Herzratenvariabilität
Die Herzratenvariabilität (HRV), auch als Herzfrequenzvariabilität bekannt, beschreibt die Fähigkeit des Körpers, die Frequenz des Herzrschlags flexibel anzupassen.
Auf den ersten Blick mag es vorteilhaft erscheinen, wenn das Herz konstant und gleichmäßig schlägt. Doch wenn beispielsweise ein Freund unerwartet hinter einer Tür hervorspringt und Sie erschreckt, wäre es ungewöhnlich, wenn Ihre Herzfrequenz nicht ansteigt.
Ein gesundes Herz passt sich kontinuierlich an innere und äußere Reize an und reagiert auf die aktuellen Anforderungen des Körpers. Bei körperlicher oder geistiger Anstrengung erhöht sich typischerweise die Herzfrequenz, während sie bei Entlastung oder Entspannung wieder sinkt. Die HRV gilt somit als ein Indikator für die Funktionalität des vegetativen Nervensystems. Ein reduzierter HRV-Wert steht beispielsweise in Zusammenhang mit einer erhöhten Mortalität nach einem Herzinfarkt.
Grundlagen der Herzratenvariabilität
Bereits im dritten Jahrhundert wurde das Phänomen der Herzratenvariabilität (HRV), wenn auch unter anderem Namen, beschrieben. Der chinesische Arzt Wang Shu-he erkannte, dass ein variabler Herzschlag ein Zeichen für die Gesundheit einer Person ist. Von ihm stammt der bemerkenswerte Ausspruch:
„Wenn das Herz so regelmäßig wie das Klopfen eines Spechtes oder das Tröpfeln des Regens auf dem Dach wird, wird der Patient innerhalb von vier Tagen sterben“.
Heute wissen wir, dass der Wang Shu-he recht hatte. Acht Tage vor einem Herzstillstand beginnt das Herz eines Menschen schneller zu schlagen, und etwa 13 Stunden vor dem Tod verschwindet das „Chaos“ aus den Kurven des Herzschlags, das Herz schlägt dann fast vollkommen gleichmäßig. Natürlich standen damals keine präzisen Messinstrumente zur Verfügung, was die Arbeit von Wang Shu-he erheblich erschwerte. Heutzutage nutzen wir jedoch neben dem Stethoskop auch moderne elektronische Geräte, die eine genaue Messung und Analyse des Herzschlags ermöglichen. Diese Ableitungen sind wesentliche Bestandteile der HRV-Diagnostik und des HRV-Trainings.
Eine hohe HRV wird allgemein als Zeichen einer besseren Anpassungsfähigkeit des Organismus verstanden. Chronischer Stress kann diese Variabilität jedoch erheblich einschränken. Aus diesem Grund wird häufig versucht, die HRV durch Entspannungsübungen, wie zum Beispiel Atemtraining, zu verbessern. Eine ruhige Atmung reduziert Stress und führt zu einer Erhöhung der HRV. Besonders hilfreich ist es, die Atemfrequenz in Atemzügen pro Minute darzustellen, um herauszufinden, bei welcher Frequenz die HRV des/der Klient:in am höchsten ist.
Training und Diagnostik
Die Herzratenvariabilität (HRV) lässt sich grundsätzlich in zwei Bereiche unterteilen: die HRV-Diagnostik und das HRV-Training.
HRV-Diagnostik
Im Rahmen der HRV-Diagnostik wird das Ausmaß der Herzratenvariabilität erhoben. Dies kann entweder durch eine Kurzzeitdiagnostik oder eine Langzeiterfassung im 24-Stunden-Speichermodus erfolgen. Je kürzer die Erfassungsdauer, desto größer ist die Bedeutung einer artefaktfreien Erfassung. Bei längeren Erfassungen sind vereinzelte Artefakte weniger problematisch, da sie durch die Vielzahl der Messzeitpunkte herausgemittelt werden. Die Biolife-Software erkennt und korrigiert solche Artefakte automatisch. Sollten dennoch zu viele Artefakte auftreten, erhalten Sie einen Hinweis darauf, dass die Datenqualität der Messung nicht ausreichend ist.
Eine Langzeiterfassung im Speichermodus muss nicht unbedingt über 24 Stunden erfolgen; auch kürzere Erfassungszeiträume sind möglich. Der Vorteil einer 24h-Erfassung liegt jedoch darin, dass sie ein umfassendes Bild des gesamten Tagesablaufs des/der Klient:in vermittelt, einschließlich des Schlafs, was wertvolle Einblicke ermöglicht.
Die 24h-Erfassungen werden gemäß einer allgemeinen Norm in 5-Minuten Abstände unterteilt. Die Analyse dieser Erfassungen wird sowohl anhand festgelegter Schemata (wie numerischen Werten) als auch auf Basis der Erfahrung der Anwender:innen durchgeführt – ähnlich wie erfahrene Ärzt:innen Auffälligkeiten auf einem Röntgenbild sofort erkennen können. Weitere Details dazu finden Sie im Abschnitt „Interpretation“.
Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Tagesverfassung der/des Klient:in, entgegen der ersten intuitiven Annahme, die HRV-Messung in der Regel nicht stark beeinflusst. Die HRV zeigt sich von Tag zu Tag relativ stabil, wobei jedoch Einflüsse wie Medikamente oder Fieber eine Rolle spielen können.
HRV-Training
Die Herzratenvariabilität (HRV) kann nicht nur diagnostiziert, sondern auch gezielt trainiert werden. Das ist besonders wichtig, wenn die HRV-Werte niedrig sind und eine Verbesserung angestrebt wird. Es gibt zwei häufig angewandte Ansätze, um die HRV zu trainieren.
Zum einen kann die HRV durch allgemeine Entspannungstechniken gesteigert werden. Ein häufig verwendeter Ansatz ist das Atemtraining. Die Idee dahinter ist, dass ein gestresster Organismus permanent „am oberen Limit arbeitet“ und dadurch seine Variabilität einschränkt, da er kaum Spielraum für Anpassungen hat. Hierbei muss dem/der Klient:in nicht zwangsläufig der Herzschlag rückgemeldet werden.
Der zweite Ansatz ist das Training der respiratorischen Sinusarrhythmie. Diese Methode wird später noch ausführlicher erläutert. Im Wesentlichen geht es darum, die Synchronisation von Atmung und Herzschlag zu trainieren. Der/die Klient:in beobachtet beide Werte gleichzeitig und versucht, eine Kohärenz zwischen ihnen herzustellen. Ähnlich wie bei vielen Biofeedback-Modalitäten erfolgt dies oft weniger durch bewusste Anstrengung als vielmehr durch passives „Geschehen-Lassen“.
WAS WIRD GEMESSEN?
Erfassung der Herzratenvariabilität
Die Herzratenvariabilität (HRV) bezieht sich auf die Schwankungen in den Zeitabständen zwischen den Kontraktionen der Herzkammern, also zwischen zwei aufeinanderfolgenden Herzschlägen. Dieser zeitliche Abstand wird als RR-Intervall bezeichnet, wobei „RR“ den Abstand zwischen zwei R-Zacken im EKG (Elektrokardiogramm) darstellt. Aufgrund der Überschneidung des Begriffs „RR“ mit einem anderen medizinischen Ausdruck wird dieses Intervall manchmal auch als NN-Intervall bezeichnet. Mathematisch kann dieses Intervall in die Herzfrequenz umgerechnet werden. Für unsere Zwecke ist jedoch besonders wichtig, dass die RR-Intervalle in der Regel nicht gleich lang sind, sondern Schwankungen unterliegen. Die Erfassung und Analyse dieser Schwankungen bezeichnet man als HRV.
Technische Durchführung der Erfassung
Um die Abstände zwischen den Herzschlägen zu erfassen, müssen diese Herzschläge zunächst aufgezeichnet und dargestellt werden. Zur Veranschaulichung des Prozesses verwenden wir hier das Vorgehen, wie es mit dem Neuromaster-System durchgeführt wird.
Erfassung über einen Fingersensor
Es ist möglich, den Abstand zwischen den Herzschlägen mit einem Fingersensor zu erfassen. Dieser nutzt die Pulsoxymetrie, um den Herzschlag zu erfassen und darzustellen.
Während diese Methode für Anwendungen, bei denen der Puls als Indikator für allgemeinen Stress verwendet wird, sehr gut geeignet ist, reicht die Messgenauigkeit für professionelles HRV-Training und insbesondere für die HRV-Diagnostik nicht aus.
Dennoch kann diese Methode verwendet werden, um Klienten das grundlegende Prinzip der HRV zu erklären und einfaches HRV-Training durchzuführen. Für eine genauere Erfassung wird ein hochauflösender EKG-Sensor verwendet, dessen Daten dann in einer speziellen HRV-Software ausgewertet werden.
Erfassung über einen EKG-Sensor
Der sogenannte Königsweg zur Erfassung der Herzratenvariabilität (HRV) ist die Erfassung mittels eines Elektrokardiogramms (EKG). Beim Neuromaster-System wird dies mit dem EKG-Sensor durchgeführt.
Dieser Sensor erfasst den Herzschlag wesentlich präziser als beispielsweise ein Fingersensor oder ein einfacher Pulsmesser.
Allerdings kann nicht jedes EKG-System die HRV in einer Qualität erfassen, die für eine professionelle HRV-Diagnostik geeignet ist. Eine ausreichende Abtastrate, also eine hohe Genauigkeit der Aufzeichnung, ist entscheidend. Um die HRV zuverlässig zu erfassen, sollte die Abtastrate über 1000 Hertz liegen.
