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Der folgende Artikel baut auf die
Möglichkeit der RS800 von Polar auf, die HRV aufzuzeichnen und mittels Software
auszuwerten zu können. Weiterhin werden Funktionen des Laufcomputers am
Armgelenk vorgestellt, die mittels der HRV arbeiten.
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Diese scheinbare Unregelmäßigkeit ist bei Gesunden kein Ausdruck von
Herzrhythmusstörungen, sondern die Folge einer gut funktionierenden
Anpassung der Herzfrequenz an aktuelle Herz-Kreislauf-Bedingungen. |
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Was ist die Herzfrequenzvariabilität?
Die Herzfrequenzvariabilität (HRV,
englisch: Heart Rate Variability) ist eine Messgröße der neurovegetativen
Aktivität und autonomen Funktion des Herzen und kennzeichnet die Schwankung der
Herzfrequenz über einen kürzeren oder längeren Messzeitraum bei der Analyse
aufeinander folgender Herzschläge.
Bei Gesunden schlägt das Herz nicht regelmäßig wie ein Uhrwerk, sondern der
Abstand zwischen zwei Herzschlägen ändert sich ständig. Bei einer
Ruheherzfrequenz von 60 Herzschlägen in der Minute erfolgt somit nicht jeder
Schlag nach exakt einer Sekunde bzw. 1.000 Millisekunden. Schwankungen von über
100 Millisekunden in der Herzschlagfolge treten als natürliche Arbeitsweise des
Herzens auf.
| 176 |
175 |
174 |
175 |
177 |
173 |
RR [ms] |
| 341 |
342 |
344 |
342 |
339 |
346 |
HF [S/min] |
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| Beispiel für eine
Aufzeichnung aufeinander folgender Herzschläge bei Belastung über sechs RR-Intervalle mit
Angaben der Herzperiodendauer und Herzfrequenz. |
Ursächlich verantwortlich für die Schwankungen
der Variabilität ist das Zusammenspiel verschiedener Organsysteme, wie z.B. das
Herz, vegetative Nervensystem und das Blutgefäßsystem. Die Variabilität der HF nimmt bei chronischem Stress, bei
gesundheitlichen Beeinträchtigungen oder nach intensiven Trainings- oder
Wettkampfbelastung ab. Sie steigt hingegen bei Wohlbefinden, Entspannung und
stabiler Gesundheit an.
Änderungen der Herzschlagfolge wurden erstmalig in der
Medizin von Gynäkologen unter der Geburt beobachtet. Bei starker
Stresseinwirkung auf den Fötus im Mutterleib kam es zu Schwankungen der
Herzzeitintervalle, die sich in der Herzfrequenz noch nicht zeigten. Heute weiß
man, dass Herzgefäßerkrankungen, psychischer Stress und Depressionen mit einer
eingeschränkten HVR einhergehen.
Welchen Nutzen kann man aus der HRV ziehen?
Sportler, die ihre HRV im Training
regelmäßig messen, haben die Möglichkeit, darüber einzelne Trainingseinheiten
besser abstimmen zu können. Der Wechsel zwischen Training und Regeneration lässt
sich mit der Bestimmung der HRV genauer festlegen. Dies führt zu stetigen
Leistungsfortschritten im Training, weil Überforderungen rechtzeitig erkannt und
vermieden werden können.
So lassen sich über die HRV
beispielsweise frühzeitig Infekte, oder Entzündungen erkennen. Nicht erkannte
Entzündungsherde beeinflussen die Ausdauerleistungsfähigkeit und erhöhen die
Belastung des Herz-Kreislauf-Systems. Im schlimmsten Fall können Entzündungen an
anderen Organen (z.B. Herzmuskelentzündungen) auslösen.
