Kann die HRV meine aerobe Schwelle finden (DFA α1)?

Ja, ungefähr, mit einem guten Brustgurt. Bei einem stufenweise ansteigenden Belastungstest fällt eine Messgröße der Herzfrequenzvariabilität (HRV) namens DFA α1 von etwa 1,0 bei leichter Belastung in Richtung 0,5 bei harter Belastung. In einer Studie von 2021 mit 15 Männern stimmte die Herzfrequenz, bei der sie unter 0,75 fiel, im Mittel bis auf etwa 2 Schläge pro Minute mit der ersten ventilatorischen Schwelle überein. Das ist eine brauchbare Schätzung, kein Labortest, und Artefakte oder Extrasystolen können sie verderben.

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Das Wichtigste in Kürze

  • DFA α1 beschreibt, wie die Schlagabstände untereinander korreliert sind; in Ruhe und bei leichter Belastung liegt der Wert nahe 1,0, bei harter Belastung fällt er in Richtung 0,5.
  • Ein α1 von 0,75 wurde mit der ersten (aeroben) Schwelle in Verbindung gebracht, 0,5 mit der zweiten.
  • In einer Studie von 2021 mit 15 Männern lag die Herzfrequenz bei α1 = 0,75 im Mittel 1,9 Schläge pro Minute über der Gasaustauschschwelle, mit individuellen Abweichungen bis zu etwa 12 Schlägen.
  • Nötig sind ein Brustgurt, eine gleichmäßig ansteigende Rampe und wenige Artefakte; eine starke Artefaktkorrektur verfälscht α1 selbst.
  • Nutzen Sie α1 als Schätzung, um Trainingszonen festzulegen, und gleichen Sie den Wert damit ab, wie sich die Belastung anfühlt.

Ungefähr ja, wenn Sie einen Brustgurt verwenden. Bei einem Training, das stetig härter wird, fällt eine Messgröße der Herzfrequenzvariabilität (HRV) namens DFA α1 DFA α1 Der kurzfristige Skalierungsexponent der trendbereinigten Fluktuationsanalyse. Nahe 1 haben die Schläge auf jeder Skala ein Gedächtnis; nahe 0,5 verhalten sie sich wie Rauschen. α2 ist dieselbe Steigung über längere Abschnitte. Mehr zu DFA α1 von etwa 1,0 bei leichter Belastung in Richtung 0,5 bei harter Belastung. Die Herzfrequenz, bei der sie unter 0,75 fällt, stimmte im Mittel bis auf etwa 2 Schläge pro Minute mit der ersten ventilatorischen (aeroben) Schwelle überein (Rogers u. a., 2021).

Was DFA α1 misst

Die meisten HRV-Messgrößen fragen, wie stark die Abstände zwischen den Schlägen schwanken. Die trendbereinigte Fluktuationsanalyse (DFA) fragt, wie sie schwanken: ob auf einen langen Abstand eher weitere lange Abstände folgen, in einem Muster, das sich über kurze und lange Abschnitte wiederholt. α1 ist die Kurzzeitversion über Fenster von etwa 4 bis 16 Schlägen (Quigley u. a., 2024).

  • Ein α1 nahe 1,0 bedeutet, dass die Abstände auf fraktale Weise korreliert sind, wie es in Ruhe und bei sehr leichter Belastung typisch ist.
  • Ein α1 nahe 0,5 bedeutet, dass sie sich wie zufälliges Rauschen verhalten, ohne Gedächtnis von einem Schlag zum nächsten.

Schalten Sie im interaktiven Diagramm zwischen den Voreinstellungen um, um beide Enden dieser Skala zu sehen und wie sich die angepasste Steigung verändert:

Hat der Rhythmus ein Gedächtnis?

Fünf Minuten der Beispielaufzeichnung

α1 (4–16 Schläge)
0,49
α2 (16–64 Schläge)
0,65

Die Aufzeichnung „In Ruhe“ ist synthetisch: eine saubere Atemwelle alle vier Schläge mit zufälligem Rauschen zwischen den Schlägen. Über 4 bis 16 Schläge sieht sie daher fast wie Rauschen aus (α1 0,49), und die langsameren Wellen geben 16 bis 64 Schlägen etwas Gedächtnis (α2 0,65). Echte Aufzeichnungen in Ruhe ergeben meist ein α1 von etwa 1 oder mehr.

