Was ist die: Herz Raten Variabilität?

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		Ob wir einen schweren Sack tragen müssen, ein stehen gebliebenes Auto schieben, beim Knall einer Tüte einen Schreck bekommen, uns in einer Prüfung konzentrieren – immer reagiert der ganz Körper mit. Jeder weiß aus eigener Erfahrung, dass dann das Herz spürbar zu klopfen, mitunter sogar zu „rasen“ scheint. Was manchen nervös machen kann (das deutliche Pochen in der Brust), ist jedoch eine ganz normale „Anpassungsreaktion“ und Zeichen von Gesundheit. Krank ist man erst dann, wenn sich das Herz nicht mehr „flexibel“ äußeren oder inneren Belastungen (sprich: „Stress“) anpassen kann (Wenn das Herz beim Treppensteigen nicht ausreichend pumpt oder in entspannten Situationen unaufhaltsam rast, dann stimmt etwas nicht mehr). Bei gesunden (anpassungsfähigen) Menschen arbeitet das Herz wie ein High-Tech-Instrument mit doppelter Funktion: Während es supersensibel und ununterbrochen äußere und innere Signale registriert, reagiert es gleichzeitig und unmittelbar auf die „Messergebnisse“ mit fein abgestimmten Veränderungen („Variationen“) der Herzschlagfolge. Dieses Phänomen nennt man „Herzratenvariabilität“, abgekürzt „HRV“. Manche sprechen auch von „Herzfrequenzvariabilität“. Um dem internationalen Sprachgebrauch („heart rate variability“) Rechnung zu tragen und sprachliches Durcheinander zu vermeiden, wird hier die Bezeichnung Herzratenvariabilität bevorzugt. Die HRV 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. Wem dies noch zu abstrakt klingt, dem ermöglicht vielleicht das folgende Bild aus der Technik eine gewisse Vorstellung: Das Herz ähnelt in seiner Leistungsfähigkeit einem Auto mit vielen „Gängen“. Je nach Verkehrssituation (Beschleunigen bei einem Überholmanöver, Abbremsen in einer gefährlichen Kurve oder wenn sich der Abstand zum Vordermann verringert) kann das Auto durch Tritt auf das Gas- bzw. Bremspedal beschleunigt oder verlangsamt werden. Wie gut so etwas gelingt, hängt nicht zuletzt von der Zahl der zur Verfügung stehenden „Gänge“ (Zahnradübersetzungen) ab. Ein Fahrzeug, das nur über die beiden mittleren Gänge (zwei und drei) verfügt, hat weitaus weniger „Variabilität“ in seinen Fahreigenschaften als eines mit vier oder mehr Gängen: Es wird sowohl bei steilen Bergtouren als auch beim schnellen Fahren in der Ebene erhebliche Schwierigkeiten haben. Ähnlich ist es beim Herzen, wenn dessen HRV eingeschränkt ist. Menschen mit eingeschränkter HRV funktionieren deshalb nur in einem engen Bereich und werden durch größere „Lebensschwankungen“ rasch überfordert. Sie erleben dies als „Stress“, also als Missverhältnis zwischen momentanen Anforderungen („Störsignalen“) einerseits und den zur Verfügung stehenden Bewältigungsmöglichkeiten andererseits. Menschen, bei denen dies nicht so gut funktioniert, deren HRV also eingeschränkt ist, entwickeln in einem deutlich höheren Prozentsatz über kurz oder lang gravierende Gesundheitsstörungen wie Herzkrankheiten, Depressionen, Neuropathien (Nervenentzündungen), Krebs. Eine ausreichend große HRV scheint also ein Hinweis auf Gesundheit zu sein (insbesondere auf die derzeitige Fähigkeit eines Organismus, angemessen auf dauernd wechselnde innere und äußere Belastungen reagieren zu können). Nach Michael Mück-Weymann ist sie möglicherweise ein „Globalindikator für Schwingungsfähigkeit (Resonanzfähigkeit) und Adaptivität bio-psycho-sozialer Funktionskreise im Austausch zwischen Organismus und Umwelt.