Anwendungsfelder der HRV im Sport:
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- |
Biofeedback
des Entspannungszustandes (RLX-Wert) |
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- |
Kontrolle der
Belastbarkeit und des Gesundheitszustandes |
|
- |
Steuerung des
Trainingsprozesses |
|
- |
Bestimmung
individueller Trainingszonen |
|
- |
Beurteilung
von positiven und negativen Trainingsformen auf Wohlbefinden und
Gesundheit |
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Aufzeichnung der HRV und Ermittlung seiner Parameter
Wer beispielsweise die RS800 von Polar
sein Eigen nennt, kann die Daten bequem über einen längeren Zeitraum
aufzeichnen.
Mittels geeigneter Software, wie hier im Beispiel dem Polar ProTrainer 5, lassen
sich die Daten im Anschluss grafisch aufbereitet anzeigen und analysieren.
Weiterhin können sich für die Trainingsanalyse spezifische Parameter auflisten
lassen.
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| Aufzeichnung der
Herzfrequenz (im Sekundentakt) und fortlaufender R-R-Intervalle bei
einer zweistündigen Belastung im Rahmen einer Studie der Universität
Bonn mit der RS800 von Polar. Deutlich kann man demonstrativ den
Zusammenhang einer Belastung und Abfall der R-R-Intensität erkennen. |
Auswertung
der HRV-Aufzeichnung:
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Minimales R-R-Intervall |
267 |
ms (225 S/min) |
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Durchschnittliches R-R-Intervall |
355 |
ms (169 S/min) |
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Maximales R-R-Intervall |
612 |
ms (98 S/min) |
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RLX-Basiswert |
6 |
ms |
|
Standartabweichung |
14,4 |
ms |
|
Max/Min Verhältnis |
2,29 |
|
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Gewichteter R-R-Durchschnitt |
356 |
ms |
| SD1 |
4,3 |
ms |
| SD2 |
20 |
ms |
| RMSSD |
4,6 |
ms |
| pNN50 |
0 |
% |
|
Gesamte Kraft (0,00 - 0,40 Hz) |
1040,53 |
ms² |
| VLF
(0,00 - 0,04 Hz) |
1038,68 |
ms² (99.8 %) |
| LF
(0,04 - 0,15 Hz) |
1,18 |
ms² (0.1 %) |
| HF
(0,15 - 0,40 Hz) |
0,67 |
ms² (0.1 %) |
| LF/HF
Verhältnis |
175,5 |
% |
Parameter der Frequenzanalyser
der HRV:
|
Parameter |
Bezeichnung |
Einheit |
Definition |
| RLX |
|
ms |
Entspannungsrate (Polar spezifischer Parameter) |
| SD1 |
stdb, SOQ
SD-quer |
ms |
Standardabweichung der orthogonalen Abstände der RRi / RRi+1-Punkte zum
Querdurchmesser der Ellipse |
| SD2 |
stdb, SOL
SD-längs |
ms |
Standardabweichung der orthogonalen Abstände der RRi / RRi+1-Punkte zum
Längsdurchmesser der Ellipse |
| RMSSD |
r-MSSD |
ms |
Quadratwurzel
des Mittelwertes der Summe der quadrierten Differenzen aller sukzessiven
RR-Intervalle. (Er drückt aus, wie stark sich die Herzfrequenz von einem
Herzschlag zum nächsten ändert.) |
| pNN50 |
|
% |
Anteil
(Anzahl) aufeinanderfolgender RR-Intervalle, die mehr als 50ms
voneinander abweichen |
Parameter der Frequenzanalyser
der HRV:
|
Parameter |
Bezeichnung |
Einheit |
Definition |
| TP |
Gesamtkraft |
ms2 |
Gesamtspektrum (Gesamtleistungsdichtespektrum)
Varianz aller RR-Intervalle ≤ 0,4Hz |
| VLF |
Niedrigste
Frequenz |
ms2
% |
Leistungsdichtespektrum von 0,0 bis 0,04 Hz
Prozentualer VFL-Anteil am Gesamtspektrum |
| LF |
Niedrige
Frequenz |
ms2
% |
Leistungsdichtespektrum von > 0,04 bis 0,15 Hz
Prozentualer LF-Anteil am Gesamtspektrum |
| HF |
Hohe Frequenz |
ms2
% |
Leistungsdichtespektrum von >0,15 bis 0,40 Hz
Prozentualer HF-Anteil am Gesamtspektrum |
| LF/HF |
|
% |
Prozentualer
Anteil von LF zu HF |
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Interpretation
Der Herzschlag wird wesentlich
über das vegetative Nervensystem gesteuert und spiegelt sich aus den folgenden
zwei Aktivitäten wieder:
|
-
|
Das
parasympathische Nervensystem zielt auf den Zustand der Ruhe und
Erholung. Es spiegelt sich in der HF-Aktivität wieder.
