RUDACK, THORWESTEN & VÖLKER: Fitnesstraining – Aktuelle sportmedizinische Untersuchungen Forum

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Forum

PIA RUDACK, LOTHAR THORWESTEN & KLAUS VÖLKER

Fitnesstraining – Aktuelle sportmedizinische Untersuchungen

Die positive Wirkung des Ausdauertrainings auf fitness-und gesundheitsrelevante Faktoren ist hinlänglich be-kannt (Ballor & Kessey, 1991; Haskell, 1985; ACSM,1990). Entscheidend für die Effektivität ist neben der Artder Belastung die Intensität und Dauer. Ein dreimal wö-chentlich mindestens zwanzigminütiges Ausdauertrai-ning bei etwa 50 bis 85% der maximalen Sauerstoffauf-nahme führt in Abhängigkeit vom Fitnesszustand desTrainierenden zu einer Verbesserung der Ausdauerleis-tungsfähigkeit. Hingegen reichen für die Beeinflussunggesundheitsrelevanter Faktoren häufig niedrigere Be-lastungsintensitäten aus, wobei allerdings die Trainings-frequenz zunehmen sollte (ACSM 1993 und 1998).

Als Alternative zu den bekannten Ausdauersporten wieLaufen, Radfahren und Schwimmen werden seit eini-gen Jahren innovative Fitnesssportarten und entspre-chende Geräte angeboten. Versprochen wird meist einGanzkörpertraining und eine höhere Effektivität, was zueiner Stärkung des Herzkreislauf-Systems und des Be-wegungsapparates führen soll. Fraglich bleibt jedoch,ob ein Training auf diesen Geräten zu ähnlichen Trai-ningseffekten wie bei den herkömmlichen Ausdauer-sportarten führt. Die nachfolgenden Untersuchungenstellen anhand von hämodynamischen und metaboli-schen Belastungsparametern die Belastungsstrukturdes Trainings auf verschiedenen Ausdauertrainingsge-räten (vgl. Abb. 1) im Vergleich zum Laufband undFahrradergometer dar.

Abb. 1.CardiofitnessgeräteMoonwalker (Fa. Bremshey1),Crosstrainer („Orbit“;Fa. Bremshey) undMinitrampolin

1 Bremshey Vertriebs GmbH Solingen, Deutschland.

Cardiofitnessgerät Moonwalker

Das Heimtrainingsgerät Moonwalker besteht aus zweiSchwungelementen, die eine freischwebenden Vor- undRückwärtsbewegung ermöglichen. Eine Belastungs-steigerung kann über die Zunahme der Bewegungsfre-quenz sowie der Bewegungsamplitude erreicht werden.

Innerhalb eines Stufentests wurden die hämodynami-schen und metabolischen Reaktionen auf dem Moon-walker ohne und mit Armeinsatz mit denen auf demLaufband bei gleicher Bewegungsfrequenz und annä-hernd gleicher Belastung verglichen (vgl. Tab. 1). Esfand eine kontinuierliche Aufzeichnung der spirometri-schen Parameter sowie der Herzfrequenz statt, Laktatwurde am Ende der jeweiligen Belastungsstufe bestimmt.

Tab. 1. Belastungsstufen auf dem Moonwalker und Laufband.Dargestellt sind die jeweilige Bewegungsfrequenz [S min-1] so-wie die korrespondierende Laufbandgeschwindigkeit [m s-1] beieiner Bewegungsamplitude von 60 cm auf dem Moonwalker.

Belastungsstufe

Taktfrequenz [S min-1] 108 120 132 144 160 176

Geschwindigkeit [m s-1] 1,18 1,32 1,45 1,58 176 1,93

Beim Vergleich der drei Geräte konnten keine signifi-kanten Unterschiede in Bezug auf die Sauerstoffauf-nahme, Herzfrequenz und Laktat ermittelt werden. Da-bei zeigten alle drei Parameter bei der Belastung aufdem Moonwalker mit Armeinsatz die höchsten Werte.Insgesamt konnten folgende Werte ermittelt werden:Sauerstoffaufnahme zwischen 28 und 75% der VO2

max, Herzfrequenz zwischen 50 und 79% der Hfmax undLaktat zwischen 1,01 und 2,78 mmol l-1 (vgl. Abb. 2).

Anhand der vorliegenden hämodynamischen und meta-bolischen Werte kann die Belastung auf dem Moonwal-ker mit einer forcierten Gehbewegung verglichen werden.Insgesamt ist das Belastungsspektrum auf dem Moon-walker als leicht bis moderat einzustufen (Bouchard,1990; ACSM, 1998). Der Intensitätssprung bei höhererBewegungsfrequenz ist in erster Linie durch hohe koor-dinative Anforderungen bestimmt (McArdle, Katch &Katch, 1994; Hollmann & Hettinger, 1990) und kann nurkurzzeitig oder gar nicht von den Trainierenden geleistetwerden kann. Der verfügbare Intensitätsbereich liegt fürTrainingsadaptationen zu niedrig und selbst für gesund-heitliche Anpassungen am unteren Rand der Effektivität.Zusätzlich ist die Belastungsabstufung nur eingeschränktmöglich. Adaptation im fitness- und gesundheitsorientier-ten Bereich sind nur bei leistungsschwachen bzw. älterenTrainierenden erwarten.

