Wie viel Hz schlägt das Herz?

Die Herzleistung als wichtige Kennzahl

Jeden Tag schlägt das Herz etwa 100.000 Mal und befördert dabei bis zu 10.000 Liter Blut. In einer Minute durchläuft das gesamte Blut den Körper und kehrt wieder zum Herzen zurück. Um diese Herzfunktion auf Dauer zu erfüllen, ist einiges an Kraft nötig: Kein anderes Organ verbraucht in Relation zum Gewicht so viel Sauerstoff wie unser Herz; allein sieben Prozent des täglichen Energieverbrauchs entfallen auf seine Arbeit.

Aufgrund seiner zentralen Rolle im Körper ist es ganz besonders wichtig, das Herz so lange wie möglich gesund zu erhalten. Doch wie lässt sich die „Fitness“ des Herzens beurteilen? Neben der optischen Darstellung – zum Beispiel im Rahmen einer Ultraschall- oder Herzkatheter-Untersuchung – bietet sich hier vor allem die Berechnung der Herzleistung an, also der Pumpleistung, die das Herz Tag für Tag erbringt. Sie lässt sich nicht nur gut errechnen, sondern kann als konkrete Zahl auch hervorragend zum Vergleich mit Normalwerten oder bisher gemessenen Werten herangezogen werden.

Bei jedem Herzschlag wird nicht das gesamte Blut, das sich im Herzen befindet, in die Blutgefäße gepumpt – ein kleiner Teil bleibt ganz automatisch zurück. Ein normales, gesundes Herz gibt bis zu 70 Prozent seines Inhalts in den Kreislauf. Bei einer Herzinsuffizienz fällt die Herzleistung hingegen immer weiter ab. Wenn die Pumpleistung des Herzens so weit gesunken ist, dass eine optimale Versorgung des Körpers mit Nährstoffen und Sauerstoff nicht mehr gewährleistet ist, wird das auch nach außen hin spürbar: Erste Beschwerden können auftreten, wenn das Herz weniger als 55 Prozent seines Inhalts auswirft, schwere Symptome zeigen sich dagegen bei einer Herzleistung mit einem Blutauswurf von weniger als 30 Prozent.

Berechnung der Herzleistung

Die Pumpleistung, die das Herz erbringen kann, errechnet sich aus mehreren Messwerten. Die Formel lautet:

Herzfrequenz     *                Herzarbeit            =                Herzleistung

(gesprochen: Herzfrequenz mal Herzarbeit ergibt die Herzleistung)

Die Herzfrequenz gibt an, wie oft das Herz in einer Minute schlägt; die Herzarbeit muss wiederum selbst erst noch berechnet werden. Folgende Faktoren werden dazu multipliziert (malgenommen):

• Blutdruck: Der Blutdruck beschreibt, welcher Druck in den großen Arterien des Körpers herrscht.
• enddiastolisches Volumen: Der Begriff „enddiastolisches Volumen“ umfasst die Menge an Blut, die sich zum Ende der Diastole im Herzen befindet. Bei der Diastole handelt es sich um die Entspannungsphase des Herzens, in der es sich ausdehnt und mit Blut füllt.
• Ejektionsfraktion: Die Ejektionsfraktion gibt in Prozent an, welcher Anteil des enddiastolischen Volumens mit dem Herzschlag aus dem Herzen gepumpt wird. Sie errechnet sich aus folgender Formel: Ejektionsfraktion = systolisches Volumen (SV) / enddiastolisches Volumen (EDV)

Das systolische Volumen wird auch als Herzschlagvolumen bezeichnet. Es ist die Blutmenge, die bei einem Herzschlag von der linken Herzkammer ausgeworfen wird. Der Normalwert beträgt ca. 70 – 100ml.

Das enddiastolische Volumen beschreibt  das Blutvolumen von etwa 120ml in der Herzkammer.
Auf die Formel bezogen, bedeutet dies konkret:

80 ml (SV) / 120 ml (EDV) = 67 % Ejektionsfraktion

Die Ruheherzschlagfrequenz bei einem gesunden Erwachsenen liegt bei etwa 60-80, bei einem Neugeborenen hingegen bei 130-150 Schlägen pro Minute (Israel, 1999).

Kinder weisen gegenüber Jugendlichen und letztere wiederum gegenüber Erwachsenen aufgrund des kleineren Herzens und dem daraus resultierenden geringeren Schlagvolumen eine höhere Herzschlagfrequenz auf (Belayneh, 1999, Hollmann & Hettinger, 1990, Portela, 1996). Darüber hinaus lässt sich die höhere Frequenz durch eine noch nicht ausgereifte Entwicklung der Elastizität und Dehnbarkeit der Aorta bei Heranwachsenden erklären (Israel, 1999).

Neben den morphologischen bzw. somatischen Unterschieden zwischen Erwachsenen und Kindern, ist die höhere Ruheherzfrequenz bei Heranwachsenden auf eine dominant sympathikotone Regulation zurückzuführen. Eine trainingsbedingte Absenkung der Pulsfrequenz liegt auch bei Kindern und Jugendlichen eine vagotone Umstellung des Nervensystems zu Grunde; dies ist auch in diesem Alter als eine Ökonomisierung der Herzarbeit und Steigerung der kardialen Reservekapazität zu werten (Gottschalk, 1982).

Folglich muss die Ruheherzschlagfrequenz bei Kindern und Jugendlichen anders bewertet werden als bei Erwachsenen (Israel, 1999). In Tab.1 sind die von Demeter (1981) erfassten Ruheherzfrequenzwerte von untrainierten Heranwachsenden im Alternsgang dargestellt.

