Advertisement

Möglichkeiten und Einschränkungen der Herzfrequenzmessung und der Analyse der Herzfrequenzvariabilität mittels mobiler Messgeräte

Eine systematische Literaturübersicht
  • Stefan SammitoEmail author
  • Irina Böckelmann
Übersichten

Zusammenfassung

Hintergrund

Die Messung der Herzfrequenz (Hf) und die Analyse der Herzfrequenzvariabilität (HRV) haben sich in den letzten Jahren zu einer etablierten nichtinvasiven Erfassung des Beanspruchungsgrades des Herz-Kreislauf-Systems entwickelt. Die technologische Entwicklung ermöglicht es heute, mittels unterschiedlicher Messmethoden die Interbeat-Intervalle der Herzaktionen zu erfassen, auf deren Grundlage die Hf und die HRV berechnet werden kann.

Material und Methoden

Es wurde eine systematische Literaturrecherche in PubMed zur Validität verschiedener Messinstrumente und deren Vor- und Nachteile für die Erfassung der Hf und der Analyse der HRV durchgeführt.

Ergebnisse

Messgeräte zur Erfassung von NN-Intervallen sollten neben einer hohen Speicherkapazität und einer entsprechenden Abtastrate von idealerweise 1000 Hz, die Gütekriterien der Rückwirkungsfreiheit (klein, wenig störend), Robustheit und der Nichtinvasivität der Datenerfassung (z. B. durch Klebeelektroden oder Kontaktsensoren) erfüllen. Neben dem Goldstandard Holter-EKG zeigen unterschiedliche Modelle von Pulsuhren und Brustgurtsysteme eine ausreichende Validität bei gleichzeitiger guter Einsetzbarkeit für bestimmte Fragestellungen.

Diskussion

Zur mobilen Erfassung von NN-Intervallen für die Berechnung der HRV ist weiterhin das Holter-EKG als Goldstandard anzusehen. Die Aufnahmen mit modernen Pulsuhren zeigen jedoch sehr gute Korrelationen bei gleichzeitiger Erfüllung der Gütekriterien Rückwirkungsfreiheit, Robustheit und Nichtinvasivität und stellen darüber hinaus aufgrund geringerer Beeinträchtigungen der Probanden durch fehlende Kabel in speziellen Fällen eine gute Alternative dar.

Schlüsselwörter

Herzfrequenzvariabilität Autonomes Nervensystem Erfassung Pulsuhr Langzeit-EKG 

Options and limitations of heart rate measurement and analysis of heart rate variability by mobile devices

A systematic review

Abstract

Background

Heart rate (HR) and heart rate variability (HRV) have been established in the last few years as a non-invasive method for recording the demands on the cardiovascular system. The development enables us today to measure the interbeat intervals with different technologies for calculating HR and HRV.

Materials and methods

This review is based on a systematic literature search in PubMed for validity of different measurement techniques and their pros and cons for the measurement of HR and the analysis of HRV.

Results

Measurement equipment for recording of interbeat intervals should have a high storage capacity and a sampling rate of 1000 Hz ideally. The quality criteria of freedom of feedback (small, little disruptive), robustness and a non-invasive measurement (e. g. freeze-electrodes or sensors) have to be fulfilled. In addition to the Holter ECG, several portable heart rate watch and chest belt systems provide adequate validity and good applicability.

Discussion

The Holter ECG is still the gold standard for the measurement of NN intervals and for the analysis of HRV. Modern heart rate watches show a good correlation with the conformance of freedom from discomfort, robustness and non-invasive measurement and are a good alternative due to the lower disturbance of test persons.

Keywords

Heart rate variability Autonomic nervous system Inquiry Pulse watch Holter ECG 

Notes

Einhaltung der ethischen Richtlinien

Interessenkonflikt

S. Sammito und I. Böckelmann geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Dieser Beitrag beinhaltet keine Studien an Menschen oder Tieren.

