Zur Eignung der HRV in der Trainingsteuerung
Die immer höheren Belastungsumfänge und Intensitäten in den Ausdauersportarten führen vermehrt dazu, dass Athleten und Athletinnen zu den eigentlichen Saisonhöhepunkten wie Europa-, Weltmeisterschaften und Olympischen Spielen ihre persönlichen Bestleistungen nicht erreichen. Die Gründe hierfür könnten neben akuten Verletzungen, Infekten aufgrund eines geschwächten Immunsystems und mangelnder Form aufgrund eines Übertrainings- bzw. Überlastungszustandes sein. Dies könnten Folgen der immer höheren Belastungsumfänge, Intensitäten und Wettkampfhäufigkeiten bei gleichzeitig verkürzten Regenerationszeiten sein, da die Jagd nach Rekorden und Titeln sowie eine möglichst häufige Medienpräsenz die finanzielle Grundlage der Sportler bildet.
Im Bereich der Trainingsumfänge und Intensitäten haben sich im Radsport und im Triathlon Vorgaben für einen systematischen und mehrjährig geplanten Trainingsprozess herauskristallisiert, so dass Umfangs- und Intensitätssteigerungen nur dann möglich erscheinen, wenn die Regenerationszeiten optimal genutzt werden und eine möglichst engmaschige Kontrolle des Belastungs- und Regenerationszustandes erfolgt. Die Beschleunigung der Regeneration durch Ernährung, physikalische Therapie, Physiotherapie und medizinische Betreuung sowie regelmäßige leistungsdiagnostische Untersuchungen und Bestimmung von Blutparametern wie Kreatinkinase, Harnstoff, Testosteron und Kortisol zur Diagnostik von Überbelastungen bleiben wegen der Kosten und des Aufwandes dem professionellen Sport vorbehalten. Im nicht professionellen Sport hingegen beruht die Steuerung des Regenerationsprozesses im Wesentlichen auf der subjektiven Einschätzung des Sportlers und des Trainers. Besonders hier könnte die HRV als eine nicht invasive und kostengünstige Maßnahme zur Objektivierung sowie zur qualitativen und quantitativen Beurteilung des Belastungs- und Regenerationszustandes beitragen. Grundlage hierfür soll die Möglichkeit der Beurteilung des vegetativen Zustandes und der sympatho-vagalen Balance durch die Herzfrequenzvariabilität sein. Da Übertrainingssyndrome zu einer beidseitigen Störung der vegetativen Balance des autonomen Nervensystems führen können, je nachdem ob es sich um einen sympathischen oder parasympathischen Übertrainingszustand handelt könnte sich mit Hilfe der HRV eine Verschiebung des vegetativen Gleichgewichts frühzeitig erkennen und ein Übertrainingssyndrom verhindern lassen. Voraussetzung hierfür ist ein differentes Verhalten der HRV-Messgrößen von der Baseline in Abhängigkeit zu den vorhergehenden physischen und/oder psychischen Belastungen.
Die Herzfrequenzvariabilitätsmessung ist daher in den letzten Jahren immer mehr in den Fokus des sportwissenschaftlichen, aber auch des medizinischen und psychologischen Interesses gerückt. Bisher liegen relativ umfangreiche Untersuchungsergebnisse der HRV-Regulation in der unmittelbaren Nachbelastungsphase (bis ca. 30 min] vor, während der Kenntnisstand über den nachfolgenden Zeitgang geringer ist.
Die Existenz und Qualität einer Abhängigkeit autonomer Veränderungen im Regenerationsprozess von verschiedenen Belastungsformen und –intensitäten waren Gegenstand neuerer Untersuchungen. Weiterhin zeigen veröffentlichte Daten aus dem Auftragsprojekt des BISp „Determinanten zur Beurteilung des Regenerationsprozesses“, welches gemeinschaftlich von der Ruhr-Universität Bochum und der Sporthochschule Köln bearbeitet wurde, dass valide Beurteilungskriterien des Regenerationsprozesses von enormer Wichtigkeit sind. Unterstrichen wird dies durch zahlreiche Veröffentlichungen am Leistungssport interessierter Universitäten und Institute sowie den durchgeführten HRV-Symposien der Jahre 2001, 2003 und 2005.
Eine Vielzahl der Untersuchungen, die in den Symposien präsentiert wurden, unterlag einem Studiendesign mit experimentellem Charakter. So untersuchte z. B. HORN et al. (2001) das Verhalten der morgendlichen HRV in der Regeneration nach einmaliger erschöpfender Ausdauerbelastung.