Cardiofitnessgerät Crosstrainer

Der Crosstrainer wird als Heimtrainings- und Fitness-studiotrainingsgerät angeboten. Mittlerweile findet manauch Kursprogramme ähnlich dem Indoor-Cycling. Die

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Abb. 2. Sauerstoffaufnahme, Herzfrequenz und Laktat der jeweiligen Belastungsstufen auf dem Moonwalker ohne und mit Armeinsatzsowie auf dem Laufband. Dargestellt sind jeweils die Mittelwerte von Sauerstoffaufnahme, Herzfrequenz und Laktat bei den unter-schiedlichen Belastungen [M1: Moonwalker ohne Armeinsatz; M2: Moonwalker mit Armeinsatz; L: Laufband]

Abb. 3. Sauerstoffaufnahme, Herzfrequenz und Laktat der jeweiligen Belastungsstufen auf dem Crosstrainer ohne und mit Armeinsatzsowie auf dem Fahrradergometer. Dargestellt sind jeweils die Mittelwerte von Sauerstoffaufnahme, Herzfrequenz und Laktat bei den un-terschiedlichen Belastungen [C1: Crosstrainer ohne Armeinsatz; C2: Crosstrainer mit Armeinsatz; F: Fahrradergometer]

Abb. 4. Sauerstoffaufnahme, Herzfrequenz und Laktat der jeweiligen Belastungsstufen auf dem Minitrampolin und Laufband. Darge-stellt sind jeweils die Mittelwerte von Sauerstoffaufnahme, Herzfrequenz und Laktat bei den unterschiedlichen Belastungen [M: Mini-trampolin; L: Laufband]

Bewegung der Beine folgt einer elliptischen Bahn undkann durch den Einsatz der Arme unterstützt werden.Die Belastungsabstufung erfolgt über eine Magnet-bremse, es stehen acht Einstellungen zur Verfügung.

In Anlehnung an die vorgegebenen Stufen des Cross-trainers wurden ein Stufentest ohne und mit Armeinsatzsowie ein Fahrradstufentest bei gleicher Leistung vorge-

nommen. Hierbei zeigte sich, dass sich bei dem unter-suchten Gerätetyp die Stufen 1 und 2 und 5 bis 8 nichtunterschieden, so dass aus den eigentlich acht vorhan-denen Stufen letztlich nur vier Stufen eine Belastungsän-derung aufwiesen (vgl. Tab. 2). Die Parameter Sauer-stoffaufnahme und Herzfrequenz wurden kontinuierlichaufgezeichnet, die Laktatabnahme erfolgte am Ende je-der Belastungsstufe.

M

M

M

L LL

F F

F

C2

C2C2

C1

C1 C1

L

L

L

M1

M1

M1

M2

M2M2

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Tab. 2. Belastungsstufen auf dem Crosstrainer „Orbit“ undFahrradergometer. Dargestellt ist die jeweilige Leistung [W] aufden einzelnen Belastungsstufen.

Belastungsstufen [Watt]

90 90 105 130 140 140 140 140

Während zwischen der Belastung ohne und mit Arm-einsatz keine signifikanten Unterschiede in Bezug aufSauerstoffaufnahme, Herzfrequenz und Laktat festge-stellt werden konnte, zeigten sich beim Vergleich mitdem Fahrradergometer auf allen Belastungsstufen sig-nifikante Mittelwertunterschiede. Die Belastung auf demCrosstrainer lag zwischen 60 und 75% der VO2 max und74 und 87% der Hfmax, die Laktatwerte bewegten sichzwischen 2,95 und 4,10 mmol l-1. Deutlich niedrigereWerte ließen sich bei allen Parametern auf dem Fahr-radergometer erkennen.

Das Belastungsniveau auf dem Crosstrainer bewegtsich zwischen moderat und schwer (Bouchard, 1990;ACSM, 1998). Obwohl die Belastung mit Armeinsatzleicht niedrigere Werte erkennen lässt, ist sie in Hinblickauf die Involvierung einer möglichst großen Muskel-masse diese Variante vorzuziehen. Der zu erwartendedeutliche Unterschied zur Belastung auf dem Fahrrad-ergometer ergibt sich aus den verschiedenen Körper-positionen (stehend und sitzend) und des daraus resul-tierenden muskulären Beanspruchungsprofil (Li & Cald-well, 1998; Tanaka et al., 1996). Ebenso ist aber auchein Einfluss der elliptischen Laufbahn denkbar, hierzukonnte jedoch keine Bestätigung in der Literatur gefun-den werden. Die erreichten hämodynamischen und me-tabolischen Belastungswerte deuten darauf hin, dassbeim Crosstrainer-Training sowohl gesundheits- als auchfitnessrelevante Adaptationen möglich sind. Diese Artvon Fitnesstraining kann also als Alternative zu klassi-schen Ausdauersportarten betrachtet werden. Aufgrundder wenig differenzierten Abstufbarkeit des im Test be-nutzten Gerätes, scheint dies für Untrainierte eher un-geeignet ist. Technisch höherwertige Geräte, wie Sieetwa im Fitnessstudiobereich Anwendung finden, schei-nen dieser Einschränkung nicht zu unterliegen.

Cardiofitnessgerät Minitrampolin (Rebounding)

Das Minitrampolin wird sowohl als Heimtrainingsgerätals auch innerhalb von Bewegungsprogrammen im Fit-nessstudio verwendet. Eine Belastungssteigerung kannbei diesem Gerät zum einen über die Bewegungsampli-tude (kleiner oder großer Kniewinkel) zum anderen überdie Bewegungsfrequenz erfolgen.

Innerhalb der vorliegenden Untersuchung wurde dieBelastungssteigerung auf dem Minitrampolin und demVergleichsgerät Laufband über die Steigerung der Be-wegungsfrequenz erreicht (vgl. Tab. 3). Der Kniewinkelorientierte sich an dem der Laufbewegung und wurdeauf dem Minitrampolin auf allen Stufen konstant gehal-ten. Sauerstoffaufnahme und Herzfrequenz wurdenkontinuierlich aufgezeichnet, die Laktatabnahme erfolg-te am Ende jeder Belastungsstufe.

