Einleitung: Aufgrund einer durchschnittlich niedrigeren arteriellen Sauerstoffsättigung bei Personen mit akuter Höhenkrankheit gilt die Sauerstoffsättigung als wichtiger Parameter für die Überwachung, Akklimatisierungskontrolle und Behandlung in Höhenlagen. Moderne Smartwatches und Wearables bieten Funktionen zur Messung der Sauerstoffsättigung mittels Pulsoxymetrie (SpO2). Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit dieser SpO2-Messungen, insbesondere in großen Höhen, sind jedoch bisher wenig erforscht. Ziel dieser Studie ist es, die Validität der SpO2-Messungen zweier Smartwatches, Garmin Venu 2S (Garmin) und Apple Watch Series 6 (Apple Watch), unter körperlicher Ruhe und normobarer Hypoxie (simulierte Höhenbedingungen) im Vergleich zu einem medizinischen Pulsoxymeter, Nellcor OxiMax N-600x Stirnsensor (Nellcor), zu untersuchen.
Methode: Bei dieser Querschnitts- und Methodenvergleichsstudie wurden die SpO2-Werte der Smartwatches (Garmin und Apple Watch) simultan mit denen des Nellcors unter normobarer Hypoxie (simulierte Höhe von 4500 Metern) in einer Höhenkammer erfasst. Die Baseline-Messungen erfolgten ohne zusätzliche Sauerstoffzufuhr. Anschließend wurden die SpO2-Messungen mit Sauerstoffgabe unterschiedlicher Dauer (50ms, 100ms, 200ms, 500ms) während des Einatmens kurz vor den Messungen durchgeführt, um die SpO2-Werte kontrolliert zu erhöhen. Jeder Messdurchgang wurde sieben Mal hintereinander durchgeführt. Zur Analyse wurden deskriptive Statistik, gepaarte t-Tests, statistische Korrelationsanalysen und lineare Regressionen verwendet. Die Genauigkeit der SpO2-Messfunktion der Smartwatches im Vergleich zum Nellcor wurde anhand der FDA-Standards (U.S. Food & Drug Administration) mit einem Grenzwert für den Root Mean Square Error (RMSE) von ≤3.5% festgelegt. Bland-Altman-Diagramme wurden zur Bewertung der Übereinstimmung der SpO2-Messungen zwischen den Smartwatches und dem Nellcor erstellt.
Ergebnisse: Sieben Studierende der Sportwissenschaft an der Universität Innsbruck nahmen an den Messungen teil und es wurden insgesamt 248 SpO2-Messwerte erfasst. Der SpO2-Mittelwert der Garmin unterschied sich signifikant von dem des Nellcors (p < .001), während der SpO2-Mittelwert der Apple Watch keinen signifikanten Unterschied zu dem des Nellcors aufwies (p = .975). Es bestand eine hochpositive Korrelation zwischen den SpO2-Messwerten des Nellcors und denen der Apple Watch (p < .001), während eine mäßig positive Korrelation zwischen den SpO2-Messwerten des Nellcors und denen der Garmin festgestellt wurde (p < .001). Im Vergleich der Nellcor SpO2-Messwerte zu denen der Apple Watch betrug der RMSE 2.88%, während dieser im Vergleich der Nellcor SpO2-Messwerte zu denen der Garmin 3.83% betrug. Das Bland-Altman-Diagramm der SpO2-Messungen der Apple Watch im Vergleich zum Nellcor zeigte eine sehr gute durchschnittliche Übereinstimmung (Bias) von -0.01%, mit einem 95%-Übereinstimmungsintervall (95%-LOA) von -5.96% bis 5.97%. Im Gegensatz dazu wies die Garmin deutliche Unterschiede auf, mit einer durchschnittlichen Überschätzung der gemessenen SpO2-Werte im Vergleich zum Nellcor. Der Bias betrug hierbei -1.92% mit einem 95%-LOA von -9.46% bis 5.61%.
Schlussfolgerung: Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe, dass die SpO2-Messfunktion der Apple Watch im Vergleich zu einem medizinischen Pulsoxymeter eine hohe Übereinstimmung aufweist und somit für die Anwendung in großen Höhen geeignet ist. Im Gegensatz dazu zeigt die Garmin eine geringe SpO2-Messgenauigkeit und sollte daher in großen Höhen nicht verwendet werden. Weitere Untersuchungen werden empfohlen, um die Kausalität nachzuweisen. Dabei sollten größere Stichproben verwendet werden, um die Verallgemeinerbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten und somit diese Erkenntnisse umfassend zu untersuchen und zu bestätigen.