Samsung Gear, Fitbit, Apple-Watch und co. Wenn du ein Fitness-Freak bist, hast du sicher schon eine Pulsuhr benutzt. Sie bieten eine bequeme Möglichkeit, die Herzfrequenz während des Trainings zu überwachen und so die Intensität und Effektivität des Workouts zu optimieren. Doch wie genau sind diese Geräte wirklich? Können wir uns auf die gemessenen Werte verlassen, besonders bei intensiven Aktivitäten?
Das Wichtigste auf einen Blick:
- Optische Sensoren messen Herzfrequenzen mittels grünen Lichts, das vom Blut reflektiert wird, sind aber anfällig für Störungen durch Hautfarbe, Bewegung oder Kälte
- Studien zeigen, dass die Genauigkeit von Pulsuhren bei hoher Belastung signifikant abnimmt, während Brustgurte durch EKG-ähnliche Messungen präziser bleiben
- Dunkle Haut und Tätowierungen reduzieren die Messgenauigkeit optischer Geräte, da Melanin und Pigmente das Licht stärker absorbieren
- Brustgurte sind besonders für intensives Training zu empfehlen, da sie elektrische Herzsignale direkt erfassen und weniger störanfällig sind
- Für Alltagsfitness reichen optische Sensoren aus, bei hohen Leistungsansprüchen sollte jedoch auf Brustgurte gesetzt werden
So funktioniert die optische Herzfrequenzmessung
Optische Herzfrequenzmessung basiert auf der sogenannten Photoplethysmographie (PPG). Dabei senden meist grüne LEDs Lichtwellen in die Haut, das von den Blutgefäßen reflektiert wird.
Grünes Licht wird bevorzugt, da es vom Hämoglobin im Blut besonders gut absorbiert wird. Das Licht durchdringt die Haut und wird von den darunterliegenden Blutgefäßen reflektiert. Der Anteil des reflektierten Lichts hängt von der Blutmenge in den Gefäßen ab, und dieses reflektierte Licht wird von einer Photodiode auf der Rückseite des Geräts gemessen.
Da sich das Blutvolumen bei jedem Herzschlag ändert, variiert auch die Lichtintensität, die die Photodiode erfassen kann. Diese Lichtintensitäten werden schließlich von komplexen Algorithmen im Gerät in Herzfrequenzwerte umgewandelt.
Was beeinflusst die Messgenauigkeit?
Die Technologie hinter der optischen Herzfrequenzmessung ist faszinierend, doch es gibt zahlreiche Faktoren, die ihre Genauigkeit beeinträchtigen können:
- Hautfarbe: Dunklere Haut absorbiert mehr Licht durch höhere Melanin-Konzentration, was die Reflexion reduziert und die Messgenauigkeit beeinträchtigt
- Körperbehaarung und Tätowierungen: Dichte Behaarung und tätowierte Hautflächen erschweren die Lichtdurchdringung
- Temperaturschwankungen: Niedrige Temperaturen verlangsamen den Blutfluss und beeinflussen die Messgenauigkeit
- Bewegung und Erschütterungen: Sportliche Aktivitäten wie Laufen oder Radfahren, bei denen die Handgelenke stark bewegt werden können die Ergebnisse ungenau machen
- Passform: Ein zu lockeres Armband lässt Licht seitlich entweichen, ein zu festes kann den Blutfluss behindern – beides beeinträchtigt die Messung
Wie genau sind optische Herzfrequenzmessungen?
Optische Herzfrequenzmessung bietet eine zugängliche Methode zur Überwachung der Herzfrequenz, aber die Präzision lässt insbesondere bei intensiven Aktivitäten oft zu wünschen übrig. So sind optische Herzfrequenzmessungen im Vergleich zu Brustgurten und EKGs weniger genau, vor allem bei intensiver körperlicher Aktivität.
Was sagt die Wissenschaft?
Die von Smartwatches ausgehende Ungenauigkeit wird auch durch wissenschaftliche Studien bestätigt, darunter eine aktuelle Untersuchung aus dem Jahr 2023.
