Herzratenvariabilitäts-Biofeedback

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1 Herzratenvariabilitäts-Biofeedback Michael Mück-Weymann Institut für Verhaltensmedizin und Prävention, Universität für Gesundheitswissenschaften, Med. Informatik und Technik, Hall in Tirol (Österreich) Immer mehr Menschen leiden an Stresserkrankungen, Ängsten, Depressionen, chronischen Erschöpfungszuständen, Bluthochdruck oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Stressbedingte funktionelle Störungen können an der Entstehung von strukturellen Erkrankungen beteiligt sein und somit ein Gesundheitsrisiko darstellen. Zur Vorbeugung und unterstützenden Behandlung stressassoziierter Störungen werden verschiedene Entspannungsmethoden, z. B. Autogenes Training, Progressive Muskelrelaxation, Funktionelle Entspannung, Meditation oder Biofeedback eingesetzt. Vor je andersartigem philosophischem Hintergrund arbeiten diese Methoden mit teilweise ganz unterschiedlichen Techniken und setzen in ihrer Wirksamkeit an verschiedenen Stellen des lebendigen Organismus an. Das so genannte Herzkohärenz-Training oder Herzratenvariabilitäts- Biofeedback (HRV-Bfb) stellt dabei eine besonders effiziente und schnell zu erlernende Methode bei psychisch und physisch Gesunden dar. Was ist Herzratenvariabilität? Das Phänomen Herzratenvariabilität (HRV) beschreibt die mehr oder weniger rhythmischen Schwankungen der Herzrate (Abb. 1), die sich schon beim Pulsfühlen als respiratorische Sinusarrhythmie (RSA) ertasten lassen: Typischerweise steigt bei Inspiration die Herzfrequenz an, bei Exspiration fällt sie. Mittels computergestützter Analyseverfahren können heute aus Kurz- oder Langzeitregistrierungen von EKG- oder Pulskurven auch verschiedene andere Rhythmusgeber identifiziert werden. Abbildung 1: Der Herzrhythmus wir durch verschiedene Taktgeber, z. B. Atemrhythmus und -tiefe moduliert. Dies zeigt sich in unterschiedlichen R-R-Abständen. Die Atmung an sich (Atemrhythmus, -tiefe, -typ und -lage) kann wichtige Hinweise auf den psycho-physischen Zustand einer Person geben: Wenn wir beispielsweise gut entspannt sind, herrscht oft eine langsame und tiefe Bauchatmung vor. Umgekehrt neigen viele Menschen bei Hektik eher zu einer schnellen und flachen Brustatmung. Oder: Wenn jemand mit funktionellen Atemstörungen (z.b. im Rahmen einer Angststörung oder eines Hyperventilationssyndroms) darüber klagt, er könne nicht richtig durchatmen, hat sich möglicherweise seine Atemmittellage soweit nach oben verschoben; dass ein weiteres Einatmen schon deshalb als schwierig empfunden wird, weil die Lungen bereits relativ gut gefüllt sind. Hier kann es dann vielleicht schon helfen, den Betreffenden mal ganz tief ausschnaufen oder kräftig

2 Forum Stressmedizin 2007 I: 1-7. husten zu lassen. Da die Atemmodulationen eine wesentliche Komponente der HRV darstellen, enthält diese eben auch wichtige Information über das lebendige Atmen. Tabelle 1: Empirisch ermittelte Konstellationen mit eingeschränkter Herzratenvariabilität und zugleich erhöhtem Krankheitsrisiko und vice versa. HRV & Krankheitsrisiko Mangelversorgter Fetus Soziale Isolation Anspannung & Distress Depressivität Feindseligkeit oder dissoziales Verhalten Diabetische Neuropathie Neuropathien anderer Genese Herz- und Kreislaufkrankheiten (z.b. KHK) HRV & Krankheitsrisiko Gesunder Fetus Prämenopausale Frauen ( Östrogenschutz ) Körperliche Fitness Entspannung & Flow Abbau negativer Emotionen Gesinnung des Wohlwollens Stress-Reduktion Abbildung 2: Schematische Darstellung der Verhaltenskorrelate von ergotroper und trophotroper Reaktionslage (links), wobei begleitende autonome Prozesse als typischer Übergang von parasympathischer zu sympathischer Dominanz imponieren. In der HRV spiegelt sich dies qualitativ und quantitativ wider (rechts). - Dargestellt sind jeweils Tachogramm (oben) und Frequenzanalyse (darunter). Während der trophotropen Reaktionslage ist vornehmlich die respiratorische Sinusarrhythmie erkennbar, die als quasi-monofrequente Oszillation im Tachogramm und als prominenter Peak im high-frequency Bereich des Frequenzspektrums imponiert. Die ergotrope Reaktionslage ist sympathisch dominiert, die HRV ist vermindert. Im Frequenzspektrum finden sich vornehmlich langsame Frequenzen. Kardiologen und Neurologen nutzen die HRV-Messung seit Langem z. B. zur Diagnostik und Risikostratifikation der diabetischen Neuropathie, im Rahmen der Pränataldiagnostik können charakteristische Auffälligkeiten der fetalen HRV im Kardiotokogramm auf einen kritischen

3 Zustand hinweisen (Tab. 1). Eine verminderte HRV ist dabei u. a. zu verstehen als eingeschränkte Anpassungsfähigkeit des Organismus. Man findet die HRV zunehmend auch in biologischer Psychiatrie und Psychosomatik, wo sie v. a. zur Erforschung anticholinerger Nebeneffekte von Psychopharmaka oder zur Einschätzung von Stressreaktionen eingesetzt wird. Bei intaktem autonomem Nervensystem spiegeln sich in der HRV u. a. autonome und humorale Regelprozesse wider und so lässt sich abschätzen, ob bei einem Patienten aktuell eher eine sympathische oder vagale Dominanz der neuro-kardialen Funktionslage besteht (Abb. 2). Anders gesprochen, es zeichnet sich in der HRV ab, ob sich der Organismus eher in einem trophotropen oder ergotropen Zustand befindet. Diese Information ist zur Einschätzung des Erfolgs beim Entspannungstraining geeignet. Psycho-neuro-kardiale Steuerung Der psycho-neuro-kardiale Link? Symptome wie Atembeklemmung, Palpitationen oder Stechen in der Brust werden von Patienten oft primär als Zeichen einer Herzerkrankung erlebt und entsprechend beim Arzt vorgetragen. Diese Symptome können aber auch körperlicher Ausdruck von psychosozialen Problemsituationen oder seelischen Konflikten sein und wurden daher früher z. B. als lavierte Depression oder psycho-vegetative Dystonie bezeichnet. Bei Patienten mit solchen somatoformen Störungen finden sich häufig auch andere psychische Störungen, insbesondere depressive und/oder Angststörungen. Auch für Patienten mit primär somatischen Erkrankungen (z.b. Hypertonie, KHK, Myokardinfarkt) kann z. B. eine begleitende Depression von besonderer klinischer Relevanz sein: Depressive Erkrankungen gehen mit einem erhöhten kardiovaskulären Morbiditäts- und Mortalitätsrisiko einher und etwa 20-25% aller Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen leiden gleichzeitig an Depressionen 1. In diesem Kontext der Psyche-Herz-Interaktion gewinnt das Phänomen HRV als einfach zu messender Globalindikator diagnostisch wie auch therapeutisch - zunehmend an Bedeutung: So kann mit diesem Parameter etwa die Therapieresponse auf Biofeedback, Gewichtsreduktion oder wohldosierten Ausdauersport dokumentiert oder die individuelle Verträglichkeit von Medikamenten (z.b. von Antidepressiva oder Betablockern) erfasst werden. Tabelle 2: