Das vermessene Selbst: Was bedeuten Ruhepuls, SpO2, REM-Schlaf & Co.?

Ein wichtiger Hinweis vorab: Die meisten Wearables haben keine medizinische Zertifizierung – und auch wir sind keine Ärzte. Wenn Ihr Euch ernsthaft Sorgen um Eure Gesundheit macht, dann solltet Ihr in jedem Fall einen Arzt konsultieren und weder auf Artikel im Netz noch auf die Messwerte eines Fitness-Trackers oder einer Smartwatch vertrauen.

Inhalt

1. Herzfrequenz
   1. Warum den Puls messen?
      1. Ruhepuls
      2. Maximalpuls (und VO2max)
      3. Trainingspuls
   2. Optische Pulsmessung
   3. Elektrische Pulsmessung
   4. Elektrokardiogramm
2. Laufen, Joggen & Co.
   1. Schrittzähler
   2. Schrittfrequenz
   3. Bodenkontaktzeit
   4. Vertikale Bewegung
3. Sauerstoffsättigung SpO2
4. Schlaf

1.1 Herzfrequenz: Warum den Puls messen?

Im Tierreich variieren die Herzfrequenzen zwischen vier und über eintausend Schlägen (!) pro Minute. Gesunde Erwachsene schwanken dagegen zwischen 50 und 80 minütlichen Kontraktionen – körperliche Anstrengung außen vor gelassen natürlich. Aber warum sind solche Werte überhaupt von Bedeutung?

Die Herzfrequenz ist ein wichtiger Indikator für die aktuelle Belastung des Herz-Kreislauf-Systems. Ruhepuls und Maximalpuls beziehungsweise VO2max erlauben hingegen Rückschlüsse auf den allgemeinen Trainingsstand und eine bessere Planung Eures nächsten Ausdauertrainings.

Ruhepuls

Als Ruhepuls bezeichnet man jene Herzfrequenz, die der Körper ohne jede physische oder psychische Belastung zur Aufrechterhaltung seiner Funktion benötigt. Nachdem der Ruhepuls quasi im Leerlauf des Körpers gemessen wird, erlaubt er einen guten Rückschluss auf den Trainingszustand des Herzens. Je niedriger der Ruhepuls, desto trainierter.

Ausdauerathleten beispielsweise bringen es so auf Ruhepulse unterhalb der 30 Schläge pro Minute. Und auch für Hobbysportler kann die Herzfrequenz ein Ruhe spannend sein, um den Trainingsfortschritt zu verfolgen. Es gibt auch langfristige Studien, in denen ein niedrigerer Ruhepuls auf ein geringeres Risiko hinweist, Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu erleiden.

Gleichzeitig liefert der Ruhepuls auch auf Tagesbasis wertvolle Informationen. Kämpft der Körper mit Stress oder einem (womöglich noch symptomfreien) Infekt, ist der Ruhepuls oft erhöht. Wenn Ihr also in Eurer Fitness-App einen erhöhten Ruhepuls feststellt, solltet Ihr beim anstehenden Training vielleicht etwas kürzer treten, um Euren Körper nicht zusätzlich zu belasten.

Auch an dieser Stelle nochmal der Hinweis: Die obige Betrachtung des Ruhepulses gilt nur für gesunde Menschen. Es gibt auch das Krankheitsbild der Bradykardie, wo der Herzschlag krankhaft niedrig ist, was sich dann etwa in Form von Schwindel oder Atemnot äußert. Konsultiert im Zweifelsfall einen Arzt.

Maximalpuls (und VO2max)

Für den Maximalpuls gibt es die ebenso vielzitierte wie vieldiskutierte Formel nach Fox: 220 minus Lebensalter ergibt die maximal mögliche Herzfrequenz. Außen vor sind dabei allerdings Körpergröße, individuelle Genetik, Höhe über Null des Trainingsorts und so weiter.

Alternativ zu dieser und weiteren Faustformeln lässt sich die maximale Herzfrequenz auch mittels Leistungsdiagnostik oder Selbsttest feststellen. Nachdem die Selbsttests logischerweise maximal anstrengend sind, solltet Ihr hier Vorsicht walten lassen, insbesondere wenn Ihr übergewichtig, älter als 40 Jahre seid oder Vorerkrankungen habt. 

