Herzratenvariabilität - Messung und Maßeinheiten

Die Messung kann nach zwei Gesichtspunkten erfolgen:

Messung im Zeitbereich (Millisekunden): Wie stark schwanken die Intervalle
Messung in der Frequenz (Hertz): Wie schnell schwanken sie

Beides sind orthogonale Eigenschaften desselben Signals. Man braucht beides, um das Muster vollständig zu beschreiben.

HRV-Frequenzen: Frequenzdomänen-Analyse

Beispiele

ULF-Band (Ultra Low Frequency) unter 0,0033 Hz, länger als 5 Minuten (330 Sekunden)
VLF-Band (Very Low Frequency) bei 0,0033–0,04 Hz, zwischen 0,5 und 5 Minuten
LF (Low Frequency): 0,04–0,15 Hz, zwischen 6,7 und 25 Sekunden. (Siehe auch Shokri-Kojori etal. 2018
HF (High Frequency): 0,15–0,40 Hz, zwischen 2,5 und 6,7 Sekunden

Diese Werte geben an, in welchen Zeitperioden (Frequenzbereichen) die Schwankungen der RR-Intervalle auftreten. Sie beschreiben, wie schnell sich die Abstände zwischen den Schlägen verändern

Die Wellenfrequenz = Frequenzband ULF, VLF, LF oder HF
Die Wellenhöhe = HRV in ms

„Die HRV-Analyse im Frequenzbereich ist mathematisch komplizierter […]. Die Frequenzbereichsanalyse liefert Infos über das Ausmaß der Varianz (Leistung) im Herzrhythmus, die durch periodische Schwankungen der Herzfrequenz bei verschiedenen Frequenzen erklärt wird. Diese Frequenzen bieten, wenn sie in Bändern zusammengefasst werden, einen detaillierten Überblick über die autonome Modulation des Herzens. Ein Standardansatz besteht darin, die Leistung in vier Bändern zu berechnen.

Die Hochfrequenzleistung (HF), die parasympathisch vermittelt und durch Atropin-Infusion aufgehoben wird, ist das Band mit der höchsten Frequenz. Sie spiegelt in erster Linie die durch die Atmung vermittelte HRV bei 0,15–0,4 Hz wider. Die benachbarte Frequenzgruppe ist das
Niederfrequenzband (LF), das sowohl vom sympathischen als auch vom parasympathischen Nervensystem moduliert wird. Die LF-Leistung wird durch eine vollständige autonome Blockade praktisch aufgehoben, wird stark vom Oszillationsrhythmus des Barorezeptorsystems beeinflusst und wird bei 0,04–0,15 Hz gemessen. Eine 0,5-Hz-Oszillation im LF-Band, die die Thermoregulation widerspiegelt, wurde beschrieben.
Das VLF-Band (Very Low Frequency) bei 0,0033–0,04 Hz [zwischen 0,5 und 5 Minuten] zeigt noch langsamere Modulationen der Herzfrequenz. Das VLF-Band könnte den Einfluss des peripheren vasomotorischen und Renin-Angiotensin-Systems zeigen.
Das Ultra-Low-Frequency-Band (ULF) enthält den größten Teil der Leistung in einer 24-Stunden-Aufzeichnung. Es zeigt alle Abweichungen unter 0,0033 Hz, umfasst alle Schwankungen der Herzfrequenz mit einer Periode von >5 Minuten und spiegelt vor allem zirkadiane, aber auch neuroendokrine und andere noch nicht so gut verstandene Rhythmen wider.
Die Gesamtleistung (TP) zeigt alle Abweichungen über 24 Stunden.“ (Stein/Kleiger 1999, übers. M. DeepL)

Messung von Zeitbereichen in Millisekunden: Streuung der RR-Intervalle

„Zeitbereichsindizes sind am einfachsten zu berechnen. Es gibt zwei Arten von Zeitbereichsvariablen: Statistiken, die direkt aus den N–N-Intervallen abgeleitet werden, und Statistiken, die aus den Unterschieden zwischen aufeinanderfolgenden N–N-Intervallen berechnet werden. Intervallbasierte Messungen werden sowohl von kurzfristigen (z. B. respiratorischen) als auch von langfristigen (z. B. zirkadianen) Faktoren beeinflusst. Zu den auf Intervallintervallen basierenden Zeitbereichsmessungen gehören SDNN (die Standardabweichung aller N–N-Intervalle) und SDANN (die Standardabweichung des Durchschnitts der N–N-Intervalle für jeden 5-Minuten-Zeitraum über 24 Stunden), die beide in erster Linie zirkadiane Rhythmen widerspiegeln.“ (Stein/Kleiger 1999, übers. Mit DeepL)

SDNN (Standardabweichung der NN-Intervalle, gemessen in ms, zeigt globale HRV an (Sympathikus + Parasympathikus).
RMSSD (quadratischer Mittelwert aufeinanderfolgender RR-Differenzen, gemessen in ms, zeigt parasympathische Aktivität, Atem- und Entspannungszustand an)

Normwerte

Die SDNN wird etwa von der Apple Watch gemessen. Typische HRV-ms-Bereiche bei Erwachsenen (Einordnung)auf Basis vieler Studien (Ruhezustand, 5-min-Messung, gesunde Erwachsene):

RMSSD (ms)

< 20 ms → niedrig (Stress, Erschöpfung)
20–35 ms → durchschnittlich
35–50 ms → gut
> 50 ms → sehr gut / stark parasympathisch

SDNN (ms)

< 50 ms → niedrig
50–70 ms → normal
70–100 ms → gut
> 100 ms → sehr hoch (meist Langzeitmessungen)

Normwerte bei einem Alter >65 (nach Chat-GPT)

Für Menschen >65 sind vor allem altersangepasste HRV-Referenzbereiche relevant, da HRV physiologisch mit dem Alter abnimmt. Praxisnahe Orientierungswerte, wie sie in der Literatur und klinischen Anwendung üblich sind – gelten für Ruhemessungen von ca. 5 Minuten im Sitzen oder Liegen.

Wichtigster Wert: RMSSD (ms)

(parasympathische Aktivität, Erholung, Stressregulation)

< 15 ms → niedrig (erhöhte Stressbelastung, geringe vagale Aktivität)
15–25 ms → altersentsprechend durchschnittlich
25–35 ms → gut
> 35–40 ms → sehr gut / deutlich über Altersdurchschnitt

(häufig bei körperlich aktiven oder meditierenden Personen)

➡ Viele gesunde über 65-Jährige liegen zwischen 15 und 30 ms. ➡ Regelmäßige Meditation oder Ausdauertraining kann Werte >30 ms ermöglichen.

Globaler Wert: SDNN (ms)

(Gesamtvariabilität)

< 30 ms → niedrig
30–50 ms → normal für das Alter
50–70 ms → gut
> 70 ms → sehr gut (bei Kurzzeitmessungen eher selten)

SDNN ist stark abhängig von:

Messdauer
Tageszeit
Bewegung vor der Messung

Bei HRV – besonders ab 60 – zählen mehr:

Trend über Wochen/Monate
Tagesstabilität
Reaktion auf Meditation, Schlaf, Bewegung

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