In dieser Studie wurde die Genauigkeit von vier weit verbreiteten Pulsuhren – der Fitbit Charge, Apple Watch, Tomtom Runner Cardio und Samsung G2 – im direkten Vergleich zu kontinuierlichen EKG-Messungen überprüft. Acht Sportler:innen absolvierten hierfür einen maximalen Belastungstest, entweder auf einem Fahrradergometer oder einem Laufband.
Bei niedriger Trainingsintensität zeigten alle vier Modelle überwiegend präzise Ergebnisse, die eng mit den EKG-Referenzwerten übereinstimmten.
Mit zunehmender Belastung traten jedoch deutliche Unterschiede zutage: Während die Fitbit Charge und die Samsung G2 tendenziell zu niedrige Herzfrequenzwerte anzeigten, lieferten die Tomtom Runner Cardio und die Apple Watch auch unter intensiver Anstrengung verlässlichere Daten mit geringeren Abweichungen vom EKG.
Ungeachtet dieser Unterschiede zeigt die Studie allerdings, dass die Genauigkeit bei allen Geräten signifikant abnimmt, sobald die Herzfrequenz zu hoch wird. Gerade bei höherer Belastung solltest du den Angaben von Pulsuhren nicht zu sehr trauen.
Brustgurte: Der Goldstandard für präzise Messungen
Brustgurte bieten eine alternative Methode zur Herzfrequenzmessung und sind dafür bekannt, eine höhere Genauigkeit zu liefern. Sie erfassen elektrische Signale des Herzens über Hautelektroden, die fast direkt am Herzen positioniert sind.
Aus diesem Grund sind externe Faktoren wie Hautfarbe, Behaarung oder Bewegung für die Messung weniger relevant. Ein Brustgurt misst die elektrische Aktivität des Herzens direkt, ähnlich einem EKG, was eine sehr präzise Erfassung der Herzfrequenz ermöglicht.
Aufgrund dieser Präzision und ihrer Unabhängigkeit von externen Störfaktoren sind Brustgurte besonders für präzise Trainingssteuerung und strukturierte Trainingseinheiten bei hoher Intensität zu empfehlen. Zurzeit bieten Brustgurte somit den Goldstandard für akkurate Herzfrequenzmessungen, insbesondere bei anspruchsvollen physischen Aktivitäten.
Fazit: Pulsuhren als praktischer Kompromiss
Optische Sensoren an der Pulsuhr sind praktisch für den Alltag – aber bei intensivem Training, dunkler Haut oder Kälte schwächeln sie. Wenn du maximale Präzision braucht, solltest du also eher auf Brustgurte setzen.
FAQs zur Genauigkeit von Pulsuhren
Wie funktioniert die optische Herzfrequenzmessung bei Pulsuhren?
Optische Sensoren nutzen grünes Licht (Photoplethysmographie), das in die Haut gesendet und vom Blut reflektiert wird. Die Lichtintensitätsänderungen durch pulsierendes Blut werden von Algorithmen in Herzfrequenzwerte umgerechnet.
Welche Faktoren beeinträchtigen die Genauigkeit der Messung?
Dunkle Haut, Körperbehaarung, Tätowierungen, Temperaturschwankungen, starke Bewegungen (z. B. beim Laufen) und eine falsche Armbandpassung können die Messung verfälschen, da sie Lichtreflexion oder Blutfluss stören.
Wie genau sind optische Sensoren im Vergleich zu Brustgurten?
Optische Sensoren sind bei niedriger Belastung präzise, zeigen aber bei hoher Intensität (z. B. Intervalltraining) größere Abweichungen. Brustgurte messen elektrische Herzsignale wie ein EKG und gelten als Goldstandard für Genauigkeit.
Welche Geräte liefern laut Studien die zuverlässigsten Daten?
Laut einer Studie von 2023 lieferten Apple Watch und Tomtom Runner Cardio auch bei hoher Belastung relativ präzise Werte, während Fitbit Charge und Samsung G2 tendenziell zu niedrige Herzfrequenzen anzeigten.
Für wen sind Brustgurte besser geeignet?
Brustgurte empfehlen sich für Sportler:innen mit hohen Ansprüchen an Präzision, z. B. bei strukturiertem Hochintensivtraining, da sie unabhängig von Hautfarbe oder Bewegung exakte Daten liefern.
