Herzfrequenzvariabilität (Heart Rate Variability – HRV)

Die Herzfrequenzvariabilität (HFV; engl. Heart Rate Variability, HRV) kann vereinfacht als spontane Variation der Rhythmik der Herzfrequenz definiert werden. Unter Kardiologen bezeichnet man die Herzfrequenzvariabilität als zeitliche Abweichung, bzw. Schwankung zwischen den einzelnen R-Zacken (R-R-Intervall). In der Medizin existieren zudem weitere alternative Begriffe für die HFV, wie beispielsweise Oszillation und Fluktuation, die aber alle das gleiche meinen. 

Im Allgemeinen könnte man vermuten, dass die Herzfrequenz eines gesunden Menschen als regelmäßig zu beschreiben ist. Betrachtet man sie mittels EKG aber sehr genau, ist festzustellen, dass sie sich keineswegs regelmäßig verhält. Es sind vielmehr gewisse spontane Unregelmäßigkeiten in den Zeitabständen zwischen den Herzschlägen (R-Zacken) zu erkennen. Diese sind natürlich und das Ergebnis verschiedener körpereigener Regelmechanismen. Dieses Phänomen ist also keinesfalls mit Herzrhythmusstörungen zu verwechseln, die als Störung der Herzschlagfolge definiert sind. Die HRV eines gesunden Menschen ist im Ruhezustand am unregelmäßigsten und somit ein guter Indikator für Gesundheit und Erholung. 

Ausdauer und HRV

Ein zentrales Element im Ausdauersport stellt das Herz-Kreislauf-System und insbesondere die Herzfrequenz dar. Es gilt als erwiesen, dass das Training je nach Gesundheitszustand, Alter und Fitness nur in bestimmten Herzfrequenzbereichen positiv, bzw. gesund und zugleich effektiv ist. Die Pulsuhr ermöglicht dem Sportler, die Herzfrequenz beim Laufen anzuzeigen und sie anschließend auszuwerten und zu vergleichen. Darüber hinaus verfügen moderne Pulsuhren über weit mehr Funktionen als „nur“ den Puls zu messen. Mittlerweile ist bekannt, dass der Herzschlag des Menschen und dessen Rhythmik wesentlich feiner und sensibler die körperliche Verfassung ausdrücken, als andere Körpersignale. Dies belegt eindrucksvoll auch die seit Jahrhunderten bekannte Technik der Pulsdiagnose in der Traditionell Chinesischen Medizin. Diesen alten chinesischen Erkenntnissen folgend, ist in den letzten vier Jahrzehnten die Herzfrequenzvariabilität (HFV) in den Mittelpunkt des wissenschaftlichen Interesses in Bezug auf Gesundheit, Ausdauer und Leistungsfähigkeit eines Sportlers gerückt. 

Bedeutung der Herzfrequenzvariabilität für Joggen und Lauftraining

Die Herzfrequenzvariabilität ist neben der Herzfrequenz die wichtigste Messgröße für die genaue Belastungssteuerung und Leistungsdiagnostik im Ausdauersport. Die grundsätzliche körperliche Verfassung eines Menschen wirkt sich stark auf die zeitlichen Abstände zwischen den Herzschlägen (HRV) aus und kann mittels EKG oder geeigneter Pulsuhr gemessen werden. Wird aufgrund der Messung der Herzfrequenzvariabilität ein körperliches Missverhältnis, in Form von Stress, Übertraining oder einer Erkrankung bemerkt, ist zu empfehlen, das Training ruhiger zu gestalten oder gar auszusetzen, um die Gesundheit und den Fortlauf der Leistungssteigerung nicht zu gefährden. Vor jedem Training kann eine entsprechende Aktualisierung der Messung vorgenommen werden.