Tab. 3. Belastungsstufen auf dem Minitrampolin und Lauf-band. Dargestellt ist die Bewegungsfrequenz [S min-1] auf deneinzelnen Belastungsstufen.

Belastungsstufen [S min-1]

138 152 168 184 200

Auf den höheren Belastungsstufen ließen sich signifi-kant höhere Belastungswerte auf dem Laufband erken-nen. Die Sauerstoffaufnahme lag dabei zwischen 2.125und 3.608 ml min-1, die Herzfrequenz zwischen 143 und187 S min-1 und die Laktatwerte zwischen 2,49 und 6,72mmol l-1.

Bei mittlerer Bewegungsfrequenz ist die Belastung aufdem Minitrampolin mit der auf dem Laufband durchausvergleichbar. Unterschiede finden sich hingegen beiniedrigen und höheren Intensitäten. Es zeigt sich, dassniedrige Tretfrequenzen auf dem Minitrampolin einehöhere energetische Beanspruchung nach sich ziehen,während bei höheren Tretfrequenzen offensichtlich dieFederung des Trampolins die Bewegung derart unter-stützt, dass die physiologische Beanspruchung redu-ziert ist (Jaskolska et al., 1999).

Literatur

American College of Sports Medicine (ACSM; 1990). The re-commended quantity and quality of exercise for developingand maintaining cardiorespiratory and muscular fitness,and flexibility in healthy adults. Med Sci Sports Exerc, 22,265-274.

American College of Sports Medicine (ACSM; 1993). Physicalactivity, physical fitness, and hypertension. Med Sci SportsExerc, 25, i-x.

American College of Sports Medicine (ACSM; 1998). The re-commended quantity and quality of exercise for developingand maintaining cardiorespiratory and muscular fitness,and flexibility in healthy adults. Med Sci Sports Exerc, 30,975-991.

Ballor, D.L. & Kessey, R.E. (1991). A meta-analysis of the fac-tors affecting exercise-induced changes in body mass, fatmass, and fat-free mass in males and females. Int J Obes,15, 715-726.

Bouchard, C. (1990). Exercise, fitness, and health: a consen-sus of current knowledge. Champaign, IL: Human Kinetics.

Haskell, W.L. (1985). Physical activity and health: need to de-fine the required stimulus. Am J Cardiol, 55, 4D-9D

Hollmann, W. & Hettinger, T. (1990). Sportmedizin. Arbeits- undTrainingsgrundlagen (4. Aufl.). Stuttgart: Schattauer.

Jaskolska, A., Goossens, P., Veenstra, B., Jaskolski, A. & Skin-ner, J.S. (1999). Comparison of treadmill and cycle ergo-meter measurements of force-velocity relationships andpower output. Int J Sports Med, 20, 192-197.

Li, L. & Caldwell, G.E. (1998). Muscle coordination in cycling:effect of surface incline and posture. J Appl Physiol, 85,927-934.

McArdle, W.D, Katch, F.I. & Katch, V.L. (1994). Essentials ofexercise physiology. Philadelphia: Lea & Febiger.

Tanaka, H., Bassett, D.R., Best, S.K. & Baker, K.R. (1996).Seated versus standing cycling in competitive road cycling:uphill climbing and maximal oxygen uptake. Can J ApplPhysiol, 21, 146-154.

Dr. Pia RudackPD Dr. Lothar ThorwestenProf. Dr. Klaus VölkerWestfälische Wilhelms-Universität MünsterUniversitätsklinikumInstitut für SportmedizinHorstmarer Landweg 3948149 MünstereMail: pia.rudack@uni-muenster.de

Forum HOTTENROTT: Herzfrequenzvariabilität im Sport

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KUNO HOTTENROTT

Herzfrequenzvariabilität im SportBericht vom Symposium am 8. Dezember 2001 in Marburg

Auf Einladung des Bereichs Sportmedizin der Philipps-Universität Marburg und Polar Electro GmbH Deutsch-land fanden sich am 8. Dezember 2001 in Marburg über350 Teilnehmer zum Symposium Herzfrequenzvariabili-tät im Sport und deren Bedeutung für Prävention, Re-habilitation und Training ein.

Tagungsleiter Kuno HOTTENROTT (Institut für Sportwis-senschaft und Motologie, Bereich Sportmedizin der Phi-lipps-Universität Marburg) gab mit seinem Einführungs-vortrag „Grundlagen der Herzfrequenzvariabilität undAnwendungsmöglichkeiten im Sport“ einen Überblick zurThematik. Im ersten Teil des Vortrages wurden physiolo-gische Grundlagen zur Herzfrequenzvariabilität (HRV)vermittelt und vielfältige Anwendungsfelder in Sport undMedizin aufgezeigt. Der zweite Teil setzte sich mit denverschiedenen HRV-Parameter der Zeitbereichs- undFrequenzanalyse sowie deren mathematisch-statis-tischen Bearbeitung auseinander. Hieraus ging hervor,dass derzeit sehr unterschiedliche frequenzanalytischeMethoden (modulierte autoregressive Verfahren) ver-wendet werden, so dass eine Vergleichbarkeit der Er-gebnisse oft nicht gegeben ist. HOTTENROTT schlägt vor,neuere Analyseverfahren (z.B. Wavelet-Analysen) zurHRV-Auswertung heranzuziehen, um den Zeitbezug ver-stärkt herauszustellen. Es werden Verfahren benötigt, dieeine Stationarität des Signals und zeitäquidistante Ab-stände nicht voraussetzen. Abschließend stellt HOTTEN-

ROTT heraus, dass die Standards zur HRV, die die TaskForce of the European Society and North American So-ciety of Pacing and Electrophysiology für den klinischenBereich erarbeitet haben, für sportwissenschaftlicheFragestellungen unzureichend sind. Es fehlen vor allemStandardisierungen zur Datenerfassung und -auswer-tung bei Belastungsuntersuchungen sowie zur Definiti-on und Bezeichnung der einzelnen HRV-Parameter.

