Gliederung

1  Einleitung.  2

2  Physiologische Grundlagen der Herzfrequenzvariabilität  

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2.1  Die Herzfrequenz.  3

2.2  Die Herzfrequenzvariabilität.  3

2.3  Modulatoren der Herzfrequenzvariabilität  4

2.4  Einflussfaktoren der Herzfrequenzvariabilität.  6

3  Methodik  7

3.1  Erfassung der Herzfrequenzvariabilität  7

3.2  Diagnostische Parameter der Herzfrequenzvariabilität.  7

3.2.1  Parameter der Zeitbereichsanalyse.  7

3.2.2  Parameter der Frequenzanalyse  9

3.2.3  Pointcaré Plot/ Streudiagramme.  10

4  Untersuchungen bezüglich der Anwendbarkeit der  HRV

im  Sport  12

4.1  Aussagefähigkeit der HRV-Parameter bei Messungen im  

Ruhezustand  (zwischen 4 und 6 Uhr morgens liegend oder  

sitzend  )  12

4.1.1  Vergleichswerte der HRV bei Ausdauersportlern/Innen  12

4.1.2  Zusammenhang zwischen Herzfrequenz und HRV  13

4.1.3  HRV in Abhängigkeit von der Trainings- und Wettkampfbelastung.  

   15

4.1.4  HRV in Abhängigkeit vom Gesundheitszustand und  

unterschiedlicher  psychophysischer Belastung  16

4.1.5  Diagnostische Wertigkeit der einzelnen Parameter der  

Herzfrequenzvariabilit  ät.  17

4.2  Aussagefähigkeit der HRV-Parameter bei Messungen  

w  ährend Belastung  18

5  Fazit  23

6  Literaturverzeichnis  25

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1 Einleitung

Wissenschaftliche Studien zum körperlichen Aktivitätsverhalten ergaben, dass sportlich aktive Menschen ein geringeres Herzinfarktrisiko aufweisen, für Stress weniger anfällig sind als Inaktive, wenig Aktive. Allerdings kommt es bei zu hoher, intensiver sportlicher Aktivität zur Schwächung des Immunsystems, zum Leistungsrückgang. Somit ist die richtige Bewegungsdosierung, die Steuerung der Belastungsintensität für jeden Sportler, egal ob Leistungs-, Fitness- oder Gesundheitssportler, von großer Bedeutung. Eine Abstimmung der Trainingsbelastung auf die individuelle Leistungsfähigkeit, den aktuellen Trainingszustand, die Tagesform ist unabdingbar. Sie stellt den Schlüssel zum Erfolg dar.

Die bei Leistungssportlern angewandte Leistungsdiagnostik zur Bestimmung der Herzfrequenz, Lactatkonzentration, Sauerstoffaufnahme ist sehr aufwendig in ihrer Durchführung und kostspielig; somit kann sie im Trainingsjahr nicht oft durchgeführt werden. Für den Freizeitsportler ist sie unter normalen Umständen nicht nutzbar. Somit braucht man einfache (nicht- invasive) Testverfahren, die von allen sportlich Aktiven genutzt werden können, kurzfristige Veränderungen des Leistungszustandes erfassen, den täglichen Leistungszustand bewerten und daraus Empfehlungen für das Training geben. Ein solches Verfahren stellt die Kontrolle der Herzfrequenz dar. Trainier und Athleten nutzen regelmäßige Kontrollen der Ruheherzfrequenz, „um aktuelle Zustandsänderungen des Organismus auf Trainingsbelastungen, veränderte Trainingsbedingungen (Klimafaktoren, Höhenexposition) und mögliche gesundheitliche Beeinträchtigungen (beginnender Infekt, Flüssigkeitsdefizit) frühzeitig zu erfassen.“ (BERBALK, 1999, S.1) Eine weitere, viel versprechende Möglichkeit der Leistungsdiagnostik bietet die Herzfrequenzvariabilität. Die in der klinischen Medizin schon seit langem genutzte Messgröße hat in den letzten Jahren auch Einzug in der Sportmedizin, Arbeitsmedizin und Trainingswissenschaft gehalten. Allerdings sind der Begriff und die diagnostische Wertigkeit der Herzfrequenzvariabilität nicht allgemein bekannt und es sind in den kommenden Jahren noch viele Fragen dazu zu klären.