Beispiele:
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- |
Beim
trinken von kaltem Wasser wird die Speiseröhre gekühlt. Dieser
Kälte-Reiz erreicht auch einen großen Nerv, dem Vagus-Nerv, der
zum parasympatischen Nervensystem gehört und an der Speiseröhre
entlang zum Magen verläuft. Er senkt die Herzfrequenz. |
|
- |
Beim
Ausatmen erhöht sich der Druck auf die Brust, wobei der
Vagusnerv des parasympatischen Nervensystems gereizt wird und
die Herzfrequenz senkt. |
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|
- |
Das
sympathische Nervensystem zielt auf einen auf Aktivität abzielenden
Zustand. Es spiegelt sich in der LF bzw. VLF-Aktivität wieder.
Beispiele:
|
- |
Durch
kaltes Wasser beim Waschen ziehen sich Gefäße zusammen. Dadurch
steigt der Blutdruck mit der Folge, dass durch das sympathische
Nervensystem die Herzfrequenz steigt. |
|
- |
Beim
Rechnen von komplizierten Aufgaben im Kopf strömen Stresshormone
ins Blut und aktivieren das sympatische Nervensystem. Der Puls
steigt an. |
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Ein Herz erscheint um so
anpassungsfähiger, je mehr es sich beider Aktivitätsarten in einem
ausgeglichenen Verhältnis bedienen kann. Ungünstig erscheint es, wenn das
Verhältnis der beiden Aktivitätspole unausgewogen ist. Das ist insbesondere der
Fall, wenn die LF/VLF-Aktivität einseitig überwiegt (dann drohen zum Beispiel
Herzrhythmusstörungen oder andere Anpassungsstörungen).
Das Verhältnis zwischen
sympathischer und parasympathischer Aktivität (LF/HF) liegt bei 1,5 bis 2,0 in
der Norm. Höhere Werte bedeuten, dass das sympathische (also das aktivierende)
Nervensystem übermäßig tätig ist. In einem solchen Fall kann es sinnvoll sein,
durch gesundheitsfördernde Maßnahmen die parasympathischen Anteile des
Nervensystems zu kräftigen. Ob solche Maßnahmen greifen, kann man dann daran
überprüfen, ob sich die Verhältniszahl (Quotient) zwischen LF und HF verkleinert
bzw. ob sich andere Daten verändern, die Ausdruck vermehrter parasympathischer
Aktivität sind (zum Beispiel Erhöhung von PNN50 oder RMSSD).
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Aufzeichnung
der HRV während eines 20km Trainings im hügeligen Gelände mit 200
Höhenmetern.
RLX: 7
LF: 9,72
HF: 4,04
LF/HF: 2,4 |
PNN50: 0,0%
RMSSD: 6,8% |
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Aufzeichnung
der HRV im Ruhezustand, 2 Stunden nach der Belastung.
