Deze blog is samengesteld op basis van uitgebreide praktijkervaring binnen het project ‘Wearables en Stress’ (www.fontys.nl/smartwearables), actief sinds 2017. Dankzij de bijdrage van vele collega’s en studenten is onze kennis over dit onderwerp aanzienlijk gegroeid.  In deze blog staat uitgelegd wat stress is, wat we wel en niet kunnen meten, en hoe we het stressniveau van een persoon kunnen bepalen door het gebruiken van data die uit een wearable komt.

 

Wat is stress?

Stress betekent verschillende dingen voor verschillende mensen. Er is er momenteel geen eenduidige definitie: zowel in de (klinische) praktijk als in de wetenschap wordt de term verschillend gebruikt en toegepast, zowel tussen als binnen vakgebieden1. Over het algemeen wordt stress gezien als een breed concept wat zowel lichamelijke als mentale inspanningen omvat2,3: gebeurtenissen met een prikkel (stressor), die een reactie in de hersenen uitlokt (stressperceptie), die fysiologische reactie in het lichaam geeft (stressrespons).  Zowel de stressperceptie als stressrespons kunnen per individu verschillen (zelfs binnen een individu over tijd), en is afhankelijk van onder andere persoonlijkheid, lichamelijke eigenschappen, gezondheid en levensgebeurtenissen. De stressor kan fysiek (bijv. lichamelijke inspanning of een pijnprikkel), psychisch (bijv. werkdruk of een cognitieve inspanning) en/of fysiologisch (bijv. een ontstekingsreactie) zijn. Stress is niet iets wat per definitie voorkomen moet worden, omdat stress een gunstig effect kan hebben op de lichamelijke en mentale gezondheid1,3,4 (zie figuur 1 voor een versimpelde weergave van de relatie tussen stress en gezondheid). Stress kan als iets positiefs ervaren worden, denk aan een ritje in een achtbaan, of een verrassingsfeestje ter gelegenheid van een verjaardag. Te weinig stress kan negatieve gevolgen hebben, zoals verveling, apathie en agitatie5. Echter, wanneer stress voor een persoon te intens of langdurig is, kan dit ook negatieve gevolgen hebben. Dit kan leiden tot psychische en/of lichamelijke gezondheidsklachten.

stress-curve

Figuur 1. Stress kan zowel positieve als negatieve gevolgen hebben voor de gezondheid. De perceptie van stress en de stressresponse verschilt tussen individuen. Een stressor die voor de ene persoon negatieve effecten heeft, kan door een andere persoon als neutraal of positief ervaren worden. Deze figuur is dus een versimpelde weergave van de relatie tussen stress en gezondheid (figuur van VectorMine/Shutterstock.com).

 

Hoe kunnen we stress meten?

In de eerste plaats kunnen we stress meten door het aan de persoon zelf te vragen. ‘Hoe gespannen voel je je?’ En ‘is dat positief of negatief?’ Maar in sommige gevallen kunnen we het niet (meer) aan de persoon zelf vragen, of vinden mensen het lastig om te voelen of en wanneer ze wel of niet gestresst zijn. Soms is het prettig om het verloop van stress (en ontspanning) te zien gedurende een dag of week. In deze gevallen kunnen objectieve fysiologische stressmetingen van toegevoegde waarde zijn. Op deze manier kan meer inzicht verkregen worden in stress (persoonlijke patronen en triggers) en ontspanning. Dit kan helpend zijn bij het verlagen van negatieve stress, het herstellen van stressvolle momenten, en/of het vinden van ontspanning.

Ons autonome zenuwstelsel is verantwoordelijk voor het regelen van onbewuste functies en processen in het lichaam, en reageert op stress2. Dit zenuwstelsel bestaat uit twee delen:

  1. Sympathische zenuwstelsel: Dit systeem bereidt het lichaam voor op fysieke activiteit en wordt vaak geassocieerd met de “vecht-of-vlucht” reactie. Het verhoogt de hartslag, versnelt de ademhaling, verwijdt de luchtwegen en verhoogt de bloeddruk, waardoor het lichaam klaar is voor actie.
  2. Parasympathische zenuwstelsel: Dit systeem is actief tijdens rust en ontspanning. Het verlaagt de hartslag, verlaagt de bloeddruk, bevordert de spijsvertering en helpt bij het opbouwen van lichaamsreserves.

