Herzfrequenzvariabilität (HFV)

Nachfolgend die Darstellung der Messung der Herzfrequenzvariabilität (HFV) (Synonym: Herzratenvariabilität (HRV); engl. Heart Rate Variability) als Standardverfahren der autonom-nervösen Funktionsdiagnostik.

Der menschliche Organismus ist den ganzen Tag über einer Flut von sich ständig verändernden Umweltanforderungen physikalischer und psychosozialer Natur ausgesetzt. Nur ein verschwindend geringer Teil dieser Umweltreize wird über die Sinnesorgane wahrgenommen und bewusst verarbeitet. In den weitaus meisten Fällen gelangen diese Umwelteinflüsse erst gar nicht zum Bewusstsein, da sie aufgrund ihrer Art von den klassischen Sinnesorganen nicht erfasst werden können. Sie gelangen dann auf indirektem Wege ins Bewusstsein, nachdem sie Veränderungen im inneren Milieu unseres Körpers bzw. in der Funktionsweise der Körperorgane bewirkt haben, die von uns als störend oder beeinträchtigend erlebt werden.

Gerade dadurch, dass sich der Einfluss der Umweltreize normalerweise der bewussten Wahrnehmung entzieht, bergen sie die Gefahr, dass sich das normale physiologische Gleichgewicht unserer Körperorgane nachhaltig verändern und die Entstehung der Krankheit begünstigen.

Das Überleben und die Funktionsfähigkeit des Organismus' hängen in enger Weise von seinen Fähigkeiten ab, das physiologische Gleichgewicht trotz sich ständig verändernder Umwelteinwirkungen flexibel aufrechtzuerhalten. Im Wesentlichen also von zwei Fähigkeiten:

  • einerseits den Körper auf die Anforderungen akuter Belastungsphasen einzustellen,
  • andererseits aber auch nach Abklingen dieser Phasen den Körper wieder in einen entspannten Ruhezustand zu versetzten, damit er sich regenerieren kann.

Das autonome Nervensystem (ANS) spielt eine integrierende Rolle in der Aufrechterhaltung der hämodynamischen Stabilität und gewährleistet die Erhaltung der inneren Homöostase des menschlichen Organismus', indem es kardiovaskuläre, thermoregulatorische, gastrointestinale, urogenitale, exokrin-endokrine und pupillomotorische Funktionen reguliert.

Aus der engmaschigen anatomischen Kontrolle der vegetativen Körperorgane durch Nervenbahnen des ANS und aus dem weiten Spektrum funktionaler Auswirkungen sympathischer und parasympathischer Aktivierungen lassen sich die weitreichenden pathophysiologischen Auswirkungen und die sich hieraus ergebenden Funktionsstörungen des ANS auf Gesundheit, Leistungsfähigkeit und Wohlbefinden eines Individuums in dem Satz zusammenfassen:

Es gibt keine Krankheit, bei der nicht eine vegetative Innervationsstörung beteiligt ist. Jedes Organ ist durch Neurone vom ANS innerviert und wird von diesem reguliert.

Durch eine Verschiebung der sympatho-vagalen Balance, sind Störungen der autonom-nervösen Regulationsfähigkeit unmittelbar in eine Vielzahl von somatischen und psychosomatischen Erkrankungen wie auch von psychischen Störungen involviert.

Störungen der autonom-nervösen Regulationsfähigkeit liegen vor bei:

  • Angst- und Panikstörungen
  • Arteriosklerotischen und thrombotischen Gefäßveränderungen
  • Burnout-Syndrom
  • Cephalgie (Kopfschmerzen)
  • Chronisches Müdigkeitssyndrom (Chronic-Fatigue-Syndrom; CFS)
  • Depressiver Verstimmung
  • Diabetes mellitus
  • Funktionelle Dyspepsie (Reizmagen)
  • Fibromyalgie (Fibromyalgie-Syndrom) 
  • Herzrhythmusstörungen (HRS) – Vorhofflimmern (VHF)
  • Hypertonie (Bluthochdruck)
  • Morbus Parkinson
  • Orthostatischen Belastungsstörungen
  • Vertigo (Schwindel)
  • Verschiedenen Formen somatischer Störungen

Der mediale präfrontale Cortex (=  Teil des Frontallappens der Cortex cerebri) beeinflusst dabei die Herzfrequenzvariabilität (HFV).

Indikationen

Das Verfahren der Herzfrequenzvariabilitätsanalyse findet nicht nur Anwendung in der Herzkreislauf-Diagnostik, sondern auch bei zahlreichen anderen klinischen Fragestellungen. Die HFV ist in der Zwischenzeit unter anderem als unabhängiger Prädiktor von hoher Aussagekraft für das Mortalitätsrisiko nach Myokardinfarkt anerkannt sowie als früher Warnhinweis auf die Entwicklung einer diabetischen Neuropathie.

