Atemfrequenz in Ruhe: Was sie widerspiegelt und wie sie gemessen wird

Was ist die Atemfrequenz in Ruhe?

Die Atemfrequenz in Ruhe ist die Zahl der Atemzüge pro Minute, wenn du ruhig und still bist und nicht sprichst. Zusammen mit Puls, Blutdruck und Temperatur gehört sie zu den klassischen Vitalzeichen, und in Kliniken ist sie dasjenige, das am häufigsten nicht dokumentiert wird [S1].

„In Ruhe“ umfasst zwei verschiedene Messungen, und sie liefern nicht dieselbe Zahl:

• Eine Ruhezählung am Tag – Atemzüge, gezählt, während du wach und ruhig sitzt oder liegst. Das misst eine Praxis, und darauf bezieht sich der übliche Referenzbereich.
• Ein Schlafwert – von einer Uhr, einem Ring oder einem Band aus den Daten der Nacht geschätzt. Im Schlaf unterliegt die Atmung keinem bewussten Einfluss mehr, und ihre Tiefe und ihr Rhythmus ändern sich mit der Schlafphase (siehe Was beeinflusst sie?).

Die Atmung hat eine Eigenschaft, die kein anderes Vitalzeichen teilt: Sie läuft automatisch, doch du kannst sie jederzeit selbst übernehmen. Das macht den Wert am Tag empfindlich. Sobald du merkst, dass du beobachtet wirst – oder beginnst, deine eigenen Atemzüge zu zählen –, verändert sich die Atmung meist, und Studien zum Zählen von Hand zeigen, dass diese Aufmerksamkeit die gemessene Frequenz senkt [S2]. Ein Schlafwert umgeht das – ein Grund, warum Wearables sich auf die Nacht konzentrieren.

Wie funktioniert sie?

Die Atmung wird vom Hirnstamm gesteuert, der Frequenz und Tiefe so anpasst, dass Kohlendioxid und Sauerstoff im Gleichgewicht bleiben und der Bedarf des Körpers gedeckt wird. Anstrengung, Fieber, Schmerz, Gefühle und viele Krankheiten treiben sie nach oben; manche Medikamente und tiefe Ruhe senken sie. Weil so viele Einflüsse in ihr zusammenlaufen, ist die Atemfrequenz ein Summensignal und keine Anzeige eines einzelnen Systems. Die Atmung prägt außerdem den Herzrhythmus von Schlag zu Schlag – dieser Zusammenhang wird auf der Seite zur respiratorischen Sinusarrhythmie erklärt und hier nicht wiederholt.

Wie wird sie gemessen?

Zählen von Hand. Die traditionelle Methode: den Brustkorb beobachten oder hinhören und die Atemzüge zählen. Das wirkt einfach, ist aber erstaunlich fehleranfällig. Eine systematische Übersicht zum Zählen von Hand bei Erwachsenen fand fünf Fehlerquellen: Der Aufmerksamkeitseffekt senkt die Frequenz, kurze Zählungen, die hochgerechnet werden, unterschätzen sie, zwei Beobachtende – oder dieselbe Person zweimal – können erheblich voneinander abweichen, manche Werte werden geschätzt statt gezählt, und viele werden gar nicht dokumentiert [S2]. Die Übersicht empfiehlt, zu zählen statt zu schätzen, eine volle Minute lang und ohne dass die Person es weiß [S2]. Wenn du deine eigenen Atemzüge zählst, steckt der Aufmerksamkeitseffekt schon darin; betrachte diese Zahl als grob.

Sensoren am Brustkorb. Brustgurte messen die Bewegung von Brustkorb und Bauch, und Monitore am Krankenbett leiten die Atmung oft aus Veränderungen der elektrischen Impedanz über dem Brustkorb ab. In Schlaflaboren sind Brust- und Bauchgurte (Induktionsplethysmografie) die übliche Referenz. Auch elektronische Methoden sind nicht automatisch genau: In einer Studie in einer Notaufnahme stimmte ein Impedanzmonitor schlecht mit einer sorgfältigen Zählung über eine volle Minute überein, ebenso die Routinezählungen der Pflegekräfte [S3] (kontextabhängig, eine Studie).

