Frequenzadaptive Schrittmachertherapie bei chronotroper Inkompetenz - Diagnostik

Leistungsspielraum als Funktion der Herzfrequenz

Ruhe- und Belastungsstoffwechsel eines gesunden Menschen variieren etwa um den Faktor 10, der Sauerstoffbedarf pro Minute zwischen 0,25 und 2,5 Liter. Ausreichende Lungenfunktion vorausgesetzt, nutzt der Organismus zwei Mechanismen, um unter Belastung der arbeitenden Zelle mehr Sauerstoff anzubieten: Er lässt den O₂-Gehalt des Blutes stärker ausschöpfen und erhöht die Transportkapazität des Herzkreislaufsystems. In der Bilanz wachsen arteriovenöse Sauerstoffdifferenz und Herzzeitvolumen etwa auf das jeweils Dreifache. Dabei wird die kardiale Auswurfleistung durch Vergrößerung des Schlagvolumens (Faktor 1,5) und der Schlagzahl (Faktor 2,3) angepasst (Abb. [1] ) [1].

Abb. 1 Stellglieder der Sauerstoffaufnahme in Ruhe und Belastung und ihr relativer Anteil an der metabolischen Leistungssteigerung bei körperlicher Arbeit (modifiziert nach [1]). Am bedeutsamsten für die Steigerung der Sauerstoffaufnahme unter körperlicher Belastung ist die Zunahme der arteriovenösen Sauerstoffdifferenz gefolgt von der Steigerung der Herzfrequenz. VO₂: Sauerstoffaufnahme, AVDO₂: arteriovenöse Sauerstoffdifferenz („Ausschöpfung”), HF: Herzfrequenz, SV: Schlagvolumen.

Damit bestimmt allein die Herzfrequenz über ein Drittel der körperlichen Leistungsreserve. Unter pathologischen Bedingungen nimmt dieser Anteil noch zu, etwa wenn bei Herzinsuffizienz das Schlagvolumen nicht mehr adäquat gesteigert oder schon der Ruhestoffwechsel nur mit vermehrter Sauerstoffausschöpfung aufrechterhalten werden kann.

Der körperliche Leistungsspielraum ist mit der Fähigkeit, die Herzfrequenz zu steigern, linear verknüpft [16]. Als physiologische Norm gilt, dass bei einem Anstieg der Sauerstoffaufnahme um 1 ml/min pro kg Körpergewicht die Herzfrequenz zwischen 2 und 4 Schlägen/min zunimmt [10], wobei dieser Wert unter- und oberhalb der anaeroben Schwelle leicht differiert und bei Frauen tendenziell höher liegt als bei Männern [15]. Mit wachsendem Trainingszustand ist der Herzfrequenzanstieg geringer, mit zunehmender Herzschwäche wird er größer, auch wenn die Streuung innerhalb der Herzinsuffizienzklassen groß ist und damit ein breiter Überlappungsbereich besteht (Tab. [1]) [10] .

Tab. 1 Beziehung zwischen der Steigerung von Herzfrequenz (HF) und Sauerstoffaufnahme (VO2) bei normalen Probanden und bei Patienten mit Herzinsuffizienz unterschiedlicher Ausprägung. A-C entspricht der Weber’schen Herzinsuffizienzklassifizierung anhand der maximalen Sauerstoffaufnahme (VO2max). Im Unterschied zu Gesunden benötigen Herzinsuffiziente in Abhängigkeit vom Schweregrad der funktionellen Einschränkung einen größeren Herzfrequenzanstieg, um denselben Zuwachs in der Sauerstoffaufnahme zu erzielen. Gruppe VO2max [ml/min/kg] Alter [Jahre] n ΔHF/ΔVO 2 [Schläge/ml/min/kg] p (vs. C) m±SD Spanne Normal Tab (A,G) 30±7 27 2.91±0,51 2,1-3,9 0,001 A >20 40±17 10 3,43±0,81 2,2-5,3 0,01 B 16-20 42±20 13 3,67±1,13 1,8-5,6 0,05 C 10-16 56±12 34 4,66±1,35 2,4-7,6 - Tab (A,G): Tabellarischer Sollwert als Funktion von Alter und Geschlecht (nach 10 ), DHF/DVO2:Anstieg der Herzfrequenz in Relation zum Anstieg der Sauerstoffaufnahme, m±SD: Mittelwert ± Standardabweichung

kurzgefasst: Unter physiologischen Bedingungen bestimmt die Herzfrequenz über ein Drittel der metabolischen Reserve. Bei Herzinsuffizienz nimmt dieser Anteil zu, sofern die periphere Sauerstoffausschöpfung bereits in Ruhe als Kompensationsmechanismus benötigt wird und unter Belastung das Schlagvolumen nicht wesentlich gesteigert werden kann.

Literatur

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