# Sensoren und Messwissenschaft · Triathlon, Stufe 8: Experte

Triathlon · Stufe 8: Experte · Insporta Book (https://book.insporta.app/de/triathlon/level-8/sensors-and-measurement-science/)

Sensoren und Messwissenschaft: 100 Fakten, 10 Tests.

Wie man den Zahlen vertraut: Validität, Reliabilität und Fehler, Laufleistung, Körperkerntemperatur, kontinuierliche Glukosemessung, Muskelsauerstoffsensoren, Schweißtests, Laktatmessung, tragbare Herzfrequenzsensoren, Satelliten- und Geschwindigkeitssensoren und wie man sportwissenschaftliche Evidenz liest.

## Test 1: Validität, Reliabilität und Fehler

- Validität ist die Übereinstimmung mit einem Kriterium oder einem Goldstandard. (Quelle: Atkinson & Nevill, Sports Med 1998)
- Ein zuverlässiges Gerät liefert ähnliche Ergebnisse, wenn sich der wahre Wert nicht verändert hat. (Quelle: Hopkins, Sports Med 2000)
- Ein Gerät mit festem Versatz liefert wiederholbare, aber verzerrte Messwerte. (Quelle: Atkinson & Nevill, Sports Med 1998)
- Ein systematischer Fehler verschiebt alle Messwerte nach oben oder unten; ein Zufallsfehler streut sie um den wahren Wert. (Quelle: Atkinson & Nevill, Sports Med 1998)
- Sie trägt die Differenz zweier Methoden gegen ihren Mittelwert auf und zeigt systematische Abweichung und 95-%-Übereinstimmungsgrenzen. (Quelle: Bland & Altman, Lancet 1986)
- Der typische Fehler ist die Standardabweichung innerhalb der Probanden über wiederholte Durchgänge. (Quelle: Hopkins, Sports Med 2000)
- Korrelation misst Zusammenhang, nicht Übereinstimmung; ein Gerät könnte durchgehend 20 % höher anzeigen. (Quelle: Bland & Altman, Lancet 1986)
- Den Fehler in Prozent auszudrücken erlaubt es, die Zuverlässigkeit verschiedener Messgrößen zu vergleichen. (Quelle: Hopkins, Sports Med 2000)
- Übersteigt der typische Fehler die erwartete Verbesserung, kann ein Test sie nicht zuverlässig erkennen. (Quelle: Hopkins, Sports Med 2000)
- Gute Zuverlässigkeit stützt die Beobachtung von Trends; die systematische Abweichung schließt einen direkten Vergleich mit dem Labor aus. (Quelle: Atkinson & Nevill, Sports Med 1998)

## Test 2: Laufleistungsmesser

- Foot Pods und Uhren schätzen die Leistung aus Beschleunigungssensoren, Geschwindigkeit und Körpermasse, statt Kraft zu messen. (Quelle: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Marken modellieren die Laufleistung unterschiedlich, daher sind ihre Zahlen nicht austauschbar. (Quelle: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Der Stryd-Foot-Pod zeigte die beste Wiederholbarkeit, während die Übereinstimmung zwischen den Technologien schlecht war. (Quelle: Cerezuela-Espejo et al., Eur J Sport Sci 2021 (fünf Technologien zur Laufleistungsmessung))
- Die Leistung reagiert schneller auf Steigung als die Herzfrequenz, was hilft, Anstiege nach Belastung einzuteilen. (Quelle: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Sehnenrückfederung und Änderungen der Laufform führen dazu, dass mechanische Schätzungen nur lose mit dem Energieverbrauch zusammenhängen. (Quelle: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Nur manche Systeme enthalten eine Schätzung des Luftwiderstands, daher kann die Leistung bei Gegenwind zu niedrig angegeben werden. (Quelle: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Watt beim Laufen und beim Radfahren sind nicht gleichwertig, daher braucht jedes seinen eigenen Test. (Quelle: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Konstanz innerhalb eines Geräts ist wichtiger als absolute Werte. (Quelle: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Die mechanische Leistung beim Laufen hängt von der gehobenen und beschleunigten Masse ab. (Quelle: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Algorithmusänderungen können Zahlen verschieben, daher erfordern Trends über Updates hinweg Vorsicht. (Quelle: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)

