Mess(un)genauigkeit von Sportuhren - Teil 2
Kalorienverbrauch

Abb. Frau beim Training

Januar . 2021

Ein wichtiger Wert für alle sportbegeisterten und gesundheitsbewussten: Wieviel Kalorien habe ich verbraucht. Zeigen uns Sportuhren und Fitness-Tracker wirklich verlässliche Werte an?

Im ersten Teil habe ich bereits die unterschiedlichen Messverfahren für die Messung von Herzfrequenz, Sauerstoffsättigung, Höhe (barometrische Höhenmessung) und Entfernung (Wegstrecke) dargestellt und unter die Lupe genommen, wie aussagekräftig, genau und verlässlich die Ergebnisse sind.

Diese Daten sind aber selbstverständlich nicht die einzigen Analysen und Messungen, die von deiner Apple Watch, deiner Sportuhr oder deinem Fitness-Tracker aufgezeichnet und ausgewertet werden können. Wenn du Wert auf deine Gesundheit legst, deinen Trainingsfortschritt gerne überwachst oder einfach neugierig bist auf deine Körperfunktionen, dann hast du möglicherweise auch schon einmal einen Blick auf die Auswertung deiner Schrittfrequenz geworfen, die dir anzeigt, wie viele Schritte du an einem Tag gelaufen bist. Spannend könnte für dich deine Schlafqualität sein. Wie lange hast du geschlafen? Wie lange dauerten deine Tiefschlafphasen, deine REM-Phasen und wie schneidet deine Schlafqualität ab. Und ich möchte wetten, dass du – solltest du eine Fitnessuhr oder eine Apple Watch haben – schon einmal auf die Analyse deines Kalorienverbrauchs, insbesondere beim Sport, geschaut hast.

Heute zeige ich dir das Ergebnis meiner Recherchen zur Messgenauigkeit (und der Genauigkeit der Berechnung). des Kalorienverbrauchs. Die Ergebnisse zur Schlafqualität und des Schrittzähler folgen in den nächsten Ausgaben.

Falsch aber konstant

Um es vorweg zu nehmen: Das Schöne an falschen Messwerten ist, dass sie konstant falsch sind. Einmal falsch, immer falsch und zwar gleich falsch. Das heißt: Wenn ein Wert fehlerhaft oder ungenau berechnet oder gemessen wird, so wird er das auch bei der nächsten und übernächsten Messung. Und da sich das Messverfahren oder der Berechnungsalgorithmus nicht verändern, bekomme ich wahrscheinlich bei den Folgemessungen die gleichen oder ähnliche Messungenauigkeiten, wie bei der ersten Messung.

Das bedeutet: Wenn ich weiß, dass der gemessene Wert etwas ungenau ist, sich dieser Fehler aber fortsetzt, so kann ich trotzdem mit den Ergebnissen etwas anfangen. Beispiel: Ich wiege 75 Kilo, meine Waage zeigt mir aber 78 Kilo an. Messungenauigkeit: ca. 4%. Wenn ich jetzt 3 Kilo zunehme, wiege ich 78 Kilo und meine Waage zeigt mir 81 Kilo an. Die Messungenauigkeit hat sich fortgeschrieben. Ich weiß aber trotzdem, dass ich 3 Kilo zugenommen habe. Auch wenn der absolute Wert nicht stimmt, so stimmt der (relative) Wert der Veränderung. Und das gleichmäßig. Ich muss die Waage also nicht sofort auf den Müll werfen.

Wieviel Kalorien verbrauche ich beim Sport?

