HeartBreath: HRV-Kurzzeitmessung mittels App

[marco.kokol@gmx.at]

Liebe Community,

ich möchte euch unsere neue App „HeartBreath“ zur Kurzzeitmessung der Herzratenvariabilität und damit als Ergänzung zur 24-Stunden-Messung von Autonom Health vorstellen.

Für die Messung braucht man kein externes Gerät und keine Registrierung. Man legt für eine Aufnahme ganz unkompliziert am besten seinen Zeigefinger auf die Smartphone Kamera und beginnt mit der gut einminütigen Messung. Dabei gibt HeartBreath einen Atemrhythmus von 6 Atemzügen pro Minute vor (den man selber auch ändern kann). Die Kamera erfasst dabei den Puls bzw. den Herzschlag und ermittelt so die Herzratenvariabilität.

Das Hauptaugenmerk der Messung liegt auf dem Zusammenhang zwischen langsamer Atmung und Herzschlag, d.h. es wird gemessen, wie stark der Herzschlag beim Einatmen beschleunigt und wie sehr die Herzrate beim Ausatmen abnimmt. Dieser eigentliche (RSA-) Wert wird in der App als Variabilität angegeben. Umso höher der Wert, desto besser, denn desto größer ist die Differenz des Herzschlages zwischen Ein- und Ausatmen und umso besser funktioniert die Anpassungsfähigkeit des Organismus.

Weiters ermittelt HeartBreath auch andere wichtige HRV-Werte wie pnn50, RMSSD, SDNN, E-I Differenz, LF- sowie HF-Leistung und die durchschnittliche Herzrate.

Was uns auch besonders wichtig ist, ist die Möglichkeit, die Tendenz der vergangenen Messergebnisse feststellen zu können. So ist es möglich den Verlauf der Herzrate und der Variabilität (RSA) seit Beginn der Messungen zu beobachten. Im Optimalfall sollten vergleichbare Messungen zum gleichen Tageszeitpunkt durchgeführt werden – idealerweise in der Früh nach dem Aufstehen.

Anbei füge ich ein Diagramm von einem 52-jährigen Leistungssportler ein, der täglich in der Früh nach dem Aufwachen mit HeartBreath seine HRV gemessen hat. Man sieht eine spannende Steigerung der Variabilität.

30-Tage Diagramm:

„Mit einer Glättung von 30 Tagen (d.h. ein Wert im Diagramm ist der Mittelwert aus 30 aufeinanderfolgenden Tagen) lassen sich deutlich besser Entwicklungen über längere Zeiträume erkennen. Die Berge und Täler im Diagramm korrelieren mit Trainingsphasen der sportlich aktiven Testperson. Der markante Wertabfall in der Mitte des Diagrammes ist die Folge eines grippalen Infektes“

100-Tage Diagramm:

„Bei noch stärkerer Glättung der Signale über 100 Tage ist der konstante Aufwärtstrend der Werte bis ca. Ende 2017 gut zu sehen. Die Testperson konnte die Variabilitätswerte in einem Zeitraum von 2.5 Jahren um ca. 30% steigern. Ein beruflich sehr forderndes Projekt hat danach, im ersten Halbjahr 2018 eine Reduktion der Werte um ca. 20% verursacht.“

Wir von HeartBreath würden uns sehr freuen, wenn ihr die App ausprobieren würdet bzw. haben wir auch für Feedback jederzeit ein offenes Ohr.

Aktuell gibt es HeartBreath für iOS. An einer Android Version wird zurzeit gearbeitet.

Homepage: www.heartbreath.app

Liebe Grüße aus Gars am Kamp,

Marco

[Gast]

Hallo Marco,

klingt nach einem super Produkt!!

Wann und wie oft misst man?
Und wie setzt ihr die App mit einer 24h-Messung ein?

Liebe Grüße,
Peter

[marco.kokol@gmx.at]

Hallo Peter,

vielen Dank. Meiner Meinung nach ist es auch eine tolle Sache

Wann und wie oft man misst, bleibt jedem selbst überlassen. Da die Messung ja nur kurz dauert und man sein Smartphone für gewöhnlich häufig dabei hat, kann man jederzeit messen wann und wo man möchte. Um Messungen vergleichen und eine Tendenz erkennen zu können, sollte man immer in ähnlichen Situationen messen. Hier eignet sich natürlich die morgendliche Phase gleich nach dem Aufwachen besonders gut, da hier möglichst wenige Faktoren die Messung im Vorfeld beeinflussen können. Meine Freundin wiederum misst am liebsten vor dem Schlafengehen am Abend und ist der Meinung so den erlebten Tageseinfluss etwas besser einschätzen zu können. Dazu wählt man nach den Messungen bei der Auswahlliste z.B. "Nach dem Aufwachen" oder "„Vor dem Einschlafen"“ aus. Alternativ dazu kann man z.B. auch immer vor und /oder nach dem Training messen und nach den jeweiligen Messungen die entsprechende Aktivität hinzufügen. So kann man rückblickend über die Auswertung feststellen, wie sich deine HRV explizit vor und nach den Trainings geändert hat. Es gibt auch weitere Aktivitätskategorien wie "vor der Arbeit", "nach der Arbeit", "während der Entspannung", „vor dem Einschlafen“ usw.