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Trendbereinigte Fluktuationsanalyse von fünf Minuten der Beispielaufzeichnung. Jeder Punkt ist die typische Schwankung der kumulierten Summe innerhalb von Boxen mit einer bestimmten Anzahl von Schlägen; auf doppelt logarithmischen Achsen liegen die Punkte auf Geraden, deren Steigungen α1 (4 bis 16 Schläge) und α2 (16 bis 64 Schläge) sind. Weißes Rauschen ergibt 0,5, 1/f-Rauschen ergibt 1. Die Beispielaufzeichnung ist synthetisch und liegt bei etwa 0,5; echte Aufzeichnungen in Ruhe ergeben meist etwa 1 oder mehr. Wechseln Sie die Reihe oder mischen Sie Rauschen hinein und beobachten Sie die Steigungen.

Ein doppelt logarithmisches Diagramm der Fluktuation über der Boxgröße von 4 bis 64 Schlägen, mit Punkten für jede Boxgröße und zwei angepassten Geraden: eine über 4 bis 16 Schläge für α1, eine über 16 bis 64 Schläge für α2. Anzeigen nennen α1 und α2. Danach folgt ein Satz, der sie erklärt. Vier Schaltflächen wählen die Aufzeichnung in Ruhe, weißes Rauschen, 1/f-Rauschen oder die Aufzeichnung mit Extrasystolen; ein Regler mischt weißes Rauschen in die gewählte Reihe.

Unter Belastung löst sich die Vagusbremse mit steigender Anstrengung. Die Arbeitsgruppe um Michael (2017) hält fest, dass der RMSSD RMSSD Quadratwurzel aus dem Mittelwert der quadrierten Differenzen aufeinanderfolgender Intervalle: eine HRV-Messgröße in ms, die zeigt, wie stark sich jeder Herzschlagabstand vom nächsten unterscheidet. Spiegelt vor allem die Vagusaktivität wider. Mehr zu RMSSD schon bei mäßiger Belastung unter 5 ms fällt, sodass die klassischen HRV-Messgrößen kaum noch etwas zu berichten haben. α1 verändert sich dagegen über den gesamten Bereich weiter, und das macht ihn nützlich, um die Intensität einzuschätzen.

Was die Studien ergaben

Die Arbeitsgruppe um Rogers (2021) untersuchte 15 Männer in einem Stufentest auf dem Laufband, mit einem Forschungs-EKG (1.000 Hz) und einem Gasanalysator. α1 wurde über Fenster von 2 Minuten berechnet und alle 5 Sekunden aktualisiert. Als Marker wählte die Gruppe 0,75, die Mitte zwischen 1,0 und 0,5:

Mittlere Abweichung von der GasaustauschschwelleÜbereinstimmung
Herzfrequenz bei α1 = 0,751,9 Schläge pro Minute höher (im Mittel 154 gegenüber 152)Individuelle Abweichungen von etwa 8 darunter bis 12 darüber; r = 0,97
Sauerstoffaufnahme bei α1 = 0,750,33 ml/kg/min höherr = 0,99

Rogers und Gronwald (2022) fassten die seither erschienenen Arbeiten zusammen: 0,75 hing bei Freizeitläuferinnen und Freizeitläufern, Herzpatientinnen und Herzpatienten sowie Elite-Triathletinnen und -Triathleten mit der aeroben Schwelle zusammen, und ein weiterer Abfall auf etwa 0,5 ging mit der zweiten, anaeroben Schwelle einher.