Literatur

  1. 1.
    Aubert AE, Seps B, Beckers F (2003) Heart rate variability in athletes. Sports Med 33:889–919CrossRefPubMedGoogle Scholar
  2. 2.
    Buccelletti F, Bocci MG, Gilardi E, Fiore V, Calcinaro S, Fragnoli C, Maviglia R, Franceschi F (2012) Linear and nonlinear heart rate variability indexes in clinical practice. Comput Math Methods Med 2012:219080. doi:10.1155/2012/219080Google Scholar
  3. 3.
    Carter JB, Banister EW, Blaber AP (2003) Effect of endurance exercise on autonomic control of heart rate. Sports Med 33:33–46CrossRefPubMedGoogle Scholar
  4. 4.
    Costa de Rezende Barbosa MP, Silva NT, Azevedo FM, Pastre CM, Vanderlei LCM (2014) Comparison of Polar RS800G3 heart rate monitor with Polar S810i and electrocardiogram to obtain the series of RR intervals and analysis of heart rate variability at rest. Clin Physiol Funct Imaging. doi:10.1111/cpf.12203Google Scholar
  5. 5.
    Dahlstrom N, Nahlinder S (2006) A comparison of two recorders for obtaining in-flight heart rate data. Appl Psychophysiol Biofeedback 31:273–279CrossRefPubMedGoogle Scholar
  6. 6.
    Flanagan SD, Comstock BA, DuPont H, Sterczala AR, Looney DP, Dombrowski DH, McDermott DM, Bryce A, Meldouangock J, Dunn-Lewis C, Luk HY, Szivak TK, Hooper DR, Kraemer WJ (2014) Concurrent validity of the Armour39 heart rate monitor strap. J Strength Cond Res 28:870–873CrossRefPubMedGoogle Scholar
  7. 7.
    Gamelin FX, Baquet G, Berthoin S, Bosquet L (2008) Validity of the polar S810 to measure R-R intervals in children. Int J Sport Med 29:134–138CrossRefGoogle Scholar
  8. 8.
    Gamelin FX, Berthoin S, Bosquet L (2006) Validity of the polar S810 heart rate monitor to measure R-R intervals at rest. Med Sci Sports Exerc 38:887–893CrossRefPubMedGoogle Scholar
  9. 9.
    Gang Y, Malik M (2002) Heart rate variability in critical care medicine. Curr Opin Crit Care 8:371–375CrossRefPubMedGoogle Scholar
  10. 10.
    Hottenrott K (2007) Trainingskontrolle mit Herzfrequenz-Messgeräten, 2. Aufl. Meyer & Meyer Verlag, AachenGoogle Scholar
  11. 11.
    Kingsley M, Lewis MJ, Marson RE (2005) Comparison of Polar 810 s and an ambulatory ECG system for RR interval measurement during progressive exercise. Int J Sport Med 26:39–44CrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    Körber T, Ismer B, von Knorre GH (2000) Die klinische Bedeutung der Verwendung unterschiedlicher Rekordertechnologien für die Ergebnisse der Analyse der Herzfrequenzvariabilität aus dem Langzeit-EKG. Herzschr Elektrophys 11:110–116CrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    Laukkanen RMT, Virtanen PK (1998) Heart rate monitors: state of the art. J Sports Sci 16:S3–S7CrossRefPubMedGoogle Scholar
  14. 14.
    Mazzeo AT, La Monaca E, Di Leo R, Vita G, Santamaria LB (2011) Heart rate variability: a diagnostic and prognostic tool in anesthesia and intensive care. Acta Anaesthesiol Scand 55:797–811CrossRefPubMedGoogle Scholar
  15. 15.
    Nunan D, Donovan G, Jakovljevic DG, Hodges LD, Sandercock GR, Brodie DA (2009) Validity and reliability of short-term heart rate variability from the Polar S810. Med Sci Sports Exerc 41:243–250CrossRefPubMedGoogle Scholar
  16. 16.
    Nunan D, Jakovljevic DG, Donovan G, Hodges LD, Sandercock GRH, Brodie DA (2008) Levels of agreement for RR intervals and short-term heart rate variability obtained from the Polar S810 and an alternative system. Eur J Appl Physiol 103:529–537CrossRefPubMedGoogle Scholar
  17. 17.
    Parrado E, MÁ G, Ramos J, Cervantes JC, Rodas G, Capdevila L (2010) Comparison of Omega Wave System and Polar S810i to detect R-R intervals at rest. Int J Sport Med 31:336–341CrossRefGoogle Scholar
  18. 18.
