In: Krankengymnastik. Zeitschrift für Physiotherapeuten. 10/2005, S

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1 Grothe, C.; Hahn, A.; Hottenrott, K. Zum Einfluss des Mediums Wasser auf die Herzfrequenz und ihre Variabilität Institut für Sportwissenschaft der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg In: Krankengymnastik. Zeitschrift für Physiotherapeuten. 10/2005, S Zusammenfassung: Das Ziel der Untersuchung bestand darin, die Auswirkungen des Mediums Wasser (31 C) auf die Herzfrequenz (Hf) und vor allem auf die Herzfrequenzvariabilität (HRV) zu überprüfen. Die Schwankungen der Herzfrequenz werden als Herzfrequenzvariabilität (HRV, englisch: Heart Rate Variability) bezeichnet. Dieser Parameter wird in der Medizin als diagnostische Größe genutzt und zunehmend auch zur Klärung von Belastungsfragen bei Bewegungsprogrammen bemüht. Die Studie zeigte, dass sich die aquale Immersion in Abhängigkeit von der Körperposition unterschiedlich auf den Organismus auswirkt. Im Rahmen der varianzanalytischen Auswertung ergibt der Vergleich des Sitzens an Land mit dem Sitzen im Wasser ein Absinken der Hf und Ansteigen der HRV. Auch in unterschiedlichen Wassertiefen sinkt die Hf unter dem Einfluss des zunehmenden Wasserdrucks weiter ab. Allerdings ist ein nochmaliger Anstieg der HRV im schultertiefen Wasser nicht nachweisbar. Insgesamt entfaltet das Sitzen im Wasser bereits bei einer Eintauchtiefe bis zur Hüfte eine entspannende Wirkung. Aus den vorliegenden empirischen Daten geht hervor, dass sich bei der Gegenüberstellung von Rückenlage an Land und der Rückenlage im Wasser keine gravierenden Veränderungen ergeben haben. In der Bauchlage konnte ein Anstieg der niedrigfrequenten Parameter (LF) und eine Veränderung des Verhältnis von niedrigfrequenten und hochfrequenten Werten (LF/HF) ermittelt werden. Davon ausgehend, dass eine hohe HRV ein Indikator für Entspannung ist, kann ein Aufenthalt im Wasser (31 C) diesen Entspannungszustand begünstigen und so der Gesundheit dienlich sein. Aus den vorliegenden Ergebnissen lässt sich schlussfolgern, dass mit Hilfe einer Messung der HRV im Wasser der vegetative Funktionszustand bestimmt und bis zu einem gewissen Grad die Belastung des Herz-Kreislauf-Systems anhand der Hf festgestellt werden kann. Aufgrund der zeitnahen Bestimmung der HRV und Hf ist es möglich, funktionelle Anpassungen des Organismus schneller festzustellen. Die Messung der HRV versteht sich als eine Ergänzung und Präzisierung der Leistungsdiagnostik bei gesundheitsorientierten und therapeutischen Bewegungsprogrammen. Herzfrequenzvariabilität (Heart Rate Variability - HRV), Adaptation, hochfrequente (HF) Werte, niedrigfrequente Werte (LF), sehr niedrigfrequente Werte (VLF) Bereiche

2 1 Problemstellung Das Verhalten der Herzfrequenzvariabilität wird gegenwärtig in den unterschiedlichsten Bereichen (Innere Medizin, Neurologie, aber auch im Ausdauer- und Entspannungstraining) intensiv untersucht. Ebenso ist der Einfluss des Mediums Wasser auf das physiologische Verhalten der Herzfrequenzvariabilität von großem Interesse, weil dort vielfältige bewegungstherapeutische Programme stattfinden. Bei einzelnen Indikationen, wie beispielsweise Koronarer Herzkrankheit (KHK) und Diabetes, ist eine komplexe Leistungsdiagnostik (EKG, Pulsfrequenzmessung, Ruhe- und Belastungsblutdruckmessung im Wasser, Ermittlung der Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxidabgabe) erforderlich, um unerwünschte Nebenwirkungen oder sogar Schädigungen durch den Wassereinfluss auszuschließen (Niklas & Hottewitz, 1998). Die Standardisierung von Herzfrequenzvariabilitätsmessungen im Wasser kann zur Erleichterung und Präzisierung der Leistungsdiagnostik beitragen. Eine Vielzahl von Untersuchungen ist nötig, um den Einfluss des Wassers auf die HRV nachzuweisen. Zahlreich sind hingegen die Studien zum Verhalten der Herzfrequenz im Wasser und das HF- Verhalten wird unterschiedlich interpretiert. Völker (1983) spricht von Schlägen pro Minute in der Schwimmlage, Weber-Witt (1993) von 8-10 Schlägen pro Minute in vertikaler Position und Wilmore und Costill (1999) von 5-8 Schlägen pro Minute bei teilweisem Eintauchen in das Wasser. Hier wird deutlich, dass diese Studien auf keiner gemeinsamen Grundlage basieren. Hahn et al. (2003, S. 55) kritisieren diesen Zustand: Einzelne Kausalitätsbezüge werden zur Bestimmung eines Phänomens bemüht und scheitern vielfach, weil minimale Veränderungen der Ausgangsbedingungen nachfolgende Prozesse umfassend verändern bzw. ein komplexes System kausal interpretiert wird. Der vorliegende Beitrag beschreibt neuartige Bezüge zur Herzfrequenz, da die bisher kaum untersuchte Herzfrequenzvariabilität ermittelt wird. 2 Theoretische Grundlagen der HRV In Abhängigkeit von internen und externen Belastungsfaktoren variiert die Herzschlagabfolge bei gesunden Menschen um mehr als 100 Millisekunden. Das heißt, bei einer Hf von 60 Schlägen in einer Minute erfolgt nicht jeder Schlag zwangsläufig auf genau eine Sekunde. Diese Variation (Schwankung) wird als Herzfrequenzvariabilität (HRV, englisch: Heart Rate Variability) bezeichnet (Hottenrott, 2002). Eine in Ruheposition ausgeprägt hohe Variabilität zeugt von einem gesunden, eine eingeschränkte Variabilität von einem kranken Zustand des Organismus. Die HRV beschreibt damit die Fähigkeit des Herzens, die Herzschlagabfolge zu variieren und sie wechselnden Anforderungen anzupassen (Hottenrott, 2002). Steigen die Anforderungen an den Organismus, so vermindert sich die HRV. Diese Form der Anpassung wird durch den Sympathikus ausgelöst, welcher am Sinusknoten seine Wirkung entfacht und Adrenalin und Noradrenalin freisetzt. Im Zustand der Ruhe, Entlastung und Entspannung bewirkt der Parasympathikus, welcher den rechten Vorhof innerviert und Acetylcholin freisetzt, eine Erhöhung der HRV. Die Aufschlüsselung der Hf und ihrer Variabilität geben Rückschlüsse auf die Aktivitäten des Sympathikus und des Parasympathikus. Ein ausgeglichenes Verhältnis zwischen Sympathikus und Parasympathikus wird sympathovagale Balance genannt (Löllgen, 1999). 2.1 Parameter der HRV

3 Die HRV kann durch eine Zeitbereichsanalyse und eine Frequenzanalyse ermittelt werden. Als Parameter der Frequenzanalyse (Tab.1) dienen die Herzschläge in Form von physikalischen Schwingungen. Sie differenzieren die unterschiedlichen Einflüsse des Sympathikus und des Parasympathikus auf den Herzrhythmus. Die Frequenzanalyse ermöglicht eine Einteilung in hochfrequente (HF), niedrigfrequente (LF) und sehr niedrigfrequente (VLF) Bereiche (Tab.1) (König et al., 2003). Als Basis der Berechnung der Frequenzen dienen die zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen Herzschlägen. Das Gesamtergebnis aller drei Frequenzbereiche wird als Total Power bezeichnet (König et al., 2003). Die Zeitbereichsanalyse