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2 Physiologische Grundlagen der Herzfrequenzvariabilität

2.1 Die Herzfrequenz

Die Herzfrequenz ist die Anzahl der Herzschläge pro Minute. Im Ruhezustand beträgt die Herzfrequenz bei

Erwachsenen 60 - 80 Schläge/Min

Kindern 80 - 100 Schläge/Min

Neugeborenen bis 150 Schläge/Min

Tabelle 1: Ruheherzfrequenzen

Als Tachykardie wird die Abweichung der Herzfrequenz nach oben bezeichnet (über 100 Herzschläge pro Minute). Bradykardie stellt die Abweichung nach unten dar (weniger als 50 Herzschläge pro Minute). (vgl. http://www.novafeel.de/anatomie/herz/herzfrequenz.htm)

Die Herzfrequenz ist keinesfalls konstant. Vielmehr besitzt sie eine Veränderlichkeit, die für die Anpassung des Herz- Kreislaufsystems an unterschiedliche Belastungssituationen unerlässlich ist. Die Schwankungen der Herzfrequenz werden durch die Herzfrequenzvariabilität zum Ausdruck gebracht.

2.2 Die Herzfrequenzvariabilität

Jeder von uns kennt die Reaktion unseres Körpers auf verschiedenste Belastungen. Wenn wir unsere Einkäufe in den zweiten Stock hoch tragen, Gartenarbeit verrichten, von jemanden erschreckt werden, kurz vor einer mündlichen Prüfung stehen, fühlen wir immer, wie unser Herz zu schlagen beginnt, manchmal sogar zu „rasen“. Diese Anpassungsreaktion unseres Körpers ist ganz normal und zeichnet einen gesunden Menschen aus.

Unser Herz registriert in solchen Situationen supersensibel und ununterbrochen äußere und innere Signale und passt sich den wechselnden Bedingungen durch fein abgestimmten Veränderungen („Variationen“) der Herzschlagfolge an. Dieses Phänomen wird als Herzfrequenzvariabilität HRV (von der englischen Bezeichnung heart rate variability) bezeichnet. Andere Begriffe dafür sind Herzratenvarianz, Herzschlagvariabilität oder Beat to Beat- Analyse.

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„Grundlage der HRV bilden die fortlaufend gemessenen zeitlichen Abstände zwischen zwei jeweils aufeinander folgenden Herzschlägen.“ (KÖNIG, SCHUHMACHER, SCHMIDT- TRUCKSÄSS & BERG, 2003, S. 4) Die Herzfrequenzvariabilität „beschreibt also die Fähigkeit des Herzens, den zeitlichen Abstand von einem Herzschlag zum nächsten laufend (belastungsabhängig) zu verändern und sich so flexibel und rasant ständig wechselnden Herausforderungen anzupassen. Damit ist sie ein Maß für die allgemeine Anpassungsfähigkeit („Globalfitness“) eines Organismus an innere und äußere Reize.“ (http://www.hrv24.de/HRV- Einfuehrung.htm) Das nachfolgende Elektrokardiogramm EKG zeigt natürliche Variationen der Herzperiodendauer in Ruhe. Deutlich sind die unterschiedlichen Abstände der RR- Intervalle zu erkennen.

Abbildung 1; Quelle: HOTTENROTT, 2002.