## Test 3: Körperkerntemperatur messen

- Casa fand rektale (und gastrointestinale) Messungen valide; orale, aurale, axillare und temporale waren es nicht. (Quelle: Casa et al., J Athl Train 2007)
- Mundatmung, Flüssigkeiten und Abkühlung des Gehörgangs verursachen große Fehler gegenüber der rektalen Temperatur. (Quelle: Casa et al., J Athl Train 2007)
- Die Kapsel misst die gastrointestinale Temperatur und sendet sie drahtlos, während sie hindurchwandert. (Quelle: Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007)
- Mehrere Stunden vorher eingenommen, erreicht die Kapsel den Darm und wird weniger von kalten Flüssigkeiten beeinflusst. (Quelle: Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007)
- Die Hauttemperatur reagiert auf Luft, Schweiß und Durchblutung und bildet die Kerntemperatur nicht zuverlässig ab. (Quelle: Casa et al., J Athl Train 2007)
- Nicht-invasive Geräte schließen aus Hauttemperatur und Wärmefluss auf die Kerntemperatur, mit Schätzfehler. (Quelle: Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007)
- Orale oder aurale Messwerte können bei einem hyperthermen Athleten normal aussehen und die Kühlung verzögern. (Quelle: Casa et al., J Athl Train 2007)
- Die Überwachung der Kerntemperatur hilft, Einheiten zur Hitzeakklimatisierung sicher und gleichmäßig zu dosieren. (Quelle: Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007)
- Jede Pille wird nur einmal verwendet und kann von Essen, Trinken und Passagezeit beeinflusst werden. (Quelle: Byrne & Lim, Br J Sports Med 2007)
- Schätzungen können falsch sein; klinische Zeichen und die rektale Messung haben Vorrang, wenn eine Hitzeerkrankung möglich ist. (Quelle: Casa et al., J Athl Train 2007)

## Test 4: Kontinuierliche Glukosemessung

- CGMs messen in der Interstitialflüssigkeit, nicht im Blut oder im Muskelglykogen. (Quelle: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Die interstitielle Glukose hinkt der Blutglukose hinterher, besonders wenn sich die Werte schnell ändern, wie bei Belastung. (Quelle: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Sie wurden entwickelt, um Menschen mit Diabetes zu helfen, gefährliche Hoch- und Tiefwerte zu vermeiden. (Quelle: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Die Leber verteidigt die Blutglukose, daher können die Werte normal bleiben, während die Muskelspeicher zur Neige gehen. (Quelle: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Übersichtsarbeiten finden kaum Evidenz dafür, dass eine CGM-gestützte Energiezufuhr die Leistung von Athleten ohne Diabetes verbessert. (Quelle: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Schnell wechselnde Glukose, veränderte Durchblutung und Schweiß können die Sensorgenauigkeit verringern. (Quelle: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Auf dem Sensor zu liegen und Kalibrierungsgrenzen können bei Gesunden irreführend niedrige Werte erzeugen. (Quelle: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Normale Glukoseschwankungen können überinterpretiert werden, was zu unnötigem Essen oder unnötiger Sorge führt. (Quelle: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Stresshormone veranlassen eine Glukosefreisetzung der Leber, die zu Beginn harter Belastungen die Aufnahme übersteigen kann. (Quelle: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)
- Ein einzelner Messwert kann den Glykogenstatus nicht zeigen; Symptome und die geplante Zufuhr bleiben der Maßstab. (Quelle: Flockhart & Larsen, Sports Med 2024)

## Test 5: Muskelsauerstoffsensoren (NIRS)

- NIRS nutzt Lichtabsorption, um die Gewebeoxygenierung zu schätzen, oft als SmO₂ angegeben. (Quelle: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- Beide Pigmente absorbieren Nahinfrarotlicht ähnlich, daher überlagern sich die Signale. (Quelle: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- Das Licht muss durch Haut und Fett dringen; eine dickere Schicht verringert den Anteil des Muskels. (Quelle: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- Die Eindringtiefe beträgt etwa die Hälfte des Abstands zwischen Lichtquelle und Detektor. (Quelle: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- Verschiedene Muskeln und sogar Teile eines Muskels verhalten sich bei Belastung unterschiedlich. (Quelle: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- Eine sinkende Sauerstoffsättigung deutet darauf hin, dass der Bedarf des Muskels die lokale Versorgung übersteigt. (Quelle: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- NIRS-Knickpunkte können im Durchschnitt mit anderen Schwellen zusammenfallen, doch die Übereinstimmung beim Einzelnen schwankt. (Quelle: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- Eine unterschiedliche Platzierung erfasst unterschiedliches Gewebe, was Vergleiche unzuverlässig macht. (Quelle: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- Die Forschung nutzt NIRS, um Oxygenierung, Durchblutung und mitochondriale Kapazität nicht-invasiv zu untersuchen. (Quelle: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)
- NIRS-abgeleitete Schwellen variieren mit Platzierung und Gewebe, daher sollten sie mit anderen Markern abgeglichen werden. (Quelle: Perrey & Ferrari, Sports Med 2018)

