Die kardiorespiratorische Fitness (CRF) entwickelt sich zu einem der aussagekräftigsten Biomarker für Gesundheit, Langlebigkeit und die allgemeine Risikobewertung.
In einem kürzlich abgehaltenen Webinar der Duke University beleuchtete Dr. Jeroen Molinger, Leiter des Forschungsprogramms und leitender klinischer Bewegungsphysiologe, die neuesten Fortschritte in der drahtlosen Sensortechnologie und deren Auswirkungen auf die Durchführung von kardiopulmonalen Belastungstests (CPET).
Hier sind die fünf wichtigsten Erkenntnisse aus der Sitzung.
1. Die kardiorespiratorische Fitness ist ein entscheidender Gesundheitsbiomarker
Die CRF ist mehr als nur ein Maß für die Ausdauer – sie ist ein umfassender Indikator für den allgemeinen Gesundheitszustand.
Im Gegensatz zu Biomarkern einzelner Organe integriert der CRF Daten aus Herz, Lunge und Muskeln und liefert so ein ganzheitlicheres Bild des physiologischen Zustands einer Person.
„Ich halte ihn für einen aussagekräftigen Biomarker, da es sich um einen integrativen Biomarker handelt und nicht um einen Biomarker, der nur ein einzelnes Organ betrifft“, sagt Dr. Molinger. „Wir können die Lunge, das Herz und die Muskulatur miteinander in Beziehung setzen, um gezielt festzustellen, welches System stärker oder schwächer eingeschränkt ist, was wiederum eine höhere oder niedrigere kardiovaskuläre Leistungsfähigkeit (CRF) bestimmt.“
- Eine 2009 von Saturo Kodama durchgeführte und in JAMA veröffentlichte Studie ergab, dass die kardiovaskuläre Funktionsreserve (CRF) ein zuverlässiger Prädiktor für die Gesamtmortalität und kardiovaskuläre Ereignisse ist.
- Eine weitere Studie von Mandsager, in der Daten von 122.000 Personen ausgewertet wurden, zeigte, dass bereits geringfügige Verbesserungen der kardiovaskulären Fitness (z. B. der Übergang von einer niedrigen in eine unterdurchschnittliche Kategorie) zu einer Senkung des Gesamtsterberisikos um 95 % führen können.
2. Die sich weiterentwickelnden Methoden zur Messung der VO₂-Max
Bislang waren zur Beurteilung der kardiovaskulären Fitness (CRF) und der maximalen Sauerstoffaufnahme (VO₂ max) entweder Fragebögen, Smartwatches oder ein CPET mit sperrigen Stoffwechselmessgeräten erforderlich. Diese Methoden bringen jedoch Herausforderungen mit sich:
- Fragebögen liefern zwar Schätzwerte, sind jedoch nicht präzise genug.
- Smartwatches (Garmin, Apple, Fitbit) nutzen indirekte algorithmische Berechnungen.
- Das herkömmliche CPET ist kostspielig, erfordert spezielle Ausrüstung und ist nicht skalierbar.
Dies warf eine drängende Frage auf.
„Können wir eine Untersuchung am Patientenbett entwickeln?“, fragt Dr. Molinger. „Im Idealfall etwas, das man am Krankenbett innerhalb von 8 bis 12 Minuten durchführen kann und das sich überall direkt auswerten lässt – ohne dass spezielle Geräte wie Laufbänder oder Fahrräder erforderlich sind.“
Die Duke University hat „Splendo“ vorgestellt, eine Plattform, die mehrere drahtlose Sensoren integriert, darunter den VO2 Master, um tragbare und genaue CRF-Messungen in Echtzeit zu ermöglichen – ganz ohne Laufbänder oder Fahrräder.
3. Der 6-Minuten-Inkrementaltest (6MIST): Ein Meilenstein in der Beurteilung der kardiovaskulären Fitness
Um die Beurteilung der kardiovaskulären Fitness (CRF) zugänglicher zu machen, haben Forscher der Duke University den „6-Minute Incremental Step Test“ (6MIST)entwickelt – ein einfaches, platzsparendes Protokoll, das überall durchgeführt werden kann. Die Teilnehmer marschieren unter Anleitung eines Metronoms mit zunehmender Geschwindigkeit auf der Stelle, wodurch sich verschiedene Fitnessniveaus leicht beurteilen lassen.