A. BERBALK und G. NEUMANN (Institut für angewandteTrainingswissenschaft, Leipzig) untersuchten die diagno-stische Aussage der Herzfrequenzvariabilität bei standar-disierter Fahrradergometrie. Im Vordergrund stand dabeidie Fragestellung, ob ein Zusammenhang zwischen derHRV und praxisrelevanten leistungsdiagnostischen Pa-rametern besteht und inwieweit die HRV für die Ableitungindividueller Trainingsbereiche genutzt werden kann.

Die HRV verringert sich mit zunehmender körperlicherBelastung. Diese Abnahme spiegelt Veränderungen dervegetatven Steuerung der Herztätigkeit (Abnahme desVagotonus und Zunahme des Sympathikotonus) wider.

Die HRV-Parameter des Streudiagramms (stda, stdb),der Zeitbereichsanalyse (SD, rMSSD) und der Fre-quenzanalyse (TP, LF, HF) zeigen unter Belastung ei-nen charakteristischen Verlauf. Nach einem Steilabfallder HRV zu Beginn der Belastung folgt eine weiterelangsame Abnahme im mittleren Intensitätsbereich. Andiese Phase schließt sich bei den Kurzzeitvariabilitäts-parametern (stdb, rMSSD, HF), die Veränderungen desVagotonus repräsentieren, eine Plateaubildung mit ei-

nem geringen Wiederanstieg zum Belastungsende hinan, während die Langzeitvariabilitätsparameter (stda,SD, TP, LF) eine kontinuierliche Abnahme bis zum Be-lastungsabbruch aufweisen.

Es wurde die Dynamik der HRV bei standardisierterFahrradergometrie in Relation zu kardiopulmonalen undmetabolen Funktionsgrößen untersucht. Bei allen Sport-lern fand sich eine signifikante Abnahme der HRV. DiePlateaubildung der Kurzzeitvariabilitätsparameter begannbei durchschnittlich 1,5 mmol/l Lactat (55% Pmax, 70% Hfmax, 55% VO2max). Das individuelle Minimum der Kurz-zeitvariabilitätsparameter wurde als HRV-Schwelle defi-niert und lag bei durchschnittlich 2,4 mmol/l Lactat (67%Pmax, 80% Hfmax, 67% VO2max). Die HRV-Schwelleverschiebt sich analog zu metabolen und ventilatorischenSchwellen in Abhängigkeit von der Ausdauerleistungsfä-higkeit. Die HRV-Schwelle lag bei den Sportlern imDurchschnitt knapp 10% unter der Leistung der individuel-len anaeroben Schwelle (Basislaktat + 1,5 mmol/l). In deruntersuchten Sportlerpopulation konnte eine gute Über-einstimmung zwischen der HRV-Schwelle und trainings-relevanten Belastungsintensitäten im aerob-anaerobenStoffwechselbereich nachgewiesen werden.

A. HORN, N. KIRSTEIN, H. SCHULZ und H. HECK (Lehrstuhlfür Sportmedizin, Ruhr-Universität Bochum) referiertenüber das Verhalten der Herzfrequenzvariabilität beiFahrradergometer-Dauerbelastungen unterschiedlicherIntensität in Relation zum maximalen Laktat-Steady-state (maxLass).

Mittels eines Fahradergometer-Dauertests wurde festge-stellt, dass bei zunehmender Intensität bis ca. 60-65%PmaxLass die HRV-Parameter SOW SOL, und RRSD ex-ponentiell abfallen. Im Gegensatz zu SOW und RRSDstieg SOL im Mittel bei 93% PmaxLass (191± 36 Watt;72% Pmax) wieder signifikant an, wobei die individuelleLeistung im SOL-Minimum signifikant mit PmaxLass(206± 41 Watt, 78% Pmax) korrelierte (r=0.94). Die zeit-abhängigen Effekte waren für alle HRV-Parameter iso-liert betrachtet nicht signifikant. Jedoch stiegen mit Errei-chen der PmaxLass besonders SOL/SOW, SOL/RRMWdeutlich mit der Aktivitätsdauer (p<0,05).

Desweiteren wurde gezeigt, dass die HRV v.a. überden Anstieg spontaner Fluktuationen (SOL) ein Indika-tor für partiell einsetzender anaerober Energiebereitstel-lung ist. Insbesondere, wenn SOL im Verhältnis zu derGesamtvariabilität sowie der Basisherzfrequenz betrach-tet wird, zeigt die HRV ansteigende Ermüdung währendlängerer intensiverer Beanspruchung an. Online erfasst,könnte somit die HRV kombiniert mit dem traditionellenHerzfrequenzmonitoring für die akute Trainingssteue-rung eine sinnvolle Ergänzung darstellen.

U. BÖHM, K. HOTTENROTT und H.-M. SOMMER (Institut fürSportwissenschaft und Motologie, Bereich Sportmedizinder Philipps-Universität Marburg) gingen der Frage derBestimmbarkeit individueller Trainingszonen auf derBasis der Herzfrequenzvariabilität nach.

HOTTENROTT: Herzfrequenzvariabilität im Sport Forum

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Da die individuelle Belastungssteuerung im Ausdauer-sport eine zentrale Rolle einnimmt, überprüften sie, in-wieweit die Herzfrequenzvariabilität bzw. Parameter derHRV für die Bestimmung individueller Trainingszonengeeignet sind, so dass Informationen darüber ein Opti-mum in der Belastungssteuerung gewährleisten können.

