Herzfrequenz

Die Herzfrequenz (HF; engl.: heart rate; HR) gibt an, wie viele Herzkontraktionen pro Minute der Herzmuskel durchführt. Die Herzfrequenz wird in Schlägen pro Minute angegeben, bzw. bpm (engl.: beats per minute).

Herzfrequenz in Ruhe

Die Herzfrequenz in Ruhe (engl.: resting heart rate)  ist abhängig von dem Trainingszustand, körperlicher Belastung, Körper- und Umgebungstemperatur, emotionaler Belastung sowie Alter und Geschlecht.
Bei einer dauerhaften Herzfrequenz in Ruhe über 100 Schlägen pro Minute spricht man von einer Tachykardie. Dem gegenüber steht die Bradykardie, eine dauerhaft erniedrigte Herzfrequenz unter 60 Schläge/Minute. Durch Anpassungen des Herzmuskels an sportliche Belastung können bei Leistungssportler/innen im Langzeit-EKG eine Ruhe-Herzfrequenz von 30 Schlägen pro Minute oder darunter auftreten. Die Herzfrequenz in Ruhe ist sehr stark von der Außentemperatur und vom Grad der Dehydrierung abhängig.

Herzfrequenz im Sport

Die Erregung der motorischen Hirnrinde (Kortex) bei Beginn einer körperlichen Belastung aktiviert das Kreislaufzentrums im verlängerten Rückenmark. Der Anstieg der Herzfrequenz zur Versorgung des Köpers mit Sauerstoff ist die Folge. Durch stoffwechselsensible Rezeptoren der Muskulatur, welche empfindlich auf einen Anstieg der Laktatkonzentration reagieren, steigt die Herzfrequenz weiter an und lokalen Gefäße werden weitgestellt. Dies sorgt nicht nur für eine verbesserte Durchblutung der Arbeitsmuskulatur, sondern sendet gleichzeitig Impulse zum Kreislaufzentrum, wodurch der Sympathikotonus (Erregungszustand des sympathischen Nervensystems (Sympathikus)) erhöht wird. Das Ergebnis ist eine weitere Anhebung der Herzfrequenz.

Unter Belastung kann die Herzfrequenz je nach Alter und Geschlecht auf über 200 Schläge pro Minute ansteigen [8]. Im ergometrischen Belastungstest steigt Die Herzfrequenz linear zur Belastungsintensität (Leistung) und Sauerstoffaufnahme an und flacht ab ca. 80% der maximalen Herzfrequenz ab.

Links: Verlauf der Herzfrequenz, Sauerstoffaufnahme (VO2) und Kohlendioxidabgabe (VCO2) während eines Stufentest. Rechts: Zusammenhang von Herzfrequenz und Sauerstoffaufnahme während ansteigender Belastung im Stufentest.

Während bei der Herzfrequenz in Ruhe teilweise große Abweichungen zwischen trainierten und untrainierten Erwachsenen auftreten können, unterscheiden sich die maximale Herzfrequenz (HFmax) nur unwesentlich.

Eine bekannte alte Faustformel erlaubzt die Abschätzung der maximalen Herzfrequenz: Maximale Herzfrequenz = 220 – Lebensalter.

Eine interindividuelle Streuung wird in der Literatur mit einer Standardabweichung von 10 bis 15 Schläge/Minute beschrieben. [8]

Eine neuere Berechnung [1] der maximalen Herzfrequenz lautet: HFmax =  208 – 0.7 x Alter in Jahren

Bei submaximalen Belastungen vergehen 2 bis 4 Minuten (abhängig von der Intensität der Belastung), bis die Herzfrequenz sich einpendelt (d.h. ein sogenanntes steady-state erreicht). Da die Herzfreuenz bei schnellen Geschwindigkeit- oder Leistungsänderungen zeitlich hinterherhinkt wird die Herzfrequenz gerne zum Vergelich auch gemittelt. [2]

Die Herzfrequenz unter Belastung wird oftmals in Prozent der maximalen Herzfrequenz angegeben und beschreibt somit die relative Belastungsintensität für die einzelne Person. Je fitter die Person, desto niedriger die Herzfrequenz. Leider wird zur Trainingssteuerung, insbesondere zur Intensitätsvorgabe % der HFmax angegeben. Hier kann es je nach Person zu sehr unterschiedlicher metabolischer Beanspruchung kommen.

Blutlaktatkonzentration in Abhängigkeit der Belastung ausgedrückt als % der maximalen Herzfrequenz

Von einer Intensitätsvorgabe mit %-HFmax ist abzuraten. Generell sind Herzfrequenzvorgaben z.B. beim Laufen nicht übertragbar auf andere Sportarten (z.B. Radfahren oder Schwimmen)

Herzfrequenz nach Belastung (engl.: heart rate recovery; HRR)

Zur Beurteilung der Regenerationsfähigkeit können Nachbelastungswerte der Herzfrequenz nach Belastungsabbruch herangezogen werden. Je größer die relative Belastungsintensität, die Blutlaktatkonzentration und die Aktivität des genannten Reflexes, desto langsamer geht die Herzfrequenz auf ihren Ruhewert zurück [2].

Da die HRR so vielen Faktoren unterliegt, die sie beeinflussen, ist ihre Aussagekraft für die Trainingssteuerung recht gering [4].

Anpassung der Herzfrequenz an Ausdauertraining

Der erhöhte Nährstoffbedarf des Organismus bei körperlicher Belastung wird durch den Anstieg des Herzminutenvolumens (HMV) ausgeglichen. Bei untrainierten Sportlern wird ein Anstieg des HMV (Herzfrequenz x Schlagvolumen) durch eine erhöhte Herzfrequenz erreicht. Da dies jedoch für den Organismus unökonomisch ist, kommt es bei der Durchführung eines Ausdauertrainings zuerst zu einer Herzfrequenzsenkung bei gleichzeitiger Schlagvolumenerhöhung über die Beeinflussung des vegetativen Nervensystems. Reichen die funktionellen Adaptionen nicht aus, reagiert der Körper mit morphologischen Anpassungen. Die Hypertrophie des Herzmuskels sowie die Dilatation der Herzhöhlen ermöglichen einen weiteren Anstieg des Schlagvolumens, wodurch bei jeder Herzkontraktion mehr Blut in Umlauf gegeben wird. Die erneute Senkung der Herzfrequenz ist die Folge.

Quellen

  1. Tanaka, H., K.D. Monahan, and D.R. Seals, Age-predicted maximal heart rate revisited. J Am Coll Cardiol, 2001. 37(1): http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11153730
  2. Buchheit, M., Monitoring training status with HR measures: do all roads lead to Rome? Front Physiol, 2014. 5: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24578692
  3. Daanen, H.A., et al., A systematic review on heart-rate recovery to monitor changes in training status in athletes. Int J Sports Physiol Perform, 2012. 7(3): http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22357753
  4. Buchheit, M., et al., Monitoring changes in physical performance with heart rate measures in young soccer players. Eur J Appl Physiol, 2012. 112(2): http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21656232