berechnet Parameter, die über einen definierten Zeitraum die Verteilung der RR-Intervalle beschreiben. Die Parameter lassen sich in zwei Gruppen einteilen. Zum einen in Parameter, welche die Charakteristik der RR-Intervalle widerspiegeln (z. B. SD, RR) und zum anderen in Parameter, welche die Verteilung der Differenzen benachbarter RR-Intervalle darstellen (z. B. pnn50, RMSSD) (Tab.2). Tab.1 Auszug aus den Parametern der Frequenzanalyse (vgl. Hottenrott, 2002) Parameter Einheit Definition ms² High Frequency (0,15-0,4 Hz) charakterisiert die HF % Aktivität des Parasympathikus Low Frequency (0,04-0,15 Hz) kennzeichnet den ms² LF Einfluss der Barorezeptoren und die sympathische % Aktivität VLF LF / HF TP ms² % ms² Very Low Frequency (0-0,04 Hz) kennzeichnet den Einfluss der Thermoregulation und des Renin- Angiotensin-Systems Das Verhältnis der niederen Frequenzen (LF) zu den hohen Frequenzen (HF) spiegelt die sympathovagale Balance wieder Die Gesamtleistung (Total Power) umfasst die gesamte Aktivität des Sympathikus und Parasympathikus Tab.2 Auszug aus den Parametern der Zeitbereichsanalyse (vgl. Hottenrott, 2002)

4 Parameter Einheit Definition RR-Intervall ms definiert den Abstand zweier Herzschläge Standardabweichung aller RR-Intervalle, welche ms SD die Gesamtvariabilität charakterisiert RLX ms drückt die Entspannungsrate aus gibt in Prozent an wie viele aufeinander folgende Intervalle mehr als 50 Millisekunden von einander pnn50 abweichen % je größer der Prozentsatz, desto größer ist die parasympathische Aktivität. Quadratwurzel des quadratischen Mittelwertes der RMSSD ms Summe aller Differenzen zwischen benachbarten RR-Intervallen charakterisiert den Einfluss des Parasympathikus 2.2 Einfluss physiologischer Systeme auf die HRV Das autonome Nervensystem ist Bestandteil eines komplexen Gefüges. Es steht in einer engen Wechselbeziehung mit den physiologischen Systemen: Thermoregulation, Atmung, Renin- Angiotensin, Barorezeptoren und Herz-Kreislauf. Höhere Hirnzentren und mentale Prozesse beeinflussen ebenfalls das ANS und umgekehrt (Hottenrott, 2002). Abb. 1 Modulatoren der HRV (vgl. Hottenrott, 2002, S.11) Die HRV variiert in einem Frequenzbereich von 0,0-0,4 Hertz. Die Thermoregulation beeinflusst die HRV im Bereich der VLF (0,00-0,04 Hz). Auch der Einfluss des Renin-Angiotensin-Systems schlägt sich im eben genannten Bereich nieder (Mc Craty / Watkins, 1996). Es vermindert die Wirkung des baroreflektorischen Systems bei einem verringerten peripheren Gefäßwiderstand und steigert dessen Wirkung bei einem erhöhten Widerstand (Hottenrott, 2002). Die Barorezeptoren überwachen den arteriellen Blutdruck und reagieren auf arterielle Druckschwankungen. Über den Karotissinusnerv und über einen Ast des Nervus Vagus gelangen afferente Impulse zum kreislaufregulierenden Zentrum, der sog. Medulla oblangata und informieren über die Druckverhältnisse. Steigt der arterielle Druck an, so nimmt die Frequenz der Nervenimpulse in den Pressorezeptoren zu. Fällt der Druck plötzlich ab, so nimmt auch die Frequenz ab. Der Einfluss

