In unserer Schwerpunktreihe HRV-Insight behandelt und dokumentiert der CEO und medizinischer Leiter der Autonom Health GesundheitsbildungsGmbH
Dr. med. Alfred Lohninger unterschiedliche HRV-Themen, darunter auch aktuelle HRV-Forschungsbereiche.
Dieses Mal geht es um den Unterschied zwischen Smartwatches und Sensoren mit Elektroden. Mit dieser Analyse von HRV-Hardware möchten wir Euch Argumente anbieten, wie wir unsere Produkte positionieren. Dadurch wird ganz deutlich, welche Nutzen bzw. Zusatznutzen unsere Produkte im Vergleich zur Konkurrenz bieten und vor allem, welches Alleinstellungsmerkmal sie haben.
Damit könnt ihr sie optimal bewerben.
Eine hohe HRV steht für eine hohe Anpassungsfähigkeit, eine niedrige HRV weist auf Belastung hin.
Messungen der Herzratenvariabilität (HRV) liefern Informationen über das vegetative Nervensystem und geben damit Auskunft über das Zusammenspiel zwischen parasympathischer und sympathischer Aktivität.
Weil das Thema HRV immer bekannter und interessanter wird, kommt es in den letzten Jahren zu einem deutlichen Anstieg an HRV-Anbietern, sowohl im Bereich der Hardware als auch Software.
Heutzutage trägt jeder Zweite eine Smartwatch, die behauptet auch HRV messen zu können. Doch stimmt das? Und wie steht es um die Datenqualität? In diesem Beitrag wollen wir auf die Unterschiede zwischen Smartwaches, Brustgurten und Sensoren mit Klebeelekroden eingehen.
Bereits 2018 haben wir einen Blog zum Thema „HRV Messungen mit Brustgurt – wie gut ist die Datenqualität im Vergleich zum EKG?“ geschrieben. HRV-Brustgurtsysteme können eine ausgezeichnete Datenqualität haben und das Messen im Vergleich zu einem HRV-Rekorder mit Klebeelektroden immens erleichtern.
Was genau misst eine Smartwatch?
Abhängig von Modell und Typ ermitteln Wearables mit verschiedenen Sensoren Daten, analysieren diese und halten sie für Vergleichszwecke fest.
Als Smartwatches werden Wearables bezeichnet, die Funktionen von Handy und Fitnesstracker kombinieren, z. B. also Messages anzeigen, Termine verwalten, Trainingseinheiten tracken, aber auch Fitness, Herzfrequenz und Schlafqualität messen.
Dank vieler technischer Möglichkeiten, wie z.B. eines Gyroskop-Sensors, der Drehbewegungen erfasst, einem Höhenmesser und einem GPS-, GLONASS- oder GALILEO-Ortungssystems kann eine Smartwatch ermitteln, ob der Benutzer gerade in Bewegung ist oder still sitzt. Manche Smartwatches messen sogar den Blutdrucks, manche können den Blutsauerstoff und die Herzfrequenz messen. Oft verfügen sie auch über eine Schlafanalyse, die zwischen Wachzustand, Leicht- und Tiefschlaf unterscheiden kann.
Folgende Features bieten viele Smartwatches:
– Atemfrequenz: Mit der Messung wie oft der Träger pro Minute Luft holt, lassen sich Aktivitäts- und Stressniveaus ableiten.
– Distanz: Die meisten modernen Wearables zeigen die zurückgelegte Strecke an. Das funktioniert dank GPS-Ortung und den Bewegungssensoren.
– EKG: Manche Watches können EKGs aufzeichnen, die für Rückschlüsse der Herzgesundheit genutzt werden.
– Erholungbedarf: Manche Wearables zeigen mit einem Index an, ob für den Körper ein Training oder Erholung besser wäre.