Wearables im Schlaf. Uhren und Ringe messen keinen Luftstrom. Sie schätzen die Atmung aus dem optischen Pulssignal (Photoplethysmografie, PPG): Jeder Atemzug verändert Höhe, Timing und Grundlinie der Pulswelle ein wenig, und ein Algorithmus macht aus diesen rhythmischen Veränderungen Atemzüge pro Minute. Es gibt viele solcher Algorithmen, und die Methoden, sie zu prüfen, unterscheiden sich [S4]. Jeder Hersteller nutzt seinen eigenen Algorithmus, sein eigenes Zeitfenster und eigene Regeln zum Verwerfen verrauschter Daten, und die meisten veröffentlichen sie nicht – zwei Geräte können deshalb für dieselbe Nacht unterschiedliche Atemfrequenzen melden, und keines liegt falsch. Verfolge den Verlauf eines Geräts, statt Zahlen verschiedener Geräte zu vergleichen.

Wie genau sind die Schätzungen von Uhren und Ringen? Veröffentlichte Validierungen sind spärlich. In einer kleinen Studie an gesunden jungen Erwachsenen zeigte die Atemfrequenz eines am Handgelenk getragenen Bands im Schlaf eine geringe systematische Abweichung und einen geringen Präzisionsfehler gegenüber Brust- und Bauchgurten während einer Schlafuntersuchung über Nacht [S5]. Das ist eine einzelne Studie zu einem Gerät, mit einer Nacht pro Person, vom Hersteller finanziert (vorläufig); wie eine andere Uhr oder ein anderer Ring abschneidet, sagt sie nicht. Diese Seite nennt keine Genauigkeitswerte für bestimmte Geräte.

Was heißt „normal“? Für Erwachsene in Ruhe beträgt der übliche Bereich 12–20 Atemzüge pro Minute. Dieser Bereich beschreibt eine Zählung am Tag bei ruhigen Erwachsenen; er ist kein Referenzwert für den Schlaf und sagt nichts darüber, was für dich normal ist. Deine eigenen Nächte, immer gleich gemessen, sind der nützlichere Vergleich – wie eine persönliche Baseline entsteht, erklärt die Seite zur HRV-Baseline, und dieselbe Logik gilt hier.

Was beeinflusst sie?

• Schlaf und Schlafphase. Im Schlaf wird die Atmung flacher, und die Gesamtventilation sinkt im Vergleich zum Wachzustand. Ob die Frequenz selbst steigt, ist weniger klar: Eine Laborstudie fand die Atmung im Schlaf schneller und flacher [S6], eine andere fand, dass die Ventilation durch kleinere Atemzüge sank, ohne signifikante Veränderung der Frequenz [S7] (kontextabhängig). Der REM-Schlaf ist die unregelmäßigste Phase: Salven von Augenbewegungen gehen mit schnellerer, flacherer Atmung einher [S8]. Ein nächtlicher Durchschnitt glättet diese Schwankungen.
• Aufmerksamkeit. Wer auf die eigene Atmung achtet, verändert sie meist, und Beobachtetwerden senkt die gezählte Frequenz [S2]. Übungen zum langsamen Atmen senken sie absichtlich; was diese Praxis bewirkt und was nicht, steht auf der Seite zum langsamen Atmen.
• Krankheit und Fieber. In einer großen Stichprobe von Wearable-Nutzern mit COVID waren Atemfrequenz und Herzfrequenz während der Krankheit typischerweise erhöht [S12] (vorläufig, eine Studie). Fieber und Infektionen allgemein können die Atmung beschleunigen; für Fieber nennt diese Seite keine eigene Studie.
• Medikamente. Opioide können die Atmung dämpfen. Schwere Ereignisse sind in der Schmerzbehandlung selten, Todesfälle werden aber regelmäßig berichtet [S9]. Auch andere dämpfende Medikamente und Alkohol können die Atmung verlangsamen. Ändere nie ein Medikament wegen eines Wearable-Werts; frag deine Ärztin oder deinen Arzt.
• Schwangerschaft. In einer großen Kohorte gesunder Schwangerschaften, gemessen durch standardisierte klinische Beobachtung, veränderte sich die Atemfrequenz im Verlauf der Schwangerschaft nicht [S10] (kontextabhängig, eine Kohortenstudie). Atemnot in der Schwangerschaft ist aus anderen Gründen häufig, und die Frequenz selbst ist dafür kein verlässlicher Anhaltspunkt.
• Andere Alltagsfaktoren. Training erhöht die Atemfrequenz während und kurz nach der Anstrengung; Angst, Schmerz und ein warmer Raum können sie in Ruhe erhöhen; und in der Höhe beschleunigt sich die Atmung, während sich der Körper anpasst – siehe Atmung und Höhenanpassung. Das ist weithin anerkannt, doch diese Seite nennt nicht für jeden Faktor eine eigene Studie – betrachte sie daher als allgemeinen Kontext, nicht als gemessene Effekte.