## Test 6: Schweißtests

- Ein Verlust von 1 kg Körpermasse entspricht etwa 1 Liter Schweiß, nach Berücksichtigung von Aufnahme und Abgabe. (Quelle: Baker, Sports Med 2017)
- Das Schweißnatrium variiert zwischen Individuen um ein Mehrfaches, daher führen Durchschnittswerte der Bevölkerung in die Irre. (Quelle: Baker, Sports Med 2017)
- Lokaler Schweiß hat oft mehr Natrium als der Ganzkörperschweiß; es werden Korrekturgleichungen verwendet. (Quelle: Baker, Sports Med 2017)
- Akklimatisierte Athleten resorbieren in den Schweißdrüsen mehr Natrium, was die Konzentration senkt. (Quelle: Baker, Sports Med 2017)
- Umweltbedingungen und Belastung können die Schweißrate von unter 0,5 bis über 2 L pro Stunde verändern. (Quelle: Baker, Sports Med 2017)
- Der Schweißchloridtest auf Mukoviszidose zeigt sehr salzigen Schweiß infolge gestörter Rückresorption. (Quelle: Baker, Sports Med 2017)
- Ergebnisse aus kühlen Tests mit niedriger Intensität gelten möglicherweise nicht für ein heißes, hartes Rennen. (Quelle: Baker, Sports Med 2017)
- Sichtbares Salz deutet auf hohen Natriumverlust oder hohe Schweißmenge hin, aber nur ein Test quantifiziert ihn. (Quelle: Baker, Sports Med 2017)
- Neuere tragbare Pflaster mit Korrekturalgorithmen zeigen in Studien eine ordentliche Übereinstimmung, sind aber noch in Entwicklung. (Quelle: Baker, Sports Med 2017)
- Schweißverlust = 1,8 + 0,6 = 2,4 L in 1,5 h, etwa 1,6 L pro Stunde. (Quelle: Baker, Sports Med 2017)

## Test 7: Blutlaktat messen

- Eine kapilläre Blutprobe aus Finger oder Ohrläppchen wird auf einem Teststreifen analysiert. (Quelle: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Die Geräte stimmten mit Laboranalysegeräten leidlich überein, unterschieden sich aber untereinander, daher sollte durchgehend dasselbe Gerät verwendet werden. (Quelle: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Schweiß enthält hohe Laktatkonzentrationen, die die Messwerte fälschlich erhöhen können. (Quelle: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Unterschiede in Durchblutung und Probenentnahme können systematische Abweichungen zwischen den Entnahmestellen erzeugen. (Quelle: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Zu früh in einer Stufe entnommene Proben bilden möglicherweise nicht die Reaktion im Fließgleichgewicht ab. (Quelle: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Das Ausstreichen des Fingers drückt Gewebeflüssigkeit in den Tropfen, was den Messwert senkt und verfälscht. (Quelle: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Nur gleichbleibende Ausrüstung und Verfahren machen Veränderungen zwischen Tests aussagekräftig. (Quelle: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Niedriges Glykogen, vorherige Belastung und Stufenlänge verändern das Laktat bei gegebener Intensität. (Quelle: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Der Beginn der Laktatakkumulation im Blut bei 4 mmol/L ist ein praktischer Richtwert, dessen Bedeutung von Athlet zu Athlet variiert. (Quelle: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)
- Der Glykogenstatus verändert die Laktatbildung, daher sollte die Ernährung vor dem Test standardisiert werden. (Quelle: Tanner, Fuller & Ross, Eur J Appl Physiol 2010)