5 der Barorezeptoren liegt im Bereich von 0,1 Hz. Die Antwort der kreislaufregulierenden Neuronen auf eine Druckerhöhung ist eine Aktivierung des Parasympathikus und Hemmung des Sympathikus. Dies hat eine Herzfrequenzsenkung zur Folge (Thews, et al. 1999). Die HRV reagiert auch auf die Atmung (insbesondere auf die Atemfrequenz und auf die Atemtiefe). Beim Einatmen ist ein Anstieg der Hf und beim Ausatmen ein Abfall zu beobachten. Der Parasympathikus ist für den Einfluss der Atmung auf die HRV verantwortlich. Dabei zeigt eine Frequenz von 0,1 Hz (6 Atemzüge pro Minute) einen entspannten Zustand an. Bei physischer und / oder psychischer Belastung nimmt der Einfluss der Atmung aufgrund eines erhöhten Sympathikustonus ab (Hottenrott, 2002). Von höheren Hirnzentren und dem Gefühls- und Wahrnehmungsbereich ausgehende Reize stehen in direkter Wechselwirkung mit dem autonomen Nervensystem. So ist nachgewiesen, dass bewusste Entspannung oder auch Konzentration die HRV modulieren (Vestweber & Hottenrott, 2002). 3 Untersuchungsmethodik In die Studie wurden 15 (7 weiblich, 8 männlich) gesunde Probanden im durchschnittlichen Alter von 26,5 ± 3,5 Jahren einbezogen. Die Untersuchung unterteilt sich in 7 Messungen der HRV und Hf. (1) 5 Minuten Liegen auf dem Rücken an Land (Abb.1) (2) 5 Minuten Liegen auf dem Bauch an Land (Abb.2 ) (3) 5 Minuten Sitzen an Land (Abb.3) (4) 5 Minuten Sitzen in hüfttiefem Wasser (Abb. 4) (5) 5 Minuten Sitzen in schultertiefem Wasser (Abb.5) (6) 5 Minuten Liegen auf dem Rücken im Wasser (Abb.6) (7) 5 Minuten Liegen auf dem Bauch im Wasser (Abb.7) Die Raumtemperatur betrug konstant 30 C und die Wassertemperatur 31 C. Die Reihenfolge der Messungen entspricht der eben genannten Aufzählung. Jeder Messung im Liegen und der Messung im Sitzen an Land ging eine Ruhephase von 3 Minuten voraus, um zu gewährleisten, dass tatsächlich die Ruheherzfrequenz aufgezeichnet wird. Abb.1. Rückenlage an Land Abb.2. Bauchlage Land

6 Abb.3. Sitzen an Land Abb.4. Sitzen in hüfttiefem Wasser Der Versuchsleiter lässt den Proband mit Hilfe einer Fernbedienung bis zur Hüfte (Abb.4) und anschließend bis zu den Schultern (Abb.5) in das Wasser ein. Hier entfallen die Ruhepausen von 3 Minuten, da der Proband nicht aktiv ist und somit die Aufzeichnung der Ruheherzfrequenz gewährleistet ist. Abb.5. Sitzen in schultertiefem Wasser Für die Messungen in der Rückenlage im Wasser legt sich der Proband einen Aquagürtel an und unterlagert seine Halswirbelsäule und seine Arme mit einer Aquanudel, s. d. keine Haltearbeit von der Halsmuskulatur geleistet werden muss und die Arme nicht absinken können. Die Beine werden aus den gleichen Gründen mit einer Aquanudel unterlagert. Abb.6. Rückenlage im Wasser Abb.7. Bauchlage Wasser Die letzte Messung erfolgt in der Bauchlage im Wasser (Abb.7). Zusätzlich zu den Aquanudeln und dem Aquagürtel trägt jeder Proband eine Tauchermaske und einen Schnorchel, um eine problemlose Atmung für die Dauer von 8 Minuten gewährleisten zu können (3 Minuten Ruhephase + 5 Minuten Messung).

7 3.1 Bestimmung der Herzfrequenz und der Herzfrequenzvariabilität Zur Aufzeichnung der kardialen elektrischen Impulse dient die Polaruhr S 810 (Abb.8), welche über eine Aufzeichnungsdauer von ca Herzschlägen verfügt. Abb.8. Polaruhr S 810 Abb.9. IR-Interface Die aufgezeichneten Daten werden mittels dem Polar IR Interface (Abb.9) in einen Personalcomputer eingelesen. Mit der Software Polar-Precision-Perfomance 4.0 werden diese Daten dann ausgewertet. 