– Frauengesundheit: Dieses Feature kann die Menstruationstage tracken und gibt Rückschlüsse über Energieniveau an den einzelnen Tagen, über das generelle Befinden und den insgesamten Gesundheitsstatus.
– Herzfrequenz: Dieser Wert soll unterstützen, um beim Training im optimalen Bereich zu bleiben.
– Höhenmeter: In vielen Sportuhren ist ein Barometer integriert. Dieser erkennt Unterschiede im Luftdruck und kann damit erfassen, ob man z. B. Steigungen geht oder Stiegen steigt. So erkennt das Wearable, wie viele Höhenmeter man zurückgelegt hat.
– Intensität: Eine Smartwatch kann erkennen, mit welcher Intensität das Training betrieben wird. Das wird durch ein Zusammenspiel aus Bewegungs- und GPS-Sensor ausgelesen.
– Kalorien: Die Smartwatch bemisst die Menge an verbrannten sowie eingenommenen Kalorien anhand der Aktivität, der Trainingsdauer und -intensität.
– Position/Kompass/Navigation: GPS („Global Positioning System“), GLONASS („Global Navigation Satellite System“) und Galileo heißen die unterschiedlichen Satellitennavigationssysteme, die beim Ermitteln der Position behilflich sind. So kann gemeinsam mit dem Smartphone geortet werden, wo sich der Träger gerade befindet oder sich hinbewegt.
– Sauerstoffsättigung im Blut: Sp02 ist ein Wert, der in Prozent angegeben wird und zeigt die geschätzte Sauerstoffsättigung im Blut an.
– Schlafqualität: Anhand von Herzfrequenz, der Atmung und der Bewegungen ziehen Wearables Rückschlüsse darauf, in welcher Schlafphase wir uns befinden und wie gut oder schlecht die Nachtruhe ist bzw. war.
– Stress/ Herzfrequenz-Variabilität: Die Fitbit „Sense“ verwendet zur Auswertung der Stress-Indikation zusätzlich einen Sensor für elektrodermale Aktivität (EDA), mit dem elektrische Veränderungen auf der Hautoberfläche gemessen werden.
– Trainingsfortschritt: Zeichnet eine Fitnessuhr über mehrere Tage, Wochen und Monate Daten wie Bewegung, Sport, Wiederholungen, Strecke, Geschwindigkeit etc. auf, werden diese in Form von Diagrammen dargestellt.
– Trainingsdauer: Die Zeit, die eine Aktivität in Anspruch nimmt, ist ein Faktor bei der Berechnung des Kalorienverbrauchs, der Trainingsintensität und des Trainingsfortschritts.
Wie misst eine Smartwatch?
Die meisten Geräte setzen mittlerweile auf die optische Pulsmessung am Handgelenk mit Lichtsensoren oder übermitteln die Anzahl der Herzschläge mithilfe eines Brustgurts an die Uhr.
Wird der Puls direkt gemessen, geschieht das mit zwei oder mehr LED-Lampen und einem optischen Sensor auf der Unterseite des Gehäuses.
Und jetzt wird es für alle HRV-Professionals besonders spannend, denn:
1. Die Smartwatch-Werte werden nur als Trend angezeigt und
2. sie liefern keine exakten Ergebnisse, da nur indirekt per Software gemessen wird.
Fazit: Smartwatches können mit der Genauigkeit von Sensoren, die elektrische Signale empfangen, wie z.B. Brustgurte oder Rekorder mit Elektroden, nicht mithalten.
Und noch eine nicht ganz irrelevante Randbemerkung: Darüber hinaus setzen Lichtsensoren eine ruhige Körperhaltung wie Liegen oder Sitzen voraus. Sobald man sich stärker bewegt, und sind sie anfällig für Messfehler!
Kann ich mit einer Smartwatch HRV-Langzeit-Messungen durchführen?
