vagusnerv.at

Herzfrequenz­variabilität (HRV)

Die Herzfrequenzvariabilität, kurz HRV, beschreibt, wie stark die Zeit zwischen zwei Herzschlägen schwankt. Auch in Ruhe schlägt das Herz nicht im gleichmäßigen Takt, die Abstände ändern sich von Schlag zu Schlag um einige Millisekunden. Ein Teil dieser Schwankung geht auf den Vagusnerv zurück. Deshalb nutzt die Forschung bestimmte HRV-Werte als indirektes Maß für seinen Einfluss auf das Herz.1

Die Inhalte auf vagusnerv.at informieren über Anatomie und Forschung. Sie ersetzen keine ärztliche Beratung, Diagnose oder Behandlung.

Herzschlag und Atem

Beim Einatmen lässt der bremsende Einfluss des Vagusnervs auf den Sinusknoten kurz nach, das Herz schlägt etwas schneller. Beim Ausatmen wirkt er wieder stärker, die Abstände zwischen den Schlägen werden länger. Diese atemabhängige Schwankung heißt respiratorische Sinusarrhythmie.12

Beispieldaten: Atemkurve und EKG-Kurve über einen Atemzug von knapp neun Sekunden. Beim Einatmen werden die Abstände zwischen den Herzschlägen kürzer (900, 860, 830 Millisekunden), beim Ausatmen länger (bis 960 Millisekunden). Einatmen Ausatmen 900 860 830 840 880 930 960 950 920 890
Beispieldaten: ein Atemzug von knapp neun Sekunden. Oben die Atemkurve, in der Mitte die Herzschläge als EKG-Kurve, unten die Abstände zwischen zwei Schlägen in Millisekunden. Die Grafik lässt sich seitlich verschieben.

Berechnung von RMSSD

Aus den Abständen lässt sich eine der gebräuchlichsten HRV-Kennzahlen berechnen, der RMSSD-Wert. Die Abkürzung steht für „Root Mean Square of Successive Differences“, auf Deutsch etwa: Wurzel aus dem Mittelwert der quadrierten Unterschiede aufeinanderfolgender Abstände.

  1. Die Abstände zwischen den Herzschlägen messen, in Millisekunden.
  2. Für jeden Abstand den Unterschied zum vorigen bilden.
  3. Die Unterschiede quadrieren, damit negative und positive Werte gleich zählen.
  4. Den Mittelwert der Quadrate bilden.
  5. Aus dem Mittelwert die Wurzel ziehen.

Für die Beispieldaten ergibt das rund 32,5 Millisekunden. Der Puls liegt in diesem Ausschnitt zwischen etwa 62 und 72 Schlägen pro Minute. Echte Messungen dauern deutlich länger als ein Atemzug, für Kurzzeitmessungen sind fünf Minuten üblich.1

Wie verschiedene Atemrhythmen aufgebaut sind und was Studien zu langsamem Atmen und HRV gemessen haben, steht auf der Seite Atemtechniken.

Rechenweg mit den Beispieldaten
AbstandUnterschied zum vorigenQuadrat
900entfälltentfällt
860−401.600
830−30900
84010100
880401.600
930502.500
96030900
950−10100
920−30900
890−30900
Summe der 9 Quadrate9.500
Mittelwert (9.500 geteilt durch 9)1.055,6
Wurzel daraus: RMSSD32,5 ms

Alle Werte in Millisekunden.

Messgrößen

Aus denselben Abständen lassen sich viele Kennzahlen berechnen. RMSSD und SDNN beschreiben die Schwankung direkt in Millisekunden. HF und LF zerlegen sie nach ihrem Tempo in Frequenzbereiche.13

RMSSD
Erfasst die schnellen Schwankungen von Schlag zu Schlag. Unter den Werten, die direkt aus den Abständen berechnet werden, gilt RMSSD als wichtigster Hinweis auf den Einfluss des Vagusnervs auf das Herz.1
SDNN
Die Standardabweichung aller Abstände einer Messung. Sie beschreibt die gesamte Schwankung, an der Vagusnerv und Sympathikus beteiligt sind, und hängt stark davon ab, wie lange gemessen wird.1
HF
Der Hochfrequenzanteil zwischen 0,15 und 0,4 Hertz enthält die Schwankungen im Takt der normalen Atmung. In Ruhe gilt er als Hinweis auf den Einfluss des Vagusnervs, hängt aber stark davon ab, wie schnell und wie tief jemand atmet.1
LF
Der Niederfrequenzanteil zwischen 0,04 und 0,15 Hertz enthält langsamere Schwankungen, an denen mehrere Regelkreise beteiligt sind, darunter der Blutdruckreflex. Wer etwa sechsmal pro Minute atmet, atmet mit 0,1 Hertz, also in diesem Bereich.14
LF/HF-Verhältnis
Wurde lange als Gleichgewicht zwischen Sympathikus und Parasympathikus gedeutet. Diese Deutung gilt heute als nicht haltbar.1