Pathophysiologische Hypothesen zur Interaktion zwischen depressiven und kardiovaskulären Erkrankungen (nach Agelink et al., 2004).. Genetische Assoziation (z. B. Polymmorphismen der Serotonin-Transporter-Gene) Depression als chronische Stresserkrankung (u. a. sympatho-adrenale Überaktivität) Störungen des Fettstoffwechsels ( u. a. Erniedrigung der Omega-3-Fettsäuren) Störungen der Hämostase (u. a. erhöhte Thrombozytenaggregabilität) Störungen der autonomen Funktionsfähigkeit (u. a. verminderte kardio-vagale Modulation) Verhaltensfaktoren (u. a. ungesunde Ernährung, Rauchen) Depressive und ängstliche Patienten haben oft eine im Vergleich zu Gesunden höhere Herzfrequenz und eine eingeschränkte HRV. Während Ruhemessungen dies keineswegs immer erkennen lassen, machen Belastung (wie psychischer oder Kälte-Stress) diese psychophysiologische Anpassungsstörung offenkundig. So zeigten z.b. Hughes und Kollegen (2000) in einer Studie an 35 herzgesunden Studenten, dass depressive Zustände die genannten Herzfunktionsparameter unmittelbar beeinflussten. In einer weiteren Untersuchung fanden Carney und Kollegen (2000), dass kognitive Verhaltenstherapie bei depressiven Koronarpatienten einen günstigen Effekt sowohl auf Depressivität als auch auf Herzfrequenz und HRV der Patienten zeitigt. Der Effekt auf die Herzfrequenz war dabei fast halb so stark wie der eines Betablockers. Besonders fasziniert dabei auch die Parallelität körperlicher und psychischer Phä- 1 Weitere Ausführungen zum Themenkomplex Komorbidität zwischen kardiovaskulären Erkrankungen und Depresssionen finden sich z.b. bei Agelink et al. (2004).

4 nomene: Die eingeschränkte affektive Schwingungsfähigkeit Depressiver scheint mit einer eingeschränkten kardialen Schwingungsfähigkeit einherzugehen und Besserungen können sich auf beide Phänomene auswirken. Zu möglichen pathophysiologischen Interaktionsmechanismen zwischen depressiven und kardiovaskulären Erkrankungen wurden aufgrund vielfältiger Befunde verschiedene Hypothesen vorgeschlagen, die in Tabelle 2 zusammengefasst sind. Besonders attraktiv erscheint an dieser Stelle die Hypothese, dass depressive Zustände das neuro-kardiale Steuerungsvermögen im Sinne einer Hemmung vagaler Kontrolle (verminderte Vagusbremse ) bzw. einer gesteigerten sympathischen Aktiviertheit modulieren können. Diese psycho-neuro-kardialen Effekte sind einfach und kostengünstig durch nicht-invasive Messungen der HRV zu erfassen und so erste Befunde auch durch HRV-Bfb zu verbessern. HRV-Biofeedback, RSA-Training, bzw. Herzkohärenztraining In der Therapie kann die HRV als Biofeedback-Parameter zur Steigerung einer krankheitsbedingt eingeschränkten Passungsfähigkeit eingesetzt werden. Dabei kann beispielsweise der Patient mit depressiver Symptomatik oder funktionellen Herzbeschwerden, die Möglichkeiten eigener Einflussnahme auf psychophysische Prozesse spielerisch ausloten und sich so vielleicht ein psychosomatisches Krankheitsverständnis erschließen. Die Anwendung von Biofeedback ist eine etablierte verhaltensmedizinische Technik zur (unterstützenden) Behandlung verschiedener psychischer, somatischer und psychosomatischer Störungen. Biofeedback gilt als wissenschaftlich fundierte Methode, bei der physiologische Signale wie zum Beispiel Herzrate, Blutdruck, Muskelspannung oder EEG registriert, verstärkt und über (multimediale) Systeme visuell oder akustisch zurückgemeldet werden. Mit Hilfe von