De balans tussen het sympathische en parasympathische zenuwstelsel is cruciaal voor het effectief reguleren van stress. Het lijkt misschien alsof het sympathische en parasympathische zenuwstelsel tegenovergestelde rollen hebben: gaat het ene omhoog, dan gaat het andere omlaag. Zo simpel is het niet. Afhankelijk van de situatie en persoonlijke verschillen kunnen deze twee onderdelen samenwerken of juist onafhankelijk van elkaar werken6. De exacte werking van het sympathische en parasympatische zenuwstelsel is complex, en gaat te ver voor dit blog. Belangrijk om te onthouden is dat de balans tussen het sympathische en het parasympathische zenuwstelsel cruciaal is voor hoe ons lichaam reageert op stress en ontspanning.

Al decennialang wordt er onderzoek gedaan naar de relatie tussen stressoren en de reactie van het autonome zenuwstelsel7. Voorbeelden van reacties zijn de hartactiviteit8, zweten9 en de huidtemperatuur10. Hartactiviteit zegt vooral iets over de balans tussen het parasympatische en sympathische zenuwstelsel, het zweten (huidgeleiding) en de huidtemperatuur zeggen vooral iets over de staat van het sympathische zenuwstelsel. Deze veranderingen kunnen op een laagdrempelige manier gemeten worden door wearables (draagbare sensoren). 

 

Wat kunnen wearables meten?

Wanneer we stress ervaren, reageert ons lichaam hierop, ongeacht of de stressor van fysieke, mentale of cognitieve aard is. Deze fysiologische reactie kunnen we meten, door bijvoorbeeld de hartactiviteit en/of de huidgeleiding te meten. Het is belangrijk om te beseffen dat we dan niet meten wat iemand ervaart. Met andere woorden, we kunnen de arousal (stressrespons) meten, maar niet de emotionele waarde (valence). Valence is een belangrijk onderdeel van de stressperceptie. Iemand die een hoge arousal heeft gecombineerd met een positieve valence is bijvoorbeeld heel enthousiast. Heeft iemand een hoge arousal gecombineerd met een negatieve valence, dan is iemand bijvoorbeeld heel boos. Zie figuur 2. Met wearables meten we de arousal, maar niet de valence. Valence kan worden ingeschat door zelfrapportages (vraag aan de persoon in hoeverre hij/zij welke emotie(s) ervaart), interpretaties van gedragingen (lachen, huilen, etc.), en de context waarin iets plaatsvindt. Met andere woorden: de valence schatten we in op basis van subjectieve data.

arousal-valence

Figuur 2 Het model van Russel uit 1980 (referentie #11) beschreven in Yu et al. (referentie #12)

 

Welke wearables?

Er zijn ontelbaar veel wearables op de markt (zie bijvoorbeeld Wearables – Healthy Chronos). Echter, voor (wetenschappelijk) onderzoek hebben de meeste wearables het grote nadeel dat de ruwe metingen niet toegankelijk zijn. Je moet het dan doen met de verwerkte data die de wearable je geeft. Als onderzoeker of ontwikkelaar kun je dan dus minder met deze data. Daarnaast is het is vaak onduidelijk hoe de data precies verwerkt is. Soms krijg je zelfs alleen een conclusie (wel of geen stress), maar zonder inzicht waarop die conclusie gebaseerd is, welke algoritmes er gebruikt worden, etc. Je weet dan ook niet zeker hoe betrouwbaar de meting is. Daarom gebruiken wij binnen het onderzoek vaak wearables waarbij we wel bij deze ruwe metingen kunnen.

“De beste” wearable bestaat niet. Wat het beste is hangt helemaal af van wat je er zelf van wilt, wie hem gaat dragen, voor hoe lang, onder welke omstandigheden, wat dan prettig is qua draagbaarheid, welke data je precies nodig hebt, etc. Sommige wearables bieden een SDK (Software Development Kit) of API (Application Programming Interface) die ontwikkelaars kunnen gebruiken om deze wearables te integreren in eigen apps. Vanuit onze onderzoeksgroep hebben we ervaring met de volgende wearables waarbij de ruwe data toegankelijk is: de EmbracePlus, de Shimmer GSR, Movesense HR+ en de Movisens ECGmove4.