Bei einem ersten Stufentest auf dem Laufband (Beginn8-10 km/h, 2 km/h Steigerung) wurde die individuelleanaerobe Schwelle (IAS) (Basislaktat +1,5 mmol/l) bei3,1 ± 0,5 mmol/l Laktat, 86,8 ± 2,5 % der Hfmax und79,9 ± 7,6% der VO2max erreicht. Im Stufentest II wur-de für die OWN-ZONE-Low ein Herzfrequenzbereichvon 120,1 ± 8,3 bis 140,1 ± 8,3 Schlägen/min bestimmt,was 62,7 ± 5,0% bis 73,5 ± 4,8 % der individuell be-stimmten maximalen Herzfrequenz entspricht. An deroberen Grenze der OWN-ZONE-High betrug die Herz-frequenz 160,1 ± 8,3 Schläge/min (83,6 ± 4,9 %Hfmax).Die HRV im Stufentest II sank auf den ersten Belas-tungsstufen bis zu einer Sauerstoffaufnahme von 61,3 ±2,6% der VO2max signifikant und im weiteren Verlauftendenziell gegen Null. Anders stellte sich der Verlaufbeim Kurzzeitvariabilitätsparameter „stdb“ (=SD1) dar.Die Werte nahmen ebenso auf den ersten Belastungs-stufen signifikant ab und erreichen bei 78% der maxi-malen Herzfrequenz bzw. 66% der VO2max ein absolu-tes Minimum (vgl. HRV-Schwelle bei BERBALK & NEU-

MANN). Auf den folgenden intensiveren Belastungsstu-fen stieg der SD1-Wert wieder an.

Der Intensitätsbereich von 66% der VO2max kennzeich-net ein reizwirksames Training in primär aerober Stoff-wechsellage und wäre damit ein äußerst interessanterWert für das Ausdauertraining. Herzfrequenz und Sauer-stoffaufnahme lagen bei diesem SD1-Minimum signifi-kant unter der individuellen anaeroben Schwelle.

H. SCHULZ, A. HORN, G. LINOWSKI, A. PLOGMAKER und H.HECK (Lehrstuhl für Sportmedizin, Ruhr-Universität Bo-chum) untersuchten den Einfluss eines Ausdauertrai-nings auf die Herzfrequenzvariabilität bei Untrainierten.Eine größere Herzfrequenzvariabilität ist mit einer ge-ringeren Herzkreislaufmortalität verbunden. Ausdauer-trainierte weisen sowohl geringere Ruheherzfrequenz-werte als auch eine höhere Herzfrequenzvariabilität imVergleich zu Untrainierten auf. Es sollte überprüft wer-den, ob die trainingsbedingte Zunahme der HRV auf dieHerzfrequenzabnahme oder die veränderte Ausdauer-leistungsfähigkeit zurückzuführen ist. Es wurde festge-stellt, dass die Zunahme der HRV durch ein Ausdauer-training möglicherweise durch metabolische Verände-rungen in der trainierten Muskulatur mit beeinflusstwerde. Des weiteren sei eine mögliche Brauchbarkeitvon SOQ als Indikator für Trainingsanpassungen wahr-scheinlich durch die große intraindividuelle Variabilitätder HRV-Parameter eingeschränkt.

B.O. KÖNIG, Y.O. SCHUMACHER, A. SCHMIDT-TRUCKSÄSS

und A. BERG (Med. Universitätsklinik Freiburg, Abt. Re-habilitative & Präventive Sportmedizin) widmeten sichden möglichen Unterschieden in der HFV zwischenAusdauertrainierten, Kraftsportathleten sowie untrainier-ten Gesunden, um Anhalte und Einflussfaktoren überdie autonome Kontrolle des kardiozirkulatorischen Sys-tems in diesen Gruppen zu gewinnen. Ausdauertrainingund sportliche Aktivität führt zu Anpassungsprozessenim Herzkreislaufsystem, welche eine erhöhte Leistungs-

fähigkeit dieser Einheit ermöglichen. Andererseits füh-ren kardiovaskuläre Erkrankungen zu Funktionsein-schränkungen dieses Systems. Neben mit bildgeben-den Verfahren darstellbaren morphologischen Adaptati-onen kommt es zu Veränderungen im Einfluss des au-tonomen Nervensystems auf die kardiale Funktion. DieHerzfrequenzvariabilität stellt eine aktuelle, nichtinvasi-ve Meßmethode zur Darstellung der Einflüsse vonSympathicus und Parasympathicus auf die autonomeKontrolle des Herzens dar. Die Referenten konnten miteinem standardisierten Lagewechsel-Test nachweisen,dass trainierte Sportler im Vergleich zu Normalperso-nen eine signifikant höhere Vagusaktivität (Zeitdomäne:MeanNN, SDNN, CVNN, pNN50, p < 0,01) sowie eineschnellere Regulierung der autonomen Kontrolle nachLagewechsel zeigten. Es zeigten sich signifikanten Un-terschiede bezüglich der sympatho-vagalen Balance inden Liegephasen. Im Vergleich der Sportarten unter-einander zeigten sich signifikante Unterschiede vor al-lem zwischen den Biathlonathleten und den Gewicht-hebern im Bereich der Zeitdomäne.

Insgesamt zeigten Trainierte signifikante Unterschiedeim Anpassungsverhalten ihrer autonomen kardialenKontrolle im Vergleich zu Normalpersonen. WährendAusdauerathleten sich deutlich von Normalprobandenunterschieden und vor allem im Bereich der Zeitdomä-ne auch signifikante Unterschiede zu Kraftathleten auf-wiesen, war dies zwischen Kraftathleten und Normal-personen nicht in dieser Deutlichkeit gegeben. Dieskönnte ein Hinweis darauf sein, dass der Kraftsport miteiner höheren sympathischen Aktivität einher geht unddie parasympathische Regulation in Ausdauersportar-ten eine größere Rolle spielt.