Längsschnittstudien an einem einzelnen Triathleten von BERBALK et al. (1999) und ARVAY und HOFFMANN (2001), die sich mit der Eignung der morgendlichen HRV-Messung als einer nicht invasiven Methode zur Trainingssteuerung beschäftigten, kamen zu dem Schluss, dass sich die HRV u.a. aufgrund der höheren Sensibilität im Vergleich zur Herzfrequenz zur Bewertung des Belastbarkeitszustandes und des Regenerationsverlaufes und damit zur Trainingssteuerung nutzen lässt. Allerdings waren dies Einzelfallanalysen, die eine generelle Empfehlung nicht zuließen. Weiterhin muss hinterfragt werden, ob die gefundenen Mittelwertunterschiede nach unterschiedlichen Trainingsbelastungen und Ereignissen groß genug sind und die intraindividuelle Varianz klein genug ist, um diese von den biologischen Schwankungen abgrenzen zu können. Bei der Betrachtung der vorhandenen Literatur zeigen auch die unterschiedlichen Ergebnisse zur Eignung der HRV-Messung in der Übertrainingsdiagnostik, dass viele Zusammenhänge zwischen hohen Trainingsbelastungen und dem Reaktions- und Anpassungsverhalten des vegetativen Nervensystems noch unklar sind. So konnten einige Untersucher vegetative Dysbalancen im Sinne eines sympathischen bzw. parasympathischen Übertrainingszustandes diagnostizieren, oftmals ließ sich aber auch keine Änderung der HRV feststellen.
HOTTENROTT et al. (2006) kamen daher zu dem Schluss, dass der Nutzen der HRV als Methode zur individuellen Trainings- und Belastungssteuerung derzeit noch nicht abschließend beurteilt werden könnte, da die vorliegenden Ergebnisse an relativ kleinen Kollektiven erhoben wurden und teilweise, aufgrund unterschiedlicher HRV- und Studienmethodik, widersprüchlich seien. Ob und welche HRV-Indizes sich im Hochleistungssport als Marker von Übertrainingszuständen (Overreaching oder Overtraining) eignen, ließe sich derzeit ebenfalls noch nicht abschätzen. Bezüglich des Overreachings gäbe es zwar erste vielversprechende Ergebnisse, die jedoch durch größer angelegte kontrollierte Studien validiert werden müssten.
Ziel dieser Studie war es zu prüfen, ob sich die HRV zur Trainingssteuerung eignet. Dazu sollte untersucht werden, ob sich Interdependenzen zwischen Training und HRV aufdecken lassen und welchen Einfluss verschiedene Trainingsumfänge und Trainingsintensitäten haben. Hierzu wurde vor allem nach Besonderheiten im Vorfeld von Ausreißern und Extremwerten der Untersuchungsparameter gesucht. Weiterhin wurde die Wertigkeit einzelner HRV-Variablen hinsichtlich einer Anwendbarkeit in der alltäglichen Trainingssteuerung geprüft.
Hierzu nahmen 4 männliche und 2 weibliche herz-kreislaufgesunde Kurzdistanz-Triathleten (27,3±3,6 Jahre, 173,8±8,5 cm und 67,7±7,8 kg) mit unterschiedlicher Ausdauerleistungsfähigkeit (z.B. 63,4±6,1 ml/kg*min im Laufbandstufentest) an der 6 Monate dauernden Studie teil. Die morgendliche Aufzeichnung der RR-Intervalle (Vantage NV, Polar-Electro®) bestand aus einer 15 min dauernde Liegendphase, einem Orthostasemanöver und einer anschließenden 10 min Stehendphase. Nach visueller Kontrolle, Filterung und linearer Trendbereinigung wurden aus jeweils 256 RR-Intervallen der Liegend- und Stehendmessung im Zeitbereich sowie mittels quantitativer Analysen zweidimensionaler Poincaré plots, folgende Parameter bestimmt:
Herzfrequenz (Hf), Streuung um die Längenachse im Poincaré plot (SOL) als Maß für die hochfrequente, vagal modulierte HRV und das zur Herzfrequenz relativierte Korrelat (SOL/RRMW 10-3), Streuung um die Breitenachse (SOW) als Maß für niederfrequente, gemischt sympathisch-parasympathische HRV. Die reflektorische Antwort auf Orthostasestress wurde mittels 30/15-Index (Quotient aus längstem und kürzestem RR-Intervall während Reflextachykardie (ca. 30s) und –bradykardie (ca. 15s) nach dem Lagewechsel beurteilt. Zu den morgendlichen HRV-Messungen wurden die Athleten zusätzlich angehalten, eine ausführliche Trainingsdokumentation durchzuführen und einen subjektiven Befindlichkeitsfragebogen auszufüllen.