Kalorienverbrauch

Ganz so einfach ist es leider bei der Berechnung des Kalorienverbrauchs anhand von Messdaten nicht. Betrachten wir erste einmal generell die Berechnung dieses Wertes (genau genommen sind es zwei Werte). Dieser ist für viele von uns wirklich wichtig. Egal ob Top Sportler oder Freizeitsportler. Vielleicht möchte ich wissen, ob ich heute ein Kaloriendefizit geschafft habe (mehr Kalorien verbraucht als zugefügt) und demnach in Richtung Gewichtsreduzierung laufe. Oder vielleicht will ich auch nur wissen, wie lange ich noch laufen muss, damit mir die Pizza heute Abend nicht direkt auf den Hüften bleibt. In beiden Fällen sollte der berechnete Wert, der sich auf Messdaten bezieht, natürlich möglichst exakt sein. Ist er aber nicht!

Ungenauigkeit Grundumsatz

Die Ungenauigkeiten beginnen schon bei den Grunddaten. Um den Grundumsatz zu berechnen, werden folgende Daten benötigt: Alter, Geschlecht, Größe und Gewicht. Aber Gewicht ist nicht gleich Gewicht. Muskelmasse verbrennt erheblich mehr Energie im Ruhezustand, als Fett. Daher ist der Grundumsatz bei einem 100 Kilo schweren Kraftsportler signifikant höher, als bei einem ebenso schweren Mann, der keinen Sport macht und nur wenig Muskelmasse besitzt. Außerdem verändert sich das Gewicht gerade beim Abnehmen selbstverständlich mit der Zeit. Die Ausgangsdaten müssen also regelmäßig angepasst werden, sonst wird mit dem höheren Ausgangsgewicht ständig ein zu hoher Grundumsatz errechnet. Diese Ungenauigkeiten lassen sich noch verschmerzen. Gravierender wird es aber beim Leistungsumsatz.

Kalorienverbrauch beim Schwimmen? Sportuhren sagen es Dir. 

Ungenauigkeit Leistungsumsatz

Leistungsumsatz – was ist das ganz genau? Der Leistungsumsatz trägt eigentlich schon im Namen, was er bezeichnet: Jede Leistung, die der menschliche Körper über den Grundumsatz hinaus vollbringt, verbraucht Kalorien. Dieser zusätzliche Kalorienverbrauch nennt sich Leistungsumsatz. Dieser beschreibt die durchschnittliche Summe der Energie, die täglich durch körperliche Aktivität verbrannt wird.

Wie messen Sportuhren oder Fitness-Tracker die Leistung, die ein Körper vollbringt? Dafür gibt es zwei Methoden. Die erste Methode bezieht sich ausschließlich auf Bewegungsdaten und die Dauer der Bewegung. Es werden also keine Pulsdaten mit einbezogen. Diese Messungen sind ungenau. Denn es macht einen großen Unterschied, ob man seinen Arm locker schwingt, oder dabei ein Gewicht von 8 Kilo hebt. Im zweiten Fall ist die aufgewandte Energie sehr viel höher, als im ersten. In einer Studie der Universität von Nebraska wurden 60 Probanden (30 Männer und 30 Frauen) mit insgesamt 8 verschiedenen Activity-Trackern ausgerüstet und absolvierten dann ein knapp 70-minütiges Workout mit 13 verschiedenen Aktivitäten. Der Kalorienverbrauch wurde zusätzlich mit Laborgeräten gemessen. Das Ergebnis: Abweichungen von zwischen 9,3% (geringste Abweichung) und 23,5% (höchste Abweichung).

Bei einem gezielten Test mit Kraftübungen wichen die Geräte um 15,3% bis 30,4% von den Laborwerten ab. Interessant dabei: Die Tracker zeigten Abweichungen nach unten (weniger Kalorien) wie auch nach oben (mehr Kalorien) an. Die Wissenschaftler machten für diese Abweichungen das Fehlen der Herzfrequenz-Daten maßgeblich verantwortlich. Moderne Sportuhren und Fitness-Tracker messen aber die Herzfrequenz. Problem damit gelöst?

Uhren mit Pulsmesser – Problem gelöst?