A. FROMME, C. GESCHWINDE, F.C. MOOREN, L. THORWES-TEN und K. VÖLKER (Institut für Sportmedizin, Universi-tätsklinikum Münster) referierten über die Auswirkungeneines 10-wöchigen Ausdauertrainings auf die Herzfre-quenzvariabilität bei Laufeinsteigern. Sie untersuchten,ob sich Änderungen des sympathiko-vagalen Gleich-gewichts an Hand der Parameter der Herzfrequenzvari-abilität schon bei geringen Trainingsumfängen im frei-zeitsportlichen Bereich nachweisen lassen. Es konntensignifikante Veränderungen im Trainingsverlauf für dieParameter RRMW, ∆ RRMW, RRSD, r-MSSD, DL, DQ,SOL und SOQ, festgestellt werden, während für ∆ RRSD,SArel, pNN50 und pNN6,25 ein Unterschied statistischnicht zu sichern war. Es wurde nachgewiesen, dasssich im Rahmen eines Ausdauertrainings bei untrainier-ten Personen schon in relativ kurzer Zeit signifikanteVeränderungen der Herzfrequenzvariabilität ergeben.

P. PLATEN, S. NÜSSER, M. KRÜGER, R. WOESTMANN, H.SCHULZ, U. HARTMANN, U. BARTMUS, V. GRABOW und H.HECK (Arbeitsgruppe Regeneration; DSHS Köln, UniBochum, Uni Dortmund, TU München) gingen auf dieLangzeitverläufe der morgendlichen Herzfrequenzvaria-bilität von Triathleten und mögliche Zusammenhängemit dem Training ein. Sie konstatierten, dass Parameterder Herzfrequenzvariabilität möglicherweise im Hoch-leistungstraining zur Beurteilung des vegetativen Funk-tionszustandes in Training und Regeneration und somitzur Verhinderung trainingsbedingter Überlastungsreak-tionen beitragen könne. Jeder der drei untersuchtenProbanden wies eine individuelle Charakteristik in derFunktion der Spektralanalyse auf. Die exakten LF- und

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HF-Positionen variierten bei allen drei Athleten deutlichum bis zu 100% im Saisonverlauf. Ebenfalls wiesen diemaximalen Spektraldichten im LF- und HF-Bereich er-hebliche Schwankungen über den Zeitverlauf auf. Glei-ches gilt für die RR-Intervalle resp. die morgendlichenRuhe-Herzfrequenzen. Es wurde eine nicht immer ein-heitliche Tendenz festgestellt, dass hohe Trainingsbelas-tungen (Umfänge und/oder Intensitäten) tendenziell zueiner Zunahme der LF-Power, regenerative Belastungenzu einer Zunahme der HF-Power führten. Die Effekte wa-ren zwischen 1-3 Tagen nach der Trainingsbelastung inden Tachogrammen sichtbar. Ähnliche tendenzielle Zu-sammenhänge zum durchgeführten Training waren beiden RR-Intervallen resp. der Ruheherzfrequenz nicht zuerkennen. Die Arbeitsgruppe stellte klar, dass die Beur-teilung der Parameter der Herzfrequenzvariabilität indivi-duell erfolgen müsse. Bei insgesamt sehr hoher inter-und intra-individueller Variation scheinen sich Trainings-maßnahmen teilweise in den LF- und HF-Spektraldich-ten, bei der hier durchgeführten Untersuchung nicht je-doch in ähnlicher Weise in den Ruheherzfrequenzen ab-zubilden. Eine Nutzung der individuellen Herzfrequenz-variabilität in der Trainingssteuerung sei denkbar, jedochseien noch viele Zusammenhänge unklar.

G. JANSHOFF*, H. MÜCK* und M. MÜCK-WEYMANN** (*Köln;**Institut für Physiologie & Kardiologie, Universität Erlan-gen-Nürnberg) beschäftigten sich mit der Frage, obStretching die autonome Steuerung des Herzens undsomit auch die HRV beeinflusst. Quantifizierungen derHerzfrequenzvariabilität erlauben eine Beurteilung sym-pathischer und parasympathischer Einflüsse. Stretching(„Muskeldehnung“) ist eine nebenwirkungsarme, preis-werte und überall durchführbare Maßnahme, die für vieleRisikopatienten geeignet ist. Neben einem Trend zu ver-besserter Befindlichkeit, verzeichneten v.a. vagale Indi-katoren der HRV im Verlauf des 20-Tage-Programms ei-nen signifikanten (p<0.01) Anstieg. Über diesen globalenBefund hinaus konnten sie unabhängig vom „Dehnungs-erfolg“ Zusammenhänge zwischen HRV-Steigerungenund Lebensalter nachweisen: Bei „Älteren“ stieg die HRVdeutlich stärker an. Die untersuchten Parameter habensich im Verlauf des Stretchingprogramms eindeutig imSinne einer (wünschenswerten) vermehrten parasympa-thischen Aktivierung verändert. Das Ausmaß ähnelt demtherapeutischer Interventionen (Medikamente, Sport,Psychotherapie). Die Effekte waren vom Stretching-Erfolgunabhängig. „Ältere“ Studienteilnehmer erzielten einengeringeren Dehnungszuwachs, waren aber weitaus „va-gotoner“ als die muskulär flexibler gewordenen jüngerenTeilnehmer. Sie kamen zu dem Schluss, dass Stretchingbesonders bei „älteren“ Männern günstige Effekte aufHerzfunktion und autonomes Nervensystem ausübt. Mög-licherweise können auch Leistungssportler Stretching mitGewinn zur Stabilisierung der „autonomen Balance“ nut-zen. Über noch zu untersuchende „Vernetzungen“ schei-nen Herz und psychisches Befinden günstig mitzureagie-ren. Sollten sich die angedeuteten Zusammenhänge bes-tätigen, würden sich damit – z.B. via Stressreduktion undkardiorespiratorische Ökonomisierung – interessante neueAnsätze für präventivmedizinische Maßnahmen und inno-vative Behandlungsansätze von Krankheiten eröffnen.