Herzkreislauf

  • Vorhersage des Risikos für Erkrankungen des Herzkreislaufsystems, wie z. B. 
    • Herzinsuffizienz (Herzschwäche)
    • Myokardinfarkt (Herzinfarkt)
    • Plötzlicher Herztod (PHT)
    • unabhängiger Prädiktor für die kardiovaskuläre Mortalität (Herz- und gefäßbedingte Sterberate) bei VHF (Vorhofflimmern) [24]
  • Risikostratifizierung nach akutem Myokardinfarkt
  • Messung der Auswirkung von koronaren Bypass-Operationen
  • Beurteilung der Auswirkungen von Rehamaßnahmen nach Myokardinfarkt

Diabetes mellitus und Medikationskontrolle

  • Frühzeitiges Erkennen des Gefährdungsrisikos für diabetische Neuropathie
  • Kontrolle des Therapieverlaufs bei psychophysiologischen Behandlungen mittels Betablockern, Antiarrhythmika, Diuretika und blutdrucksenkenden Mitteln

Nervensystem

  • Identifikation von Personen, die ein erhöhtes Risiko für Morbus Parkinson aufweisen: Eine verringerte Herzfrequenzvariabilität war mit einem erhöhten Risiko assoziiert [21].
  • Die Analyse der Herzfrequenzvariabilität in einem 15-minütigen EKG kann die Differentialdiagnose zwischen einer depressiven Phase, einer bipolaren Störung und einer Major Depression erleichtern; bipolare Störung geht dabei mit einer verminderten Herzfre­quenzvariabilität einher, was sich darin begründet, dass die bipolare Störung mit einer Dysregulation des autonomen Nervensystems einhergeht, die auch in der depressiven Phase anhält. Ebenso war bei den Patienten, die eine bipolare Störung hatten, die respiratorische Sinusarrhythmie abgeschwächt und die beiden Entzündungsparameter Interleukin-10 und MCP-1 (Monocyte Chemoattractant Protein-1) im Blut waren erhöht [23].

Stress und Alltag

  • Erfassung der individuellen Stressbelastung und Stressresistenz
  • Als Kontrollparameter bei körperlicher Beanspruchung
  • Kontrolle der Auswirkungen eines veränderten Lebensstils z. B. durch Rauchen, Alkohol und Medikamente
  • Erfassung von Gefährdungen aufgrund altersbedingter Veränderungen

Sport und Fitness

  • Messung des Trainingserfolgs bei Leistungssportlern
  • Kontrolle der Auswirkung eines Belastungstrainings
  • Kontrolle der Belastungsintensität zur Vermeidung von Übertraining
  • Anpassung der Trainingsintensität an die individuelle Belastungsfähigkeit
  • Erfassung von Perioden erhöhter Gefährdung bei körperlichen Beanspruchungen
  • Erhöhung der Trainingsmotivation durch Verlaufskontrolle

Das Verfahren

Die Messung der Herzratenvariabilität (HRV)/Herzfrequenzvariabilität (HFV), d. h. Schwankungen der Herzfrequenz von Schlag zu Schlag, erfolgt über die zeitliche Auflösung der RR-Abstände (Abstand zwischen zwei R-Zacken im EKG). Bei zeitbezogener Messung werden die Intervalle der Herzaktionen über die Zeit gemessen und daraus Mittelwerte und Standardabweichung ermittelt.

Die Messung der HFV erfolgt in Millisekunden (ms).

Einfluss auf die HFV haben biographische Faktoren (z. B. Alter, Geschlecht), Lebensstil sowie Atmung* und Trainingszustand.

*Hohe Atemfrequenzen sind häufig ein Hinweis auf Stress- und Belastungssituationen und können eine Erklärung für eine erniedrigte HFV sein. 
  Die normale Atemfrequenz von Erwachsenen, die sich nicht körperlich anstrengen, liegt bei 12 bis 20 pro Minute.

Interpretation

Bei den HFV-Werten (gemessen in Millisekunden (ms)) gilt: je höher der Unterschied zwischen den Abständen der Herzschläge, desto besser.

Im Ruhezustand ist die Variabilität am größten.

Eine hohe HFV ist im Allgemeinen mit guter Gesundheit vergesellschaftet.

Eine große Herzfrequenzvariabilität zeigt, dass viel Parasympathikus vorliegt, dagegen ist eine geringe Variabilität Ausdruck von wenig Parasympathikus.