Die App lässt sich sehr gut mit der 24 Stunden Messung von Autonom Health verbinden. Mit der Lebensfeuer-Messung bekommt man einen detaillierten Überblick über den psychischen und physischen Status Quo inkl. Infos über den VLF-Frequenzbereich, die Schlafqualität und man bekommt aufgezeigt welche Tätigkeiten Energie kosten oder Energie bringen. In Summe eine genaue und umfangreiche Messung mit immenser Aussagekraft was die Möglichkeiten bzgl. einer Lebensstiländerung betrifft.
Um die App zu verwenden bedarf es keiner zusätzlichen Geräte wie Elektroden und man kann unkompliziert seine Entwicklung täglich feststellen. Nach einigen Messungen weiß man schon, in welchen Variabilitätsbereichen man sich befindet und kann daher leicht beurteilen, ob die jeweilige Messung "gut" oder "weniger gut" war und auf lange Sicht möglicherweise Einflussfaktoren herausfinden, die sich positiv/entspannend oder negativ/stressend darauf auswirken. Auf Vergleichswerte mit anderen Personen haben wir bewusst verzichtet. Weiters ist die Messung mittels HeartBreath auf einer kurzen Atemübung aufgebaut, beinhaltet daher so etwas wie ein kleines Trainingswerkzeug.

[Erich]

Hallo Marco,

ich finde die Idee, eine Handykamera „zweckzuentfremden“ sehr sexy und pfiffig! (Ja, wie die Machos dieser Welt im letzten Jahrhundert einer feschen Dame nachgepfiffen haben. Nachdem ich kein iPhone habe, sondern ein seit 3 Jahren klaglos funktionierendes, chinesisches Billigzeugsl, kann ich (noch) keinen Praxistest machen. Deshalb möchte ich mich hier an zwei Tatsachen, die ich beurteilen kann, entlanghandeln: den Voraussetzungen für eine valide HRV-Messung und der Bildfolge einer Handykamera. Um eine brauchbare HRV-Messung zustande zu bringen, ist eines grundlegend entscheidend: ein möglichst perfektes Datenmaterial, weil es ja bei der Berechnung um nichts Anderes geht, als um Statistik. Das perfekte Datenmaterial ist das um und auf.

Wenn ich so auf die Schnelle richtig recherchiert habe, hat ein iPhone im Normalbetrieb eine Folge von 30 Bildern pro Sekunde, bei manchen Modellen kann man einen Zeitlupenmodus mit bis zu 120 Bildern einstellen. Das ist für ein Handy sicher super, aber für eine HRV-Messung, bei der man eine Abtastrate von 1.000 braucht…? 30 Bilder bedeuten alle 33 Millisekunden eine Messung, 120 Bilder alle 8 msec. D. h. die Kamera liefert Daten, die 8 – 33 Mal schlechter sind, wie mit einem Rekorder, wenn ich das richtig sehe. Bei einer Rekordermessung würde ein so schlechtes Datenmaterial als „Messfehler“ gelten und von der Analyse automatisch ausgeschlossen werden.

Deshalb meine Frage: Wie will man bei so einer Datenunschärfe z. B. Parameter wie pNN50 oder rMSSD herauslesen?

Um zwei Vergleiche anzustellen:
Wie sich das für mich momentan darstellt, ist die „reguläre“ HRV-Messung ein Film in HD-Qualität und die App ein verschwommenes Schwarz-Weiß-Foto. Man erkennt zwar, ob darauf ein Mensch oder Elefant abgebildet ist, aber mehr… ?
Wenn gesetzliche Vorgaben z. B. für eine wissenschaftliche Studie 1.000 Probanden bindend vorsehen, der Wissenschaftler es sich aber einfach macht und glaubt, mit 30 bzw. maximal 120 Probanden sein Auslangen zu finden, um zu den gleichen validen Ergebnissen zu kommen, dann hat er sich getäuscht.

Aber nochmals: Die Idee finde ich echt sexy!