“ Nach diesem Konzept würde die HRV wie ein „Puffer“ („Interface“) wirken, der dem Organismus vielfältige Interaktionen mit der inneren und äußeren Umwelt erleichtert (oder in der Techniksprache: Reibungsverluste verringert). Besserungen bei den oben genannten Erkrankungen gehen meist mit Verbesserungen der HRV einher. Interessanterweise sind rein psychotherapeutische Behandlungen in der Lage, die HRV ähnlich gut wie Medikamente zu beeinflussen. Dies überrascht insofern nicht, als die meisten Psychotherapiemethoden darauf abzielen, die Anpassungsfähigkeit von Patienten an innere und äußere Belastungen zu verbessern, indem sie den Patienten mehr Wahlmöglichkeiten eröffnen (zu denken, zu handeln, zu erleben) eröffnen. Selbstverständlich verbessert auch (Ausdauer)Sport die HRV. Exkurs zur Klarstellung: „Anpassungsfähigkeit“ hat nichts mit „Willenlosigkeit“, „Schleimerei“, „Duckmäusertum“ usw. zu tun. Unser Körper „passt“ sich ständig an (z.B. an Hitze und Kälte, Tag-Nachtrhythmen und vieles mehr), sonst könnten wir nicht überleben. „Anpassung“ kann in zwei Richtungen erfolgen: Wenn man versucht, andere oder anderes sich gleich zu machen, spricht man von „Assimilieren“. Wenn man sich selbst anderen oder anderem anpasst, nennt man dies Adaptieren. Menschen, die über beide Fähigkeiten verfügen, sind vermutlich am erfolgreichsten. Wer nur assimiliert, erscheint anderen leicht als „Diktator“ oder „stur“, wer sich nur adaptiert, wirkt schnell „profillos“ und „ohne Charakter“.   "Variabilität" ist nicht nur eine Eigenschaft des Herzens, sondern ein Lebensprinzip schlechthin. So findet man beispielsweise bei depressiven Menschen nicht nur eine eingeschränkte HRV, auch die Stimmfunktionen dieser Personen sind weniger variabel, wie neuere Untersuchungen zeigen.  Begriff Erklärung Autonome Neuropathie Nervenstörung der inneren Organe. Die Autonome Neuropathie gehört zu den Folgeerkrankungen des Diabetes mellitus und äußert sich in Funktionsstörungen der inneren Organe. Von den häufig unspezifischen Symptomen können alle Organsysteme betroffen sein, wie z.B. Magen-Darm-Trakt (Magenentleerungsstörungen, Übelkeit), Herz (Verringerung der Herzfrequenzvariabilität), Sexualorgane (erektile Dysfunktion), Blase (Entleerungsstörungen). Autonomes Nervensystem (ANS) Kontrolle und Koordination der Funktionen, die das innere Milieu des Körpers an externe und interne Belastungen anpasst. Das ANS besteht aus den Anteilen Sympathikus, Parasympathikus und Darmnervsystem. Nicht willentlich beeinflussbar. Auch vegetatives Nervensystem genannt. Biofeedback Körperliche Funktionen kontinuierlich zurückmelden (optisch, akustisch, taktil). Positive Veränderungen werden verstärkt, so dass gewünschtes Verhalten erlernt wird. Hauptziel: Entwicklung von Selbstkontrolle über körperliche Vorgänge. Anwendung ohne negative Nebenwirkungen. Deep breathing test Atemtest mit tiefer Atmung und 6 Atemzügen pro Minute (s. RSA). Dauer: 1 Minute. Test der parasympathischen kardialen Funktion und der Baroreflexsensitivität. Herzkohärenz Regelmäßiger Wechsel zwischen Beschleunigung und Bremsen des Herzschlags. Bei Stresszuständen, Angst, Depression oder Ärger wird der Rhythmus des Pulses ungleichmäßig, bzw. chaotisch. HRV-Biofeedback in Verbindung mit positiven Emotionen führen zur Synchronisation innerer Rhythmen, wie Atmung und Herzschlag. Kurzzeit-HRV HRV-Messung von 2-15 Minuten Langzeit-HRV HRV-Messung über 12-24-Stunden Respiratorische Sinusarrhythmie (RSA) Atemsynchrone Schwankung der Herzfrequenz. Ausgedrückt in Schlägen pro Minute oder Millisekunden (siehe E-I) Spektralanalyse Längere Messzeiten erlauben eine Spektralanalyse des Herzfrequenzverlaufs (Interpolation und FFT-Analyse). Das resultierende Spektrogramm stellt dar, welche Frequenzen