 

EmbracePlus

embracePlus

Figuur 3. De EmbracePlus van het bedrijf Empatica

De EmbracePlus is gemaakt door het bedrijf ”Empatica” (https://www.empatica.com/embraceplus/) en is de opvolger van de (ook door Empatica gemaakte) Empatica E4. De Empatica E4 is al een tijdje niet meer te koop, en per augustus 2024 zal ook de service van de Empatica E4 uit de lucht gehaald worden. Dit wil zeggen dat mensen die nu nog een werkende Empatica E4 hebben, deze niet meer kunnen gebruiken na augustus 2024. De opvolger, de EmbracePlus, is een polsband, ontworpen voor (klinisch) onderzoek. Deze biedt continue monitoring van fysiologische data, waaronder hartactiviteit, huidtemperatuur, beweging, en huidgeleiding. Het voordeel van de EmbracePlus is de gebruikersvriendelijkheid voor de drager. Deze draagt een polsband, en krijgt de bijbehorende app op zijn telefoon. Deze app maakt contact met de polsband (via Bluetooth) en zorgt ervoor dat de data wordt opgeslagen in de cloud van Empatica. De polsband is licht, kan tegen water (douchen of in bad is geen probleem), de data kan 1 tot 2 dagen op de polsband zelf worden opgeslagen en de oplaadbare batterij gaat 2 tot 3 dagen mee. Even geen contact met de app is dus geen probleem, op het moment dat er weer wel contact is wordt alle data naar de cloud gesynchroniseerd. Dit maakt dat de EmbracePlus geschikt is voor metingen van enkele dagen tot weken (of zelfs maanden). Voor de onderzoeker is het voordeel dat je bij de ruwe data kunt en je de EmbracePlus gemakkelijk meegeeft aan proefpersonen. Met het bijbehorende platform, kun je op afstand in de gaten houden of je drager EmbracePlus goed draagt, waardoor je tussendoor geen data verliest. De nadelen van de EmbracePlus zijn de prijs (een polsband kost al snel 1500 euro), en alhoewel je wel bij de ruwe data kunt is het niet eenvoudig deze te downloaden. De ruwe data staan namelijk in AVRO files, een bestandstype dat de meeste mensen niet (makkelijk) zullen kunnen openen. Daarnaast is het niet mogelijk om met deze wearable real time te streamen, en voor ontwikkelaars is een API of SDK momenteel niet beschikbaar. Iedere 15 minuten wordt er een AVRO-file met alle metingen in de cloud gezet die de gebruiker kan downloaden.

De Shimmer GSR+

shimmer GSR

Figuur 4. De shimmer GSR+ met A) droge elektroden en B) ‘natte’ electroden

De Shimmer GSR+ (https://shimmersensing.com/product/shimmer3-gsr-unit/) is een apparaat wat huidgeleiding kan meten. Hij kan de metingen real time streamen naar een computer via Bluetooth. De drager moet dan dus in de buurt van de computer blijven. De Shimmer kan de meting ook opslaan op het apparaat zelf, deze kun je dan later downloaden op je computer. Op deze manier kan de drager bij de computer weg. Je kunt de ruwe metingen downloaden in een toegankelijk CSV (Excel) bestand. Je kunt de Shimmer gebruiken met ‘droge’ electroden (bijv. om de vingers), maar ook met ‘natte’ electroden (stickers) elders op het lichaam voor een betere meting. Dit apparaat kun je ook verwerken in andere toepassingen, zoals waarin textiel-elektrodes zitten verwerkt (https://www.bioresponsesandcare.nl/). Op deze manier kun je de Shimmer gebruiken om je eigen applicaties te maken. Voor ontwikkelaars heeft de Shimmer een open API beschikbaar, waardoor je deze kan integreren in je eigen software. Qua prijs ligt een Shimmer rond de 500 euro. Het nadeel van de Shimmer is dat hij er minder mooi uitziet. Het is duidelijk een meetinstrument, en hoewel je hem wel een tijdje zou kunnen dragen (hij kan de data immers opslaan op het apparaat zelf), gebruik je hem niet snel voor de echt lange termijn metingen.