Mit lieben Grüßen aus Ibk, Erich

[Willi Achilles]

Hallo Marco, hallo Erich,
ich bin immer wieder überrascht, wie die Zeit die Dinge ändert ohne das am Problem etwas geändert wird. Das Handy als Kondensationspunkt seiner Handlungen und Aktivitäten zu nutzen ist jetzt "in". Vor gut 45 Jahren habe ich begonnen fast täglich beim Frühstück meinen Puls zu messen. Der Grund lag einfach darin, dass ich als Autodidakt unter anderem Marathon und 100 km Läufer wurde.
Gemessen habe ich mit zwei Fingern (nicht den Daumen) an der Halsschlagader. Stoppuhr 60 sec. und hatte Ergebnis. Nach zwei drei Jahren brauchte ich keine Uhr mehr. Die gefühlte Schlagfolge stimmte grob mit dem exakt gemessenen Wert. Weitere drei Jahre weiter konnte ich anhand der Pulswerte eine aufkommende Grippe noch vor den ersten Symptomen voraussehen. Das brachte ich auch meinen Schülern bei. Trotz der ,für damaligen Zeit, Erfolge war ich unzufrieden. Die Qualität reichte nicht. Es kam der Blutdruckmesser hinzu. Marco, jetzt können wir mit Alltagsgegenständen ausprobieren ob es einen Nutzen bringt. Das Handy ist wesentlich genauer als meine Handmessung. Mit deinem Beitrag ist mir übrigens klar geworden, wie die chinesischen Ärzte mit einer Hand gefühlten Pulsmessung bei Vergleichen mit der westlichen technischen Diagnostik auf immerhin 70 % Übereinstimmung kommen konnten.
Im lfd. der Jahre bis heute ging ich mit der Zeit mit und versuchte möglichst alle (für Privatpersonen zugänglich) Testverfahren zur Optimierung zu nutzen. Alle hatten einen entscheidenden Nachteil. Sie stellten keine Korrelation zu anderen Lebenssituationen her. Konkret: Leistungstest im Sport. Wie dieser in der Nacht den verkraftet hat spielt keine Rolle. Seit 2015 arbeite ich mit der Autonom Health. Wenn ich dich richtig verstanden habe, versuchst du auch die Kurzzeitmessung über Handy mit der 24 h zu koppeln. Da gibt es neben den von Erich angesprochenen Punkten noch ein Problem. Eine Gesellschaft über Arbeit mit der HRV (konkret in Alfred´s Lehrunterlagen) weißt darauf hin, dass zwei unterschiedlich erfassten HRV Werte nicht mit einander verglichen werden können.

Bei dem Vorschlag über eine vorgegebene oder selbst festgelegte Atemfolge muss ich auf einiges Aufmerksam machen. In einer Arbeit habe ich genau dieses Problem bearbeitet. Eine gleiche Tätigkeit (in diesem Fall Ablauf einer Übungsfolge von ungefähr 60 sec.) wurden unterschiedliche Atembedingungen vorgegeben. Hier zeigte sich ein Phänomen: Bei verschiedenen Probanden hatten die gleichen Atemvorgaben gravierende Unterschiede. Von absoluter im grünen Bereich liegenden HRV Werten bis zum Stresslevel im tiefrotem Bereich war alles vertreten.
Leider konnte ich alle meine Arbeiten im lfd. der Jahre nicht als Studien "Verkaufen" die Anzahl meiner Probanden waren nie mehr als 30 bis max. 900 in einem Zeitraum von 15 Jahren.
Von deiner Arbeit mit der Kamera Messung würde mich interessieren, wenn du zeitgleich mit einer science Messung von Autonom Health vergleichst (hier sind die Werte in Zahlenform tabellarisch aufgelistet) So wie du schon richtig schreibst, diese vergleiche mit der 30 und 100 Tage Glättung. Ich bin überzeugt, dass sich die Aussagewerte des Handybesitzers mit der Zeit so qualifizieren werden, dass immer bessere Resultate rauskommen. Damit würden sich Erich´s Argumente (eingeschränkte Zeit Erfassung) möglicherweise relativiert werden.
Bin gespannt, was die Langzeit Auswertung bringt.

Viele Grüße achwilli

[marco.kokol@gmx.at]

Hallo Erich,
Hallo Willy,

vielen Dank für eure Antworten.

Wie oben bereits erwähnt, unterstreiche ich noch einmal, dass wir mit professionellen Rekordern nicht konkurrieren können und auch nicht wollen, sondern die App als Ergänzung zu einer 24-Stunden-Messung mit hoher Abtastrate sehen.