In der Praxis ist die Durchführung der Messung unkompliziert, da in der Regel klare Anleitungen zur Platzierung der Elektroden vorhanden sind. Beispielsweise finden Sie in der Anleitung des Biolife-Trainingmanuals detaillierte Informationen dazu.
Die respiratorische Sinusarrhythmie – Herzschlag und Atmung
Die Funktion des Körpers, die am besten die Anpassungsfähigkeit des Herzens widerspiegelt, ist die sogenannte respiratorische Sinusarrhythmie (RSA). Dieser komplex klingende Begriff beschreibt den synchronen Zusammenhang zwischen Atmung und Herzschlag. Wenn Sie jemals an ein Krankenhaus-EKG mit akustischem Signal angeschlossen waren, haben Sie vielleicht bemerkt, dass das „Biep“-Geräusch beim Einatmen schneller und beim Ausatmen langsamer wird. Genau darum geht es bei der RSA.
Die Anpassung der Herzfrequenz an den Atemrhythmus hat sich als ein idealer Parameter zur Beurteilung der HRV erwiesen. Studien haben gezeigt, dass die RSA bei positiven Emotionen wie Liebe oder Dankbarkeit zunimmt, während diese Synchronisation bei Stress, Ärger und Angst verschwindet.
Atembiofeedback wird also verwendet, um durch eine entspannte Atmung die HRV zu verbessern. Zudem können Klient:innen durch die gleichzeitige Rückmeldung von Atmung und Herzfrequenz lernen, diese beiden Werte in Einklang zu bringen.
Beispielhafte Anwendungsgebiete HRV-Biofeedback
Die Arbeit mit der HRV zeigt bei vielen Störungsbildern beeindruckende Erfolge, einige seien im Folgenden beispielhaft genannt.
Fazit zur Studienlage
Die Arbeit mit HRV steht also auf soliden, evidenzbasierten Grundlagen. Der breite Anwendungsbereich ergibt sich wohl einerseits aus der Tatsache, dass Biofeedback ganz generell eine sehr vielfältig einsetzbare Methode ist und andererseits dadurch, dass die HRV ein solch grundlegender Parameter für die Gesundheit und Widerstandskraft des Organismus ist.
Stress, Depression und Angst
Im Rahmen von Studien konnte eine Reduzierung der Symptome von Stress, Angst, und Depression nach 4-5 Wochen festgestellt werden12.
Eine weitere Studie aus Deutschland ergab, dass Proband:innen nach einer Behandlung mit HRV-Biofeedback nicht nur niedrigere Depressionswerte aufwiesen, sondern auch eine verbesserte Herzratenvariabilität, reduzierte Angstzustände und eine verringerte Herzfrequenz zeigten.3
Bluthochdruck
Eine Studie unter Verwendung von HRV-Biofeedback zeigte eine Verbesserung des Baroreflexes, der autonomen Funktion und Reduzierung des Blutdrucks4.
Leistungssport
Betriebliche Gesundheitsförderung
Quellen:
- Purwandini Sutarto, A., Abdul Wahab, M. N., & Mat Zin, N. (2012). Resonant breathing biofeedback training for stress reduction among manufacturing operators. International Journal of Occupational Safety and Ergonomics, 18(4), 549-561.
- Ratanasiripong, P., Kaewboonchoo, O., Ratanasiripong, N., Hanklang, S., & Chumchai, P. (2015). Biofeedback Intervention for Stress, Anxiety, and Depression among Graduate Students in Public Health Nursing. Nursing research and practice, 2015.
- Siepmann, M., Aykac, V., Unterdörfer, J., Petrowski, K., & Mueck-Weymann, M. (2008). A pilot study on the effects of heart rate variability biofeedback in patients with depression and in healthy subjects. Applied psychophysiology and biofeedback, 33(4), 195-201.
- Lin, G., Xiang, Q., Fu, X., Wang, S., Wang, S., Chen, S., … & Wang, T. (2012). Heart rate variability biofeedback decreases blood pressure in prehypertensive subjects by improving autonomic function and baroreflex. The Journal of Alternative and Complementary Medicine, 18(2), 143-152.
- Lagos, L., Vaschillo, E., Vaschillo, B., Lehrer, P., Bates, M., & Pandina, R. (2008). Heart rate variability biofeedback as a strategy for dealing with competitive anxiety: A case study. Biofeedback, 36(3), 109.
- Munafò, M., Patron, E., & Palomba, D. (2015). Improving Managers’ Psychophysical Well-Being: Effectiveness of Respiratory Sinus Arrhythmia Biofeedback. Applied psychophysiology and biofeedback, 1-11.