Generell sind Smartwatches und Handgelenkssensoren designed, den Puls zu messen und nicht R-R Abstände. Und genau diese R-R Abstände – die Zeitspannen von Herz zu Herzschlag in Millisekunden – ermöglichen erst eine Messung der Herzratenvariabilität!
Laut einer Studie vom Februar 2021 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7913967/) gibt es bis dato keine Smartwatches, die 24h Aufzeichnungen möglich machen können:
„Messungen der Herzratenvariabilität (HRV) liefern Informationen über das vegetative Nervensystem und das Gleichgewicht zwischen parasympathischer und sympathischer Aktivität. Eine hohe HRV kann vorteilhaft sein und die Anpassungsfähigkeit des vegetativen Nervensystems widerspiegeln, während eine niedrige HRV auf Müdigkeit, Übertraining oder gesundheitliche Probleme hindeuten kann.
Es gab einen Anstieg an tragbaren Geräten, die behaupten, HRV zu messen. Einige davon umfassen Punktmessungen, während andere nur während Ruhe- und/oder Schlafphasen aufzeichnen. Nur wenige sind in der Lage, die HRV kontinuierlich (≥24 h) zu messen. Wir haben eine narrative Literaturrecherche durchgeführt, um festzustellen, welche derzeit verfügbaren tragbaren Geräte in der Lage sind, kontinuierliche, präzise HRV-Messungen zu messen. Die Überprüfung zielt auch darauf ab, zu bewerten, welche Geräte in einem für Militärpopulationen spezifischen Feldumfeld geeignet wären.
Das Polar H10 scheint das genaueste tragbare Gerät zu sein, wenn es mit Kriterien gemessen wird, und scheint sogar traditionelle Methoden während des Trainings zu ersetzen. Derzeit muss der H10 jedoch mit einer Uhr gekoppelt werden, damit die Rohdaten für die HRV-Analyse extrahiert werden können, wenn Benutzer die Verwendung einer App (aus Sicherheits- oder Dateneigentumsgründen) vermeiden müssen, was zusätzliche Kosten verursacht.“
Zu den Anbietern, die Langzeitmessungen vertreiben, zählt z.B. WHOOP.
Diese Bostoner Technologiefirma arbeitet mit einem Armband, das ununterbrochen getragen werden kann. Allerdings weist WHOOP keine anerkannten HRV-Werte aus, sondern arbeitet mit eigenen Werten, deren Berechnung nicht bekannt gegeben wird.
Wozu Langzeitmessungen?
„Weil man mit einer Langzeitmessung Zusammenhänge viel besser verstehen kann!“
Das war die spontane Reaktion unseres Mitarbeiters Lorenz Pühringer auf diese Frage. Und er hat gleich einige selbstsprechende Beispiele gebracht:
Ein Beispiel
Ich gehe in der Früh laufen und überanstrenge mich. Folgend ist mein Körper überlastet und kommt mit dem Arbeitsstress nicht zurecht. Ich bin somit den ganzen Tag erledigt und schlapp. Wenn ich jetzt aber in der Früh vor dem Laufen eine 5-Minuten Messung gemacht habe – viele Anbieter von Smartwatches empfehlen, Messungen nach dem Aufstehen zu machen – würde mir die Uhr eventuell sagen, dass ich fit bin. Im Gegensatz dazu kann ich mit einer Langzeitmessung ich den Hergang von verschiedenen Dingen nachvollziehen.
Beispiel Schlafmessung und Schlafqualität
Viele Uhren messen die Schlafqualität. Wenn ich einen schlechten Schlaf hatte, gibt mir die Uhr einige Werte, kann mir allerdings nicht sagen, weshalb diese schlecht sind. Aber mit einer 24h Messung ist dies durchaus möglich. Noch dazu kann ich im Spektrogramm genau sehen, wann mein Schlaf gut und wann er eher schlecht war.