Was zeigt die Evidenz?

Kontextabhängig – ein klinisches Warnzeichen. In Kliniken sagt eine abweichende Atemfrequenz potenziell schwere Ereignisse voraus, und eine erhöhte Frequenz ist eines der frühesten Zeichen, dass sich der Zustand eines Patienten verschlechtert [S1]. Die Atemfrequenz wird häufig in Track-and-Trigger-Systeme einbezogen – Frühwarnscores, die Vitalzeichen zu einer einzigen Alarmstufe zusammenfassen [S2]. In Großbritannien ist der National Early Warning Score des Royal College of Physicians, inzwischen in seiner aktualisierten zweiten Version, das Standardsystem, mit dem der NHS akute Erkrankung und Verschlechterung erkennt [S13]. Diese Evidenz betrifft Patientinnen und Patienten und deutliche Abweichungen, gemessen in klinischen Situationen. Sie bedeutet nicht, dass eine kleine Veränderung von Nacht zu Nacht auf einer Uhr dasselbe Gewicht hat.

Kontextabhängig – wie gut die Zahl ist. Was eine dokumentierte Atemfrequenz wert ist, hängt davon ab, wie sorgfältig sie gemessen wurde. Zählungen von Hand sind anfällig für systematische und zufällige Fehler [S2], und ein elektronischer Monitor am Krankenbett löste das in einer Studie in einer Notaufnahme nicht [S3].

Erste Hinweise – ein nächtlicher Anstieg als frühes Krankheitszeichen. Zwei Wearable-Studien untersuchten die Atemfrequenz im Schlaf rund um den Beginn von COVID:

• In einer retrospektiven Studie mit einem einzigen am Handgelenk getragenen Gerät erkannte ein Modell auf Basis von Veränderungen der nächtlichen Atemfrequenz eine Minderheit der Infektionen in den zwei Tagen vor den Symptomen und die meisten bis zum dritten Symptomtag [S11]. Es ist eine einzelne Studie an Menschen, die bereits Symptome hatten, mit kleinen Validierungsgruppen; mehrere Autoren waren beim Gerätehersteller angestellt oder wurden von ihm finanziert.
• In einer großen, selbst ausgewählten Stichprobe von Nutzern eines Herstellers waren Atemfrequenz und Herzfrequenz während COVID typischerweise erhöht, während die Herzfrequenzvariabilität (HRV) sank [S12]. Es ist eine einzelne Beobachtungsstudie mit selbst angegebenen Diagnosen; alle Autoren wurden vom Hersteller finanziert.