Messung

Grundlage jeder HRV-Messung sind möglichst genaue Zeitpunkte der einzelnen Herzschläge. Die Standards dafür beschrieb 1996 eine gemeinsame Arbeitsgruppe der Europäischen Gesellschaft für Kardiologie und der nordamerikanischen Fachgesellschaft für Herzschrittmacher und Elektrophysiologie.3

MessartWie gemessen wirdGenauigkeit laut Studien
EKGElektroden auf der Haut erfassen die elektrische Erregung des Herzens. Gemessen wird der Abstand zwischen zwei R-Zacken, den hohen Spitzen der EKG-Kurve.Bezugsmethode, an der andere Verfahren gemessen werden.
BrustgurtMisst ebenfalls elektrisch, mit Elektroden in einem Gurt um den Brustkorb.In einer kleinen Vergleichsstudie mit fünf Personen wich ein Brustgurt beim RMSSD im Mittel um 4,1 Prozent vom EKG ab.7
Uhr und RingMessen optisch: Licht erfasst die Pulswelle in den Blutgefäßen am Handgelenk oder Finger (Photoplethysmografie). Gemessen wird der Abstand zwischen zwei Pulswellen, nicht zwischen zwei Herzschlägen im EKG. Bewegung stört die Messung.Ein Ring mit optischem Sensor wich in derselben Studie um 6,8 Prozent ab. Uhren wurden dort nicht untersucht.7
HandykameraEine App misst über Kamera und Licht die Pulswelle in der Fingerkuppe.Die in derselben Studie geprüfte App wich beim RMSSD um 112 Prozent ab.7

Hersteller berechnen und zeigen HRV-Werte unterschiedlich: nachts oder morgens, über verschieden lange Abschnitte, teils als eigene Punktzahl statt in Millisekunden. Werte aus verschiedenen Geräten und Apps lassen sich deshalb nur eingeschränkt vergleichen.

Werte nach Alter

Eine große Untersuchung stammt aus der Augsburger Bevölkerungsstudie KORA: 1.906 gesunde Erwachsene zwischen 25 und 74 Jahren, gemessen mit fünf Minuten EKG im Liegen nach 5 bis 10 Minuten Ruhe.5

RMSSD in Millisekunden
AlterFrauenMänner
25 bis 34 Jahre38,426,1 bis 54,536,226,2 bis 48,5
35 bis 44 Jahre30,522,4 bis 45,728,720,9 bis 39,0
45 bis 54 Jahre23,716,9 bis 31,321,515,7 bis 29,6
55 bis 64 Jahre18,913,2 bis 27,317,512,5 bis 24,8
65 bis 74 Jahre16,911,1 bis 23,916,711,8 bis 23,4
SDNN in Millisekunden
AlterFrauenMänner
25 bis 34 Jahre44,935,4 bis 58,146,036,4 bis 58,9
35 bis 44 Jahre40,232,9 bis 53,742,632,3 bis 53,1
45 bis 54 Jahre35,526,5 bis 44,534,526,1 bis 44,3
55 bis 64 Jahre29,022,8 bis 35,229,922,0 bis 39,3
65 bis 74 Jahre26,018,7 bis 32,526,520,1 bis 35,4

Fett: Median, also der Wert in der Mitte. Darunter der Bereich, in dem die mittlere Hälfte der Teilnehmenden lag (unteres bis oberes Quartil). Fünf Minuten EKG im Liegen, 782 Frauen und 1.124 Männer.5

Beide Werte sinken mit dem Alter im Mittel deutlich. Zwischen Frauen und Männern sind die Unterschiede bei diesen beiden Werten gering. Innerhalb jeder Altersgruppe streuen die Werte stark: Bei Frauen zwischen 25 und 34 Jahren lag die mittlere Hälfte beim RMSSD zwischen 26,1 und 54,5 Millisekunden.