2.3 Modulatoren der Herzfrequenzvariabilität

Die Anpassung der Herzfrequenz und somit der Herzfrequenzvariabilität an körperliche Belastung wird durch einen physiologischen Regelkreis erreicht, der vom vegetativen Nervensystem kontrolliert wird. Die Funktionen aller inneren Organe, somit auch die Herztätigkeit werden durch dieses Nervensystem gesteuert. Man bezeichnet es auch als autonomes Nervensystem, da es nicht dem menschlichen Willen un-terworfen ist. Sympathikus und Parasympathikus bilden die zwei gegensätzlich wirkenden Anteile des vegetativen Nervensystems. Ersterer wirkt vermehrt bei körperlicher Belastung, in Stresssituationen. Es löst „typische „Kampf- und Fluchtreaktionen“ aus (Energiebereitstellung, Beschleunigung von Herzschlag und Atmung, Verengung von Blutgefäßen, Blutumverteilung, Schwitzen)“ (http://www.hrv24.de/HRV- Biologie.htm) Der Parasympathikus wird v.a. in Ruhe- und Regenerationsphasen aktiv, ist also für Erholungsreaktionen (Energiespeicherung, Schlaf, Verdauung, bessere Durchblutung von Haut und inneren Organen) verantwortlich. Beide Teile sind per-

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manent gleichzeitig aktiv, allerdings verlagert sich die Aktivität je nach Situation auf die eine oder andere Seite.

Der Parasympathikus wir über den Nervus vagus aktiviert, über welchen die Signalgebung erfolgt. Sein Einfluss beruht hauptsächlich auf der Freisetzung von Acetylcholin. Die Wirkungsweise des Sympathikus erfolgt einerseits über „ Nervenfasern, die über das Rückenmark und den Grenzstrang indirekt ihre Erfolgsorgane erreichen“. (KÖNIG et al., 2003, S. 4). Andererseits sind die Neurotransmitter Adrenalin und Noradrenalin, die im Nebennierenmark gebildet werden, für die Regulation des Sympathikus verantwortlich.

Beide Anteile regulierten die Herzfrequenz durch ihre Wirkung auf den Sinusknoten des Herzens. Dieser stellt das primäre Erregungsbildungszentrum dar. Von ihm aus werden elektrische Impulse „strahlenförmig über die rechte und linke Vorhofwand weitergeleitet und aktivieren den Atrioventrikularknoten, das sekundäre Erregungszentrum. Über reizspezifische Fasern (Hissches Bündel, Purkinjesche Fasern) werden die Erregungen zur Herzkammermuskulatur geleitet, worauf es zur Kontraktion kommt.“ (HOTTENROTT, 2002, S. 9)

Wie stark Sympathikus und Parasympathikus aktiviert sind hängt von anderen physiologischen Systemen ab, welche mit dem autonomen Nervensystem in Wechselbeziehung stehen. Nachfolgendes Schaubild zeigt die einzelnen Systeme und ihre Beziehungen.

Abbildung 2; Quelle: HOTTENROTT, 2002.

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2.4 Einflussfaktoren der Herzfrequenzvariabilität

Laut HOTTENROTT 2002 beeinträchtigen Einflussfaktoren der Herzfrequenz auch die Herzfrequenzvariabilität. Somit ist es wichtig, bei der Erfassung und Auswertung von Parametern der Herzfrequenzvariabilität, folgende Faktoren mit zu berücksichtigen:

• Atmung bei Inspiration fällt die HRV, bei Exspiration steigt sie

• Lebensalter Höchstwerte der HRV bei Kindern und Jugend-

• Geschlecht bei Frauen höhere HRV- Werte auf Grund der „Ver-

• Körperlage im Liegen höhere Werte der HRV als im Sitzen und Stehen

• Zirkadiane Rhythmik höchste HRV am Morgen zwischen 4.00 und 6.00 Uhr (vgl. BERBALK, 1999, S. 4)

• Nahrungs-,

Flüssigkeitsaufnahme Aktivierung des vegetativen Nervensystems bei

• Stress Abnahme der HRV auf Grund veränderter sym-

• Trainings-,

Fitnesszustand bei höherer Ausdauerleistungsfähigkeit auch höhere HRV- Werte durch erhöhten Vagotonus

• Muskelaktivität sinkende HRV bei Belastung durch erhöhte sympa-