Messung der Respiratorischen Sinusarrhythmie bei Ausdauerläufern

Abstract

Einleitung: Die Herzfrequenzvariabilität (HRV) reflektiert die autonome kardiale Regulationsfähigkeit und steigt durch aerobes Ausdauertraining. Eine reduzierte HRV ist mit verstärktem Sympathikuseinfluss und verminderter Parasympathikusaktivität verbunden. Bei vorgeschädigtem Myokard ist eine reduzierte HRV mit erhöhter Mortalität assoziiert. Dieses Projekt zielt darauf ab, die HRV einmalig bei einem großen Probandenkollektiv von Ausdauerläufern zu ermitteln um Normwerte für Langstreckenläufer zu bestimmen und zu untersuchen, inwieweit verschiedene Trainingsvariablen wie Trainingsumfang und –frequenz Einfluss auf die Messwerte haben. Außerdem soll untersucht werden ob es einen Zusammenhang zwischen der HRV und Ereignissen während eines zeitnah durchgeführten Wettkampfes oder den dabei erreichten Ergebnissen gibt. Methodik: Die Messung der respiratorischen Sinusarrhythmie (RSA) dient als valides Verfahren zur Bestimmung der verschiedenen zeitbezogenen HRV- Parameter. Um diese zu berechnen wurde bei Halb- und Marathonläufer ein bis drei Tage vor fünf Wettbewerben in Deutschland ein 1-Kanal-EKG unter kontrollierter Atmung aufgezeichnet. Mittels standardisierten Fragebogens und Nachbefragung wurden Gesundheitszustand, Trainingsparameter, Wettbewerbsleistung sowie Ausschlusskriterien wie z.B. Herzkreislauf- und Stoffwechselerkrankungen erfasst. Ergebnisse: Es wurden 579 gesunde Ausdauerläufer im Alter von 17 -76 Jahren in die Studie eingeschlossen. Davon waren 219 (37,82%) Halb(HM)- und 360 (62,18%) Marathonteilnehmer (M); 113 (19,52%) weiblich und 466 (80,48%) männlich. Die HRV-Messwerte stellen sich geschlechtsunabhängig dar und ergeben sich für die Gesamtpopulation im Median sowie der 25. und 75. Perzentile wie folgt: E-I (Rang) 46,01% (18,73% - 78,32%), E/I (Rang) 44,33%, (18,48% - 80,61%), MCR (Rang) 33,19% (11,71% - 62,52%), PNN50 16,67%, (11,94% - 20,59%), RMSSD (Rang) 71,22% (34,20% - 96,64%), SDNN 94,20 ms (70,71 ms - 121,20 ms) und mittlere Herzfrequenz (Rang) 61,69% (31,01% - 81,41%). Zwischen Halb- und Marathonläufern zeigen sich Unterschiede für die Parameter E-I (Rang) (M: P50=44,23%, HM: P50=48,96%, Gesamt: P50=46,01%, p=0,034), MCR (Rang) (M: P50=30,87%, HM: P50=38,46%, Gesamt: P50=33,19%, p=0,029) und die mittleren Rangwerte der Herzfrequenz (M: P50=66,23%, HM: P50=53,63%, Gesamt: P50=61,69%, p=0,001). Es ergeben sich Korrelationen zwischen der Wochenkilometerlaufleistung im spezifischen Wettkampftraining und E-I (Rang) (p=0,008) sowie der mittleren Herzfrequenz (r=0,204, p<0,001). Die Ausprägung der HRV hatte in dieser Untersuchung weder Zusammenhang mit dem Auftreten von Symptomen während oder nach dem Wettbewerb, noch mit den Zielzeiten der Läufer. Fazit: E-I (Rang) und die mittlere Herzfrequenz (Rang) scheinen am ehesten von den in dieser Studie untersuchten Trainingsfaktoren beeinflusst. Die übrigen Parameter zeigten keinen Zusammenhang mit den anamnestisch erhobenen Trainingsparametern. Die einmalige RSA-Messung kurz vor einem Wettbewerb ermöglicht keine Aussage über die Zielzeiten oder das Symptomauftreten im Zuge des Wettbewerbs und scheint somit nicht als einmalige Screeninguntersuchung geeignet.

Background: The heart rate variability (HRV) reflects the cardiac autonomic regulation and is increased by aerobic training. Lowered HRV is related to reduced parasympathetic and increased sympathetic tone. This study aims on a single HRV measurement in a large population of endurance runners to establish reference values for long distance runners and to investigate different training parameters like training scope and frequency and their influence on these values. Furthermore, it is of interest if there are correlations between HRV values and competition outcome or onset of symptoms close to the race. Methods: The measurement of the respiratory sinus arrhythmia (RSA) is shown to be a valid test to evaluate the different time-related HRV parameters. In half marathon and marathon runners a 1-channel ECG was recorded under controlled breathing conditions one to three days prior to five running competitions in Germany. The data regarding health status, training parameters, competition outcome and exclusion criteria (e.g. cardiovascular or metabolic diseases) was collected with a standardized questionnaire prior and after the race. Results: 579 apparently healthy endurance runners aged 17-76 years were included in this study of which 219 were half marathon (HM) and 360 marathon (M) runners; 113 (19,52%) are females and 466 (80,48%) males. All HRV indices were gender- independent and showed the following median values and their 25. and 75.perzentiles throughout all participants: E-I (Rang) 46,01% (18,73% - 78,32%), E/I (Rang) 44,33%, (18,48% - 80,61%), MCR (Rang) 33,19% (11,71% - 62,52%), PNN50 16,67%, (11,94% - 20,59%), RMSSD (Rang) 71,22% (34,20% - 96,64%), SDNN 94,20 ms (70,71 ms - 121,20 ms) and average heart rate (Rang) 61,69% (31,01% - 81,41%). There are differences between half marathon and marathon runners in E-I (Rang) (M: P50=44,23%, HM: P50=48,96%, Total: P50=46,01%, p=0,034), MCR (Rang) (M: P50=30,87%, HM: P50=38,46%, Total: P50=33,19%, p=0,029) and average heart rate (M: P50=66,23%, HM: P50=53,63%, Total: P50=61,69%, p=0,001). E-I (Rang) shows correlations with the training kilometers during competition preparation (p=0,008) and with the average heart rate (r=0,204, p<0,001). The HRV values do not indicate any correlations neither with the onset of symptoms during and after the race nor with the competition outcome. Conclusion: E-I (Rang) and average heart rate (Rang) seem to be the values most affected by the training parameters investigated in this study. Single measurement of RSA prior to a competition cannot predict competition outcome or onset of symptoms in leisure-time endurance athletes and seems unapplicable as single-time screening test.