Herzfrequenz (Puls) messen:

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1 1 ANGEWANDTE LEISTUNGSPHYSIOLOGIE SS 2008 M. Burtscher und Mitarbeiter Block 3: Herzfrequenz-, Blutdruck- und SaO 2 -Messungen Lungenfunktion und Atemgasanalyse 1) Herzfrequenzmessung (+EKG): Die Herzfrequenzmessung spielt in der Leistungsdiagnostik eine sehr bedeutende Rolle, da sie eng mit der Belastungsintensität und so auch mit der momentanen Sauerstoffaufnahme korreliert. Sie wird sowohl bei Belastungstests im Labor als auch zur Trainingsüberwachung und steuerung im Feld herangezogen. Die Pulsuhr (Kurzstreckentelemetrie) wird dafür am weitaus häufigsten eingesetzt. Aber auch andere Geräte dienen zur Herzfrequenzerfassung in Ruhe oder bei Belastung (siehe Abb. 1). In unserem Labor verwenden wir Polar-Uhren. Beschreiben Sie die Funktionsweise des Sende-Empfängersystems und die Bedeutung des verfügbaren Funktionsrepertoires! Herzfrequenz (Puls) messen: am Handgelenk (radial) an der Carotis (+Uhr, Sender, Empfänger) (+ EKG, BD-Messgerät, Pulsoximeter ) Abb. 1: Geräte zur Messung der Herzfrequenz: Pulsuhr (Kurzstrecken Telemetrie), EKG, Pulsoximeter, Blutdruckmessgerät) Das EKG (Elektrokardiogramm) Das EKG wird besonders unter Laborbedingungen und dort besonders aus medizinischen Überlegungen eingesetzt. Das EKG ( Herzstromkurve ) entsteht durch elektrische Potentialdifferenzen an der Hautoberfläche, die durch die Depolarisation und Repolarisation der Herzmuskulatur entstehen. Diese werden von Elektroden aufgenommen (Vorbereitung und Elektrodenplatzierung im Praktikum fertigen Sie bitte entsprechende Skizzen an),

2 2 verstärkt und auf einem EKG-Papierstreifen aufgezeichnet. Je nach Ableitestellen werden Extremitätenableitungen (bipolar nach Einthoven) und die Brustwandableitungen (unipolar nach Wilson) unterschieden. Bei der Durchführung eines Belastungstests (Ergometrie) erfolgen die Ableitungen von der Brustwand und vom Rücken. Das Belastungs-EKG dient vor allem dem Nachweis von belastungsinduzierten Rhythmusstörungen und Ischämiezeichen (Mangeldurchblutung des Herzmuskels bei Verengung der Herzkranzgefäße). (vgl. 1) Das normale EKG: PQ QT 1 sec Rhythmus? Herzfrequenz? PQ? QT? Sinusrhythmus, 86 b/min, 0,16 s, 0,36 s Abb. 2: EKG-Streifen mit normalen Herzstromkurven verschiedener Ableitungen. Diskutieren Sie die Bedeutung der verschiedenen Wellen und Zacken! Wenn ein Ruhe- und Belastungs-EKG in den letzten 5 Jahren aufgezeichnet wurde und zwischenzeitlich keine auffälligen Beschwerden bei der Sportausübung aufgefallen sind, wird die Herzfrequenz bei der Leistungsdiagnostik via Pulsuhr gemessen. Dennoch sei darauf hingewiesen, dass ein sinnvolles Screening, gerade bezüglich des Risikos eines plötzlichen Herztodes bei Spitzensportlern durchgeführt werden soll. Der plötzliche Herztod bei jungen Menschen ist ein sehr seltenes Ereignis: ~ 1/ pro Jahr, ~ 2,5/ bei Spitzensportlern (Männer > Frauen), 1/1000 in der Gesamtbevölkerung!