RLX: 14
LF: 711,89
HF: 505,60
LF/HF: 1,4 |
PNN50: 0,2%
RMSSD: 30,7% |
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Eine
Langzeitaufzeichnung gibt Aufschluss über Zustand und Änderungen. Hierzu stellt die Software Polar ProTrainer)
von Polar eine Historiensicht zur Verfügung, in der sich verschiedene
Werte im jeweiligen Verhältnis grafisch darstellen lassen. |
Die "RLX"-Entspannungsrate
Auf Basis der
Herzfrequenzvariation misst die Polar Uhr die Entspannungsrate des Körpers. Die
Entspannungsrate (RLX) zeigt die Herzfrequenzvariation als Numerischen Wert auf
der Anzeige an und stellt einen modifizierten Abweichwert der
Herzfrequenzvariation dar. Je höher der Wert ist, desto höher ist auch die HRV
und desto mehr ist man körperlich und mental entspannt. Je niedriger anderseits
der Wert ist, desto geringer ist die HRV und desto höher ist dementsprechend die
physische und mentales Stressniveau.
Der RLX-Wert gibt dem Sportler
die Möglichkeit, sich schnell und einfach einen Überblick über sein Befinden zu
verschaffen. Nach dem Training, z.B. am darauf folgenden Morgen, kann man durch
Messung der Herzfrequenz und Ihrer Variation den Zustand der physischen Erholung
feststellen. Eine bedeutend höhere Ruheherzfrequenz und ein ungewöhnlich geringe
HRV kann ein Zeichen für unvollständige Erholung oder z.B. für eine ausbrechende
Erkältung sein, und es empfiehlt sich, die Trainingsintensität an dem
betreffenden Tag zu reduzieren.
Um die eigene RLX zu ermitteln,
sollte man sich z.B. gleich nach dem Aufwachen an drei aufeinander folgenden
Tagen nach ausreichendem Schlaf messen. Diesen Wert sollte man dann mit
Situationen, in denen man müde ist, unter Stress steht, erkältet ist oder nicht
ausreichend ausgeschlafen ist, vergleichen.
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RLX-Bereich: |
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20 bis >
99 ms |
normales gesundes Herz im Ruhezustand |
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2 bis 19
ms |
normales gesundes Herz während mäßigem Trainings |
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HRV-Messung im Ruhezustand:
Bei der HRV-Messung, hat die Atmung
einen entscheidenden Einfluss auf das Ergebnis. Daher ist es wichtig, dass
man bei einer Messung im Ruhezustand den Atemrhythmus einhält. Um das Ergebnis
vergleichbar zu machen, wird meist eine gleichatmige Atmung von 6 Atemzügen pro
Minute empfohlen. Auch sollte möglichst tief ein- und ausgeatmet werden, um eine
ausreichend starke physiologische Stimulation des neuro-kardialen Reflexbogens
zu gewährleisten.
Ermittlung der Fitness über die HRV
Die HRV ist eine Messgröße, die eine
Beurteilung sympathischer ("stress-bezogener") und parasympathischer
("entspannungsbezogener") Einflüsse erlaubt. Ein dauerhaftes Überwiegen
sympathischer Erregung kann mit einem erhöhten Erkrankungsrisiko (z.B. für
Herzleiden, Neuropathien, Depression) assoziiert sein. Im Gegensatz dazu haben
Maßnahmen wie Sport, Medikamente oder Psychotherapien einen günstigen Einfluss
auf Gesundheit und HRV, weshalb diese als leicht zu messender Indikator für
Therapiewirkungen gilt.
Die Herzfrequenzuhren von Polar bieten
hier die Möglichkeit unter Einbeziehung von Alter, Größe, Gewicht,
Trainingsintensität und letztendlich der HRV-Messung einen gewissen Fitnessgrad
zu ermitteln. Hierzu bedarf es einer nur weniger Minuten langer Messung im
Ruhezustand. Das Ergebnis gleicht einem Wert, der die VO2max, die
maximalen Sauerstoffaufnahme widerspiegelt.