im Herzfrequenzverlauf in welcher Amplitude auftreten. Valsalva-Manöver Versuchtes Ausatmen über 15-20 Sekunden gegen die verschlossene Stimmritze oder gegen ein Ventils (Druck von 40mmHg). Evaluation der sympathischen und parasympathischen Antwort. Parameter Abk. Einheit Definition Bemerkung 5-min-total power ms Varianz der RR-Intervalle über das Zeitintervall Biologisches HRV-Alter Jahre Zur Bestimmung wird das Alter berechnet, bei dem genau 50% der gesunden Probanden bessere und 50% schlechtere HRV-Werte in der RSA-Messung haben. Für die Berechnung werden E-I, E/I, MCR und RMSSD herangezogen E-I Differenz (HF) E-I S/min Differenz der höchsten und niedrigsten Herzfrequenz eines Atemzyklus Aufgrund der Berechnungsbasis mittels medianer Werte sind E-I und E/I relativ robust gegen Artefakte E-I Differenz (RR) E-I ms Differenz des größten und kleinsten RR-Abstands eines Atemzyklus Aufgrund der Berechnungsbasis mittels medianer Werte sind E-I und E/I relativ robust gegen Artefakte Mittlere E-I Differenz (RR) E-Imean S/min Mittlere Differenz des Maximums und Minimums der Herzfrequenz aller Atemzyklen Mittlere E-I Differenz (RR) E-I Quotient (HF) E/I S/min Quotient der höchsten und niedrigsten Herzfrequenz eines Atemzyklus Aufgrund der Berechnungsbasis mittels medianer Werte sind E-I und E/I relativ robust gegen Artefakte E-I Quotient (RR) E/I ms Quotient des größten und kleinstes RR-Abstands eines Atemzyklus Aufgrund der Berechnungsbasis mittels medianer Werte sind E-I und E/I relativ robust gegen Artefakte Herzfrequenz, mittlere HFmean S/min Durchschnittliche Herzfrequenz während der Messung. High frequency-Band HF-Band Hz Leistungsdichtespektrum von >0,15  bis 0,40 Hz Frequenzen im HF-Band werden dem Parasympathikus als Ursache zugeordnet Low frequency-Band LF-Band Hz Leistungsdichtespektrum von >0,04 bis 0,15 Hz Dieser Bereich wird auf sympathische als auch auf parasympathische Aktivität zurückgeführt. Parasympathische Einflüsse vor allem bei niedriger Atemfrequenz (<7 Atem-züge/Minute). Des Weiteren ist dieser Frequenzbereich repräsentativ für baro-rezeptorische Aktivität. Die sogenannte Baroreflexschleife weist eine intrinsische Frequenz von etwa 0,1 Hz auf. LF/HF-Ratio Verhältnis des LF-Bands zum HF-Band Oft als Ausdruck der vegetativen Balance von Parasympathikus und Sympathikus bezeichnet. Trifft nur bedingt zu. HF-Bereich ist zuverlässig dem Parasympathikus zuzuordnen, der LF-Bereich enthält sowohl sympathisch, als auch parasympathisch vermittelte Regulationen. Je höher der Wert, desto mehr Sympathikusaktivität. Mean circular resultant MCR Der MCR stellt einen Vektor dar, dessen Betrag gut mit der Größe der resp. Sinusarrhythmie korreliert und der relativ unempfindlich auf Ausreißer und Artefakte ist. Siehe auch: Weinberg CR und Pfeifer MA, 1984 Mittlerer RR[1]-Abstand RRmeanAvgRR ms Mittlerer Abstand aller RR-Intervalle Parameter Abk. Einheit Definition Bemerkung pNN50 % Prozentsatz aufeinanderfolgender RR-Intervalle, die sich um mehr als 50ms voneinander unterscheiden. Indikator der parasympathischen Aktivität. Power HF-Band ms2 Leistungsdichtespektrum von >0,15  bis 0,40 Hz Hauptsächlich dominiert durch das parasympathische Nervensystem Power LF-Band ms2 Leistungsdichtespektrum von >0,04 bis 0,15 Hz Power VLF-Band ms2 Leistungsdichtespektrum von 0,00 bis 0,04 Hz Hauptsächlich dominiert durch das sympathische Nervensystem Rel. Power HF-Band % Prozentualer HF-Anteil am Gesamtspektrum Rel. Power LF-Band % Prozentualer VLF-Anteil am Gesamtspektrum Rel. Power VLF-Band % Prozentualer VLF-Anteil am Gesamtspektrum Rhythmi-sierungsgrad Quantifizierung von "Qualität" und "Quantität" der resp. Sinusarrhythmie "Quantität" meint dabei die Größe (Amplitude) der resp. Sinusarrhythmie, "Qualität" drückt aus, ob neben der resp. Sinusarrhythmie noch weitere Regelprozesse in der Herzfrequenz sichtbar sind RMSSD ms Quadratwurzel des quadrierten Mittelwerts der Summe aller Differenzen sukzessiver RR-Intervalle RMSSD drückt aus, wie stark sich die Herzfrequenz von einem Herzschlag zum nächsten ändert. Indikator der parasympathischen Aktivität. Fehleranfällig bei Artefakten und Rhythmusstörungen. RR-Abstand, mittlerer ms Durchschnittliches RR-Intervall aller Herzschläge der Messung RSA S/min oder ms Atemsynchrone Schwankung der Herzfrequenz. Ausgedrückt in Schlägen pro Minute oder Millisekunden (siehe E-I) SD1 SD1 ms Standardabweichung der orthogonalen Abstände der RRi/RRi+1 –Punkte zum Querdurchmesser der Ellipse Breite der Punktwolke; sensitiver zu schnellen, höher frequenten Änderungen der Herzfrequenz. SD2 SD2 ms Standardabweichung der orthogonalen Abstände der RRi/RR-Punkte zum Längsdurchmesser der Ellipse Länge der Punktwolke; quantifiziert die Langzeit-HRV. SDANN SDANN ms Standardabweichung der durchschnittlichen RR-Intervalle aller 5-min-Segmente einer Messung SDNN SDNN ms Standardabweichung aller RR-Intervalle einer Messung (Gesamtvariabilität) SDNN Index SDNN Index ms Mittelwert der Standardabweichungen der durchschnittlichen RR-Intervalle aller 5-min-Segmente einer Messung SDSD SDSD ms Standardabweichung der Differenzen aufeinanderfolgender RR-Intervalle Standardabweichung SD, StDev Ausmaß der Streuung von Messwerten um einen Mittelwert Parameter Abk. Einheit Definition Bemerkung Stress Index[2] SI Mathematische Beschreibung des Histogramms (Siehe auch Baevsky (1997, 2007) D = der am häufigsten auftretende Wert einer gegebenen dynamischen Reihe nD = Häufigkeit, stellt die Anzahl der dem Modalwert entsprechenden RR-Intervall aller Messwerte einer Stichprobe da MaxRR - MinRR = Variabilitätsbreite der untersuchten Reihe Total Power TP ms2 Quantifizierung der Gesamtleistung über alle Frequenzbänder Valsalva-Ratio Quotient aus längstem RR-Intervall nach Ende des Pressmanövers (reflektorische Bradykardie) und kürzestem RR-Intervall während des Pressmanövers. Variationskoeffizient VK, VC % Ausmaß der Streuung von Messwerten um einen Mittelwert Very low frequency-Band VLF Hz Leistungsdichtespektrum von 0,00 bis 0,04 Hz Weitere zentralnervöse Quellen der Herz-Regulation sichtbar. [1] RR =NN (normal to normal)   [2]  Nach Baevsky (1997, 2007)   Referenzen Baevsky RM: Noninvasive methods in space cardiology. J Cardiovasc Diagn Proced 1997; 14 (3) 161-71. Baevsky RM et al: Autonomic cardiovascular and respiratory control during prolonged spaceflights aboard the International Space Station. J Appl Physiol. 2007;103 (1) 156-61 Hottenrott  K: Grundlagen zur Herzfrequenzvariabilität und Anwendungsmöglichkeiten im Sport. In: Hottenrott, K. (Hrsg.) Herzfrequenzvariabilität im Sport. Prävention – Rehabilitation – Training. Czwalina Verlag Hamburg. 2002 Löllgen D, Mück-Weymann M, Beise RD: The deep breathing test: Median based E-I difference is the measure of choice. Muscle Nerve 2009;39:536-44.  Rief W, Birbaumer N: Biofeedback. Grundlagen, Indikationen, Kommunikation, praktisches Vorgehen in der Therapie. 2. Auflage. Schattauer. Stuttgart – New York. 2006 Task Force of the European Society of Cardiology and North American Society of Pacing and Electrophysiology Circ 1996; 93:1043-65. Weinberg CR, Pfeifer MA: An improved method for measuring heart rate variability: assessment of cardiac autonomic function. Biometrics. 1984;40:855-61.