3 3 Risiko Plötzlicher Herztod bei Athleten: Screening (AHA Consensus) Familienanamnese: Früher Plötzlicher Herztodesfall Herzkrankheiten bei Familienmitgliedern (< 50 Jahre) Persönliche Anamnese: Pathologisches Herzgeräusch Bluthochdruck Müdigkeit Kollapsneigung Auffällige Atemnot bei Belastung Brustschmerzen bei Belastung Untersuchung: Herzgeräusche Femoraler Puls Zeichen eines Marfan Syndroms Blutdruck EKG (nicht AHA Consensus; vgl. aber Corrado D. JAMA. 2006;296: ) (2). Interpretieren Sie die Studienergebnisse aus (2). 2) Die Blutdruckmessung: Die Blutdruckmessung (in Ruhe und bei Belastung) sollte ebenfalls zumindest gelegentlich aus präventiv-medizinschen Überlegungen durchgeführt werden. Blutdruck-Normwerte: < 140/90 mmhg in Ruhe < 200/100 mmhg bei 100 Watt Diskutieren Sie empfohlene Abbruchkriterien! In unserem Labor verwenden wir Handgelenks-Blutdruckmessgeräte (siehe Abb. 1) und das, in das Ergoline-Ergometer integrierte Blutdruckmesssystem. Diskutieren Sie den vom Belastungsprotokoll abhängigen Blutdruckanstieg! 3) Die Messung der arteriellen Sauerstoffsättigung (SaO 2 ): Die SaO 2 gibt Hinweis über den Grad der Sättigung des arteriellen Blutes; normal in Tallage und in Ruhe ~ 97 %. Warum nicht 100 %? Wie funktioniert das Pulsoximeter? Wir verwenden in unserem Labor zur Bestimmung der SaO 2 einfache Pulsoximeter (siehe Abb. 1) und in bestimmten Fällen die Blutgasanalyse. Bei Belastung und in der Höhe, aber auch bei bestimmten Erkrankungen der Atemwege, nimmt die SaO 2 ab. Fällt sie unter etwa 93%, ist damit auch eine Abnahme der aeroben Leistungsfähigkeit verbunden! Literaturzitate?

4 4 4) Die Prüfung der Lungenfunktion: Der Lungenfunktionstest ist ein einfaches Werkzeug um leistungslimitierende Atemwegserkrankungen festzustellen. Wir verwenden in unserem Labor das Spirovit der Fa. Schiller (Abb. 3) oder das ZAN 300, das auch die Möglichkeit der Bestimmungen von Residualvolumen und der Lungendiffusionskapazität bietet. Abb. 3: Lungenfunktionstest mit dem Spirovit Es werden vor allem 2 Parameter erhoben: 1) Die forcierte expiratorische Vitalkapazität (FEVC) 2) Das forcierte expiratorische Volumen in 1 Sekunde (FEV1) Normwertberechnung? Bedeutung einer Abweichung dieser Parameter vom Normwert? Die Multiplikation des FEV1 mit dem Faktor 40 (FEV1 x 40) ergibt eine Abschätzung des maximalen willkürlichem Atemminutenvolumens (MVV). Wird dieses mit dem maximalen Atemminutenvolumen am Ergometer verglichen, kann daraus die Atemreserve und somit eine mögliche Limitierung der Leistungsfähigkeit durch die Atmung abgeschätzt werden. 5) Die Atemgasanalyse: Die Atemgasanalyse erfolgt in unserem Labor mit den Geräten der Fa. Jaeger: Oxycon Alpha und Oxycon mobile (Abb. 4).

5 5 Abb. 5. Das Oxycon mobile im Einsatz Diese Geräte erlauben die Bestimmung der Ventilation (Atemzugvolumen, Atemfrequenz, Atemminutenvolumen) und der Sauerstoff- bzw. Kohlendioxidkonzentrationen in der Einatmungs- und Ausatmungsluft (offenes System). Gleichzeitig kann auch die Herzfrequenz erfasst werden, wodurch viele Kombinationsparameter errechnet werden können, z.b: Atemäquivalente für Sauerstoff und Kohlendioxid, Sauerstoffpuls, Respiratorischer Quotient. Diskutieren Sie die verwendeten Sauerstoff- und CO 2 -Analysatoren! Wie wird das Atemminutenvolumen bestimmt? Diese Geräte erlauben breath-by-breath (Atemzug für Atemzug) Messungen. Vorteile, Nachteile? Studieren Sie dazu einen Artikel im JAP (3) und testen Sie die dann die Messgenauigkeit unserer Geräte bei hohen Atemfrequenzen! Literatur: 1) Breuer H.W. Noch hat das Belastungs-EKG nicht ausgedient! Klinikarzt 2005; 34: ) Corrado D. et al. Trends in Sudden Cardiovascular Death in Young Competitive Athletes After Implementation of a Preparticipation Screening Program. JAMA 2006;296: ) Proctor DN, Beck KC: Delay time adjustments to minimize errors in breath-by-breath measurement of VO2 during exercise. JAP 1996; (free download)