Eine Übersichtsarbeit über 44 Studien mit zusammen 21.438 gesunden Erwachsenen beschreibt ebenfalls sehr große Unterschiede zwischen einzelnen Personen. Die Werte aus diesen Studien lagen im Mittel unter den Normwerten der Task Force von 1996.6

Die Werte stammen aus einer bestimmten Messsituation: EKG, fünf Minuten, im Liegen, nach einer Ruhephase. Werte aus Uhren, Ringen oder Apps entstehen anders, etwa über die Nacht, und sind damit nicht direkt vergleichbar. Studienwerte beschreiben Gruppen. Sie sagen nichts darüber aus, wie es einer einzelnen Person geht.

Häufige Fragen

Was ist HRV, einfach erklärt?

Die HRV beschreibt, wie unterschiedlich lang die Pausen zwischen den Herzschlägen sind. Schlägt das Herz im Mittel 60-mal pro Minute, liegt nicht jeder Abstand bei genau einer Sekunde, sondern mal etwas darüber, mal etwas darunter. Die HRV fasst diese Unterschiede in einer Zahl zusammen.

Was ist der Unterschied zwischen HRV und Puls?

Der Puls gibt an, wie oft das Herz im Mittel pro Minute schlägt. Die HRV beschreibt, wie stark die einzelnen Abstände zwischen den Schlägen um diesen Mittelwert schwanken. Zwei Menschen mit gleichem Puls können eine sehr unterschiedliche HRV haben.

Was hat die HRV mit dem Vagusnerv zu tun?

Der Vagusnerv bremst den Sinusknoten, den natürlichen Taktgeber des Herzens. Weil er sehr schnell wirkt, verändert er die Abstände schon von einem Schlag zum nächsten. Diese schnellen Schwankungen erfassen vor allem RMSSD und der Hochfrequenzanteil. Sie sind aber nur ein indirektes Maß, denn auch Atmung, Alter und Körperlage beeinflussen sie.

Herzfrequenzvariabilität oder Herzratenvariabilität?

Beide Begriffe meinen dasselbe. Im Deutschen sind Herzfrequenzvariabilität, Herzratenvariabilität und die englische Abkürzung HRV für Heart Rate Variability gebräuchlich.

Welche HRV-Werte sind normal?

Einen festen Normalwert für einzelne Menschen gibt es nicht. In einer Studie mit 1.906 gesunden Erwachsenen lag der RMSSD je nach Altersgruppe im Median zwischen knapp 17 und gut 38 Millisekunden, mit großer Streuung innerhalb jeder Gruppe. Die Werte hängen zudem von Messart, Messdauer, Tageszeit, Körperlage und Atmung ab. Details stehen oben unter „Werte nach Alter“.

Quellen

Die hochgestellten Zahlen im Text verweisen auf diese Liste.

  1. Shaffer F, Ginsberg JP (2017). An Overview of Heart Rate Variability Metrics and Norms. Frontiers in Public Health 5:258. doi.org/10.3389/fpubh.2017.00258
  2. Grossman P, Taylor EW (2007). Toward understanding respiratory sinus arrhythmia: relations to cardiac vagal tone, evolution and biobehavioral functions. Biological Psychology 74(2):263-285. doi.org/10.1016/j.biopsycho.2005.11.014
  3. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology (1996). Heart rate variability: standards of measurement, physiological interpretation and clinical use. Circulation 93(5):1043-1065. doi.org/10.1161/01.CIR.93.5.1043
  4. Lehrer PM, Gevirtz R (2014). Heart rate variability biofeedback: how and why does it work? Frontiers in Psychology 5:756. doi.org/10.3389/fpsyg.2014.00756
  5. Voss A, Schroeder R, Heitmann A, Peters A, Perz S (2015). Short-term heart rate variability: influence of gender and age in healthy subjects. PLoS One 10(3):e0118308. Werte: Ergänzungsdatei S1, Tabellen C und E. doi.org/10.1371/journal.pone.0118308
  6. Nunan D, Sandercock GRH, Brodie DA (2010). A quantitative systematic review of normal values for short-term heart rate variability in healthy adults. Pacing and Clinical Electrophysiology 33(11):1407-1417. doi.org/10.1111/j.1540-8159.2010.02841.x
  7. Stone JD et al. (2021). Assessing the Accuracy of Popular Commercial Technologies That Measure Resting Heart Rate and Heart Rate Variability. Frontiers in Sports and Active Living 3:585870. doi.org/10.3389/fspor.2021.585870