Movesense HR+

Movesense

Figuur 5. De Movesense borstband (referentie #13). Foto van https://labfront.com/movesense.

De Movesense HR+ (https://www.movesense.com/product/movesense-sensor-hr/) is een sensor ontworpen voor het monitoren van hartslag en beweging, ontwikkeld door het Finse bedrijf Suunto, bekend om zijn sport- en activiteitentrackers. Deze sensor draag je in een borstband, en meet o.a. een niet-medisch ECG. Deze kan zowel real time gestreamd worden, als lokaal worden opgeslagen op de sensor. Een belangrijk kenmerk van de Movesense sensor is zijn open API en ontwikkelplatform, waardoor ontwikkelaars en onderzoekers de sensor kunnen aanpassen en integreren in hun eigen applicaties en onderzoeksprojecten. Gegevens zoals bewegingsgegevens (acceloremeter en gyroscoop), het ruwe ECG, de hartslag en de interbeat intervallen kunnen aangeroepen worden. Het voordeel van deze sensor is de draagbaarheid en de prijs (rond de 100 euro), en het feit dat je hem voor een groot deel kunt aanpassen aan jouw toepassing. Het nadeel is dat deze sensor zonder deze aanpassing (waarvoor je moet kunnen programmeren) vaak nog niet geschikt is. Er zit een showcase-app (voor Android en Apple) bij die je meteen kunt gebruiken, waarmee je de metingen kunt streamen en opslaan. De ruwe data zijn goed toegankelijk in .txt bestanden. Als je kortdurend hartactiviteit wilt meten is deze sensor geschikt.

Movisens ECGmove4

Figuur 6. De Movisens ECGmove4 (referentie #14). Foto van www.movisens.com

Ook de Movisens (https://www.movisens.com/en/products/ecg-sensor/)14 is een borstband die ECG en beweging meet, maar in tegenstelling tot de Movesense HR+ is deze sensor niet bedoeld om door te ontwikkelen, maar om in een onderzoek metingen mee te verrichten. Alle data worden opgeslagen op de sensor zelf. Op het moment dat je de sensor verbindt met de computer, kun je de ruwe data downloaden in toegankelijke CSV (Excel) bestanden. Naast de ruwe data (ECG en beweging), berekent de sensor ook alvast o.a. de hartslag, interbeat intervallen en hartslagvariabiliteit (HRV) voor je. De sensor is geschikt om langere tijd te dragen (dagen tot weken) en de ruwe data is goed toegankelijk via CSV (Excel) bestanden. Een nadeel van deze sensor is de prijs: c.a. 2000 euro.

Welke data meten we?

Welke data je precies kunt meten hangt af van de wearable die je gebruikt. In de praktijk worden er vaak meerdere dingen gemeten, die gecombineerd worden gebruikt in het bepalen van het stressniveau15. In deze tekst richten we ons op twee soorten metingen die vaak gebruikt worden voor het meten van stress: huidgeleiding en hartslagvariabiliteit (HRV). In de praktijk wordt de keuze voor de precieze metingen, zoals huidgeleiding en hartslagvariabiliteit (HRV), bepaald door verschillende factoren, waaronder de doelstellingen van het onderzoek of de toepassing, de beschikbaarheid van de wearables, de nauwkeurigheid van de metingen, en de gebruiksvriendelijkheid van de wearable.

Huidgeleiding

Huidgeleiding, in de literatuur ook wel galvanische huidreactie (GSR) of ElektroDermale Activiteit (EDA) genoemd, meet hoe goed de huid elektriciteit geleidt16. Iemand die stress ervaart gaat een beetje zweten, zelfs als het niet genoeg is om te merken. Door dit zweet geleid de huid elektriciteit beter. Door te kijken hoe goed de huid elektriciteit geleidt, kunnen we dus een idee krijgen van hoe gestrest of opgewonden iemand is. Een hogere huidgeleiding hangt samen met een actiever sympathisch zenuwstelsel.

Huidgeleiding bestaat uit twee hoofdcomponenten: Skin Conductance Level (SCL) en Skin Conductance Response (SCR)9,17. De SCL en SCR opgeteld is dus de totale huidgeleiding (zie figuur 7)18.