Faktoren, die die Herzfrequenzvariabilität (HFV) beeinflussen

Biographische Faktoren

Genetik
  • HFV ist individuell
Geschlecht
  • Frauen haben oft eine höhere HFV als Männer im selben Alter, allerdings kann dieser Unterschied durch andere Faktoren beeinflusst werden, wie z. B. den Menstruationszyklus.
Alter
  • Die HFV nimmt mit zunehmendem Alter stark ab.
  • Die mittleren 50 % der 20- bis 25-Jährigen haben normalerweise eine durchschnittliche HFV im Bereich von 55 bis 105 ms, während die 60- bis 65-Jährigen in der Regel Werte zwischen 25 und 45 ms haben.
Körpergewicht
  • Erhöhtes Körpergewicht: HFV ↓
Krankheit(en)
  • Diverse Krankheiten: HFV ↓ 

Verhaltensbedingte Faktoren (Lebensstil)

Ernährung
  • Gesunde und ausgewogene Ernährung: HFV ↑ [22]
Rauchen
  • Rauchen (inkl. Passivrauchen): HFV ↓ [22]
Alkohol
  • Übermäßiger Alkoholkonsum: HFV  
Koffeinkonsum HFV  
Schlaf
  • Schlechter Schlaf oder Schlafmangel kann die HFV negativ beeinflussen: HFV ↓ [22]: 
Körperliche Aktivität
  • Mangelnde Bewegung: HFV ↓ [22]
Stress
  • Chronischer Stress kann die HFV verringern: HFV ↓ [22]
Es wird angenommen, dass Stress das autonome Nervensystem beeinflusst, was zu einer geringeren Variabilität führt.
Meditation und Atemtechniken HFV ↑ [22]

 

Training

Moderates Ausdauertraining HFV ↑ [22]
Aerobes Training
  • Kann die HFV positiv beeinflussen, indem es das Herzkreislaufsystem stärkt.
Trainingsvolumen
  • Hohes Trainingsvolumen kann kurzfristig zu einer verringerten HFV führen, besonders wenn der Körper nicht an solch ein Volumen gewöhnt ist. Dies kann ein Anzeichen für Ermüdung oder beginnendes Übertraining sein: HFV ↓
Trainingsintensität
  • Hohe Trainingsintensität kann direkt nach dem Training zu einer reduzierten HFV führen. Dies ist normal und ein Indikator für die Beanspruchung des kardiovaskulären Systems: HFV ↓
  • Bei wiederholtem hochintensiven Training ohne ausreichende Regeneration kann die HFV dauerhaft reduziert sein, was ein Warnzeichen für Übertraining ist: HFV ↓
Ungewohntes Training
  • Jede neue oder ungewohnte Trainingsform kann zu einer vorübergehenden Abnahme der HFV führen, da der Körper sich an die neuen Belastungen anpasst: HFV ↓
  • Mit der Zeit und regelmäßiger Ausübung des ungewohnten Trainings kann sich die HFV wieder normalisieren oder sogar verbessern, vorausgesetzt, es wird ausreichend Erholungszeit eingeplant.
Trainings- vs. Ruhetage  
  • An Trainingstagen kann die HFV direkt nach dem Training verringert sein, abhängig von Volumen und Intensität. Eine Erholung der HFV sollte in der nachfolgenden Ruhephase beobachtet werden.
  • An Ruhetagen sollte die HFV in der Regel höher sein (besser), was auf Erholung und Regeneration hindeutet. Wenn die HFV an Ruhetagen weiterhin niedrig bleibt, könnte das ein Zeichen für unzureichende Erholung oder beginnendes Übertraining sein.

Literatur

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  3. Dekker JM, Crow RS, Folsom AR, Hannan PJ, Liao D, Swenne CA, Schouten EG: Low Heart rate Variability in a 2-Minute Rhythm Strip Predicts Risk of Coronary Heart Disease and Mortality from Serval Causes. The ARIC Study. Circulation 2000, 102: 1239-1244
  4. Dekker JM, Schouten EG, Klootwijk P, Poll J, Swenne CA Kromhout D: Heart rate variability from short electrocardiographic recordings predicts martality from all causes in middle-aged and elderly men. The Zutphen Study. Am J. Epidemiol, 1997, 145/10: 899-908
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  23. Hage B et al.: Low cardiac vagal tone index by heart rate variability differentiates bipolar from major depression. World J Biol Psychiatry. 2017 Oct 5:1-9. doi: 10.1080/15622975.2017.1376113
  24. Hämmerle P, Eick C, Blum S et al.: Heart Rate Variability Triangular Index as a Predictor of Cardiovascular Mortality in Patients With Atrial Fibrillation. J Am Heart Assoc 2020; 9: e016075. https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/JAHA.120.016075.

Leitlinien

  1. S2k-Leitlinie: Nutzung der Herzschlagfrequenz und der Herzratenvariabilität in der Arbeitsmedizin und Arbeitswissenschaft. (AWMF-Registernummer: 002 - 042), Juni 2014 Langfassung
     
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