智能手錶血氧 SpO2 同心率點量出嚟？感應器原理同準確度

智能手錶利用 PPG（光電容積描記術）感應器量度心率和血氧，原理是以 LED 燈光照射皮膚，再由光電探測器偵測血液吸光量的變化，從而計算脈搏頻率及血氧飽和度（SpO2）。這項技術在準確量度的條件下具備相當參考價值，但受制於多種干擾因素，絕非等同醫療級別儀器。

PPG 感應器的工作原理

PPG（Photoplethysmography，光電容積描記術）是現時智能手錶量度心率和血氧最核心的技術。感應器通常位於錶盤背面，緊貼手腕皮膚的位置。

運作方式如下：錶底的 LED 燈（多為綠光或紅外光）持續向皮膚發出光線，穿透皮膚表層後照射至皮下微血管。由於血液（尤其是血紅素）會吸收特定波長的光，每次心臟泵血時，微血管中的血流量出現週期性變化，導致光線被吸收的程度跟着起伏。光電探測器接收反射回來的光量，並將這些微弱的波形訊號轉換成電訊號，再由晶片進行演算法處理，最終推算出心率（每分鐘跳動次數）。

綠光 LED 的優勢在於血紅素對綠光的吸收率遠高於其他顏色，訊號較為清晰。部分手錶會同時搭載紅光和近紅外光 LED，用以輔助量度血氧飽和度。

血氧 SpO2 的量測機制

血氧飽和度（SpO2，Peripheral Oxygen Saturation）反映血液中氧合血紅素佔全部血紅素的比例，健康成人靜止時通常維持在 95–100%。

智能手錶量血氧的原理與醫院常用的指尖脈衝血氧儀（Pulse Oximeter）相近，但技術實現較複雜。原因在於手腕部位血流量遠低於手指，訊號強度相對微弱。

量測時，手錶同時啟動紅光（約 660 nm）和近紅外光（約 940 nm）兩顆 LED。氧合血紅素（HbO₂）和去氧血紅素（Hb）對這兩種波長的吸光率截然不同：氧合血紅素對紅光吸收較少、對紅外光吸收較多；去氧血紅素則相反。感應器計算兩者的吸光比值（R 值），再代入校準曲線，即可推算出血氧飽和度的估算值。

由於演算法和硬件的差異，各品牌智能手錶在血氧量測的精準度上存在一定差距，部分型號在靜止標準條件下與醫療儀器的誤差可控制在 ±2–3%。

影響量測準確度的因素

智能手錶的心率和血氧讀數容易受多種外部因素影響，了解這些因素有助判斷讀數的可信度。

膚色與黑色素含量：深色皮膚含有較多黑色素，會增加光線在表皮層的吸收和散射，導致 PPG 訊號較弱，部分演算法在深色皮膚人士身上的表現可能偏差較大。業界近年已開始針對這一問題改進校準數據。

紋身與圖案顏色：若手錶感應器位置正好覆蓋紋身，紋身墨水（尤其是深色或黑色）會大幅吸收 LED 光線，導致讀數不穩定甚至顯示錯誤。部分廠商建議將錶帶移至無紋身的手腕位置。

佩戴鬆緊度：錶帶過鬆時，感應器與皮膚之間出現間隙，外部環境光線滲入干擾讀數；過緊則壓迫血管，影響微循環，同樣會令讀數失準。一般建議錶帶鬆緊度保持「插入一隻手指」的空隙，靜止量測時可適度收緊。

體動與震動：運動期間手腕抖動產生的體動噪聲（Motion Artifact）是 PPG 量心率最大的挑戰。現代智能手錶多內建加速度計，透過演算法濾除體動干擾，但劇烈運動（如重量訓練、球類運動）的準確度仍不及靜止狀態。

皮膚溫度和血液循環：寒冷環境下手腕血管收縮，血流減少，PPG 訊號減弱，心率和血氧讀數的誤差會增大。

測量姿勢：量血氧時，應保持靜止並將手臂自然平放（高度與心臟相近），避免手腕彎曲或懸空。

智能手錶與醫療儀器的分別

智能手錶的讀數僅作健康趨勢追蹤，不能作醫療診斷用途。 這一點需要明確區分。

醫療級指尖血氧儀經臨床驗證，在靜止標準條件下的量測誤差通常低於 ±2%，且需通過 FDA 或 CE 等醫療器械認證。部分品牌的智能手錶雖已在美國或歐盟申請獲批特定健康監測功能，但其認證條件和適用範圍與正式醫療器械仍有區別。

心率量測方面，智能手錶在靜止或輕度活動時的準確度較高，與心電圖（ECG）的差距較小；但在高強度運動或心律不整的情況下，PPG 的侷限性便更為明顯。部分旗艦級手錶已加入獨立的 ECG 電極，可在靜止時量度單導程心電圖，作為 PPG 的補充。

若身體出現不適、懷疑有心律問題或呼吸困難等症狀，應直接就醫使用專業儀器診斷，不應單憑手錶讀數作判斷。

善用功能：讓讀數更具參考價值

若希望從智能手錶的感應器獲得較為可靠的讀數，以下幾點值得注意：

• 靜止量測：在量血氧和靜止心率前，先坐下休息兩至三分鐘，待手腕穩定後再啟動量測。
• 夜間睡眠追蹤：睡眠期間手腕活動最少，是全天量測最準確的時段，適合用來觀察長期趨勢。
• 定期比對：偶爾與指尖血氧儀或醫療心率計交叉驗證，了解個人手錶讀數的偏差範圍。
• 觀察趨勢而非單次數值：單次讀數受外部因素影響較大，連續多日的趨勢（如靜止心率變化、睡眠血氧平均值）更具參考意義。

常見問題

Q：智能手錶量到的血氧 97% 同醫院儀器有咩分別？

A：智能手錶使用 PPG 光學感應器，醫院指尖血氧儀採用透射式光學量測，兩者量測部位（手腕 vs 手指）和訊號強度不同。手腕血流量較低，訊號較弱，因此智能手錶的血氧讀數在標準條件下誤差約為 ±2–4%，僅作趨勢參考；醫院儀器的誤差通常低於 ±2%，並有醫療認證支持。單次讀數數值相近並不代表精準度等同。

Q：點解我跑步時心率讀數跳來跳去？

A：跑步時手腕的體動震動（Motion Artifact）會干擾 PPG 感應器的光學訊號，即使演算法作出補償，劇烈運動時仍難免出現短暫讀數波動。建議確保錶帶夠緊、感應器貼緊皮膚，同時在運動後靜止片刻再查看平均心率數值，準確度會更高。

Q：紋身會令智能手錶讀數完全失效嗎？

A：不一定完全失效，但確實會增加誤差風險。深色或黑色紋身墨水對 LED 光線的吸收影響最大。若紋身剛好在感應器位置，建議將手錶移至無紋身的手腕另一側佩戴，或移至另一隻手腕嘗試。部分新一代手錶已針對此問題優化演算法和 LED 強度。