1000 Hz Abtastrate ist vermutlich ein optimaler Wert, jedoch können diese Abtastrate auch nicht alle uns bekannten Rekorder vorweisen. Moderne iPhone Varianten erlauben mittlerweile Videoaufnahmen mit 240 Bildern pro Sekunde. Unsere App konzentriert sich primär auf den RSA-Effekt bei sehr langsamer Atmung - dieses Szenario erleichtert die Messung.

Wir haben während der Testphase die App von 30 Personen ausführlich testen lassen. Für 80-90% der Tester hat die Messung mit der Kamera sehr gut funktioniert. Natürlich ist die Kameramessung sehr sensibel bzgl. Artefakte. Bewegungen des Fingers, Störlicht oder kalte Finger können die Werte unerfreulich beeinflussen.

Ein Vorteil der Messung mit der Kamera ist die Echtzeitfähigkeit. Das Signal kann zeitlich dem Atem-Pacer zugeordnet werden und man ist natürlich unabhängig von einer Extra Hardware. Die App kann auch mit einem Bluetooth Herzratenmonitor (Polar H7/H10, Wahoo Kickr, usw.) verwendet werden – auch zeitgleich zwecks Validierung: „Wie gut funktioniert die Messmethode mit der Kamera für mich?“. Wir haben in den letzten Jahren einige 100 Parallelmessungen mit einem hochwertigen Rekorder (Faros) durchgeführt. In der Beispielgrafik unten sind beide Aufzeichnungen sichtbar. „rot“ = RR-Distanzen vom Faros, „blau“ = RR-Distanzen von der Kamera.

Noch Punkte zu Willys Argumentationen. Der technische Fortschritt schreitet tatsächlich unaufhaltsam dahin. In zwanzig Jahren werden wir in einer Welt leben, in der morgens die Tapete mit uns spricht, wo rund um die Uhr kleine Maschinen sämtliche Funktionen unseres Körpers überwachen, vom Blutdruck bis zum Hormonpegel, und uns dann sagen, was wir zum Frühstück, zu Mittag und zu Abend essen sollen – und was wir gefälligst zu kaufen haben. Ob es sich dabei auch um einen gesellschaftlichen Fortschritt handeln wird, haben wir selbst in der Hand, denn das hängt wohl davon ab, wie wir mit dem technischen Fortschritt umgehen werden bzw. wer diese ganzen Daten über uns besitzen wird. In unserem Fall verfügt auf jeden Fall nur der Endnutzer über seine eigenen Daten

Wir empfehlen keinen Vergleich zwischen zwei unterschiedlichen Messmethoden,– sprich Lebensfeuer und App, sondern plädieren für eine zusätzliche Verwendung der App mit separater Analyse. Unser wesentlicher Parameter ist die Schwankung der Herzrate mit der RSA-Atmung.

Dass der vorgegebene Atemrhythmus mit 6 Atemzügen pro Minute mit längeren Phasen beim Ausatmen nicht für jede Person ideal sein wird, ist uns klar und deshalb haben wir ermöglicht, dass jeder Nutzer seinen individuellen Atemrhythmus einstellen kann. Trotzdem kann es vorkommen, dass man sich grundsätzlich bei langsamer Atmung unwohl fühlt – das können wir natürlich nicht ausschließen und weisen auch darauf hin.

Liebe Grüße und ein schönes Wochenende.

Marco

[Willi Achilles]

Hallo Marco,
gut das du noch mal schreibst. Es ist ein Spagat zwischen dir auf dein Thema zu antworten und gleichzeitig überlegen, welche Leser noch dabei sind. Dann werden die Antworten oft zu allgemein.
Also ich finde die Idee gut und sollte weiter verfolgt werden. (Kamera Handy) Noch mal präzisiert. Meine Gedanken über die Grenzen habt ihr euch auch schon gemacht. Das wollte ich zum Ausdruck bringen. Wir hier im Forum nehmen plus und minus wahr.
Ein Gleichnis was ich meinte:
In den Jahren zwischen 1990 und 2004 hatte ich die Ehre im internationalen Rahmen als Kampfrichter für Karate tätig sein zu dürfen. Nun hatten wir das Problem, das wir etwas abgeschieden vom Rest der Welt waren (DDR Grenze) Also musste ich mir für die Ausbildung von uns Kampfrichtern etwas einfallen lassen. Und das war eine Hochgeschwindigkeitskamera. Das Problem bestand darin, einen "Treffer" zu bewerten, der nicht landete. Nun schätze mit dem Auge ein, ob mit dem Schlag ein Brett gebrochen währe. Dazu sahen wir uns die Aufnahmen an und "trainierten" unser Auge Dinge in hoher Geschwindigkeit zu erkennen und überprüften das mit dem Filmmaterial. Im laufe der Zeit wurden wir immer präzisier.
So meinte ich auch deine Arbeit mit der Kamera. Sucht euch einen Vergleich (Vorschlag science Messung) und schult eure Anwender immer genauer sich selbst erkennen zu können.
Das einzige Problem ist, dass macht Arbeit und fordert Geduld und die fehlt oft bei unseren Klienten.
Zu deinem Tapeten Beispiel. Ich glaube wir liegen hier auf der gleichen Linie. Sollte ich eines Tages einmal nach Hause kommen und meine Tapete fängt an mit mir zu quatschen, erinnere ich mich Alfred`s Software Empfehlung: In einer 24 h Messung schlug mir das Programm (als Berliner Biertrinker) schon einmal hochprozentige Getränke vor. Ich werde meinen Whisky rausholen und ins Delirium trinken. Diese Welt könnte man nur noch so ertragen. Aber es gibt auch andere Lösungen. Und da bin ich optimistisch.
Also hoffe von deinen Erfahrungen noch weiter zu hören.