SCL: Dit is het basisniveau van hoe goed je huid elektriciteit geleidt, en wordt ook wel ‘tonische activiteit’ genoemd. Het is er altijd, of je nu actief iets doet of niet. Het geeft aan hoe ontspannen of gespannen je bent in het algemeen (dus je algemene arousal niveau), zonder specifieke pieken door plotselinge emoties of reacties. Dit signaal verandert langzaam over de tijd.
SCR: Dit zijn de fluctuaties die optreden boven op de SCL. Dit wordt ook wel het ‘fasisch signaal’ genoemd, en zijn de plotselinge veranderingen in huidgeleiding veroorzaakt door prikkels, gebeurtenissen of emoties. Binnen het SCR-signaal zijn er pieken te zien. Deze heten ‘SCR-responses’ of ‘EDA-peaks’. Deze pieken zijn reacties op bepaalde gebeurtenissen of stimuli. Deze gebeurtenissen kunnen extern zijn (een stressor in de omgeving), maar een piek kan ook het resultaat zijn van iets wat zich mentaal afspeelt (bijvoorbeeld een stressvolle herinnering, het oplossen van een complex probleem, etc.).

Het onderscheid tussen SCL en SCR is belangrijk omdat het ons meer vertelt over hoe iemand zich voelt en reageert. De SCL geeft ons een idee van iemands algemene emotionele staat of stressniveau over tijd, terwijl SCR’s ons specifieke momenten tonen waarop iemand emotioneel reageert. Door beide te meten, krijgen we een completer beeld van iemands stressniveau. Er zijn geen ‘grenswaarden’ om te bepalen vanaf wanneer een huidgeleiding ‘veel’, ‘weinig’ of een ‘beetje’ stress laat zien. Het is vooral belangrijk om binnen een persoon te kijken naar wat er gebeurt: stijgt of daalt de SCR? Zien we meer of minder piekjes? Hoe ontwikkelt de SCL zich over een bepaalde periode?

Figuur 7. De huidgeleiding (‘EDA’ of ‘GSR genoemd) bestaat uit 2 signalen: een relatief stabiel SCL signaal (donkerblauw) en snel en tijdelijk veranderlijk SCR signaal (lichtblauw). Een hoger signaal en een hoger aantal piekjes worden gerelateerd aan meer stress (referentie #18). Figuur komt van https://imotions.com/blog/learning/best-practice/skin-conductance-response/

Wearables die huidgeleiding meten geven het totale signaal (dus de EDA of GSR), dus bij het meten zelf wordt er geen onderscheid gemaakt tussen SCL en SCR. Dit onderscheid wordt achteraf gemaakt. Er zijn verschillende methodes om SCL, SCR en de piekjes uit huidgeleidingsdata te halen. Sommige methodes kijken naar de snelheid van veranderingen in de geleiding, anderen focussen op de grootte van de pieken, en weer anderen gebruiken complexe algoritmes om de data te analyseren. Omdat mensen verschillend reageren en omdat de situaties waarin huidgeleiding wordt gemeten kunnen variëren, is er geen “gouden standaard” voor hoe je deze componenten (de SCL, de SCR en de piekjes) precies scheidt. Wat het beste werkt kan verschillen, afhankelijk van veel factoren (zoals grootte van de dataset, rekenkracht, etc.), en wordt in deze blog niet beschreven. Belangrijk om te onthouden is dat het meten van huidgeleiding en het onderscheiden van SCL en SCR ons waardevolle inzichten geeft in hoe iemand zich voelt op zowel een constant basisniveau (SCL) als in reactie op specifieke gebeurtenissen (SCR), en is het meest waardevolle te kijken naar patronen over langere tijd binnen een individu.