Die Grenzen

  • Fehlerhafte Schläge. Die Arbeitsgruppe um Rogers schloss 2 von 17 Männern wegen häufiger atrialer Extrasystolen Extrasystole Ein Herzschlag, der nicht vom normalen natürlichen Schrittmacher des Herzens ausgeht und meist zu früh kommt. Extrasystolen sind häufig, verzerren die HRV aber, wenn man sie nicht entfernt oder korrigiert. Mehr zu Extrasystole aus. Rogers und Gronwald berichten, dass bei 1 bis 3 % korrigierten Schlägen die Verzerrung von α1 vernachlässigbar war und bei 6 % mit einem Korrekturverfahren größer, auch wenn sich die Herzfrequenz an der Schwelle um höchstens 1 Schlag pro Minute verschob.
  • Sensoren. Die erste Studie nutzte ein EKG EKG Eine Aufzeichnung der elektrischen Aktivität des Herzens mit Elektroden auf der Haut. RR-Intervalle aus dem EKG sind die Referenzmethode für die Messung der HRV. Mehr zu EKG mit 1.000 Hz. Ein Polar-H7-Gurt ergab Schwellen, die etwa 4 Schläge pro Minute niedriger lagen als beim EKG. Dass optische Sensoren am Handgelenk genau genug sind, ist nicht belegt.
  • Wer getestet wurde. An der Studie von 2021 nahm keine Frau teil. Die Ergebnisse stammen aus Stufentests mit ansteigender Belastung, nicht aus Einheiten mit gleichbleibender Belastung.
  • Individuelle Streuung. Eine mittlere Abweichung von 2 Schlägen pro Minute verdeckt individuelle Abweichungen von bis zu 12.

So probieren Sie es aus

  1. Tragen Sie einen Brustgurt, der die Abstände von Schlag zu Schlag meldet.
  2. Machen Sie einen Stufentest: Beginnen Sie locker und steigern Sie Tempo oder Leistung alle paar Minuten, bis es hart wird.
  3. Verwenden Sie eine App, die α1 live anzeigt oder die Datei hinterher auswertet, und notieren Sie die Herzfrequenz, bei der α1 unter 0,75 fällt.
  4. Wiederholen Sie das an einem anderen Tag und gleichen Sie den Wert damit ab, wie sich die Belastung anfühlt und wie sich Ihre Atmung verändert.

Der HRV-Rechner auf dieser Website kann Schritt 3 nicht übernehmen. Er gibt ein einziges α1 für die gesamte geladene Datei aus. Ein Rampentest braucht α1, berechnet über kurze gleitende Fenster wie die 2-Minuten-Fenster der Studie oben und aufgetragen gegen die Herzfrequenz; verwenden Sie also eine App, die genau dafür gedacht ist.

Wenn bei Ihnen Herzrhythmusstörungen bekannt sind oder Sie häufig Herzstolpern haben, ist α1 voraussichtlich unzuverlässig, und Sie sollten vor einem Test bis zur Ausbelastung mit Ihrer Ärztin oder Ihrem Arzt sprechen. Einen größeren Überblick über die HRV im Training bietet HRV für Training und Erholung.

Häufige Fragen

Kann ich den optischen Sensor meiner Uhr verwenden?

Nicht zuverlässig. DFA α1 hängt von der genauen zeitlichen Erfassung der Schläge ab, und die Studien nutzten ein EKG oder einen Brustgurt. Selbst ein Polar-H7-Brustgurt ergab in einem Vergleich eine Schwelle, die etwa 4 Schläge pro Minute niedriger lag als beim EKG.

Welche Apps zeigen DFA α1?

Rogers und Gronwald (2022) nennen mehrere Web- und Handy-Apps, die ihn live anzeigen, und ein Garmin-Datenfeld namens alphaHRV, das ihn jede Sekunde aus den letzten 200 Schlägen aktualisiert. Kubios kann ihn aus einer aufgezeichneten Datei berechnen.

Warum fällt DFA α1, wenn ich mich mehr anstrenge?

Bei leichter Belastung schwanken die Schlagabstände korreliert und fraktal. Mit steigender Belastung löst sich die Vagusbremse, und das Muster zerfällt in Richtung zufälliges, unkorreliertes Rauschen, bei dem α1 etwa 0,5 beträgt. Der genaue Mechanismus wird noch untersucht.

Quellen

  1. A New Detection Method Defining the Aerobic Threshold for Endurance Exercise and Training Prescription Based on Fractal Correlation Properties of Heart Rate Variability Frontiers in Physiology, 2021
  2. Fractal Correlation Properties of Heart Rate Variability as a Biomarker for Intensity Distribution and Training Prescription in Endurance Exercise: An Update Frontiers in Physiology, 2022
  3. Cardiac Autonomic Responses during Exercise and Post-exercise Recovery Using Heart Rate Variability and Systolic Time Intervals—A Review Frontiers in Physiology, 2017
  4. Publication guidelines for human heart rate and heart rate variability studies in psychophysiology—Part 1: Physiological underpinnings and foundations of measurement Psychophysiology, 2024