K. VESTWEBER und K. HOTTENROTT (Institut für Sportwis-senschaft und Motologie, Bereich Sportmedizin, Phi-lipps-Universität Marburg) referierten über den Einfluss

einer speziellen Entspannungs- und Konzentrations-technik (Freeze-Frame®) auf Parameter der Herzfre-quenzvariabilität. Mit dieser Technik soll auftauchenderStress unmittelbar abgebaut werden können. Die An-wendung dieser Technik bewirkt bei allen Probandenund bei allen Messungen sichtbare Veränderungen imRR-Intervall-Tachogramm in Form eines zunehmendsinusförmigen Verlaufs. Die deutlichsten Veränderun-gen ergaben sich bei den Frequenzparametern in Formeiner Verschiebung des prozentualen Anteils in den LF-Bereich (0,04-0,15 Hz). Sie konnten insgesamt nach-weisen, dass sich mit einer speziellen Entspannungs-und Konzentrationstechnik deutliche Änderungen derHRV bei gleicher Hf ergeben. Damit stellt die HRV-Messung eine mögliches Biofeedbackverfahren beimErlernen dieser Techniken dar.

M. BETZ und S. BRAND (Institut für Gesundheitsförde-rung und -forschung) untersuchten, welche Parametersich zur Objektivierung von Entspannungszuständen,insbesondere für die tägliche Arbeit in der therapeuti-schen Praxis eigneten. Untersuchungsgegenstand wa-ren die Wirkungen einer mentalen sowie einer körper-orientierten Entspannungstechnik.

Ein gesundes Herz zeichnet sich im entspannten Zu-stand durch eine hohe Variation der Herzschlagfre-quenz aus, wobei das Maß der Variation von Indivi-duum zu Individuum stark schwanken kann. Aus die-sem Grund sind Vergleiche zwischen Personen nur be-grenzt möglich, sinnvoller sind intraindividuelle Verglei-che (vorher/ nachher). Tendenziell gilt jedoch: Je höherdie Herzfrequenzvariation, desto höher die Entspan-nungsrate, desto größer ist die körperliche und mentaleEntspannung. Umgekehrt heißt das, je geringer Herz-frequenzvariation bzw. Entspannungsrate (RLX-Wert),desto größer ist das körperliche und mentale Stressni-veau. Sie stellten klar, dass Blutdruck und Hf nur be-dingt zur Darstellung von entspannungsbedingten Ver-änderungen des vegetativen Funktionszustands geeig-net sind, wohingegen sich die relativ leicht bestimmbareHerzfrequenzvariabilität (RLX-Wert) für den schnellenund unproblematischen Einsatz in der Praxis zur Objek-tivierung von Entspannungseffekten anbietet.

H. SCHULZ, A. HORN, P. SENGE und H. HECK (Lehrstuhl fürSportmedizin, Ruhr-Universität Bochum) sprachen überdie intraindividuelle Variabilität von Parametern der Herz-frequenzvariabilität. Mit Hilfe der Herzfrequenzvariabilitätkann die sympatho-vagale Gleichgewichtslage beurteiltwerden. Dies macht die HRV-Parameter u.a. für die Dia-gnostik von Überlastungszuständen bzw. nicht ausrei-chender Regeneration im Leistungstraining interessant.Für die praktische Anwendung sind jedoch Kenntnisseder intraindividuellen Variation dieser Parameter ohneTrainingseinfluss notwendig. Ziel der Untersuchung wares, sowohl die Variabilität von HRV-Parametern inner-halb einer Messung als auch die Variabilität bei Messun-gen an verschiedenen Tagen zu überprüfen.

Sie stellten fest, dass die intraindividuelle Variation derHRV deutlich größer ist als die Variation der Herzfre-quenz. Die aufgetretene von-Tag-zu-Tag-Variation ließsich im wesentlichen durch die Variation in Serie erklären,wobei unter dieser Versuchsbedingung von einer Stabi-lität der vegetativen Reaktionslage auszugehen war.Aufgrund der großen Variation sei allerdings eine

HOTTENROTT: Herzfrequenzvariabilität im Sport Forum

dvs-Informationen 17 (2002) 1 33

Brauchbarkeit der HRV-Parameter zur Beurteilung derautonomen Reaktionslage bei Längsschnittuntersuch-ungen limitiert.

C. MAHLKE, R. RAUH, R.-D. BAUER und M. MÜCK-WEYMANN

(Institut für Physiologie und Kardiologie, Universität Er-langen-Nürnberg) beschäftigten sich mit der Validierungdes Polar Advantage für die standardisierte HRV-Be-stimmung. Die Herzfrequenzvariabilität wird heute invielen Bereichen der Medizin und der Psychologie zuwissenschaftlichen bzw. diagnostischen Zwecken ein-gesetzt. Neben einer Beurteilung der bio-psycho-sozialen Fitness in Feldstudien wurde das HRV-Paradigma auch für psychopharmakologische Untersu-chungen bei Patienten (z.B. um anticholinerge Effektevon Psychopharmaka zu kontrollieren) genutzt. Leiderseien die mit unterschiedlichen Geräten ermitteltenWerte nicht unbedingt vergleichbar, was zu vielfältigenMissverständnissen geführt habe und führe. Folglichsollten die neuen Gerätschaften vor ihrem klinischenEinsatz validiert werden. Sie fanden heraus, dass fürdie beiden Geräte die simultan bestimmten HRV-Para-meter des Zeitbereichs gut bis sehr gut (0,8 < r2 < 0,98),die des Frequenzbereich mäßig bis gut (0,6 < r2 < 0,85)korrelierten. Sie schlussfolgern aus ihren Ergebnissen,das die zeitabhängigen Parameter des Polar Advantagegerade aus Kostengründen und der einfachen Applika-tionsform wegen für das HRV-Screening im Labor undim Felde geeignet ist.