    Porto LG, Junqueira LF (2009) Comparison of time-domain short-term heart interval variability analysis using a wrist-worn heart rate monitor and the conventional electrocardiogram. Pacing Clin Electrophysiol 32:43–51CrossRefPubMedGoogle Scholar
  19. 19.
    Radespiel-Tröger M, Rauh R, Mahlke C, Gottschalk T, Mück-Weymann M (2003) Agreement of two different methods for measurement of heart rate variability. Clin Auton Res 13:99–102CrossRefPubMedGoogle Scholar
  20. 20.
    Rutenfranz J, Seliger V, Andersen KL et al (1977) Erfahrungen mit einem transportablen Gerät zur kontinuierlichen Registrierung der Herzfrequenz für Zeiten bis zu 24 Stunden. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 36:171–185CrossRefPubMedGoogle Scholar
  21. 21.
    Sammito S, Böckelmann I (2012) Validierung von drei verschiedenen Systemen zur Erfassung der Herzschlagfrequenz in Sanitätsfahrzeugen. ErgoMed Prakt Arbmed 36(2):38–45Google Scholar
  22. 22.
    Sammito S, Darius S, Böckelmann I (2011) Validierungsstudie zum Einsatz eines funklosen Brustgurtsystems zur Messung der Herzratenvariabilität unter Ruhebedingungen und in Fahrzeugen. Arbeitsmed Sozialmed Umweltmed 46:60–65Google Scholar
  23. 23.
    Sammito S, Thielmann B, Seibt R, Klussmann A, Weippert M, Böckelmann I (2015) Guideline for the application of heart rate and heart rate variability in occupational medicine and occupational science. ASU International Edition. doi:10.17147/ASUI.2015-06-09-03Google Scholar
  24. 24.
    Sandercock GRH, Bromley PD, Brodie DA (2005) Effects of exercise on heart rate variability: inferences from meta-analysis. Med Sci Sports Exerc 37:433–439CrossRefPubMedGoogle Scholar
  25. 25.
    Sandercock GRH, Shelton C, Bromley P, Brodie DA (2004) Agreement between three commercially available instruments for measuring short-term heart rate variability. Physiol Meas 25:1115–1124CrossRefPubMedGoogle Scholar
  26. 26.
    Südkamp M, Menzel C, Sindhu D, Savvidou-Zaroti P, La Rosée K, Hekmat K, Mehlhorn U (2005) Messen tragbare Herzfrequenz-Messgeräte (Sportuhren) bei Schrittmacherpatienten zuverlässig? Dtsch Med Wschr 130:1307–1310CrossRefPubMedGoogle Scholar
  27. 27.
    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. Eur Heart J 17:354–381CrossRefGoogle Scholar
  28. 28.
    Taylor CB (2010) Depression, heart rate related variables and cardiovascular disease. Int J Psychophysiol 78:80–88CrossRefPubMedGoogle Scholar
  29. 29.
    Treiber FA, Musante L, Hartdagan S, Davis H, Levy M, Strong WB (1989) Validation of a heart rate monitor with children in laboratory and field settings. Med Sci Sports Exerc 21:338–342CrossRefPubMedGoogle Scholar
  30. 30.
    Vanderlei LCM, Silva RA, Pastre CM, Azevedo FM, Godoy MF (2008) Comparison of the Polar S810i monitor and the ECG for the analysis of heart rate variability in the time and frequency domains. Braz J Med Biol Res 41:854–859CrossRefPubMedGoogle Scholar
  31. 31.
    Wallén MB, Hasson D, Theorell T, Canlon B, Osika W (2012) Possibilities and limitations of the Polar RS800 in measuring heart rate variability at rest. Eur J Appl Physiol 112:1153–1165CrossRefPubMedGoogle Scholar
  32. 32.
    Weippert M, Kumar M, Kreuzfeld S, Arndt D, Rieger A, Stoll R (2010) Comparison of 3 mobile devices for measuring R-R-intervals and heart rate variability analysis: polar S810i, Suunto T6 and an ambulatory ECG system. Eur J Appl Physiol 109:779–786CrossRefPubMedGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2016

Authors and Affiliations

  1. 1.Kommando Sanitätsdienst der Bundeswehr, Sachgebiet Gesundheitsförderung, Sportmedizin, Ernährungsmedizin, VI 1.3KoblenzDeutschland
  2. 2.Bereich Arbeitsmedizin der Medizinischen Fakultät der Otto-von-Guericke-Universität MagdeburgMagdeburgDeutschland

Personalised recommendations