Leider nein. Zunächst solltest du beim Kauf eines Gerätes darauf achten, nach welcher Messmethode der Kalorienverbrauch berechnet wird. Dann solltest Du immer wieder die Grunddaten in Deinem Gerät aktualisieren. Beim Alter ist das nicht so maßgeblich, das ändert sich zwar täglich aber dafür langsam. Gewicht und Körperfett sind da wichtigere Werte. Wenn sich die Ungenauigkeiten aus den Grunddaten und den Messwerten addieren, können schon erhebliche Abweichungen entstehen.

Schließlich spielt die Art der Messung der Herzfrequenz eine wichtige Rolle. Die Genauigkeit dieser Messungen habe ich bereits im letzten Blog zu diesem Thema dargestellt. Hier nochmal die wichtigsten Erkenntnisse:

1. Die Messung der Herzfrequenz am Handgelenk ist ok und recht genau, solange man keinen Sport macht, sich also nicht zu sehr bewegt und nicht zu sehr schwitzt. Dennoch ist die Messung von unterschiedlichen Faktoren abhängig (Hautfarbe, Hautdicke etc.) da es sich um ein optisches Messverfahren handelt.

2. Im Belastungszustand, also beim Sport, weichen die Messergebnisse von Sportuhren oder generell von optischen Messungen doch recht stark von Messungen mit einem Brustgurt (Elektrodenmessung) ab. Diese Abweichung wird umso größer, je bewegungsintensiver die Sportart ist. Beim Sqash oder Tischtennis wird der Messfehler am Handgelenk also sehr viel größer sein, als beim Radfahren auf dem Ergometer.

3. Gerade beim Sport ist uns aber der Kalorienverbrauch wichtig. Und der kann nur recht zuverlässig errechnet werden, wenn die Herzfrequenz mit einbezogen wird.

Kalorienverbrauch beim Wandern? Genau nur mit Herzfrequenz

Fazit

Willst Du verlässlich wissen, wieviel Kalorien Du verbrauchst, insbesondere beim Sport, liefern Dir Sportuhren und Fitnesstracker lediglich einen ungefähren Wert. Geräte, die sich ausschließlich auf die Bewegungsdaten beziehen (ohne Einbezug der Herzfrequenz) werden dir definitiv keine zuverlässigen Werte liefern. Die Ermittlung deines Kalorienverbrauchs mit dem Handy allein macht also nur bedingt Sinn. Wenn du genauere Werte haben möchtest, musst du deine Herzfrequenz mit dem Brustgurt messen. Wenn du also z. B. im Fitnessstudio auf dem Rudergerät oder dem Ergometer sitzt, und deine Herzfrequenz mit dem Brustgurt misst, sind die Werte recht genau und zuverlässig. Wenn du aber mit deiner Garmin-Uhr auf die Berge gehst oder im Wald joggst, sind die Werte nicht mehr wirklich zuverlässig.

Was kannst du dagegen tun?

Möglichkeit 1: Trage einen Brustgurt. Du kannst natürlich bei allen Aktivitäten einfach einen Brustgurt tragen. Aber wer möchte schon an einem warmen Sommertag 12 Stunden lang in den Bergen einen Brustgurt unter dem T-Shirt haben? Ich sicher nicht.

Möglichkeit 2: Lebe mit der Messungenauigkeit. Die Messungenauigkeiten können 20% übersteigen. Darüber solltest du dir im Klaren sein. Dennoch hast du zumindest einen Anhaltswert. Außerdem kannst du die Werte an unterschiedlichen Tagen miteinander vergleichen, da die Messungenauigkeit konstant ist. Zumindest wenn es sich um die gleiche Aktivität handelt.

Möglichkeit 3: Überprüfe die Abweichung. Du kannst einmal eine Tour mit Brustgurt machen und gleichzeitig deine Aktivität mit deiner Sportuhr messen. Zuhause vergleichst du die Werte und ermittelst die Abweichung. Dann weißt du künftig, wie stark deine Herzfrequenzmessung mittels optischem Sensor (Sportuhr) von der Messung mit dem Brustgurt abweicht und vor allem in welche Richtung (zu viel oder zu wenig angezeigt).

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