Das Spannende am Maximalpuls ist nun, dass sich darauf basierend verschiedene Trainingsbereiche ermitteln lassen, die unterschiedlichen Belastungsniveaus entsprechen. Während ich nicht an den vieldiskutierten "Fettverbrennungspuls" glaube, ist ein per Pulsbereich nach "Ausdauer" und "Belastung" gestaffeltes Training durchaus sinnvoll.

Eine Alternative zum Maximalpuls ist die VO2max, die maximale Sauerstoffaufnahmefähigkeit des Körpers. Im Hobbysport-Bereich wird diese über den sogenannten Cooper-Test abgeschätzt. Hierbei versucht die Testperson innerhalb von zwölf Minuten die maximal mögliche Strecke zurückzulegen.

Etliche Pulsuhren von Garmin beispielsweise interpolieren den VO2max-Wert ausgehend von Herzfrequenz und zurückgelegter Strecke, ohne dass der Proband an seine Belastungsgrenze kommen muss. Je nach Trainingssystem kann der VO2max-Wert als Indikator für die Fitness oder auch zum Festlegen von Belastungsbereichen fürs Training genutzt werden.

Trainingspuls

Warum sollte man beim Training den Puls messen? Auf diese einfache Frage gibt es mehrere Antworten.

Bei Ausdauersportarten wie Laufen oder Fahrradfahren lässt sich über den Puls die Intensität des Trainings steuern. Mit einem Training in den höheren Pulsbereichen beispielsweise trainiert Ihr die maximale Belastung – ergo Eure Geschwindigkeit. Dafür findet sich in den Trainingsplänen häufig auch ein Intervalltraining, in dem sich Phasen mit hoher und niedriger Belastung respektive Herzfrequenz abwechseln. In niedrigeren Herzfrequenzbereichen dagegen trainiert Ihr hingegen eher den Stoffwechsel und die Langzeitausdauer.

Der Trainingspuls lässt außerdem auch auf den Energiebedarf während des Trainings zurückschließen – und damit auf Euren täglichen Kalorienbedarf. Das ist für diejenigen interessant, die Gewicht abnehmen oder zunehmen möchten beziehungsweise Probleme haben, Ihr Gewicht zu halten.

Welche Schwierigkeiten beim Messen des Kalorienverbrauchs in der Praxis auftreten und wie Ihr die Genauigkeit verbessern könnt, haben wir uns an anderer Stelle bereits im Detail angesehen:

• Kalorienverbrauch per Smartwatch und Fitness-Tracker richtig berechnen

Wenn Ihr schließlich noch eine Kalorienbilanz bilden möchtet, um gezielt zu- oder abzunehmen, dann müsst Ihr auch die aufgenommenen Kalorien erfassen. Hierzu haben wir für Euch ebenfalls einen weiterführenden Artikel:

• Die besten Kalorienzähler-Apps: Darum ist Kalorien zählen so wichtig!

1.2 Optische Pulsmessung: Was gibt es zu beachten?

Ob 25 oder 500 Euro, überall blinkt's grün: Quasi alle Fitness-Tracker und die meisten Smartwatches haben heutzutage einen Pulssensor auf der Unterseite. Die meisten Sensoren arbeiten photoplethysmographisch. Nachdem das rote Blut Licht der Komplementärfarbe Grün am besten absorbiert, kommt in der Regel auch grünes Licht zum Einsatz. Eine Photozelle misst dann die wellenartigen Kontraktionen der Blutgefäße und schließen daraus auf die Herzfrequenz des Trägers. 

Allerdings hat die Pulsmessung am Handgelenk zwei große Probleme. Erstens funktioniert sie bei heller, unbehaarter Haut am besten. Wer dunkle Haut und stark behaarte Arme hat, muss mit Einschränkungen bei der Genauigkeit leben.