4 Deskriptive Statistik und Prüfende Statistik In jeder Körperposition werden die Mittelwerte und Standardabweichungen der Parameter (HF, LF, VLF, LF/HF, RLX, pnn50, RMSSD und Hf) für die statistische Aufbereitung bestimmt. Alle Parameterwerte werden mit Hilfe des Kolmogorov-Smirnov Tests auf Normalverteilung überprüft. Normalverteilte Daten werden mittels t-test bei gepaarten Stichproben miteinander verglichen. Es werden die Parameter der Bauchlage an Land den Parametern der Bauchlage im Wasser und die Parameter der Rückenlage an Land den Parametern der Rückenlage im Wasser gegenübergestellt. Der Vergleich der sitzenden Positionen an Land, in hüft- und schultertiefem Wasser wird mittels multivariater Varianzanalyse durchgeführt. Das Signifikanzniveau ist definiert als p,05. Die statistische Bearbeitung erfolgt mit dem Programm SPSS Ergebnisse Vergleich Sitzen an Land (SL) vs. Sitzen in hüftiefen Wasser (SHW) Tab.5 Darstellung der Mittelwerte und Standardabweichungen der einzelnen Parameter für SL vs. SHW, sowie der resultierenden Signifikanzen Auf die Darstellung jener Parameter, welche sich nicht nachweislich verändert haben wurde verzichtet. Standardabweichung Signifikanz Mittelwert Parameter SL SHW SL SHW RMSSD 37,1 48,8 19,3 26,3,030 pnn50 8,6 13,1 8,7 11,0,033 RLX 27,1 40, ,3,017 HF 14,9 18,7 12,1 12,3,048 LF 33,8 28,2 15,2 9,3,044 LF / HF 411,7 254,9 462,2 242,3,047 Hf 69,9 64,5 10,0 8,4,000

8 Vergleich Sitzen in hüfttiefem (SHW) vs. Sitzen in schultertiefem Wasser (SSW) Tab.6 Darstellung der Mittelwerte und Standardabweichungen der Parameter für die Positionen SHW vs. SSW, sowie der resultierenden Signifikanzen Parameter Mittelwert Standardabweichung SHW SSW SHW SSW Signifikanz RMSSD 48,8 59,4 26,3 35,4,027 VLF 53,0 41,4 14,8 19,5,022 Hf 64,5 60,7 8,4 9,4,002 Vergleich des Sitzens an Land (SL) vs. Sitzen in schultertiefem Wasser (SSW) Tab.7 Darstellung der Mittelwerte und Standardabweichungen der Parameter für die Positionen SL vs. SSW, sowie der sich daraus ergebenden Signifikanzen Parameter Mittelwert Standardabweichung SL SSW SL SSW Signifikanz RMSSD 37,1 59,4 19,3 35,4,009 pnn50 8,6 15,8 8,7 11,8,019 HF 14,9 25,5 12,1 16,9,012 VLF 51,2 41,4 17,2 19,5,030 LF / HF 411, ,2 119,9,041 Hf 69,9 60,7 10,0 9,4,000 Vergleich der Rückenlage an Land (RLL) vs. Rückenlage im Wasser (RLW) In der Rückenlage an Land betrug die durchschnittliche Hf 61,5 ± 9,9 Schläge pro Minute. Die durchschnittliche Hf in der Rückenlage im Wasser liegt mit 59,6 ± 9,9 Schlägen pro Minute nur um 1,9 unter der Hf an Land. Ein signifikanter Unterschied ist nicht feststellbar. Ebenso verändert sich keiner der HRV-Parameter. Vergleich Bauchlage an Land (BLL) vs. Bauchlage im Wasser (BLW) Ähnlich wie in der Rückenlage verändert sich in der Bauchlage die durchschnittliche Hf (61,2 ± 11,4) im Wasser verglichen mit der durchschnittlichen Hf (62,5 ± 10,0) an Land nicht nachweislich. Allerdings steigt der Parameter LF signifikant an, woraus ein Anstieg des Parameters LF/ HF resultiert. Tab.9 Darstellung der Mittelwerte und Standardabweichungen der einzelnen Parameter für die Positionen BLL vs. BLW, sowie der resultierenden Signifikanzen Parameter Mittelwert Standardabweichung BLL BLW BLL BLW LF 28,4 38,1 13,9 23,1,049 LF / HF 123,9 330,9 115,7 385,2,037 Signifikanz