Tab.1: Die Herzfrequenzen in Ruhe bei untrainierten Kindern und Jugendlichen im Alternsgang (nach Demeter, 1981, S.111)

Aus Tabelle 1 geht deutlich hervor, dass es bei Heranwachsenden mit zunehmendem Alter zu einer Verringerung der Herzschlagrate kommt. Die Verminderung der Herzfrequenz beträgt nach Demeter (1981) jährlich etwa zwei Schläge pro Minute.

Weitere Studien bestätigen die Absenkung im Alternsgang, stellen diese aber geringer dar. Das Ausmaß der Frequenzreduktion beträgt nach Bar-Or (1986) bis zum Erwachsenenalter jährlich 0,7 bis 0,8 Schläge/min. Die Untersuchungen von Klemt (1988) führten zu vergleichbaren Ergebnissen. Bei 10- bis 18jährigen Probanden wies er eine durchschnittliche Reduktion von 0,6 Schläge/min pro Jahr nach.

Die kontinuierliche Verminderung der Pulsfrequenz wird in Abbildung 1 nochmals grafisch dargestellt, in der darüber hinaus, in jeder Altersklasse eine höhere Herzschlagfrequenz der weiblichen gegenüber den männlichen untersuchten Probanden zum Ausdruck kommt. Dies deckt sich mit den Befunden von De Marées (1989), Hollmann & Hettinger (1990), Klemt (1988) und Asmus (1991), die in Ruhe bzw. auch unter vergleichbarer Belastung bei Mädchen gegenüber Jungen eine höhere Pulsfrequenz aufzeigen konnten.

Im Gegensatz zu diesen Ergebnissen, besagt Demeter (1981), dass aufgrund der früheren körperlichen Reifung Mädchen teilweise niedrigere Ruheherzfrequenzwerte aufweisen als Jungen. Im Hinblick auf geschlechtsspezifische Differenzen im Pulsfrequenzverhalten bei Heranwachsenden weist die Mehrzahl der Studien allerdings den Jungen eine niedrigere Ruheherzfrequenz zu (vgl. Asmus, 1991, De Marées, 1989, Hollmann & Hettinger, 1990, Klemt, 1988).

Abb.1: Mittelwerte der alters- und geschlechtsspezifischen Herzschlagfrequenz in Ruhe (Asmus, 1991, S.54).

Die in Tabelle 1 und Abbildung 1 dargestellten Pulsfrequenzen wurden am Tag, während körperlicher Ruhe und nach einer definierten Ruhephase gemessen. Die nächtliche Herzfrequenz während des Schlafes ist aufgrund der Dominanz des Parasympathikus niedriger als am Tag. Selbst bei völliger körperlicher Ruhe entspricht die vagotone Ausgangslage nicht der des Schlafes (Faller, 2004, Rieckert, 1991). In den meisten Studien (vgl. Asmus, 1991, Demeter, 1981, Klemt, 1988) findet die Messung aufgrund der einfacheren und schnelleren Erhebung am Tag statt. Befunde, in denen die Herzfrequenz von Kindern über einen Zeitraum von 24 Stunden gemessen und somit ebenfalls die Tiefstwerte dokumentiert wurden, erwiesen sich während der intensiven Literaturrecherche als schwer auffindbar. In der Untersuchung von Treuth, Adolph & Butte (1998) wurden nächtliche Herzfrequenzen von 8-12jährigen ermittelt, die im Bereich von 71 bis 74 Schlägen pro Minute liegen.

Herzfrequenzwerte, die am Tag während körperlicher Ruhe im Liegen ermittelt wurden, können nach Crouter, Churchilla & Bassett (2008) mit dem Faktor 0,83 multipliziert werden und geben einen Anhaltspunkt über die Höhe der nächtlichen Pulsschlagrate. Führt man diese Berechnung mit den Daten von Demeter (1981) (vgl. Tab.1) aus, so ergeben sich für die 8-12jährigen Herzfrequenzwerte zwischen 68 und 75 Schlägen pro Minute (vgl. Tab.2). Auf der Grundlage dieser Umrechnung, entsprechen die von Demeter (1981) ermittelten Werte, den von Treuth et al. (1998) gemessenen nächtlichen Herzfrequenzen.

Tab.2: Herzfrequenzen in Ruhe nach Demeter (1981) multipliziert mit dem Faktor 0,83 nach Crouter et al. (2008) zur Berechnung der nächtlichen Herzfrequenz. (Eigene Darstellung)

Unter Belastung weisen jüngere Personen gegenüber älteren eine höhere Schlagfrequenz des Herzens auf (Nöcker 1964, zit. n. Portela, 1996). Dennoch sind entgegen früherer Ansichten die absolut kleineren Herzen der Kinder in Relation zur Körpermasse ebenso groß wie bei Erwachsenen. Die relative Herzgröße, die sich aus dem Verhältnis der Herzgröße zur Körpermasse ergibt, ist in allen Lebensabschnitten annähernd konstant und beträgt beim Untrainierten 10 bis 11 ml/kg Körpergewicht. Ebenso wurde nach Israel (1999) noch vor wenigen Jahrzehnten das Adaptationspotential des kindlichen Herzkreislauf-Systems unterschätzt.

Funktionelle Anpassungsreaktionen des Herzens sind prinzipiell in jedem Lebensalter möglich. Der Effekt der Trainingsbradykardie durch regelmäßige körperliche Ausdauerleistungen konnte auch bei Kindern nachgewiesen werden.

Dieser Artikel ist ein Auszug einer wissenschaftlichen Abschlussarbeit mit dem Titel: „Zusammenhang zwischen der Ruheherzschlagfrequenz und der motorischen Leistungsfähigkeit im Schulkindalter“ - Autor: Julian Bergmann
Die gesamte Arbeit inklusive des Quellenverzeichnisses findest du hier.

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