Wesentliche Ergebnisse waren:
• Im Vorfeld von signifikanten Änderungen der physiologischen Variablen fanden sich zwar des Öfteren auch Besonderheiten im absolvierten Training, allerdings war der Umkehrschluss, dass besonders hohe Trainingsumfänge oder Intensitäten zu signifikanten Änderungen der Untersuchungsparameter führen, nicht nachweisbar.
• Es fanden sich bei Betrachtung der 30 individuellen Reaktionsmuster zu möglichen Einflussfaktoren auf die untersuchten Indikatorvariablen signifikante Zusammenhänge zwischen den Trainingsvariablen, Infekten und Distress und den Untersuchungsparametern, diese waren aber quantitativ nur gering ausgeprägt.
• Bei insgesamt sehr großer inter- und intraindividueller Variabilität konnten sich keine allgemeinen Regeln aus dem Verhalten der einzelnen Untersuchungsparameter in Abhängigkeit von den Trainingsumfängen, Trainingsintensitäten und den anderen Einflussfaktoren ableiten lassen. Auch konnte kein fester zeitlicher Zusammenhang zwischen den Trainingsvariablen und den physiologischen Parametern gefunden werden. Weiterhin wurden keine Unterschiede zwischen den Teilsportarten gefunden
• Besonders fiel die hohe biologische Variabilität der tonischen HRV-Parameter auf [VK% SOL=30%; VK% SOW=31%; VK% SOL/(RRMW*1000)=32%]. Die intraindividuelle Variabilität der Herzfrequenz lag hierzu im Vergleich bei 9%.
• Bei Betrachtung längerer Messabschnitte konnten signifikante Änderungen der HRV-Parameter in Abhängigkeit von den Trainingsperioden im Sinne einer Anpassungsdiagnostik nachgewiesen werden.
• In kürzeren Zeitrastern und bei hoher Trainingsbelastung konnte im Einzellfall eine spontane Änderung der autonomen Tonuslage im Sinne einer vegetativen Dysbalance nachgewiesen werden. Für die Gruppe war dies aufgrund der interindividuellen Variation nicht nachweisbar.
Die Möglichkeiten der HRV liegen in der Messung der sehr sensiblen autonomen Prozesse. Hier liegt aber gleichzeitig auch das größte Problem. Die große intra- und interindividuelle Variabilität macht eine Differenzierung zwischen Trainingseinflüssen und biologischen Schwankungen nahezu unmöglich. Auch zeigte sich, dass das autonome Nervensystem stark auf eine Vielzahl nicht trainingsbedingter Einflüsse reagiert. Somit können HRV-Änderungen nicht mit Sicherheit auf das Training zurückgeführt werden, insbesondere da viele Zusammenhänge noch unklar sind. Eine retrospektive Beurteilung der vegetativen Anpassungsreaktion scheint bei Betrachtung längerer Messabschnitte möglich, kann aber nicht zu einer kurzfristigen Trainingsteuerung beitragen.
Weiterhin bleiben die Notwendigkeit der visuellen Kontrolle der aufgezeichneten RR-Tachogramme und eine Interpretation durch einen erfahrenen Untersucher, wobei die Auswertung und Bewertung der gewonnenen HRV-Parameter individuell und anhand von Baselinewerten erfolgen muss. Somit scheinen weitere Untersuchungen zum Einsatz der HRV in der Trainingssteuerung nur in Phasen hoher Trainings- und Wettkampfumfänge und im Hochleistungssport sinnvoll.
Die im gesamten Untersuchungszeitraum gefundenen Unterschiede zwischen den dichotomen Einflussvariablen auf die Untersuchungsparameter waren insgesamt quantitativ nur gering ausgeprägt. Diese geringen Unterschiede sind bei insgesamt sehr großer inter- und intraindividueller Variation in der alltäglichen Trainingspraxis zur Trainingssteuerung nicht brauchbar und wirken somit einer verallgemeinernden Empfehlung zum Einsatz der HRV in der Trainingssteuerung entgegen.
Literatur:
Aus Gründen des Umfanges wurde auf eine Darstellung des Literaturverzeichnisses verzichtet.
Die gesamte Dissertation zum Download im .pdf-Format gibt es [hier...].