In figuur 8 staat een voorbeeld van een meting van een dag. Op deze dag is de huidgeleiding gemeten met behulp van een Shimmer GSR+ sensor (figuur 4B). Daarnaast zijn er op deze dag verschillende dingen gebeurd. Zo is de drager naar Fontys gegaan, heeft deze meetings gehad, een speech gegeven voor een collega die afscheid nam, en is hij later die dag weer naar huis gegaan. In figuur 8A staat de totale huidgeleiding, en in figuur 8B staan het aantal piekjes per minuut. Een van de dingen die opvalt, is dat als je alleen naar de totale huidgeleiding zou kijken (figuur 8A) je geen aandacht zou schenken aan de thuiskomst van de drager, rond 18:40. Immers, het is maar een klein piekje op het hele signaal. Echter, als je kijkt naar de SCR-piekjes van de huidgeleiding van dezelfde dataset (figuur 8B), zie je dat er bij thuiskomst veel ‘reactieve stress’ was: het aantal piekjes per minuut (SCR) waren heel hoog, hoger dan tijdens het geven van een speech. Let op: dit wil niet zeggen dat de drager negatieve stress ervoer bij het thuiskomen. In dit geval werd de drager enthousiast begroet door kinderen, en was er sprake van prikkels die een hoge arousal met positieve valence veroorzaakten.

voorbeeld huidgeleiding

Figuur 8. A) het totale huidgeleidingssignaal van een dag. B) het aantal SCR-piekjes per minuut. Hoe meer piekjes per minuut, hoe hoger de fysiologische of psychologische arousal in reactie op een gebeurtenis of prikkels.

 

Hartslagvariabiliteit

Een andere belangrijke maat die veel zegt over stress is hartslagvariabiliteit (HRV), en wordt gebruikt om iets te zeggen over de balans tussen het sympathische en parasympatische zenuwstelsel19,20. HRV gaat over hoe de tijd tussen je hartslagen (interbeat intervals of R-R intervallen genoemd) verandert. Stel je hebt een hartslag van 60 slagen per minuut. Dan zitten er niet steeds precies 1000 milliseconden tussen 2 slagen. De ene keer zit er 900 milliseconden tussen 2 slagen, en de andere keer 1100. Het is normaal (en zelfs gezond) dat de tijd tussen je hartslagen varieert. HRV meet hoeveel de tijd tussen elke slag verandert. Hoe meer de tijd tussen de hartslagen varieert (dus hoe meer verschillen tussen RR-intervallen) hoe hoger de HRV. Een hoge HRV wordt geassocieerd met een veerkrachtig hart, met het vermogen om effectief met stress om te gaan en sneller te herstellen na stressvolle gebeurtenissen (fysiek en mentaal) en een betere gezondheid. Er zijn geen vastgestelde grenswaarden vanaf wanneer een HRV ‘goed’ of ‘slecht’ is. Bij het interpreteren van HRV is het vooral relevant om naar patronen binnen één persoon te kijken, en veranderingen van HRV te vergelijken met een baseline van die persoon zelf.

Figuur 9. Een ECG met daarop de harstlagen (referentie #21). De tijd tussen twee hartslagen in, is het aantal milliseconden tussen de R-toppen en wordt daarom R-R interval genoemd. Hoe meer variatie tussen deze R-R intervallen, hoe hoger de HRV, hoe minder stress. Het figuur komt van https://www.firstbeat.com/en/blog/what-is-heart-rate-variability-hrv/

 

Er zijn verschillende manieren om de HRV te berekenen20,22. Sommige methodes middelen HRV uit over lange (>24 uur) periodes, terwijl andere methodes uitgaan van korte termijn berekeningen (bijvoorbeeld < 5 minuten). Korte termijn HRV’s zijn geschikt om ‘specifieke momenten’ te evalueren, terwijl lange termijn HRV’s gebruikt kunnen worden om een algeheel beeld te krijgen. Een lagere HRV kan duiden op overmatige stress, een hogere HRV kan duiden op een juiste balans. De Root Mean Square of Successive Differences (RMSSD) is een maat voor HRV die focust op de korte termijn variaties in hartslag per tijdsdomein (5 minuten en zelfs minder22) en is bijzonder gevoelig voor veranderingen in het parasympathische zenuwstelsel20. Dit maakt RMSSD een populaire keuze voor het beoordelen van stress en herstel. RMSSD is populair vanwege zijn eenvoud in berekening en interpretatie, terwijl het toch waardevolle informatie biedt over de parasympatische activiteit. Om de HRV met de RMSSD formule te berekenen, volgen we 5 stappen:

  1. Verzamel R-R Intervallen over een specifieke tijdsperiode: Eerst moeten we de tijdsintervallen tussen opeenvolgende R-toppen verzamelen. Deze worden door wearables vaak gegeven dus kun je direct uitlezen. Op de afbeelding hierboven zijn de volgende R-R intervallen gegeven in milliseconden (ms): 828, 845, 754, 742. (Voor het gemak gebruiken we nu een tijdsdomein van 3.2 seconden. In werkelijkheid zou je een langer tijdsdomein gebruiken, zoals 30 tot 300 seconden22).
  2. Bereken de verschillen: Vervolgens berekenen we de opeenvolgende verschillen tussen deze intervallen. Dit betekent dat we de absolute waarde van het verschil tussen elk paar opeenvolgende R-R intervallen nemen:
      • |845 – 828| = 17
      • |754 – 845| = 91
      • |742 – 754| = 12
  3. Kwadrateer de verschillen (op deze manier krijgen grotere verschillen tussen opeenvolgende hartslagen meer gewicht dan kleinere verschillen):
      • 172=289
      • 912=8281
      • 122=144
  4. Bereken het gemiddelde: (289 + 8281 + 144) / 3 = 2904.67
  5. Tot slot nemen we de vierkantswortel van het gemiddelde om de RMSSD te vinden: 53.89 ms.

De HRV van figuur 9 is volgens de RMSSD-berekening dus 53.89 milliseconden. Wanneer we binnen een persoon de RMSSD zouden bepalen gedurende langere tijd, of tijdens verschillende omstandigheden, kan de RMSSD binnen die persoon intern vergeleken worden en kan een uitspraak gedaan worden over de stressrespons. Door te kijken naar op welke momenten de HRV daalt of stijgt kunnen we iets zeggen over (mentale of fysieke) stresstriggers en het herstel daarvan.

En nu?

Hopelijk heb je nu een beeld over:

    • Wat stress is, en dat stress zowel positief als negatief kan zijn
    • Dat we het stressniveau (arousal) kunnen meten met wearables, maar niet of het positief of negatief is (valence).
    • Om de valence te weten, hebben we subjectieve data nodig (zoals een zelfrapportage, observatie en/of informatie over de omgeving). Zonder deze subjectieve data, kun je de objectieve data maar beperkt interpreteren.
    • Dat we het stressniveau kunnen bepalen met behulp van huidgeleiding en HRV.
    • Dat het vooral waardevol is om binnen een persoon naar patronen te kijken.

De berekeningen die achter de huidgeleiding (het bepalen van de piekjes) en de HRV zitten kunnen heel complex zijn, en kunnen worden uitgevoerd door software en het gebruiken van bestaande algoritmes. Dat hoef je dus niet handmatig te doen. Echter, het is toch goed om de basis van deze berekening te begrijpen, zodat je ‘weet wat je meet’, en op basis waarvan je een conclusie trekt over het stressniveau. Vergeet daarbij de subjectieve data niet!