Ermittlung der maximalen Herzfrequenz über die HRV
In der Regel bietet die einfache
Faustformel "220-Lebensalter" eine einfache Möglichkeit, die maximale
Herzfrequenz festzulegen. Eine Faustformel die pauschal ist und daher keine
ernsthafte, wirkliche Messlatte zur Trainingssteuerung bietet. Polar bietet
hierzu eine wesentlich persönlichere Möglichkeit an, die eigene, maximale
Herzfrequenz mittels Einbeziehung der HRV-Messung annähernd zu ermitteln. Der
Wert wird in der Regel im Rahmen der Fitness-Test ermittelt. Ein Verfahren, dass
erstaunlich gute Werte liefert. Im Selbsttest stellte Laufen-in-Koeln fest, dass
der ermittelte Wert um 4 Schläge/Minute über der der Faustformel lag und zwei
Schläge/Minute
unterhalb der in der Praxis erreichten höchsten Herzfrequenz.
Bestimmen der aktuellen, individuellen Trainingszonen über Herzfrequenz und HRV
Im Ausdauersport nimmt die
individuelle Belastungssteuerung eine zentrale Rolle ein. Die Wahl der
"richtigen", d.h. auf das Trainingsziel abgestimmten Belastungsintensität ist
Grundvoraussetzung für die Ausprägung der komplexen Ausdauerleistungsfähigkeit.
Werden die Trainingsbelastungen fortwährend auf die individuelle
Leistungsfähigkeit und die aktuelle Belastbarkeit abgestimmt, ist ein
Optimum in
der Belastungssteuerung gegeben.
In Ruhe ist die HRV eines gesunden Menschen normalerweise am höchsten. Unter
körperlicher Aktivität nimmt die HRV ab. Die Veränderungen der HRV bei
ansteigender Belastungsintensität zeigen eine enge Beziehung zu
leistungsdiagnostischen
Kenngrößen, wie Sauerstoffaufnahme, Herzfrequenz sowie
zu metabolischen und ventilatorischen Schwellen. Bei ansteigender Belastung
fällt die HRV
bis zu einer Belastungsintensität von etwa 50% der maximalen
Sauerstoffaufnahme steil ab.
Für die Trainingsroutine stellt beispielsweise die RS800 von Polar dem Sportler
unter Berücksichtigung der HRV-Parameter eine einfach durchzuführende Messung zur Verfügung, mit der
die persönlichen, aktuellen
Trainingszonen (OwnZone) ermittelt werden können. Hierzu muss lediglich nach
einem kurzen Aufwärmen über 6-10 Minuten alle zwei Minuten das Lauftempo langsam
erhöht werden.
Mit der Zunahme der Herzfrequenz nimmt
die HRV ab, bis das Herz fast gleichmäßig schlägt. An diesem Punkt spricht man
von der trainingsreizwirksamen Schwelle, oberhalb derer ein effektives
Ausdauertraining beginnt.
Das HF-Messgerät ermittelt dann die individuelle
Herzfrequenzschwelle und berechnet drei Herzfrequenztrainingszonen:
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- |
~ 65-80% der HFmax |
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- |
~ 65-75% der HFmax
entspricht GA 1-Training, extensiver Dauerlauf |
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- |
~ 75-85% der HFmax
entspricht GA 1-2-Training, intensiver Dauerlauf |
Zum Schluss eine
interessante Erkenntnisse aus der Forschung: Stretching gut für HRV
Wer regelmäßig Stretching betreibt,
erfährt nicht nur eine verbesserte Befindlichkeit. Eine Untersuchung zeigte auf,
dass sich im Rahmen der Studiendauer die Werte von RMSSD und pNN50 positiv
änderten. Diese Werte beschreiben u.a. die vegale Aktivität. Ein Ausmaß, dass
therapeutischer Interventionen (Medikamente, Sport, Psychotherapie) ähnelt.
Diese Werte änderten sich übrigens unabhängig vom Erfolg des eigentlichen
Stretching. So lässt sich die Vermutung aufstellen, dass Stretching besonders
bei älteren Männern günstige Effekte auf Herzfunktion und autonomes Nervensystem
ausübt. So können auch Leistungssportler Stretching mit Gewinn zur
Stabilisierung der "autonomen Balance" nutzen.
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Autor und Copyright: Detlev Ackermann, Laufen-in-Koeln
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