Messgeräten kann der Patient solche psychophysiologischen Vorgänge bewusst wahrnehmen, für die er normalerweise keine guten Antennen hat (z. B. Herzfrequenz, Schweißdrüsenaktivität). So kann der Verlauf der Herzfrequenz beispielsweise als Linienoder Balkendiagram, als flatternder Schmetterling oder aufsteigender Freiluftballon dargestellt werden (Abb. 3). Veränderungen der animierten Motive oder Tönen zeigen dabei an, ob sich die Werte in einem positiven Bereich bewegen. Biofeedbacktechniken eröffnen die Möglichkeit, unbewusste bzw. unwillkürliche Körperprozesse wahrnehmbar zu machen, ggf. in eine günstige Richtung zu verändern und so zum kompetenten Fachmann für das eigene Vegetativum, bzw. individuelle Stressantworten zu werden. Der Anwender kann psychophysiologische Zusammenhänge erleben, neben einer allgemeinen Entspannungsreaktion eine bessere Wahrnehmung und Kontrolle über bestimmte Körperfunktionen erlernen, neue Selbstwirksamkeitsüberzeugungen (z.b. ich kann mein Herzrasen ja positiv beeinflussen lernen ) lernen und negative gedankliche Überzeugungen verändern. Auch trägt Biofeedback gerade bei primär auf eine somatische Genese ausgerichteten Patienten häufig zum Aufbau einer positiven therapeutischen Beziehung mit hoher Compliance bei. HRV-Biofeedback wird derzeit bei verschiedenen psychosomatischen Störungen als unterstützendes Verfahren in Kombination mit anderen Therapiemethoden angewandt und soll v. a. in der Behandlung von Stresssymptomen, Asthma, Bluthochdruck, Depressionen und Angststörungen hilfreich sein. Das HRV-Bfb kann helfen - v. a. durch richtiges Atmen - das Zusammenspiel der beteiligten Organsysteme wieder herzustellen, gewissermaßen Herz und Gehirn in Gleichklang zu bringen.

5 Abbildung 3: Beispiele zweier HRV-Biofeedback-Szenarien mit dem StressPilot Herzfrequenz während einer dreiminütigen Übungsphase. (oben). Darunter die In Ruhe- bzw. Entspannungszuständen ist die HRV charakterisiert durch stark ausgeprägte multifrequente Oszillationen. Meist dominiert die so genannte Respiratorische Sinusarrhythmie (RSA). Daneben findet sich um 0,1 Hz (6/min) ein relative stabiler Rhythmus, der die Aktivität der Baroreflexschleife und somit Prozesse der Blutdruckregulation repräsentiert. Beim RSA- bzw. (Herz-)Kohärenz-Training nun wird der Patient instruiert, möglichst im Baroreflexrhythmus zu atmen, was zu einer Harmonisierung von 1) Herzfrequenz-, 2) Blutdruck- und 3) Atemfrequenzrhythmik führen soll. Auch spontan kommt es oft bei Entspannungsübungen, Meditation etc. zu einer vertieften und langsameren Atmung, die eben diese Harmonisierung der drei o. g. Rhythmen nach sich zieht. Es gibt Hinweise, dass diese Kohärenz autonomer Rhythmen zu einer größeren Effizienz von Regelprozessen im Sinne einer erleichterten Homöostasefindung beitragen kann. Mit dem HRV-Biofeedback soll mittels spezieller Atemtechniken auch die Vagusbremse trainiert werden, was im weiteren Verlauf erst einmal richtig gelernt - in Alltagssituationen auch ohne Biofeedbackgerät zur Stressbewältigung eingesetzt werden kann. HRV-Biofeedback wird derzeit bei verschiedenen psychosomatischen Störungen als unterstützendes Verfahren in Kombination mit anderen Therapiemethoden angewandt und soll v. a. in der Behandlung von Stresssymptomen, Asthma, Bluthochdruck, Depressionen und Angststörungen hilfreich sein. Aktuell werden für spezielle Indikationen Studien zur Wirksamkeit durchgeführt.