Zweitens erfordert eine präzise Pulsmessung freie Handgelenke. Während optische Pulssensoren beim Fahrradfahren oder Joggen präzise Ergebnisse liefern, sind Abweichungen von 30 bis 40 Prozent bei Yoga, HIIT mit Burpees oder Krafttraining keine Seltenheit. Das gilt für alle Aktivitäten mit abgeknickten oder stark angespannten Händen beziehungsweise Handgelenken. Die Alternative zur optischen Pulsmessung lautet dann: 

1.3 Elektrische Pulsmessung: Brustgurte messen besser

Sie mögen unbequem sein – oder auch einfach nicht so wahnsinnig praktisch wie ein Pulssensor, den man eh den ganzen Tag am Handgelenk trägt. Doch dafür sind Brustgurte viel genauer. Sie messen direkt am Brustkorb mit Hilfe von zwei Elektroden die elektrischen Impulse vom Herzen.

Diese Art der Messung ist nicht nur sehr präzise, sondern funktioniert auch unabhängig von allerlei Verwindungen der diversen Extremitäten. Seit kurzem gibt es auch elektrische Pulsgurte für den Oberarm, beispielsweise von Polar oder Wahoo. Wer Brustgurte als unangenehm empfindet, wird hiermit womöglich glücklich.

Wenn Ihr Euch für einen Brustgurt interessiert, steht Ihr vor einem Kompatibilitätsproblem. Es unterstützt nämlich nicht jedes Wearable-Okösystem eigene oder fremde Pulsgurte. So gibt es beispielsweise derzeit keine Möglichkeit, einen Brustgurt zusammen mit der Fitbit-App zu verwenden. Andere Hersteller sind hier offener: Die Huawei-Health-App beispielsweise unterstützt neben den hauseigenen Fitness-Trackern etwa auch Bluetooth-Brustgurte von Polar oder Suunto.

Ein weitere Kompatibilitätsproblem betrifft den Funkstandard: Neben Bluetooth ist bei Pulsgurten (und anderem Fitness-Zubehör) auch ANT+ verbreitet, den zwar diverse Pulsuhren, aber nicht alle Smartphones unterstützen. Informiert Euch hier also gut, bevor Ihr entsprechendes Zubehör kauft. Viele Mobiltelefone von Samsung beispielsweise können ANT+, bei iPhones hingegen sucht man den Standard vergeblich im Datenblatt.

Was nun: Optische oder elektrische Pulsmessung?

Zusammengefasst bieten beiden Methoden der Pulsmessung ihre Vor- und Nachteile. Die optische Pulsmessung ist bequem und hervorragend geeignet, um über den ganzen Tag den Puls zu erfassen. Bei Ausdauersportarten wie Joggen oder Fahrradfahren sind die Ergebnisse hinreichend präzise. Wenn es genauer sein soll oder Ihr regelmäßig Sportarten treibt, die die Arme stark fordern, ist die elektrische Pulsmessung das Instrument der Wahl. Pluspunkt: Viele Brustgurte erfassen auch weitere Kennzahlen, beispielsweise die vertikale Bewegung beim Laufen sowie die Bodenkontaktzeit. Aber dazu später mehr.

1.4 EKG per Smartwatch: Klappt das?

Abseits der beiden obengenannten Pulsmessmethoden stößt man jüngst auch immer wieder auf eine weitere Art der elektrischen Herzfrequenzmessung: das Elektrokardiogramm. Dabei wird ebenfalls mit zwei Elektroden die Herzfrequenz erfasst. Unterstützt wird diese Methode derzeit von der Apple Watch Series 4 und der Withings Move ECG.

Ob Apple oder Withings: Elektrode Nummer eins sitzt dabei stets an der Smartwatch. Elektrode Nummer zwei stellt die andere Hand, mit der der Nutzer während der Messung das Gehäuse der Uhr berühren muss. Daneben gibt es auch noch spezielle EKG-Geräte, die sich per Bluetooth mit dem Smartphone verbinden.

Das Ziel ist stets das gleiche: Es sollen potenziell gefährliche Zustände wie Vorhofflimmern oder Herzrhytmusstörungen erkannt werden. Andere Krankheitsbilder des Herzens, beispielsweise ein Herzinfarkt, kann damit jedoch nicht erkannt werden. Im Zuge dessen möchte ich Euch einen interessanten Test nicht vorenthalten, den die Kollegen von der ComputerBILD gemeinsam mit Medizinern durchgeführt haben. 