Wie bereits erwähnt wirken sich Übermüdung, Infekte, zu starke und lang anhaltende physische sowie psychische Belastungen unmittelbar auf die Steuerung des Herzschlags aus und gehen nicht nur mit einer Erhöhung der Herzfrequenz einher. Der Körper kompensiert die Störungen bzw. Schwächungen durch seine Regelmechanismen was zu einem weniger variierenden Herzschlag führt. Sind Körper und Geist wieder entspannt bzw. erholt, schlägt das Herz wieder variabler. Der Anpassung der HFV an seine Umweltbedingungen (Stress bzw. Erholung) geht zumeist auch mit einer Senkung bzw. Steigerung der Leistungsfähigkeit einher.

Aus diesen Gründen ist es wichtig, sein Training in Phasen starker körperlicher und geistiger Belastungen der gemessenen Herzfrequenzvariabilität anzupassen oder es gar auszusetzen. Dabei steigt auch die Fähigkeit des Körpers, sich an die Belastungen zu adaptieren. Aus diesem Grund ist die Herzfrequenzvariabilität ein nicht zu vernachlässigender Faktor und ein wichtiger Indikator für die individuelle Tagesform. Auch für die Regeneration und Rekonvaleszenz nach Krankheiten spielt sie eine bedeutende Rolle. 

Herzfrequenzvariabilitätsmessung

Die Messung der Herzfrequenzvariabilität wird in der Medizin bzw. in verschiedenen Forschungsbereichen angewendet. Hierzu zählen hauptsächlich:

• Der klinische Bereich der Risikostratifizierung und Gesundheitsprognose mit Parametern der HRV.
• Die rehabilitative Medizin: Klassische und nichtlineare HRV-Methoden für die Prognose- und Leistungsobjektivierung.
• Die Stressmedizin und Psychophysiologie: HRV-Biofeedback.
• Zur Leistungsdiagnostik und Belastungssteuerung wurden im Bereich der Sport- und Trainingswissenschaften neue Methoden entwickelt.

Die zuverlässigste und zugleich gängigste Methode, die Herzfrequenzvariabilität zu messen, ist das EKG (Elektrokardiogramm) bei einem Facharzt (Kardiologe). Ebenfalls lassen sich die zeitlichen Schwankungen des Herzschlages mit Hilfe der Spektralanalyse, sowie der Darstellungsform der Variabilität in einem Histogramm charakterisieren. In der Regel wird die HRV nicht aus leistungsdiagnostischer Sicht erhoben, oder als Grundlage zur Trainingssteuerung, sondern wenn Informationen zum autonomen Funktionszustand von Herz und den Gefäßen (kardiovaskulär) benötigt werden. Dies ist häufig der Fall bei älteren oder stressgeplagten Patienten, oder um Krankheiten zu erkennen, die sich auf die Funktion des vegetativen Nervensystems auswirken können.

HRV in Pulsuhren

Im Gegensatz zu den o.g. Bereichen wird die HRV-Messung von Pulsuhren nicht dazu eingesetzt Krankheiten oder andere Störungen des Nervensystems zu erkennen. Vielmehr bedienen sich Pulsuhrhersteller, wie Polar und Suunto dieser Technik, um Rückschlüsse auf die Belastungssteuerung (Dauer und Intensität) zukünftiger Trainingseinheiten zu erlangen. Herzfrequenzmessgeräte die in der Lage sind die Herzfrequenzvariabilität zu ermitteln geben die Ergebnisse zumeist in Zielzonen für das Training aus.

HRV und Atmung 

Aus dem Forschungsbereichen der Stressmedizin und der Psychotherapie heraus entstanden in den letzten Jahrzehnten diverse Biofeedback-Verfahren um die HRV zu messen. In diesem Zusammenhang wurde der Kopplung von Herz und Atmung am meisten Aufmerksamkeit geschenkt. Herzrhythmus und Atemfrequenz stehen in sehr engem Verhältnis zueinander und können als deutliche Rhythmen, ob synchron oder variabel, leicht erhoben und bildlich und akustisch dargestellt werden. Die Messung der Herzaktivität erfolgt mittels Brustgurt oder mit Hilfe eines Ohrclips.

