[Forschung] Wie genau ist PACER? – Validierung gegenüber Laborausrüstung

Warum PACER der einzige praktikable persönliche CPET ist

In letzter Zeit hat sich die kardiopulmonale Leistungsdiagnostik (CPET) nicht nur bei Leistungssportler:innen und in der klinischen Diagnostik, sondern auch bei Freizeitläufer:innen und Hobbysportler:innen etabliert.
Um dieser steigenden Nachfrage gerecht zu werden, hat Neumafit das interdisziplinäre PACER-Projekt ins Leben gerufen.
Beteiligt waren Expert:innen aus den Bereichen Sportphysiologie, KI-Entwicklung, Biomedizintechnik, Strömungs- und Aerodynamik, Coaching auf Nationalmannschaftsniveau und Wearable-Ergonomie.

Das Ziel: Ein tragbares CPET-System mit Laborgenauigkeit – basierend auf proprietären KI-Algorithmen, präziser Sensorik, Echtzeit-Flow-Berechnung und einer praxistauglichen Maskenkonstruktion.

Um die Genauigkeit objektiv nachzuweisen, wurden zwei Testphasen durchgeführt:
In Phase 1 wurde PACERs Analysealgorithmus im Labor getestet.
In Phase 2 verglichen wir PACERs Messungen unter realen Bedingungen mit dem COSMED K5.

Phase 1 – Validierung des PACER-Algorithmus

Im ersten Schritt wurde die rechnerische Genauigkeit von PACERs Algorithmus geprüft.
Hierzu entwickelten wir gemeinsam mit einem sportwissenschaftlichen Labor einen mehrstufigen Vergleichstest.
Als Referenz diente das Laborsystem COSMED Quark CPET.

Gemessen wurden Atemparameter wie VE (Ventilation), VT (Atemzugvolumen) und BF (Atemfrequenz).
Die Rohdaten wurden PACERs internem Algorithmus zugeführt, welcher VO₂ und VCO₂ berechnete. Diese Ergebnisse wurden mit den direkt gemessenen Werten des Quark-Systems verglichen.

PACER verwendet keinen Gassensor. Stattdessen nutzt das System über 20 Biosignale – darunter Atemrhythmus, Atemfrequenz, Atemtiefe, Herzfrequenz, Herzfrequenzvariabilität und Aktivitätslevel – und analysiert diese per Deep Learning.
Während klassische CPET-Systeme Messwerte direkt mit Gasanalysegeräten erfassen, leitet PACER sie aus Mustern physiologischer Signale ab.

Die Resultate übertrafen unsere Erwartungen:

Vergleich der VO₂-Kurven zwischen PACER und Quark

Vergleich der VCO₂-Kurven zwischen PACER und Quark

PACERs berechnete VO₂- und VCO₂-Werte stimmten im Mittel zu über 96.7 % mit den Quark-Messwerten überein.
In den Belastungsspitzen und Übergangsphasen betrug die Übereinstimmung sogar rund 98.3 %.
Dies belegt, dass PACERs Algorithmus eine zuverlässige metabolische Analyse auf Labor-Niveau leisten kann – ganz ohne Gassensor.

Vorteile des sensorlosen Ansatzes:

Kein Aufwärmen des Sensors nötig
Keine Kalibrierung erforderlich
Geringere Wartungskosten
Gleichbleibende Präzision auch nach längerer Nutzung

Phase 2 – Validierung unter realen Bedingungen

Nach erfolgreicher Algorithmusvalidierung testeten wir PACER als Gesamtsystem in der Praxis.
Dabei wurde überprüft, ob PACER auch unter Alltagsbedingungen zuverlässig funktioniert – bei verschiedenen Altersgruppen, Wetterbedingungen und intensiver Belastung.

30 Teilnehmende absolvierten Belastungstests (Laufband & Radfahren) – jeweils mit PACER und dem COSMED Quark CPET-System.
Die Tests waren in zwei Versuchsreihen gegliedert:

Set 1: PACER (innen) vs. Quark (innen)
Set 2: PACER (aussen) vs. Quark (innen)

Alle Tests waren zeitlich synchronisiert (Sekundengenauigkeit). Erfasst wurden VO₂, VCO₂, RER, Fatmax sowie Laktatschwellen (LT1/LT2).

Ergebnisse:
PACER erreichte 97.5 % Genauigkeit im Innenbereich und über 96 % im Aussenbereich – trotz Umwelteinflüssen.
Auffällig war die nahezu identische Kurvenform bei VO₂ und RER im Vergleich zum Quark-System.
Auch Fatmax und Schwellenwerte lagen innerhalb von ±0.4 km/h – ohne Einfluss auf die Trainingssteuerung.

Diese Ergebnisse zeigen:
PACER ist das erste tragbare CPET-Gerät mit verlässlicher Präzision ganz ohne Gassensor.
Und es funktioniert nicht nur im Labor – sondern auch draussen im echten Training.

Mehrere Nutzer führen CPET-Tests mit PACER durch

Fazit & Ausblick

Phase 2 hat gezeigt, dass PACER auch bei wechselnden Temperaturen, Luftfeuchtigkeit und Belastungsintensitäten stabil funktioniert – altersunabhängig.
Seine Kombination aus Präzision und Alltagstauglichkeit ist ein Meilenstein in der Individualdiagnostik.

PACER bringt die Leistungsdiagnostik aus dem Labor zu den Menschen – nicht nur zu Profis.
Zuverlässiges Feedback für Training und Gesundheit wird damit für alle zugänglich.

Wir werden PACERs Algorithmen kontinuierlich weiterentwickeln und durch neue Feldstudien noch präziser und praxisnäher gestalten – damit CPET wirklich für alle nutzbar wird.