Die Genauigkeit der %HFmax Trainingsherzfrequenz-Vorgabe ist abhängig vom Verlauf der HF- Leistungskurve P. Hofmann, R. Pokan, M. Wonisch, F.M. Fruhwald, A. Rohrer, S. P. von Duvillard, D. Brandt, P. Schmid Institut für Sportwissenschaften, Universitäten Graz und Wien, Med. Univ. Klinik Graz, REHA-Zentren St. Radegund und Bad Schallerbach, University of North Dakota, Grand Forks, USA Tabelle 1: Charakteristik der Probanden und ausgewählte Variablen der Leistungsfähigkeit (k HR – Ausmass und Richung der HF- Leistungskurve; P – Leistung; VO 2 – Sauerstoffauf-nahme; LTP 1 , LTP 2 – erster und zweiter Laktat Turn Point; EQ TP – Turn Point der Equivalente für Sauerstoff (O 2 ) und Kohlendioxid (CO 2 ) Abb. 3: Zusammenhang zwischen dem zweiten Laktat Turn Point (LTP 2 ) und dem TP des Equivalents für CO 2 (P EQ CO 2 TP) (A) und dem Herzfrequenz Turn Point (P HRTP) (C) sowie der Zusammen-hang zwischen dem ersten Laktat Turn Point (LTP 1 ) und dem Equivalent für Sauer-stoff (P EQ O 2 TP) (B). D zeigt den Zusam-menhang zwischen der Krümmung (k HR ) der Herzfrequenz-Leistungskurve und der %HF max am LTP 2 . Abb. 2: Objektive Bestimmung von Ausmaß und Richtung der Krümmung (k HR ) der Herzfrequenz-Leistungkurve mittels Polynomannäherung (Med. Sci. Sports Exerc. 33, 2001, 10: 1726-1731). 0 50 100 150 200 250 300 60 80 100 120 140 160 180 HR DEF 2 4 6 8 10 12 14 LTP 1 LTP 2 HR NEG 85% HR max Power (W) HR (b.min -1 ) La (mmol.l -1 ) EINLEITUNG Die %HF max Methode wird weitverbreitet zur Steuerung der Trainingsbelastung bei gesunden Personen und auch Patienten verwendet (1). Es ist dies eine der ältesten Methoden zur Beschreibung der Trainingherzfrequenz und verwendet einen definierten Prozentwert der maximalen symptomlimitierten Herzfrequenz (HF max ). Bezugnehmend auf Pollock et al. (2) empfiehlt das American College of Sports Medicine (1) Trainingsintensitäten zwischen 55-60% und 90% der maximalen Herzfrequenz oder 40-50% und 85% der Sauerstoffaufnahme- (VO 2 R) oder Herzfrequenz-Reserve (HFR). Diese Richtlinien beziehen sich auf die aktuellsten Lehrbücher mit Obergrenzen der %HF max bei 85-90%. In einer kürzlich publizierten Arbeit konnten wir die Abhängigkeit des %HF max -Modells vom Verlauf der Herzfrequenz-Leistungskurve (HFLK) bei jungen gesunden Probanden zeigen (3). Das Ziel der Studie war die Untersuchung des Einflusses des Verlaufs der HFLK auf die Genauigkeit der Bestimmung der Trainingsherzfrequenz berechnet als fixer Prozentsatz der maximalen Herzfrequenz bei Patienten mit unterschiedlichen kardialen Erkrankungen. PROBANDEN UND METHODIK 36 männliche Patienten (Myokard Infarkt - MI, N=15; Kardiomyopathie - CMP, N=13; Hypertoniker - HYP, N=8) wurden untersucht. Alle Probanden absolvierten einen stufenförmigen maximalen Belastungstest am elektrisch gebremsten drehzahlunabhängigen Fahrradergometer mit einem Stufenanstieg von 10 W/min. Der erste (LTP 1 ) und zweite (LTP 2 ) Laktat Turn Point, Umstellpunkte der Equivalente für O 2 (VE/O 2 TP) und CO 2 (VE/CO 2 TP) sowie der Herzfrequenz-Turn Point (HRTP) wurden als submaximale Kennzahlen der Leistungsfähigkeit bestimmt (Abb 1). Zur Bestimmung des Ausmaßes und der Richtung der HFLK wurde in diese ein Polynom 2. Ordnung gelegt und die Differenz der Tangentenwinkel am LTP 1 und bei P max berechnet und als Mass für die Krümmung (k HF ) der HFLK definiert (4) (Abb 2 und 3). ERGEBNISSE Wie bereits bei den gesunden jungen Probanden (3) findet man bei den Patienten weder einen einheitlichen noch einen strikt linearen Verlauf der HFLK. Die Leistung (P) und die Blutlaktatkonzentration (La) an LTP 1 , LTP 2 und bei P max unterschieden sich nicht sign. zwischen den untersuchten Patientengruppen (Tab. 1). Die Leistung am LTP 2 war sign. korreliert mit der Leistung am HRTP (r=0.98; P<0.001) und der P-VE/VCO 2 -TP (r=0.98; P<0.001). P-LTP 1 war sign. korreliert mit P-VE/VO 2 TP (r=0.96, P<0.001). Die HF am LTP 1 und bei P max unterschied sich nicht sign. zwischen den Gruppen und lag bei 108±14 min -1 am LTP 1 und bei 153±23 min -1 bei HF max . Kombiniert man alle Gruppen, ist die %HF max am LTP 2 im Mittel bei 85.0±5.6% (range 70-97%). Die HF (r= 0.39, P<0.01) und %HF max (r=0.71; P<0.001) am LTP 2 waren sign. abhängig vom Verlauf der HHLK und waren umso niedriger, je niedriger k HF bestimmt wurde. Aus unseren Daten kann man daher ableiten, dass die Vorgabe der Trainingsherzfrequenz über einen fixen Prozentsatz der HF max zu einer Überforderung bei Patienten führen kann, die ein nicht reguläres Verhalten des HF-Verlaufs zeigen. LITERATUR 1) American College of Sports Medicine. ACSM´s Guidelines for Exercise Testing and Prescription. Philadelphia, PA: Lippincott Williams & Wilkins, 2000, pp. 145-147. 2) POLLOCK, M.L., and D. H. SCHMIDT. Heart Disease and Rehabilitation. Champaign, IL: Human Kinetics, 1995, p. 148. 3) P. HOFMANN, S.P. vonDUVILLARD, F.-J. SEIBERT, R. POKAN, M. WONISCH, L.M. LeMURA, G. SCHWABERGER: %HR max target heart rate is dependent on heart rate performance curve deflection. Med. Sci. Sports Exerc. 33, 2001, 10: 1726-1731. 4) POKAN, R., HOFMANN, P., PREIDLER, K., LEITNER, H., DUSLEAG, J., EBER, B., SCHWABERGER, G., FÜGER, G.F., and W. KLEIN. Correlation between deflection of heart rate/performance curve and myocardial function in exhaustive bicycle ergometry. Eur. J. Appl. Physiol. 