Selbst unter einfachsten Bedingungen, z.B. zu Hause mit Hilfe einer Pulsuhr, ist der Zusammenhang von Herzschlag und Atmung nachweisbar. Atmet man bewusst und vermehrt ein, hat dies zur Folge, dass die Herzfrequenz ansteigt, wohingegen ein konzentriertes tiefes Ausatmen die Senkung des Herzschlages zum Ergebnis hat.  

Herzfrequenzvariabilität von Polar Pulsuhren

Die Firma Polar kann traditionell bei der HRV-Messung in Pulsuhren als führend angesehen werden. Die Trainingscomputern von Polar ermitteln die individuelle Tagesform in Abhängigkeit der Herzfrequenzvariabilität. Dazu hat das Unternehmen die Polar OwnZone® Funktion entwickelt. Die Pulsuhr misst den Ruhepuls und ermittelt dabei die aktuelle Herzfrequenzvariabilität. Müdigkeit, sowie körperliche und psychische Belastungen können ein Herabsinken des Fitnessstandes bewirken. Die Polar OwnZone® Funktion empfiehlt Läufern eine tagesformabhängige Trainingszone mit dem Ziel Überbelastungen zu verhindern, wie sie an einem anderen Tag nicht gegeben wäre. Die Trainingsintensität bleibt auch bei einem niedrigeren Fitnesslevel immer im aeroben Belastungsbereich und fördert die Verbesserung der eigenen Fitness. 

Die verschiedenen Modell mit HRV-Messung bei Polar lauten aktuell:

• RS100
• CS300
• FT80
• FT60
• RS300X
• RS400
• RS800CX

HRV in Suunto Pulsuhren

Auch Suunto und Garmin führen mittlerweile Pulsuhren mit Herzfrequenzvariabilitätsmessung. Während die Auswertung der ermittelten HRV-Werte bei den Polar-Modellen, direkt als unmittelbare Trainingsempfehlung der Uhr stattfindet, bestreiten Suunto und Garmin andere Wege. Suunto bedient sich einer eigenen Freeware Trainingssoftware, der sogenannten „Training Manager“ Software. Nur mit Hilfe dieses Programms können die zuvor gemessenen HRV-Daten aus der Pulsuhr ausgelesen und daraufhin am Computer interpretiert werden. Die Software ist in der Lage, die Ermüdung sowie den Trainingsstress anhand der R-R-Intervalle zu erkennen und zu messen, wohingegen der Läufer die weitere Planung des Lauftrainings selbst vornehmen muß. Das Programm wertet die Daten mit Hilfe grafischer Darstellungen aus, ohne aber Trainingsempfehlungen zu geben. Die SUUNTO-Modelle, welche die HRV-Messung durchführen können lauten aktuell T3 und T6c (Stand Dezember 2013).

HRV in Garmin Pulsuhren

Bei der Firma Garmin verhält es sich so ähnlich, wie bei SUUNTO. Garmin verfügt mit „Garmin Connect“ über eine gute Auswertungssoftware, die allerdings nicht in der Lage ist, die Herzfrequenzvariabilität als einzelne Grafik darzustellen. Pulsuhren wie die Forerunner® 620 und die Forerunner® 405CX sind zwar in der Lage die HRV zu messen, nutzen diese Werte aber primär um den Kalorienverbrauch exakter messen zu können. Generell wird Läufern mit den o.g. Garmin-Pulsuhren zur Auswertung der HRV empfohlen, externe Softwareprodukte zur Auswertung zu benutzen. Dies ist zwar eine deutliche umständlichere Vorgehensweise als bei Polar-Pulsuhren, aber immerhin besser als gar keine HRV-Funktion.  

App für Herzfrequenzvariabilität

Mittlerweile existieren auch Apps für Smartphones die eine Herzfrequenzvariabilitätsmessung durchführen können. Die Hersteller dieser Apps bedienen sich teils eigener Komponenten, wie Brustgurte, teils bereits vorhandener und etablierter Brustgurte, welche über Bluetooth verfügen (Polar). Zu den am Markt präsentesten App-Anbietern zählen die aus den UK kommende Firma ithlete, sowie die Firma BioForce.