Referenties

  1. Bienertova-Vasku, J., Lenart, P. & Scheringer, M. Eustress and Distress: Neither Good Nor Bad, but Rather the Same? 42, 1900238 (2020). https://doi.org:https://doi.org/10.1002/bies.2019002382
  2. Van Houdenhove, B. J. Stress, het lijf, en het brein. (LannooCampus, 2007).
  3. Dhabhar, F. S. The short-term stress response – Mother nature’s mechanism for enhancing protection and performance under conditions of threat, challenge, and opportunity. Front Neuroendocrinol 49, 175-192 (2018). https://doi.org:10.1016/j.yfrne.2018.03.004
  4. Le Bourg, É. Characterisation of the positive effects of mild stress on ageing and resistance to stress. Biogerontology 21, 485-493 (2020). https://doi.org:10.1007/s10522-020-09870-2
  5. Danckert, J., Hammerschmidt, T., Marty-Dugas, J. & Smilek, D. Boredom: Under-aroused and restless. Consciousness and Cognition 61, 24-37 (2018). https://doi.org:https://doi.org/10.1016/j.concog.2018.03.014
  6. Weissman, D. G. & Mendes, W. B. Correlation of sympathetic and parasympathetic nervous system activity during rest and acute stress tasks. International Journal of Psychophysiology 162, 60-68 (2021). https://doi.org:10.1016/j.ijpsycho.2021.01.015
  7. Baker, L. M. & Taylor, W. M. The relationship under stress between changes in skin temperature, electrical skin resistance, and pulse rate. Journal of Experimental Psychology 48, 361-366 (1954). https://doi.org:10.1037/h0057145
  8. Kim, H. G., Cheon, E. J., Bai, D. S., Lee, Y. H. & Koo, B. H. Stress and Heart Rate Variability: A Meta-Analysis and Review of the Literature. Psychiatry Investig 15, 235-245 (2018). https://doi.org:10.30773/pi.2017.08.17
  9. Boucsein, W. Electrodermal activity, 2nd ed. 2 edn, (Springer Science, 2012).
  10. Vinkers, C. H. et al. The effect of stress on core and peripheral body temperature in humans. Stress (Amsterdam, Netherlands) 16, 520-530 (2013). https://doi.org:10.3109/10253890.2013.807243
  11. Russell, J. A. A circumplex model of affect. Journal of Personality and Social Psychology 39, 1161-1178 (1980). https://doi.org:10.1037/h0077714
  12. Yu, L.-C. et al. in Proceedings of the 15th Annual Conference of the North American Chapter of the Association for Computational Linguistics: Human Language Technologies (NAACL-HLT’16) (San Diego, CA, USA, 2016).
  13. Labfront. Labfront and Movesense, <https://labfront.com/movesense> (z.d.).
  14. movisens. EcgMove 4 – ECG and Activity Sensor, <https://www.movisens.com/en/products/ecg-and-activity-sensor-ecgmove4/> (z.d.).
  15. Klimek, A., Mannheim, I., Schouten, G., Wouters, E. J. M. & Peeters, M. W. H. Wearables measuring electrodermal activity to assess perceived stress in care: a scoping review. Acta Neuropsychiatrica, 1-11 (2023). https://doi.org:10.1017/neu.2023.19
  16. Dawson, M. E., Schell, A. M. & Filion, D. L. in Handbook of psychophysiology, 3rd ed. 159-181 (Cambridge University Press, 2007).
  17. Lutin, E. et al. Feature Extraction for Stress Detection in Electrodermal Activity. In Biosignals: Proceedings of the 14th international joint conference on biomedical engineering systems and technologies. 177–185 (Scitepress; 2021).
  18. Farnsworth, B. Skin conductance response in human behavior research, <https://imotions.com/blog/learning/best-practice/skin-conductance-response/] > (2019).
  19. Hayano, J. & Yuda, E. Pitfalls of assessment of autonomic function by heart rate variability. Journal of Physiological Anthropology 38 (2019). https://doi.org:10.1186/s40101-019-0193-2
  20. Gullett N, Zajkowska Z, Walsh A, Harper R & V., M. Heart rate variability (HRV) as a way to understand associations between the autonomic nervous system (ANS) and affective states: A critical review of the literature International journal of psychophysiology 192 (2023). https://doi.org:10.1016/j.ijpsycho.2023.08.001
  21. Hoffman, T. What is Heart Rate Variability (HRV) & why does it matter?, <https://www.firstbeat.com/en/blog/what-is-heart-rate-variability-hrv/> (2021).
  22. Shaffer, F. & Ginsberg, J. P. An Overview of Heart Rate Variability Metrics and Norms. Frontiers in Public Health 5 (2017). https://doi.org:10.3389/fpubh.2017.00258
FavoriteLoadingVind ik leuk

Over Manon Peeters

Als senior onderzoeker, stelt Manon de vraag hoe technologische hulpmiddelen de gezondheidszorg kunnen verbeteren. Ze is vooral geïnteresseerd in de toepassing van wearables in stressmanagement en gezondheidszorg. Bijvoorbeeld: hoe kunnen wearables gebruikt worden om de zorg te ondersteunen bij stress-gerelateerde klachten? Welke doorontwikkelingen zijn er nodig? Om deze vragen te kunnen beantwoorden werkt Manon met complementaire expertises, waarin onder andere gezondheidszorg, ICT en juridische expertises samenkomen. Naast kennisinstituten zijn ook zorginstellingen en MKB’s (softwarebedrijven) nauw betrokken.