# Наука о датчиках и измерениях · Триатлон, Уровень 8: Эксперт

Триатлон · Уровень 8: Эксперт · Insporta Book (https://book.insporta.app/ru/triathlon/level-8/sensors-and-measurement-science/)

Наука о датчиках и измерениях: 100 фактов, 10 тестов.

Как доверять цифрам: валидность, надёжность и погрешность, мощность в беге, температура тела, непрерывные мониторы глюкозы, датчики кислорода в мышцах, тест на пот, измерение лактата, носимые датчики пульса, спутниковые датчики и датчики скорости и как читать доказательства спортивной науки.

## Тест 1: Валидность, надёжность и погрешность

- Валидность это согласие с критерием или эталонным измерением. (Источник: Atkinson & Nevill, Sports Med 1998)
- Надёжное устройство даёт сходные результаты, когда истинное значение не изменилось. (Источник: Hopkins, Sports Med 2000)
- Устройство с фиксированным смещением даёт воспроизводимые, но смещённые показания. (Источник: Atkinson & Nevill, Sports Med 1998)
- Смещение сдвигает все показания вверх или вниз; случайная ошибка рассеивает их вокруг истинного значения. (Источник: Atkinson & Nevill, Sports Med 1998)
- Она отображает разность двух методов против их среднего, показывая смещение и 95% границы согласия. (Источник: Bland & Altman, Lancet 1986)
- Типичная ошибка это внутрисубъектное стандартное отклонение по повторным попыткам. (Источник: Hopkins, Sports Med 2000)
- Корреляция измеряет связь, а не согласие; одно устройство может показывать на 20% больше на всём протяжении. (Источник: Bland & Altman, Lancet 1986)
- Выражение ошибки в процентах позволяет сравнивать надёжность разных показателей. (Источник: Hopkins, Sports Med 2000)
- Если типичная ошибка превышает ожидаемое улучшение, тест не может надёжно его обнаружить. (Источник: Hopkins, Sports Med 2000)
- Хорошая надёжность поддерживает мониторинг трендов; смещение исключает прямое сравнение с лабораторией. (Источник: Atkinson & Nevill, Sports Med 1998)

## Тест 2: Измерители мощности в беге

- Датчики на обуви и часы оценивают мощность по акселерометрам, скорости и массе тела, а не измеряют силу. (Источник: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Бренды моделируют мощность в беге по-разному, поэтому их числа не взаимозаменяемы. (Источник: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Датчик Stryd показал наилучшую воспроизводимость, тогда как согласие между технологиями было плохим. (Источник: Cerezuela-Espejo et al., Eur J Sport Sci 2021 (пять технологий измерения мощности в беге))
- Мощность реагирует на уклон быстрее пульса, помогая держать темп на подъёмах по усилию. (Источник: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Отдача сухожилий и изменения техники бега означают, что механические оценки лишь приблизительно связаны с затраченной энергией. (Источник: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Лишь некоторые системы включают оценку сопротивления воздуха, поэтому усилия при встречном ветре могут недооцениваться. (Источник: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Ватты в беге и в велосипеде не эквивалентны, поэтому для каждого нужен свой тест. (Источник: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Согласованность в рамках одного устройства важнее абсолютных значений. (Источник: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Механическая мощность в беге зависит от массы, которую поднимают и ускоряют. (Источник: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Изменения алгоритма могут сдвигать числа, поэтому тенденции между обновлениями требуют осторожности. (Источник: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)

## Тест 3: Измерение температуры тела

- Casa нашёл ректальные (и желудочно-кишечные) измерения валидными; оральные, ушные, подмышечные и височные нет. (Источник: Casa et al., J Athl Train 2007)
- Дыхание ртом, жидкости и охлаждение слухового прохода вызывают большие ошибки по сравнению с ректальной температурой. (Источник: Casa et al., J Athl Train 2007)
- Капсула измеряет температуру желудочно-кишечного тракта и беспроводно передаёт её, проходя по нему. (Источник: Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007)
- Принятая за несколько часов до этого, капсула достигает кишечника и меньше подвержена влиянию холодных жидкостей. (Источник: Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007)
- Температура кожи реагирует на воздух, пот и кровоток и ненадёжно отслеживает температуру ядра. (Источник: Casa et al., J Athl Train 2007)
- Неинвазивные устройства выводят температуру ядра из температуры кожи и теплового потока, с ошибкой оценки. (Источник: Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007)
- Оральные или ушные показания могут выглядеть нормальными у спортсмена с гипертермией, задерживая охлаждение. (Источник: Casa et al., J Athl Train 2007)
- Мониторинг температуры ядра помогает безопасно и последовательно дозировать занятия по тепловой акклиматизации. (Источник: Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007)
- Каждая капсула используется один раз, и на неё могут влиять еда, напитки и время прохождения. (Источник: Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007)
- Оценки могут быть неверными; клинические признаки и ректальное измерение имеют приоритет, когда возможно тепловое заболевание. (Источник: Casa et al., J Athl Train 2007)