9 6 Diskussion Sitzen an Land vs. Sitzen in hüfttiefem Wasser Die Immersion der Probanden bis in hüfttiefes Wasser verursacht einerseits eine Senkung der Hf und des Parameters LF und andererseits einen Anstieg der Parameter HF, RMSSD, pnn50 und RLX. Dies könnte auf den Auftrieb und auf den hydrostatischen Druck zurückzuführen sein. Der Druck verursacht eine Blutvolumenverschiebung, die zum Abfall der Hf führt. Die Muskelvenenpumpe der Beingefäße wird unterstützt, indem der Druck die Venen zusammenpresst. Das dadurch ansteigende Blutvolumen im thorakalen Raum stellt dem Herzen eine größere Menge Blut zur Verfügung. Die Füllung der Herzkammern dauert länger. Dies hat einen entsprechend zeitverzögernden Blutauswurf zur Folge (Weber-Witt, 1993). Die Hf sinkt. Eine ausreichende Versorgung der Organe mit Blut wird dennoch gewährleistet, da sich das Schlagvolumen erhöht (Gutenbrunner & Hildebrandt, 1998). Der Muskeltonus der Extensoren der Beine und Flexoren der Arme verringert sich im Wasser, da sie nicht dem an Land herrschenden Dehnungsreiz ausgesetzt sind. Die Muskulatur muss weniger Haltearbeit, leisten (Weber-Witt, 1993). Mit der Gelenkentlastung und Muskelentspannung gehen eine zunehmende parasympathische und eine abnehmende sympathische Aktivität einher. Der Anstieg der Parameter HF, RLX, pnn50 und RMSSD, sowie der Abfall des Parameters LF lassen auf diese Annahme schließen. Vergleich Sitzen in hüfttiefem Wasser vs. Sitzen in schultertiefem Wasser Im Vergleich zur vorherigen Position verursacht das Eintauchen der Probanden bis zu den Schultern eine weitere Erhöhung des hydrostatischen Drucks auf die Beine. Die Druckverteilung auf den gesamten Körper steigt ebenfalls an. Als Folge werden die Körperflüssigkeiten zum Inneren des Thorax verdrängt, soweit sie nicht einer hohen Eigenspannung unterliegen (Gutenbrunner et al., 1998). Eine noch ausgeprägtere Blutvolumenverschiebung ist die Folge, worauf wahrscheinlich das weitere Absinken der Hf zurückzuführen ist. Die unveränderten Werte der Parameter RLX, pnn50 und HF deuten darauf hin, dass der vorherige Entspannungszustand durch das tiefere Eintauchen nicht wesentlich verstärkt wird. Die Aktivität des Parasympathikus scheint nicht weiter anzusteigen. Das bedeutet, dass sich die HRV im schultiefen Wasser nicht erhöht. Der Anstieg des Parameters RMSSD scheint eher zufälligen Ursprungs zu sein. Weiterführende Untersuchungen mit einer möglicherweise höheren Anzahl an Probanden könnten Aufschluss darüber geben. Der Parameter VLF ist signifikant gefallen. Das bedeutet, dass das Renin-Angiotensin-System einen geringeren Einfluss auf das barorezeptorische System ausübt, woraufhin die Barorezeptoren ihre Wirkung ohne Einschränkungen entfalten können (Hottenrott, 2002). Das Verhalten der Barorezeptoren kann am Parameter LF abgelesen werden. Die Position im schultertiefen Wasser scheint die Aktivität der Barorezeptoren nicht zu beeinflussen, da der Parameter LF nicht nachweislich variiert. Daraus erschließt sich, dass der Blutdruck wahrscheinlich im Bereich des Soll-Werts liegt. Die nachweisbar gesunkene Hf kommt demnach nicht aufgrund eines zu hohen Blutdrucks zustande, sondern wie oben schon beschrieben durch die Blutvolumenverschiebung. Vergleich Sitzen an Land vs. Sitzen in schultertiefem Wasser Wie die Ergebnisse zeigen, liegt die Hf im schultertiefen Wasser unter der Hf an Land. Auch Perini et al. (1998) und Sramek et al. (2000) stellen eine solche Herzfrequenzveränderung fest. Der Anstieg der Parameter HF, RLX, pnn50 und RMSSD, sowie der Abfall der Hf und der VLF sind zweifellos Indikatoren für eine Zunahme der parasympathischen Aktivität. Dies spricht für einen entspannten Zustand der Probanden. Für die Erhöhung der HRV sind die Wirkfaktoren des Wassers verantwortlich.