## Test 8: Tragbare Herzfrequenzsensoren

- Brustgurte erfassen das EKG-Signal über Elektroden auf der Haut. (Quelle: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Die Photoplethysmographie nutzt Lichtabsorption, um den pulsierenden Blutfluss zu erkennen. (Quelle: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Der Brustgurt stimmte am besten mit dem EKG überein; Handgelenkgeräte schwankten, besonders auf dem Crosstrainer und bei Aktivitäten mit Armeinsatz. (Quelle: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Rhythmische Bewegung kann mit dem Puls verwechselt werden, sodass der Sensor die Schrittfrequenz anzeigt. (Quelle: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Vasokonstriktion bei Kälte senkt die periphere Durchblutung am Handgelenk. (Quelle: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Bewegung und Wasser zwischen Sensor und Haut verringern im Becken die Genauigkeit. (Quelle: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Weniger Bewegung und besserer Kontakt am Oberarm verringern Bewegungsartefakte. (Quelle: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Tinte in der Haut absorbiert Licht und kann das optische Signal stören. (Quelle: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Trockene Elektroden und statische Aufladung durch Kleidung können anfangs fehlerhafte Messwerte erzeugen. (Quelle: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)
- Messwerte nahe der Schrittfrequenz beim lockeren Laufen sind ein klassisches Zeichen für Cadence Lock. (Quelle: Gillinov et al., Med Sci Sports Exerc 2017)

## Test 9: Satelliten- und Geschwindigkeitssensoren

- Punkte in Intervallen aufzuzeichnen und die Spur zu glätten schneidet Kurven ab und verkürzt die gemessene Distanz. (Quelle: Ranacher et al., Int J Geogr Inf Sci 2016 (Fehler der GPS-Distanzmessung))
- Der Empfang auf zwei Frequenzen (Multiband) hilft, reflektierte Signale in schwierigem Umfeld auszusortieren. (Quelle: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- Mehrwegreflexionen verlängern den scheinbaren Signalweg und verursachen Positionsfehler. (Quelle: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- Umdrehungen mal Radumfang ergeben die Distanz ohne Satellitenfehler, wenn der Umfang korrekt eingestellt ist. (Quelle: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- Die vertikale Genauigkeit von GPS ist schlechter als die horizontale; Drucksensoren erfassen die relative Höhe gut, driften aber mit dem Wetter. (Quelle: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- Eine durchziehende Wetterfront verändert den Druck und erscheint als Höhenänderung, sofern nicht neu kalibriert wird. (Quelle: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- Inertialsensoren schätzen Schrittlänge und Geschwindigkeit; eine Kalibrierung auf einer bekannten Distanz verbessert die Genauigkeit. (Quelle: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Inertialsensoren funktionieren dort, wo GPS nicht hinreicht. (Quelle: Cerezuela-Espejo et al., PLoS One 2020)
- Ein Fehler von 1 % beim Umfang ergibt einen Fehler von 1 % bei allen Geschwindigkeits- und Distanzdaten. (Quelle: Bowditch, American Practical Navigator (2019))
- Zertifizierte Strecken werden auf der kürzesten Linie gemessen; Uhrenfehler und weites Laufen fügen Distanz hinzu. (Quelle: Bowditch, American Practical Navigator (2019))

## Test 10: Sportwissenschaftliche Evidenz lesen

- Auf einen ungewöhnlich schlechten Test folgt allein durch Zufall wahrscheinlich ein besserer, was einen Behandlungseffekt vortäuschen kann. (Quelle: Barnett et al., Int J Epidemiol 2005)
- Zu wissen, welche Behandlung man erhält, kann Placebo- oder Nocebo-Effekte erzeugen. (Quelle: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- Die Teilnehmer fungieren als ihre eigenen Kontrollen, was bei kleinen Stichproben die Sensitivität erhöht. (Quelle: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- Ohne Auswaschphase kann ein Übertragungseffekt der ersten Behandlung die zweite verzerren. (Quelle: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- Das wiederholte Randomisieren von Bedingungen bei einer einzelnen Person prüft, was bei diesem Individuum wirkt. (Quelle: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- Ein winziger Effekt kann in einer großen Stichprobe statistisch signifikant, für Athleten aber ohne Belang sein. (Quelle: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- Studien, die Effekte zeigen, erscheinen häufiger im Druck, was den wahrgenommenen Nutzen aufbläht. (Quelle: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- Mehrfachvergleiche erhöhen die Wahrscheinlichkeit falsch positiver Ergebnisse, sofern nicht korrigiert wird. (Quelle: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)
- Auf ein schlechtes Rennen folgt oft ohnehin ein besseres, und Überzeugung kann die Leistung verbessern. (Quelle: Barnett et al., Int J Epidemiol 2005)
- Die Ergebnisse hängen von der untersuchten Population, Sportart und den Bedingungen ab. (Quelle: Hopkins et al., Med Sci Sports Exerc 2009)

Quellen: Begutachtete Fachliteratur zu Sporttechnik und Physiologie, mit veröffentlichten Testdaten und Normen für gesichertes Wissen

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