67:385-388, 1993. 0 50 100 150 200 250 300 60 80 100 120 140 160 180 HR La 2 4 6 8 10 12 14 LTP 1 LTP 2 k HR1 k HR2 Power (W) HR (b.min -1 ) La (mmol.l -1 ) DEF 0 300 600 900 1200 1500 80 100 120 140 160 180 200 220 2 4 6 8 10 12 14 16 kHR= 0.7144 LTP1 LTP2 HRTP time (s) HR (b.min -1 ) La (mmol.l -1 ) NON 0 300 600 900 1200 1500 80 100 120 140 160 180 200 220 2 4 6 8 10 12 14 16 kHR= 0.027 LTP1 LTP2 time (s) HR (b.min -1 ) La (mmol.l -1 ) NEG 0 300 600 900 1200 1500 80 100 120 140 160 180 200 220 2 4 6 8 10 12 14 16 kHR= - 0.5577 LTP1 LTP2 HRTP time (s) HR (b.min -1 ) La (mmol.l -1 ) 50 100 150 200 50 100 150 200 250 Y = 1,41 + 0,99*X R=0.984 P<0.001 N=35 P EQCO2TP (W) P LTP2 (W) 50 100 150 200 50 100 150 200 250 Y = 2,46008 + 0,98273*X R=0.979 P<0.001 N=19 P HRTP (W) P LTP2 (W) 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 120 140 Y = 0,94734 + 0,89556*X R=0.955 P<0.001 N=29 P EQO2TP (W) P LTP1 (W) 70 75 80 85 90 95 -1,0 -0,5 0,0 0,5 Y = -3,23 + 3,6e-02*X R=0.707 P<0.001 N=39 kHR %HRmax/LTP2 Abb. 1: Typische Beispiele für der Verlauf der HF während stufenförmig ansteigender Fahrradergometerbelastung (Med.Sci. Sports Exerc. 30, 1998, 10: 1475-1480). Abb. 4: Abhängigkeit der Genauigkeit der Trainingsherz-frequenz- Vorgabe vom Verlauf der Herzfrequenz-Leistungskurve bei Verwendung eines fixen Prozentsatzes (z.B. 85%) der HF max . A B C D Variable Einheit Myokard Infarkt Kardiomyopathie Hypertension Age yrs 59,6 ± 9,6 51,9 ± 11,2 57,9 ± 10,4 Height cm 175,7 ± 5,0 177,5 ± 6,7 179,1 ± 7,8 Weight kg 81,2 ± 8,7 89,4 ± 17,2 76,4 ± 5,1 k HR ---- -0,12 ± 0,31 -0,17 ± 0,30 0,002 ± 0,25 HR LTP 1 b.min -1 109 ± 13 102 ±12 125 ± 9 HR LTP 2 b.min -1 127 ±19 122 ± 17 145 ± 20 HR EQO 2 TP b.min -1 106 ± 14 101 ± 13 122 ± 16 HR EQCO 2 TP b.min -1 129 ± 23 124 ± 116 142 ± 20 HR max b.min -1 151 ± 22 147 ± 25 165 ± 18 %HR max / LTP2 ---- 84,6 ± 6,1 83,6 ± 5,8 87,9 ± 3,4 P LTP 1 W 61 ±24 49 ± 23 129 ± 2 P LTP 2 W 99 ± 35 85 ± 28 179 ± 54 P EQ O 2 TP W 55 ± 19 49 ± 21 119 ± 18 P EQ CO 2 TP W 98 ± 34 85 ± 31 176 ± 57 P max W 141 ± 37 116 ± 34 243 ± 66 VO 2 LTP 1 ml.kg -1 .min -1 14,1 ± 3,7 11,0 ± 3,7 25,0 ± 2,7 VO 2 LTP 2 ml.kg -1 .min -1 19,2 ± 5,3 15,8 ± 4,0 37,2 ± 4,2 VO 2 EQ O 2 TP ml.kg -1 .min -1 13,4 ± 3,4 11,5 ± 2,0 23,7 ± 4,6 VO 2 EQ CO 2 TP ml.kg -1 .min -1 19,4 ± 5,3 16,9 ± 4,2 35,7 ± 5,3 VO 2max ml.kg -1 .min -1 25,3 ± 5,8 22,4 ± 4,8 43,3 ± 5,3 La LTP 1 mmol.l -1 1,48 ± 0,40 1,15 ± 0,33 1,46 ± 0,38 La LTP 2 mmol.l -1 2,32 ± 0,55 2,19 ± 0,73 3,25 ± 1,11 La EQ O 2 TP mmol.l -1 1,39 ± 0,41 1,17 ± 0,35 1,38 ± 0,46 La EQ CO 2 TP mmol.l -1 2,86 ± 0,92 2,41 ± 0,96 2,98 ± 1,06 La max mmol.l -1 6,16 ± 2,04 5,17 ± 1,68 7,69 ± 3,41