A. HORN, H. SCHULZ und H. HECK (Lehrstuhl für Sport-medizin, Ruhr-Universität Bochum) stellten einen Vor-trag zum Thema „Simulation zum Einfluss der Höhe derHerzfrequenz auf HRV-Parameter im Zeit- und Fre-quenzbereich“ vor. In Ruhe weist das HRV-Powerspek-trum zwei charakteristische Peaks um 0.1 und 0.3 Hz(low-, highfrequency; LF, HF) auf. Unter körperlicherBelastung unterliegt das Spektrum qualitativer undquantitativer Veränderungen, wobei sich der LF-Peak inRichtung langsamerer und der HF-Peak atmungssyn-chron in Richtung schnellerer Frequenzen verlagert. DieHRV ist mit geringerem Aufwand im Zeitbereich (time-domain = TD) deskriptiv-statistisch und mittels quantita-tiver Analysen von Pointcaré Plots zu beschreiben. Be-funde zum qualitativen Zusammenhang zwischen TD-und Frequenzparametern lagen bereits vor. Ungeklärtwar bislang, wie im TD die HRV-Parameter quantitativÄnderungen der LF- und HF-Power (LFP, HFP) abbil-den und ob unabhängig von der biologischen zusätzlichmathematisch-methodische Komponenten die Absolut-werte beeinflussen. Besonders gilt dies für die physio-logische Wechselwirkung variierender HR. Zur Umge-hung physiologischer Effekte auf das Spektrum botensich Analysen generierter RR-Signale mit Simulationsystematisch variierender Schwingungsniveaus undAmplitudenmodulationen an. Sie stellten klar, dass dieHf quantitativ die Höhe der HRV-Parameter in unter-schiedlichem Maße beeinflusste und zu qualitativenVerschiebungen der Korrelationen im Frequenzspekt-rum für RRSD und SOW führte.

A. BERBALK, S. BAUER und G. ROMBACH (Institut für An-gewandte Trainingswissenschaft Leipzig) referierten über„Monitoring der Herzfrequenzvariabilität zur Belastbar-keitsdiagnostik“. Sie überprüften in einer Langzeitstudiedie diagnostische Aussage des RLX-Wertes, der alsmodifizierte Standardabweichung auf dem Display des

Sporttesters erscheint und alle fünf Sekunden aktuali-siert wird. Zwischen den während der fünfminütigenMessung abgelesenen RLX-Werten (höchster und nied-rigster Wert) und den Kurzzeitvariabilitätsparameternkonnten hochsignifikante Korrelationen (p<0,01) nach-gewiesen werden. Der RLX-Wert erweist sich also fürdie tägliche Trainingssteuerung als geeignet, um Aus-sagen bezüglich der augenblicklichen Belastungsver-träglichkeit zu treffen. Sie ließen keinen Zweifel, dassdie HRV für die Trainingspraxis einen aussagekräftigenParameter darstellt, da mit der HRV komplexe Zusam-menhänge vegetativer Regulationen erfasst werdenkönnen. Durch eine regelmäßige Kontrolle der Hf undHRV ließen sich sowohl funktionelle Umstellungen undAnpassungen infolge positiver Belastungsverarbeitung,als auch vegetative Dysbalancen auf Grund zu hoherGesamtbelastung (physisch und/oder psychisch) odergesundheitlicher Beeinträchtigungen nachweisen.

Abschließend berichtete G. ROMBACH aus Ladenburgüber mobile Belastungsdiagnostik und daraus resultie-rende optimierte Regenerations- und Trainingssteuerung.

Bei diesem Beitrag handelte es sich um keine For-schungsarbeit im üblichen Sinne, sondern vielmehr umdie Erfahrungen eines Athleten in einem 4 Jahre an-dauernden Selbstversuch. Rombach berichtete überseine Erfahrungen mit konsequenter Belastungsdia-gnostik unter Einbeziehung aller auf den Athleten ein-wirkenden Stressoren. Neben den trainingsphysiologi-schen Stressoren behandelte der Beitrag anhand prak-tischer Beispiele die auf den Athleten einwirkendenpsychologischen Stressoren wie Familie, Beruf, Vereinund Gesundheit. Er zeigte auf, wie aus den Messer-gebnissen des Polar Vantage NV resultierend die Re-generationsphase des Athleten optimiert werde und dieaktuellen Parameter in die tägliche Trainingssteuerungfür einen höchstmöglichen Trainingswirkungsgrad ge-nutzt werden könne.

PD. Dr. Kuno HottenrottPhilipps-Universität MarburgInstitut für Sportwissenschaft und MotologieAbt. Sportmedizin35037 MarburgeMail: k.hottenrott@t-online.de

Hinweis:

Die Beiträge des Symposiums erscheinen in vollerLänge und in überarbeiteter Form in einem Sam-melband in der dvs-Schriftenreihe.

K. HOTTENROTT (Hrsg.):Herzfrequenzvariabilität im Sport.Prävention, Rehabilitation und Training.Hamburg: Czwalina 2002.ca. 280 S. ca. 25,00 €. ISBN 3-88020-401-2.Erscheint Sommer 2002.

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