Keine der beiden Studien ist ein validierter diagnostischer Test. Beide weisen auf dasselbe Muster hin wie beim Ruhepuls: Das nützliche Signal ist ein anhaltender Anstieg gegenüber deiner eigenen Baseline über mehr als eine Nacht, nicht ein einzelner hoher Wert. Eine einzelne hohe Nacht kann auf Alkohol, eine späte Mahlzeit, ein warmes Schlafzimmer oder eine unruhige Nacht folgen. Wie Schwankungen von Tag zu Tag entstehen, erklärt die Seite Warum sich die HRV von Tag zu Tag ändert.

Atemfrequenz und HRV. Die Atemfrequenz prägt die HRV stark: Langsameres Atmen erzeugt größere atemgekoppelte Schwankungen der Herzfrequenz, schnelleres Atmen kleinere. Eine Veränderung deiner Atemfrequenz kann deine HRV deshalb verschieben, ohne dass sich sonst etwas ändert. Den Mechanismus erklärt die Seite Atmung und HRV, und was das für das Lesen der HRV von Wearables bedeutet, die Seite zur Genauigkeit der HRV von Wearables.

Was sie dir nicht sagt

• Sie ist keine Diagnose. Ein Wert innerhalb oder außerhalb des üblichen Bereichs belegt für sich allein weder Gesundheit noch Krankheit.
• Evidenz aus der Klinik lässt sich nicht auf eine Uhr übertragen. Die Atemfrequenz als Zeichen einer Verschlechterung stammt von Patientinnen und Patienten und deutlichen Veränderungen [S1] [S2]; sie ist kein Grund, sich über kleine nächtliche Schwankungen zu sorgen.
• Gerätewerte sind nicht austauschbar. Jede Uhr, jeder Ring und jedes Band schätzt die Atmung auf eigene Weise; eine Differenz zwischen Geräten ist keine Veränderung deiner Lunge.
• Eine Selbstzählung am Tag ist kein Schlafwert. Wer die eigenen Atemzüge zählt, verändert sie [S2]; vergleiche Gleiches mit Gleichem.
• Einzelne Wearable-Studien sind keine Tests. Die COVID-Befunde sind vorläufig und stammen aus Studien mit Verbindungen zu den Herstellern [S11] [S12].
• Wann du zur Ärztin oder zum Arzt solltest. Als allgemeine Vorsicht: Geh zur Ärztin oder zum Arzt, wenn du in Ruhe außer Atem bist oder wenn schnelles Atmen mit Fieber, Husten, Schwindel, Verwirrtheit oder anderen Beschwerden einhergeht, die dich beunruhigen. Brustschmerzen oder starke Atemnot brauchen dringend Hilfe – warte nicht auf einen Wearable-Verlauf. Wenn du deine Daten mitbringst, erklärt Ärzte und deine Daten, was eine Pneumologin oder ein Pneumologe oder eine Schlafmedizinerin oder ein Schlafmediziner damit tun kann und was nicht.

In ONDA

Die Atemfrequenz ist eines der drei Signale in der Baseline von ONDA, zusammen mit Ruhepuls und HRV. ONDA liest die Atemfrequenz aus Apple Health – geschrieben von der Apple Watch oder von jedem Gerät, dessen App sie dorthin synchronisiert – und bildet deine persönliche Baseline über 14 Tage. Die App vergleicht deinen letzten Tag mit Daten mit deinem eigenen Korridor, nie mit einer Bevölkerungsnorm, und meldet eine Veränderung nur, wenn sie zusätzlich Mindestschwellen überschreitet: Ruhepuls um mindestens 5 S/min höher, HRV um mindestens 15 % niedriger, Atemfrequenz um mindestens 2 Atemzüge pro Minute höher. ONDA berechnet die Atemfrequenz im Schlaf nicht selbst, macht keine Aussage über ihre Genauigkeit und stellt keine Diagnosen [S14]. Mehr Hintergrund findest du unter Deine Atemfrequenz: der Wert der Nacht und was ONDA misst.