„Bei unserer Validierungsstudie, die an unserer Hartford-Probandengruppe durchgeführt wurde, begannen alle mit 30 Schlägen pro Minute“, erklärt Dr. Molinger. „Wir erhöhten die Frequenz alle 30 Sekunden um zehn Schläge, wobei die Stufe von 70 Schlägen pro Minute Sportlern mit einem VO2-Wert von über 30–35 vorbehalten war.“
- In einer Validierungsstudie konnten sogar Patienten mit Herzinsuffizienz den Test sicher absolvieren, was seine breite Anwendbarkeit untermauert.
- Ein Vergleich zwischen 6MIST und CPET auf dem Fahrrad ergab bei gesunden Probanden eine hohe Korrelation (R-Quadrat von 0,75), was die Zuverlässigkeit des Tests bestätigt.
4. Validierung von VO2 Master Stoffwechselsimulatoren
Die Gewährleistung der Genauigkeit bei tragbaren Stoffwechselmessungen ist von entscheidender Bedeutung. Im Rahmen der Studie der Duke University wurde VO2 Master einem Vacumed-Stoffwechselsimulator verglichen, der bestimmte VO2-Werte erzeugen kann.
„Wir haben einen sehr deutlich ausgeprägten hohen R-Quadrat-Wert für VO₂ und auch für die Ventilationseffizienz festgestellt, ebenso bei den Atemvolumina und der Atemfrequenz“, erklärt Dr. Molinger. „Interessant ist, dass die Fehlermarge insgesamt unter 2 % lag, und das ist für einen Stoffwechselsimulator sehr, sehr gut – selbst wenn es sich um ein komplettes System handelt. Ich denke, das beweist, dass die Technologie, die wir in diesem drahtlosen Stoffwechsel-System einsetzen, sehr gut funktioniert und sehr valide Werte liefert.“
Diese Validierung spricht für den Einsatz drahtloser, tragbarer CRF-Messgeräte sowohl im klinischen als auch im sportlichen Umfeld.
5. Modernste Leistungsbewertungen im Spitzensport
Das „Cardiovascular Performance and Innovation Lab“ der Duke University hat die CRF-Tests über den klinischen Bereich hinaus in die Welt des Spitzensports übertragen. In Zusammenarbeit mit D1-Teams aus den Bereichen Fußball, Basketball und weiteren Sportarten haben sie ein 1-minütiges Protokoll mit maximaler Belastung eingeführt, das die Effizienz maximiert.
„Diese spezielle Untersuchung ist so kurz“, sagt Dr. Molinger. „Mit drei Geräten haben wir in 2,5 Stunden etwa 30 Sportler untersucht und dabei einen vollständigen Befund erstellt.“
- Die Daten liefern wichtige Erkenntnisse über die VO₂-Max, den VO₂-Spitzenwert und spezifische physiologische Grenzen, von Ventilationsungleichgewichten bis hin zur Effizienz der mitochondrialen Atmung.
Die Zukunft der drahtlosen CRF-Prüfung
Da sich die drahtlose Sensortechnologie ständig weiterentwickelt, wird sie tiefgreifende Auswirkungen auf die Lebenserwartung, das Gesundheitswesen, die Sportwissenschaft und die klinische Forschung haben. Die Fortschritte der Duke University bei der Integration von VO2 Master und anderer drahtloser Sensoren ebnen den Weg für leichter zugängliche, skalierbare und präzise kardiopulmonale Untersuchungen – ohne die Einschränkungen herkömmlicher CPET-Systeme.
Seien Sie gespannt auf die im Frühjahr 2025 erscheinenden Veröffentlichungen der Duke University, in denen diese Ergebnisse ausführlich beschrieben werden, und rechnen Sie damit, dass der Einsatz drahtloser CRF-Tests bei der Beurteilung von Fitness, Gesundheit und sportlicher Leistungsfähigkeit weltweit weiter rasant zunehmen wird.