## Тест 4: Непрерывные мониторы глюкозы

- CGM берут пробы межклеточной жидкости, а не крови или мышечного гликогена. (Источник: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Глюкоза межклеточной жидкости отстаёт от глюкозы крови, особенно когда уровни быстро меняются, как при нагрузке. (Источник: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Они были разработаны, чтобы помочь людям с диабетом избегать опасно высоких и низких значений. (Источник: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Печень защищает уровень глюкозы в крови, поэтому показания могут оставаться нормальными, пока мышечные запасы истощаются. (Источник: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Обзоры находят мало доказательств того, что питание под руководством CGM улучшает результат у спортсменов без диабета. (Источник: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Быстро меняющаяся глюкоза, изменённый кровоток и пот могут снижать точность датчика. (Источник: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Лежание на датчике и ограничения калибровки могут давать вводящие в заблуждение низкие показания у здоровых людей. (Источник: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Нормальные колебания глюкозы можно чрезмерно интерпретировать, что ведёт к ненужной еде или беспокойству. (Источник: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Гормоны стресса побуждают печень выпускать глюкозу, что может опережать поглощение в начале тяжёлых усилий. (Источник: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Одно показание не может показать состояние гликогена; ориентиром остаются симптомы и запланированное потребление. (Источник: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)

## Тест 5: Датчики кислорода в мышцах (NIRS)

- NIRS использует поглощение света для оценки оксигенации тканей, часто указываемой как SmO2. (Источник: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- Оба пигмента поглощают ближний инфракрасный свет сходным образом, поэтому сигналы объединяются. (Источник: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- Свет должен пройти через кожу и жир; более толстый слой уменьшает вклад мышцы. (Источник: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- Глубина проникновения составляет около половины расстояния между источником света и детектором. (Источник: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- Разные мышцы и даже части одной мышцы ведут себя по-разному во время нагрузки. (Источник: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- Снижающаяся насыщенность кислородом говорит о том, что потребность мышцы превышает местное снабжение. (Источник: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- Точки перелома NIRS могут в среднем совпадать с другими порогами, но индивидуальное согласие варьируется. (Источник: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- Разное расположение захватывает разные ткани, делая сравнения ненадёжными. (Источник: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- Исследования используют NIRS для неинвазивного изучения оксигенации, кровотока и митохондриальной ёмкости. (Источник: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- Пороги, выведенные из NIRS, зависят от расположения и ткани, поэтому их следует сверять с другими маркерами. (Источник: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)

## Тест 6: Тест на пот

- Потеря 1 kg массы тела это около 1 литра пота с поправкой на потребление и выделение. (Источник: Baker, Sports Med 2017)
- Натрий в поте различается в несколько раз у разных людей, поэтому средние значения по популяции вводят в заблуждение. (Источник: Baker, Sports Med 2017)
- Местный пот часто содержит больше натрия, чем пот всего тела; используются уравнения коррекции. (Источник: Baker, Sports Med 2017)
- Акклиматизированные спортсмены больше реабсорбируют натрия в потовых железах, снижая концентрацию. (Источник: Baker, Sports Med 2017)
- Условия среды и усилие могут менять скорость потоотделения от менее 0,5 до более 2 L в час. (Источник: Baker, Sports Med 2017)
- Потовая проба на хлориды при муковисцидозе отражает очень солёный пот из-за нарушенной реабсорбции. (Источник: Baker, Sports Med 2017)
- Результаты прохладных тестов низкой интенсивности могут не применяться к жаркой, тяжёлой гонке. (Источник: Baker, Sports Med 2017)
- Видимая соль говорит о большой потере натрия или большом объёме пота, но количественно это определяет только тест. (Источник: Baker, Sports Med 2017)
- Новые носимые пластыри с алгоритмами коррекции показывают в исследованиях приемлемое согласие, но всё ещё развиваются. (Источник: Baker, Sports Med 2017)
- Потеря пота = 1,8 + 0,6 = 2,4 L за 1,5 h, около 1,6 L в час. (Источник: Baker, Sports Med 2017)