schöne Grüße
achwilli

[Erich]

Hallo Willi und Marco,

ich bin überzeugt, in den nächsten Jahren und Jahrzehnten wird es für die meisten von uns eine der größten Herausforderungen sein, aus den quasi unendlichen Optionen, die uns auch eine Gesundheitsindustrie als individuelle Unterstützung anbieten wird, diejenigen auszuwählen, die uns in unserer „autonomen Health“ als sinnvoll erscheinen und uns in unserer hoffentlich selbst gewählten Mündigkeit unterstützen. Und eine Lebenskunst wird es wahrscheinlich sein, uns nicht abhängig zu machen und wieder einmal in der Menschheitsgeschichte soz. durch die Hintertür in eine selbst verschuldete Unmündigkeit zu geraten – vor lauter Technikgläubigkeit… Und uns der Illusion hinzugeben, die Technik nimmt uns Entscheidungen ab und macht uns damit womöglich glücklicher und unser Leben einfacher, im Sinne einer Reduzierung der Alltagskomplexität, weil wir sonst vielleicht das Gefühl gar nicht mehr loswerden, nirgends mehr wirklich durchzublicken oder Angst davor zu haben, nicht voll optimiert alles aus uns herauszupressen.

Aber vielleicht macht die „sprechende Tapete“ unser Leben nur widersprüchlicher, denn irgendwo sitzt irgendwer, der dieser Tapete mittels schlauer Programmierung virtuelles Leben eingehaucht hat. Und wer kann schon mit Sicherheit sagen, was der tatsächlich für Absichten hat? Vielleicht will er mir nur was verkaufen oder mich durch „Nudging“ mit Versprechungen zu einem Verhalten animieren, von dem in erster Linie meine Versicherung oder Bank profitiert. Womöglich habe ich das ganz, ganz Kleingedruckte im rechten unteren Eck nicht wirklich so aufmerksam gelesen… Andererseits sind patriarchale, politische Strukturen, wie sie uns heute wieder einmal schmackhaft gemacht werden, z. B. auch mittels Überwachung und Verletzung der verfassungsmäßig gesicherten informationellen Privatheit, durchaus eine Gefahr für die persönliche Autonomie.

Beate Rössler schreibt in ihrem Buch „Autonomie – Ein Versuch über das gelungene Leben“: „Wenn eine Person autonom handelt, dann weiß sie, was sie denkt, und sie weiß, was sie will; sie muss sich also selbst kennen, um selbstbestimmt handeln und leben zu können.“ Ich bin überzeugt, dass Self-Tracking-Technologien einen Beitrag zur Selbsterkenntnis und damit zur Unterstützung der Autonomie leisten können. Aber Urheber und Gestalter der eigenen Lebensgeschichte zu bleiben und den digitalen Narrativ der virtuellen Welt nicht genau dafür zu halten, wird für kommende Generationen sicher schwerer werden, wenn first und second Life vollends ineinander verschwimmen.

Und für mich hoffe ich, dass mein IQ in 20 Jahren, wenn ich 75 bin, den einer Tapete noch übertrifft und ich in der Lage bin, über mein eigenes Wollen einiger Maßen noch reflektieren zu können und autonome Entscheidungen auf der Basis selbst gewählter und für gut befundener Gründe auch ohne Tapete fällen zu können. Die Kompetenzen, das Leben halbwegs beherrschbar, übersichtlich und vorhersehbar zu machen, habe hoffentlich immer ich selbst. Aber wer weiß…

Mit lieben Grüßen, Erich