2.1 Schritte zählen: 10.000 als Maß der Dinge?

Zugegeben, der 21. Februar 2015 liegt schon ein paar Jahre zurück, und inzwischen sind die Algorithmen sicher ein paar Generationen weiter. Aber an jenem Tag trug ich am gleichen Handgelenk zwei Tracker – einen von Fitbit und einen von Withings. Das Ergebnis: Der Fitbit-Tracker hatte in der Nacht fast 70 Prozent mehr Schritte auf der Uhr.

An der Realität sind dagegen wohl beide Zahlen gleich weit vorbei, was aber auch keine Rolle spielt. Schließlich zählen Fitness-Tracker auch beim Abspülen oder Holzhacken munter weiter – und messen somit vielmehr die Aktivität als die tatsächlich getanen Schritte. Und genau darauf kommt es ja an!

Google Fit zählt beispielsweise seit 2018 zusätzlich zu den Schritten auch die Aktivitätsminuten, die ein differenziertes Bild anbieten. Die Sportuhren von Polar dagegen erfassen (neben den Schritten) unterschiedliche Aktivitätsintensitäten. Das Tagesziel lässt sich dann beispielsweise nach einem Tag auf der Couch mit einem fordernden HIIT-Workout erreichen – oder eben mit vielen kleinen, über den Tag verteilten Aktivitäten.

Ob nun als Aktivitätsminuten, Schritte oder "Fuel": Wichtig ist, dass Ihr eine für Euch selbst vergleichbare Kenngröße findet, um Euer Aktivitätslevel zu finden. Das Ziel ist es dann, Euch gegenüber Eurem "vergangenen Ich" zu verbessern.

Ihr seid neugierig geworden und wollt Eure tägliche Aktivität vermessen? Hier findet Ihr unsere Auswahl der besten Schrittzähler-Apps:

• Die besten Schrittzähler-Apps für Android

2.2 Schrittfrequenz beim Laufen

Von den Schritten zur Schrittfrequenz: Die meisten besseren Laufuhren erfassen die Schrittfrequenz beim Laufen. Zunehmend findet sich der Wert auch bei günstigeren Fitness-Trackern, beispielsweise dem 35 Euro teuren Honor Band 5. Eine niedrigere Schrittfrequenz bedeutet eine verhältnismäßig größere Schrittlänge – und damit mehr Belastung für Gelenke und Sehnen.

Versucht also beim Laufen, lieber mehr kleinere Schritte als weniger größere Schritte zu machen. Lauft Ihr mit Musik, gibt es hier einen Trick: Baut Euch eine Playlist mit Liedern zusammen, deren BPM bei Eurer Zielschrittfrequenz liegt, und lauft im Takt. Überfordert Euch hier jedoch nicht direkt zum Start. Lauft Ihr aktuell bei 140 Schritten pro Minute, ist die häufige Empfehlung von 180 Schritten pro Minute sicherlich zu hoch gegriffen. Steigert Euch lieber langsam und hört auf Euren Körper!

2.3 Bodenkontaktzeit beim Laufen

Eingangs beim Thema elektrische Pulsmessung hatte ich es schon erwähnt: Neben der Herzfrequenz erfassen moderne Brustgurte auch weitere Daten, die insbesondere beim Laufen spannend sind. Der HRM Run von Garmin etwa misst auch die Bodenkontaktzeit beim Laufen.

Die Bodenkontaktzeit ist ein gutes Werkzeug, um Eure Laufeffizienz zu steigern. Denn je länger Eure Füße auf dem Boden sind, desto mehr Energie verliert Ihr. Ein guter Anfang zur Reduktion der Kontaktzeit besteht darin, die Füße beim Laufen möglichst erst direkt unter dem Körper aufzusetzen – und nicht davor.

2.4 Vertikale Bewegung beim Laufen

Was zählt beim Joggen? Richtig, Ihr wollt nach vorne kommen. Entsprechend findet sich bei Laufuhren wie Fitness-Trackern in zunehmendem Maße die vertikale Bewegung im Programm. Je weniger Ihr nämlich beim Laufen nach oben hüpft, desto mehr Energie fließt in Euren Vortrieb.