Interpretation der Herzratenvariabilität
Wie wir gesehen haben, ist das Herz kein Pendel, das gleichmäßig schlägt, sondern unterliegt natürlichen Schwankungen. Diese Schwankungen enthalten wichtige Informationen für Anwender:innen. Aber wie extrahieren wir diese Informationen effektiv?
Die HRV allein aus der EKG-Kurve abzuleiten erfordert Kompetenz und Übung. Selbst ein auf den ersten Blick regelmäßig erscheinendes EKG kann variabel sein, wenn man die RR-Intervalle genauer betrachtet.
Eine erste einfache Methode zur Bewertung der HRV besteht darin, die Atemkurve zusammen mit den Herzschlägen pro Minute zu betrachten. Wenn die Atembewegungen — das Einatmen (Anstieg der Atemkurve) und das Ausatmen (Senkung der Atemkurve) — im Einklang mit der Erhöhung und Senkung des Herzschlags stehen, ist dies ein positives Zeichen.
Eine umfassendere Analyse der HRV kann durch verschiedene HRV-Werte und Diagramme erfolgen, die wir im Folgenden kurz besprechen werden.
Werte
Im Rahmen der HRV-Analyse begegnen Ihnen immer wieder verschiedene Werte. Diese Werte sind beispielsweise im Output der Biolife-Software zu finden. Im Folgenden erhalten Sie einige Informationen zu diesen Werten.
SDNN
Die SDNN (Standardabweichung aller RR-Intervalle) bezeichnet die Varianz der Herzfrequenz über die gesamte Erfassungsdauer. Eine hohe SDNN deutet auf eine ausgeprägte Herzratenvariabilität hin.
Wichtig ist, dass die SDNN nur dann sinnvoll interpretiert werden kann, wenn die Erfassungsdauer und die Aktivitätsbedingungen konstant bleiben. Vergleiche sollten daher nur innerhalb ähnlicher Messbedingungen vorgenommen werden, da unterschiedliche Faktoren die Werte beeinflussen können. Zudem sind die Werte für eine „gute“ oder „durchschnittliche“ SDNN altersabhängig und können variieren.
PNN50
PNN50 bezeichnet den Prozentsatz aller RR-Intervalle, die sich um mindestens 50 Millisekunden vom vorhergehenden Intervall unterscheiden. Hohe PNN50-Werte weisen auf eine stärkere Langzeitvariabilität und erhöhte parasympathische Aktivität hin. Im Vergleich zur SDNN ist PNN50 stabiler und weniger anfällig für kurzfristige Schwankungen.
VK (Variationskoeffizient)
Der Variationskoeffizient ist ein sehr praktischer Wert in der Auswertung der HRV. Es handelt sich hier um die auf den Mittelwert bezogene Standardabweichung der RR- Abstände. Je größer der Variationskoeffizient ist, desto höher ist die Herzratenvariabilität (HRV).
Weitere Werte
Wie Sie im Bild sehen können, gibt es in der HRV-Auswertung noch viele weitere Parameter wie etwa LF/HF und das Poincaré-Diagramm. Die Besprechung würde hier allerdings ein wenig den Rahmen sprengen. Eine detaillierte Besprechung dieser Werte würde jedoch den Rahmen sprengen. Keine Sorge – die Biolife-Bedienungsanleitung bietet umfassende Erklärungen zu diesen Werten und enthält auch Normtabellen.
Fazit
Wie Sie sehen können, ist die Arbeit mit der Herzratenvariabilität (HRV) und Biofeedback ein spannendes Teilgebiet der Psychophysiologie. Ein wesentlicher Vorteil des Biofeedbacks im Vergleich zu einfachen Messgeräten besteht darin, dass es nicht nur die HRV erfasst, sondern auch direkt trainiert werden kann.
Ohne Übertreibung kann HRV-Biofeedback als einer der aktuellen Superstars im Bereich Biofeedback bezeichnet werden. Zahlreiche Studien bestätigen die Wirksamkeit dieser Methode bei verschiedenen Störungsbildern. Wir sind überzeugt, dass dieser Trend anhalten wird, was auch einer der Gründe ist, warum das Neuromaster-System mit einem EKG-Sensor ausgestattet wurde.
Auch bei den Anwender:innen erfreut sich die Methode großer Beliebtheit. Trotz der zunächst komplex erscheinenden Thematik ist der Einstieg in die Methode relativ einfach, und Klient:innen verstehen das Konzept in der Regel schnell. Eine kurze HRV-Ausbildung kann hierbei hilfreiche Unterstützung bieten.
Für weiterführende Informationen und Quellen empfehlen wir das Grundlagenwerk von Dr. Doris Eller-Berndl: Eller-Berndl, D. (2010). Herzratenvariabilität. Verlag-Haus d. Ärzte.
Besonders in Bezug auf die HRV-Diagnostik ist dieses Buch jedem Interessierten ans Herz zu legen.