Es geht noch weiter: Fettiges, ungesundes Essen am Abend ab ca. 18.00 Uhr liegt meist schwer im Magen. Der Körper hat lange und intensiv mit der Verdauung dieser Nahrung zu tun. Und wenn ich mitten in diesem Verdauungsprozess schon schlafen gehe, wird mein Schlaf sicherlich schlechter ausfallen, als wie wenn ich etwas leichter Verdauliches oder gar früher gegessen hätte.
Coachings und Betreuung
Ein weiterer, ganz wichtiger Punkt ist die Rückmeldung und Betreuung anhand der Messdaten.
Wir von Autonom Health sind eines der wenigen Unternehmen, die Coachings für HRV-Messungen anbieten. Dies ist auch sehr wichtig, denn die HRV ist ein Gebiet, das viele Facetten hat und es ist nur mit viel Erfahrung und Fachkenntnis möglich, das volle Potential aus HRV-Messungen herauszuholen. Den meisten Usern ist dies zu kompliziert und zu zeitaufwendig. Und genau da ist die Möglichkeit eines Coachings von Vorteil.
Diesen enormen Mehrwert liefert nur die HRV-Messung mit Brustgurt und professioneller Auswertung!
Fazit
Smartwatches sind aufgrund der verwendeten Sensoren ungenauer und können keine Langzeitmessungen machen. Langzeitmessungen sind aber genau das Ausschlaggebende bei der HRV. Denn sie bringen grundlegende Erkenntnisse über den Gesundheitsstand des/der Gemessenen!
Allerdings haben Smartwatches durchaus ihre Berechtigung! Vor allem für Menschen, die sich spielerisch, ohne viel Zeit zu investieren, mit ihrer Gesundheit vertraut machen wollen.
Wenn es aber um genaue Erkenntnisse und Lebensstiländerungen, beispielsweise aufgrund eines Burnouts gehen soll, sollte man besser zu einem genauen Sensor und ausgefeilter Software greifen.
Wann ist die Smartwatch sinnvoll, wann die 24-Stunden-HRV-Messung?
Smartwatches, Lifetracker und Wearables haben durch die aktuelle Fitnessbewegung eine rasante Entwicklung erfahren. Eine Vielzahl von Vitaldaten lässt sich mit diesen Geräten erfassen. Dies wiederum geben dem Nutzer eine große Anzahl an Auswertungen.
Die Frage ist allerdings: Wie groß, wie einfach und wie verlässlich ist der Nutzen dieser Daten und vor allem, wie valide sind die Ergebnisse?
Über die Grenzen von Smartwatches
Beim Erfassen von Vitaldaten mittels Wearables oder Smartphones zeigen sich relativ große Schwankungen. Die meisten Wearables erkennen Herzfrequenz und andere Faktoren, indem sie einen Lichtstrahl auf das Handgelenk richten und dann feststellen, wie viel Licht absorbiert wird. Eine größere Lichtabsorption weist auf ein größeres Blutvolumen hin, das durch die Venen unter der Haut fließt. Diese Methode weist jedoch eine große Schwankungsbreite auf, abhängig vom momentanen Aktivitätslevel bis hin zu Hautdicke, Hautfarbe.
Weiters besteht ein großes Defizit an Interoperabilität und Standardisierung. Häufig definieren die Hersteller die Analysewerte selbst. Sie sind kaum standardisiert. Standardisierte und offene Schnittstellen sind eine notwendige Eigenschaft von Wearables für den Einsatz in mHealth Anwendungen. Dies steht
allerdings im Widerspruch zu den Interessen der meisten Hersteller solcher Geräte.
Und schließlich stellt sich bei vielen Smartwatches auch die Frage des Datenschutzes und der Datensicherheit.
Was geschieht mit den erfassten Daten? Wo werden diese gespeichert? Wer hat darauf Zugriff?
Was jeder wissen sollte: Datenschutz und Datensicherheit sind bei Wearables leider noch ein blinder Fleck. Viele Hersteller nutzen die erhobenen Daten sogar ohne Rücksprache mit dem Kunden für Werbezwecke.