Die vertikale Bewegung beim Laufen lässt sich mit Trackern am Handgelenk nur schwer erfassen. Die Bewegung der Unterarme beim Laufen ist aus der Gesamtbewegung quasi nicht herauszurechnen. Daher zählt die vertikale Gesamtbewegung des Körpers beim Laufen ebenfalls zum Portfolio fortschrittlicherer Brustgurte. Wie die Bodenkontaktzeit gehört sie zu den Kenngrößen eines effektiven Lauftrainings.

3. Sauerstoffsättigung: Was ist der SpO2-Wert?

Gerade im Zusammenhang mit dem Corona-Virus war immer wieder von der Sauerstoffsättigung im Blut zu lesen. Diesen sogenannten SpO2-Wert erfassen auch diverse Fitness-Tracker, darunter sogar günstige Modelle wie das Honor Band 5. Bei gesunden Menschen liegt die Sauerstoffsättigung im Bereich von 90 bis 100 Prozent, niedrigere Werte lassen auf eine akute Lungenerkrankung oder etwa Höhenkrankheit schließen. 

Nun stellt sich aber die Frage: Wie zuverlässig sind die Werte der Fitness-Tracker, gerade bei einem Wert, der auf eine potenziell lebensbedrohliche Situation hinweist? Im Rahmen eines Corona-Tests wurde bei mir die Sauerstoffsättigung mit einem professionellen Pulsoximeter gemessen, und ich habe kurze Zeit später mit dem Honor Band 5 mit knapp 100 Prozent einen ähnlichen Wert ermittelt. Aber was sagt das aus?

Bis es hier wirklich einen wissenschaftlichen Test gibt, würde ich mich auf die SpO2-Werte jedenfalls nicht verlassen – zumal auch Hersteller wie Fitbit bei den Werten stets von Schätzungen sprechen und sich damit aus der Verantwortung ziehen. Oder ist Euch hierzu schon ein aussagekräftiger Test begegnet?

4. Wie messen Fitness-Tracker den Schlaf?

Ob man den Fitness-Tracker mit ins Bett nehmen möchte, ist sicherlich Geschmackssache. Wer mit dem mehr oder weniger großen Klotz am Arm schlafen kann, wird mit Schlafdaten belohnt. Üblicherweise unterscheiden die Fitness-Tracker und Smartwatches zwischen leichtem und tiefem Schlaf sowie zeigen Wachphasen an, in denen man beispielsweise mal austreten war. Viele Tracker erfassen zusätzlich noch REM-Schlaf, in dem die Traumphasen stattfinden. Die Übergänge zwischen den verschiedenen Schlafphasen messen die Fitness-Tracker nun anhand von Bewegungsdaten und Herzfrequenz. 

Was stelle ich nun mit den Schlafdaten an?

Gerade wenn Ihr nicht gut schlaft und an Eurer Schlafqualität arbeiten wollt, sind langfristige Schlafdaten sehr interessant. Hört beispielsweise mal für einen Monat auf, Abends im Bett das Smartphone zu benutzen. Oder esst zwei Wochen lang nach 20 Uhr nichts mehr und achtet darauf, wie sich Euer Schlaf verändert.

Guter Schlaf ist sehr viel wert, und die Schlafdaten geben Euch ein tolles Feedback, um beispielsweise an Eurer Schlafhygiene zu arbeiten. Manche Apps geben hier sogar noch konkrete Verbesserungsvorschläge, wie Ihr an bestimmten Aspekten Eures Schlafs arbeiten könnt.

Meiner persönlichen Erfahrung nach – nach Parallel-Tests mit gleichzeitig getragenen Fitness-Trackern – sind die erfassten Schlafdaten zumeist deckungsgleich. 

That's all?

Ich hoffe, wir konnten ein wenig Licht ins Quantified-Self-Chaos bringen. Haben wir denn eine wichtige Messgröße vergessen? Den diversen Körperfettwaagen und deren Messwerten wollen wir uns an anderer Stelle noch im Detail widmen. Welche Körperwerte erfasst Ihr denn von Euch regelmäßig beziehungsweise welche würdet Ihr gerne erfassen? Wir freuen uns auf Eure Kommentare!