10 Insgesamt wirkt das Sitzen im Wasser bereits bei einer Eintauchtiefe bis zur Hüfte entspannend. Die erste Arbeitshypothese kann demnach bestätigt werden. Praktisch bedeutsam ist dieses Erkenntnis beispielsweise für KHK-Patienten. Hier muss bei der Immersion in Wasser und der Wahl der Wassertiefe Vorsicht gewahrt werden (vgl. Schega, 2003). Aufgrund der Blutvolumenverschiebung erfährt ein KHK-Patient eine besondere Beanspruchung. Ist die Herzkammermuskulatur eines KHK-Patienten geschädigt, so ist sein Herz nur eingeschränkt in der Lage seine Kontraktionskraft zu erhöhen, um das erhöhte Blutvolumen zu kompensieren. Das Herz eines KHK-Patienten kann möglicherweise bereits durch die Immersion in Wasser überfordert sein. Es ist daher wichtig ein Immersionstraining, im Sinne eines stufenweise Eintauchens, durchzuführen. Dies ermöglicht eine behutsame Anpassung an die jeweiligen Eigenschaften des Umgebungsmediums Wasser (vgl. Schega, 2003). Mit Hilfe eines Immersionstrainings wäre es möglich, dass zumindest einer gewissen Anzahl von KHK-Patienten die entspannende Wirkung einer Wassertherapie zugänglich gemacht wird. Um die Eignung eines KHK-Patienten für das Therapiemedium Wasser einschätzen zu können, ist eine detaillierte Leistungsdiagnostik unumgehbar. Diese Diagnostik kann über eine zusätzliche HRV-Analyse präzisiert werden. Die Polaruhr S 810 trägt zu einer einfachen Bestimmung der HRV bei, wodurch der vegetative Funktionszustand eines Patienten, auch während des Aufenthalts im Wasser, zeitnah gemessen werden kann. Vergleich der Rückenlage an Land vs. Rückenlage im Wasser Bei dem Vergleich RLL mit RLW können keinerlei signifikanten Veränderungen festgestellt werden. Weber-Witt (1993) beschreibt den hydrostatischen Druck des Wassers in der horizontalen Lage als so gering, dass er keinen Einfluss auf das Herz-Kreislauf-System bezüglich der Blutvolumenverschiebung und eine dadurch hervorgerufene Herzfrequenzsenkung hat. Das Ausbleiben einer Abnahme der Hf aufgrund einer Blutvolumenverschiebung ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen. Auch Nishimura et al. (1999) stellen keine Herzfrequenzveränderung fest, allerdings steigt die HRV in ihrer Studie signifikant an. Nishimura interpretieren das Ergebnis dahingehend, dass die Aktivität des Parasympathikus ansteigt und die Aktivität des Sympathikus unterdrückt wird. Das Fehlen einer Erhöhung der Parameter RLX, RMSSD, pnn50 und HF könnte auf eine zu kurze Ruhephase vor der Messung zurückzuführen sein. Bereits das Anlegen des Aquagürtels, sowie das richtige Positionieren auf den Aquanudeln im Wasser lässt die Hf aufgrund der kurzzeitigen vertikalen Körperposition und Bewegung temporär ansteigen. Auch ein sich langsam entwickelndes Kälteempfinden könnte für das Ausbleibenden eines Entspannungszustandes gesorgt haben. Während der Messung der HRV und Hf in der Rückenlage im Wasser sind die Probanden schon mindestens 15 Minuten im Bad gewesen. Die Wassertemperatur liegt mit 31 Grad Celsius unter der Indifferenztemperatur von 34 C. Kälteempfinden hat eine Muskeltonuserhöhung zur Folge. Diese lässt die sympathische Aktivität ansteigen. In den Ergebnissen kann allerdings keine Aktivierung des Sympathikus nachgewiesen werden. Die Entwicklung des Kälteempfindens scheint nicht ausreichend genug gewesen zu sein, um die Aktivität des Sympathikus in den Vordergrund und die des Parasympathikus in den Hintergrund treten zu lassen. Vergleich der Bauchlage an Land versus Bauchlage im Wasser