6 (Weiterführende) Literatur: Agelink MW, Baumann B, Sanner D, Kavuk I, Mück-Weymann M: Komorbidität zwischen kardiovaskulären Erkrankungen und Depressionen. Dtsch Med Wochenschr. (2004) 129: Balogh S, Fitzpatrick DF, Hendricks SE, Paige SR: Increases in heart rate variability with successful treatment in patients with major depressive disorder. Psychopharmacology Bulletin (1993) 29: Bar KJ, Greiner W, Jochum T, Friedrich M, Wagner G, Sauer H: The influence of major depression and its treatment on heart rate variability and pupillary light reflex parameters. J Affect Disord. (2004) 82: Barth J, Schumacher M, Herrmann-Lingen C: Depression as a risk factor for mortality in patients with coronary heart disease: a meta-analysis. Psychosomatic Medicine (2004) 66: Chambers AS, Allen JJ: Vagal tone as an indicator of treatment response in major depression. Psychophysiology (2002) 39: Carney RM, Freedland KE, Stein PK, Skala JA, Hoffman P, Jaffe AS: Change in heart rate and heart rate variability during treatment for depression in patients with coronary heart disease. Psychosomatic Medicine (2000) 62: Del Pozo JM; Gevirtz RN; Scher B; Guarneri E: Biofeedback treatment increases heart rate variability in patients with known coronary artery disease. American Heart Journal (2004) 147: G1-G6. Deutsche Gesellschaft für Biofeedback (Internetseite) Eckberg DL: The human respiratory gate. Journal of Physiology (2003) 548: Hughes JW, Stoney CM: Depressed mood is related to high-frequency heart rate variability during stressors. Psychosomatic Medicine (2000) 62: Jiang W, Kuchibhatla M, Cuffe MS, Christopher EJ, Alexander JD, Clary GL, Blazing MA, Gaulden LH, Califf RM, Krishnan RR, O'Connor CM: Prognostic value of anxiety and depression in patients with chronic heart failure. Circulation (2004) 110: Katsamanis Karavidas M, Lehrer PM, Vaschillo E, Vaschillo B, Marin H, Buyske S, Malinovsky I, Radvanski D, Hassett A: Preliminary Results of an Open Label Study of Heart Rate Variability Biofeedback for the Treatment of Major Depression Applied Psychophysiology and Biofeedback (2007) 32: Krittayaphong R, Cascio W, Light K, Sheffield D, Golden R, Finkel J, et al.: Heart rate variability in patients with coronary artery disease: Differences in patients with higher and lower depression scores. Psyhosomatic Medicine (1997) 59: Lehrer PM, Vaschillo E, Vaschillo B: Resonant frequency biofeedback training to increase cardiac variability: Rationale and manual for training. Applied Psychophysiology & Biofeedback, (2000) 25: Lehrer PM, Vaschillo E, Vaschillo B, Lu SE, Eckberg DL, Edelberg R, Shih WJ, Lin Y, Kuusela TA, Tahvanainen KUO, and Hamer RM: Heart Rate Variability Biofeedback Increases Baroreflex Gain and Peak Expiratory Flow. Psychosomatic Medicine (2003) 65: McCraty R: Heart Rhythm Coherence - An Emerging Area of Biofeedback. Biofeedback (2002) 30: Mück-Weymann M: Prozeß versus Handlung - Erklären der Atmung als Prozeß versus Verstehen der Atmung als Handlung. Ein Beitrag zur Medizintheorie (1991). In: M. Mück-Weymann (Hrsg.): Band 1, Reihe Biopsychologie & Psychosomatik. Verlag Hans Jacobs, Lage (1999). Mück-Weymann M, Loew T, Hager D: Multiparametrisches Bio-Monitoring mit einem computerunterstützten System für psychophysiologische Diagnostik, psychophysiologisch gesteuerte Therapie und Biofeedback. Psycho (1996) 5: Mück-Weymann M, Mösler T, Joraschky P, Rebensburg M, Agelink M: Depression modulates autonomic cardiac control: A psychophysiological pathway linking depression and mortality. German J Psychiatry (2002) 5: Mück-Weymann M: Die Variabilität der Herzschlagfolge - Ein globaler Indikator für Adaptivität in bio-psycho-sozialen Funktionskreisen. Praxis Klinische Verhaltensmedizin und Rehabilitation (2002) 60: Mück-Weymann M, Janshoff G, Mück H: Standardized stretching-program increases heart rate variability in athletes complaining about limited muscular flexibility. Clinical Autonomic Research (2004) 14:

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