Herzfrequenz & HRV in der Arbeitsmedizin: Leitlinie (AWMF)
📋Auf einen Blick
- •Die Herzschlagfrequenz (zentral) ist strikt von der Pulsfrequenz (peripher) zu unterscheiden.
- •Zur Bestimmung der maximalen Herzfrequenz wird eine individuelle ergometrische Ausbelastung empfohlen, da Faustformeln ungenau sind.
- •Für die HRV-Analyse sollte eine EKG-basierte Messung mit hoher Abtastrate (idealerweise 1000 Hz) genutzt werden.
- •Die Dauerleistungsgrenze (DLG) bei körperlicher Arbeit liegt im Bereich von 105-110 Schlägen/min.
- •Zahlreiche Faktoren wie Alter, Erkrankungen (z.B. Diabetes, KHK) und Nachtschichtarbeit reduzieren die HRV messbar.
Hintergrund
Die Herzschlagfrequenz (Hf) und die Herzfrequenzvariabilität (HRV) dienen in der Arbeitsmedizin und Arbeitswissenschaft zur Einschätzung von Belastungen und Gefährdungen am Arbeitsplatz. Sie liefern objektive physiologische Beanspruchungsparameter.
- Herzschlagfrequenz (Hf): Zentral gemessene Anzahl der Herzaktionen pro Minute.
- Pulsfrequenz: Peripher gemessene Anzahl der Pulswellen. Eine Differenz zur Hf wird als Pulsdefizit bezeichnet.
- Ruheherzschlagfrequenz (Hf_Ruhe): Liegt beim Erwachsenen in der Regel zwischen 60 und 80 Schlägen/min. Bei Ausdauertrainierten können Werte deutlich unter 50 Schlägen/min auftreten.
Physiologische Mechanismen
Die Hf unterliegt auch bei konstanter Belastung einer physiologischen Variabilität, die das Zusammenspiel des vegetativen Nervensystems widerspiegelt:
- Sympathikus: Führt über Adrenalin- und Noradrenalinfreisetzung zu einer reduzierten HRV und erhöhten Hf.
- Parasympathikus (N. vagus): Führt über Acetylcholinfreisetzung zu einer Erhöhung der HRV und Senkung der Hf. Er überwiegt unter Ruhebedingungen und bei geringer Belastung.
Messung und Datenerfassung
Für die HRV-Analyse ist eine "beat-to-beat-Aufzeichnung" der NN-Intervalle (Normal-to-Normal) erforderlich. Es wird empfohlen, eine EKG-basierte Messung mit einer hohen Abtastrate (idealerweise 1000 Hz) zu nutzen.
| Messsystem | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|
| Stationäres/Mobiles EKG | EKG-Aufzeichnung, visuelle Überprüfbarkeit, nicht invasiv | Störende Kabel, Medizinprodukt nach MPG |
| Brustgurtsysteme | Tragbar, hohe Rückwirkungsfreiheit | Keine EKG-Aufzeichnung, störanfällig bei Datenübertragung |
| Pulsoximeter/Ohrclips | Tragbar, nicht invasiv | Formal keine NN-Intervallerfassung, zur Messung der HRV nicht geeignet |
Wichtige HRV-Parameter
Die Quantifizierung der HRV kann mittels Methoden des Zeit- und Frequenzbereichs sowie der nichtlinearen Analyse erfolgen.
| Parameter | Methode | Bedeutung |
|---|---|---|
| SDNN | Zeitbereich | Standardabweichung der NN-Intervalle (Gesamtvariabilität) |
| RMSSD | Zeitbereich | Maß für die parasympathische Aktivität (Kurzzeitvariabilität) |
| LF (Low Frequency) | Frequenzbereich | Spiegelt Sympathikus und Parasympathikus wider |
| HF (High Frequency) | Frequenzbereich | Spiegelt parasympathische Aktivität wider (respiratorische Sinusarrhythmie) |
| LF/HF-Ratio | Frequenzbereich | Quotient aus LF und HF (vegetative Balance) |
Einflussfaktoren auf Hf und HRV
Hf und HRV werden unabhängig von der akuten Belastung durch zahlreiche veränderbare und unveränderbare Faktoren beeinflusst.
| Kategorie | Faktor | Auswirkung auf HRV |
|---|---|---|
| Physiologisch | Alter | HRV fällt mit zunehmendem Alter nicht-linear ab |
| Krankheiten | KHK, Herzinsuffizienz, Diabetes | HRV ist in der Regel reduziert |
| Lebensstil | Ausdauertraining | HRV steigt (Parasympathikustonus erhöht) |
| Lebensstil | Rauchen, mentaler Stress | HRV ist reduziert |
| Äußere Faktoren | Hitze, Lärm, Schichtarbeit (Nacht) | HRV ist reduziert |
Arbeitsmedizinische Anwendung
Dauerleistungsgrenze (DLG)
Die DLG definiert die maximale körperliche Arbeit, die über eine 8-stündige Arbeitsschicht ohne fortschreitende Ermüdung geleistet werden kann.
- Bei allgemeiner dynamischer Belastung liegt die DLG bei etwa 105-110 Schlägen/min.
- Alternativ kann sie als Hf_Ruhe + 30 bis 35 Schläge/min bestimmt werden.
- Wird die DLG ständig deutlich überschritten, spricht man von schwerer körperlicher Arbeit. Es kommt zum sogenannten Ermüdungsanstieg der Hf.
Maximale Herzschlagfrequenz (Hf_max)
Es wird empfohlen, die Hf_max individuell im Rahmen einer ergometrischen Ausbelastung zu ermitteln. Die Nutzung von Faustformeln (wie 220 minus Lebensalter) sollte aufgrund der sehr breiten interindividuellen Streuung sehr zurückhaltend eingesetzt werden.
Psychische Belastungen
Zur Erfassung psychischer Belastungen eignen sich besonders die HRV-Parameter RMSSD, LF, HF und LF/HF. Eine Mindestaufnahmedauer von 5 Minuten wird hierfür empfohlen.
💡Praxis-Tipp
Verwenden Sie zur Bestimmung der maximalen Herzfrequenz keine Faustformeln wie '220 minus Lebensalter', sondern führen Sie eine individuelle ergometrische Ausbelastung durch. Achten Sie bei HRV-Messungen darauf, EKG-basierte Systeme zu nutzen, da reine Pulswellenmessungen (z.B. Smartwatches ohne EKG) für medizinische HRV-Analysen ungeeignet sind.