11 Das Liegen auf dem Bauch im Wasser ist nachweislich nicht entspannender als das Liegen auf dem Bauch an Land. Eine Senkung der Hf und ein Anstieg der HRV bleiben aus. Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse zeigen, dass der Parameter LF im Wasser signifikant ansteigt. Damit verschiebt sich die sympathovagale Balance zu Gunsten des Sympathikus, was auch mit dem Anstieg des Parameters LF/HF nachgewiesen wird. Die Erhöhung der sympathischen Aktivität ist wahrscheinlich weniger auf den Wassereinfluss als vielmehr auf das Atemverhalten zurückzuführen. Das Ein- und Ausatmen durch den Schnorchel in Bauchlage entspricht nicht der typisch physiologischen Atmung. Dieses für die Probanden ungewohnte Atemverhalten hat womöglich zu einer stressfördernden Situation geführt. Aufgrund dieser psychischen Belastung könnte die für die liegende Körperposition charakteristische respiratorische Sinusarrhythmie ihren Einfluss auf die HRV verloren haben (vgl. Hottenrott, 2002). Verschiedene Autoren beschreiben, dass eine Aktivierung des Sympathikus einen Anstieg der Hf verursacht (vgl. Thews et al., 1999; Gutenbrunner et al., 1998) und einen Abfall der HRV (vgl. Berbalk, 2002). Jedoch hat nicht jedes Ansteigen der Hf zwingend einen Abfall der HRV zur Folge. Beide Parameter stehen nicht in einem linearen Abhängigkeitsverhältnis zueinander. Die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung belegen dies. Beispielsweise steigt in der Bauchlage im Wasser der Parameters LF/HF nachweislich. Die Erhöhung resultiert aus dem Anstieg von LF und kann mit einer Zunahme des Sympathikustonus interpretiert werden. Jedoch ist keine Herzfrequenzsteigerung nachweisbar. Es wird deutlich, dass der Zusammenhang zwischen Hf und HRV sehr kompliziert ist. Die Regulierung der Hf und HRV unterliegt einem komplexen Charakter, welchem eine Vielzahl von Strukturelementen (physiologische Systeme und Einflussfaktoren) inne wohnen. Die Wechselbeziehungen der Strukturelemente erschweren die Interpretation der Reaktion der Hf und HRV. 7 Literaturverzeichnis

12 Berbalk, A. & Neumann, G. (2002). Leistungsdiagnostische Wertigkeit der Herzfrequenzvariabilität bei der Fahrradergometrie. In K. Hottenrott (Hrsg.), Herzfrequenzvariabilität im Sport (S ). Hamburg: Czwalina. Gutenbrunner, Chr. & Hildebrandt, G. (Hrsg.). (1998). Handbuch der Balneologie und medizinischen Klimatologie. Berlin: Springer. Hottenrott, K. (2002). Grundlagen zur Herzfrequenzvariabilität und Anwendungsmöglichkeiten im Sport. In K. Hottenrott (Hrsg.), Herzfrequenzvariabilität im Sport (S. 9-26). Hamburg: Czwalina. Innenmoser, J. (2001). Aktive Wassertherapie. Aachen: Meyer & Meyer. Niklas, A., Hottewitz, R., Fuhrmann, P., Ackermann, P., Schega, L. & Ungerechts, B. E. (1998).Die Bedeutung ausgewählter Wasserwirkungsfaktoren für das präventive und therapeutische Schwimmtraining bei kardiozirkulatori-schen Erkrankungen. In J. Kozel, J. Schmitz & K. Wilke (Hrsg.), Gesund durch Schwimmen (S ). Schorndorf: Karl Hofmann. Nishimura, M., Yamamoto, K, Yamamoto, K., Hoshijima, Y., Torigoe, Y., Yamaguchi, H., Miyachi, M. & Onodera, S. (1999). Effects of Relaxation in Salt Water on Heart Rate, Blood Pressure and Oxygen Uptake. In K. L. Leskinen, P. v. Komi & A. P. Hollander (Ed.), Biomechanics and Medicine in Swimming VIII (S ). Jyvaskylä: Department of Biology of Physical Activity. Perini, R., Milesi, S., Biancardi, L., Pendergast, D. R. & Veicsteinas, A. (1998). Heart rate variability in exercising humans: effect of water immersion. European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology, 77, Schega, L. (2003). Eintauchen ins Wasser Gefahr bei Koronare Herzkrankheit?. Krankengymnastik Zeitschrift für Physiotherapeuten, 55 (11), Sramek, P., Simeckova, M., Jansky, L., Savlikova, J. & Vybiral, S. (2000). Human physiological responses to immersion into water of different temperatures. European Journal of Applied Physiology, 81 (5), Thews, G., Mutschler, E. & Vaupel, P. (1999). Anatomie Physiologie Pathophysiologie des Menschen (5., neu überarb. Aufl.). Stuttgart: Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft. Völker, K., Madsen, O. & Lagerström, E. (1983). Fit durch Schwimmen. Erlangen: perimed- Fachbuch-Verlagsgesellschaft. Weber-Witt, H.(1993). Erlebnis Wasser. Berlin: Springer. Wilmore, J. H. & Costill, D. L. (1999). Physiology of Sport & Exercise (2. Aufl.). Champaign, IL: Human Kinetics.