HRV by Autonom Health
Die Messung der HRV ist ein zuverlässiges & hochsensitives Screening-Instrument mit dem der gesundheitliche Allgemeinzustand eines Menschen erhoben werden kann.
Die HRV-Analysen von Autonom Health halten alle geforderten HRV-Standards ein und erfüllen die 1996 durch die Task Force of the European Society of Cardiology (ESC) und die North American Society of Pacing and Electrophysiology (NASPE) festgelegten Richtlinien zur Durchführung und Analyse von HRV Messungen.
Im Bereich Datensicherheit erfüllen wir die IT-Sicherheitsrichtlinien, die auch die Anforderungen der EU-Datenschutzverordnung und der Netzwerk- und Informations-Sicherheitsrichtlinie erfüllen.
Die wichtigsten Gesundheits-Parameter werden exakt gemessen und analysiert:
1. Gesundheitszustand: Beschreibt die „Funktionstüchtigkeit“ des Gesamtorganismus, die gegenwärtige Konstitution, Leistungs- und Regenerationsfähigkeit.
2. Aktuelles Biologisches Alter: Die Herzratenvariabiliät korreliert mit Gesundheit und Alter. Das funktionelle aktuelle biologische Alter bemisst daher die augenblickliche Anpassungsfähigkeit an wechselnde äußere und innere Bedingungen.
3. Leistungspotential: Niveau und dynamischer Verlauf von Herzleistungs- und HRV-Daten im Vergleich zur eigenen Alters- und Geschlechtsgruppe reflektieren das aktuelle Niveau zur Erbringung körperlicher und geistiger Leistung.
4. Stressverarbeitung: Die Vegetative Resilienz beschreibt die Fähigkeit, mit Stress und Belastungen produktiv umgehen zu können und trotzdem gut zu regenerieren.
5. Burnout-Resistenz: Der Wert bemisst die Widerstandsfähigkeit gegenüber Stress. Je geringer das biologische Alter, je adäquater die physiologischen Muster bei Aktivierung und in Ruhephasen, je besser die körperliche und geistige Performance und der Schlaf, desto höher die Burnout Resistenz.
6. Schlaf: Die exakte Schlafqualität (Erschöpfungsschlaf, Verdacht auf Schnarchen, schlecht, mittel, gut, sehr gut) im eigenen Bett wird 5-Minuten genau berechnet.
7. Regeneration: Anzahl, Zeitpunkt, Dauer und Qualität (Absenken von Herzrate und Sympathikusaktivität, Ansteigen des Parasympathikotonus) von Regenerationsphasen werden bewertet.
8. Mentale Performance: Komplexe Algorithmen errechnen das Ausmaß an Fokussiertheit, körperlichem Spannungszustand und Ökonomie (von Erschöpfung oder Ermüdung bis hin zum Flow) während geistiger Leistung.
9. Körperliche Performance: Herz- und HRV-Leistungsdaten errechnen den Zielbereich, die Wirksamkeit während und Regeneration nach körperlicher Belastung.
10. Ernährungsverhalten: Anzahl und Dauer von Mahlzeiten und Essenspausen, im Zusammenspiel mit dem individuellen Energieniveau während und nach dem Essen, ermöglichen die aktuelle Reflexion der persönlichen Essensgewohnheiten.
11. Peergroup-Vergleiche: Alle Ergebnisse, Herzleistungs- und HRV-Daten im grafischen und numerischen Vergleich zur Alters- und Geschlechtsgruppe.
12.Empfehlungen: Konkrete individuelle Empfehlungen auf Basis des aktuellen Messergebnisses zur gezielten Optimierung der Gesundheit.
mehr dazu:
https://dl.gi.de/bitstream/handle/20.500.12116/1068/1825.pdf?sequence=1
Blog: Vergleich Autonom Health und andere Anbieter