## Тест 7: Измерение лактата в крови

- Капиллярная проба крови из пальца или мочки уха анализируется на тест-полоске. (Источник: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Устройства приемлемо согласовались с лабораторными анализаторами, но различались между собой, поэтому следует последовательно использовать одно устройство. (Источник: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Пот содержит высокие концентрации лактата, что может ложно завышать показания. (Источник: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Различия в кровообращении и взятии проб могут создавать систематические расхождения между местами. (Источник: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Пробы, взятые слишком рано на ступени, могут не отражать устойчивый ответ. (Источник: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Выдавливание пальца подмешивает в каплю межклеточную жидкость, занижая и искажая показание. (Источник: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Только неизменное оборудование и процедуры делают изменения между тестами значимыми. (Источник: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Низкий гликоген, предшествующая нагрузка и длина ступени меняют лактат при заданной интенсивности. (Источник: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Начало накопления лактата в крови при 4 mmol/L удобная точка отсчёта, значение которой у разных спортсменов различается. (Источник: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Состояние гликогена меняет образование лактата, поэтому диету перед тестом следует стандартизировать. (Источник: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)

## Тест 8: Носимые датчики пульса

- Нагрудные ремни регистрируют сигнал ЭКГ через электроды на коже. (Источник: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Фотоплетизмография использует поглощение света для обнаружения пульсирующего кровотока. (Источник: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Нагрудный ремень лучше всего согласовывался с ЭКГ; наручные устройства варьировались, особенно на эллиптическом тренажёре и в занятиях с участием рук. (Источник: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Ритмичное движение можно принять за пульс, поэтому датчик сообщает каденс. (Источник: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Сужение сосудов на холоде снижает периферический кровоток на запястье. (Источник: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Движение и вода между датчиком и кожей снижают точность в бассейне. (Источник: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Меньшее движение и лучший контакт на плече уменьшают артефакты движения. (Источник: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Чернила в коже поглощают свет и могут мешать оптическому сигналу. (Источник: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Сухие электроды и статика от одежды могут давать ложные показания в начале. (Источник: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Показания, близкие к частоте шагов при лёгком беге, классический признак захвата каденса. (Источник: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)

## Тест 9: Спутниковые датчики и датчики скорости

- Запись точек через интервалы и сглаживание трека срезают углы, сокращая измеренную дистанцию. (Источник: Ranacher et al., Int J Geogr Inf Sci 2016 (погрешность измерения дистанции по GPS))
- Двухчастотный (многодиапазонный) приём помогает отсеивать отражённые сигналы в сложных условиях. (Источник: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- Многолучевые отражения удлиняют кажущийся путь сигнала, вызывая ошибки позиции. (Источник: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- Обороты, умноженные на длину окружности колеса, дают дистанцию без спутниковых ошибок, если окружность задана верно. (Источник: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- Вертикальная точность GPS хуже горизонтальной; датчики давления хорошо отслеживают относительную высоту, но дрейфуют с погодой. (Источник: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- Проходящий атмосферный фронт меняет давление и отображается как изменение высоты, если не выполнить повторную калибровку. (Источник: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- Инерциальные датчики оценивают длину шага и скорость; калибровка на известной дистанции повышает точность. (Источник: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Инерциальные датчики работают там, куда не дотягивается GPS. (Источник: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Ошибка в 1% в длине окружности даёт ошибку в 1% во всех данных о скорости и дистанции. (Источник: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- Сертифицированные трассы измеряют по кратчайшей линии; ошибка часов и бег по широкой траектории добавляют дистанцию. (Источник: Bowditch, American Practical Navigator (2019))

## Тест 10: Как читать доказательства спортивной науки

- За необычайно плохим тестом, вероятно, последует лучший только по случайности, что может имитировать эффект лечения. (Источник: Barnett et al., Int J Epidemiol 2005)
- Знание того, какое воздействие получено, может создавать эффекты плацебо или ноцебо. (Источник: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- Участники выступают собственным контролем, что повышает чувствительность на малых выборках. (Источник: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- Без периода отмывки перенос эффекта от первого воздействия может исказить второе. (Источник: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- Многократная рандомизация условий у одного человека проверяет, что работает для этого человека. (Источник: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- Крошечный эффект может быть статистически значимым на большой выборке, но не иметь значения для спортсменов. (Источник: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- Исследования, показывающие эффекты, появляются в печати чаще, что завышает воспринимаемую пользу. (Источник: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- Множественные сравнения повышают вероятность ложноположительных результатов, если не вносить поправку. (Источник: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- За плохой гонкой часто и так следует лучшая, а вера может улучшить результат. (Источник: Barnett et al., Int J Epidemiol 2005)
- Выводы зависят от изученной популяции, вида спорта и условий. (Источник: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)

Источники: Рецензируемая литература по спортивной инженерии и физиологии, а для устоявшихся фактов — опубликованные данные испытаний и стандарты

Пройти тесты: https://insporta.app/try?utm_source=book&utm_medium=referral