Spektralanalyse der Herzfrequenzvariabilität
SA HRV (Spectral Analysis of Heart Rate Variability) bestimmt die Informationen über eine regelmäßige, die HRV bildende Oszillation genauer. Das ermöglicht es, die Zeitreihe, die aus den RR-Intervallen besteht, in den Frequenzbereich zu übertragen, bei dem es möglich ist, die periodischen Komponenten der HRV zu entdecken. Für eine Spektralanalyse der Herzfrequenzvariabilität wird entweder eine Autokorrelationsmethode, die die aktuellen Werte der Eingangszeitreihe mit den Werten derselben, nur periodisch verspäteten, Zeitreihe vergleicht, oder eine Schnelle Fourier-Transformation, die die Eingangszeitreihe in eine Summe von harmonischen Signalen mit unterschiedlicher Frequenz, Amplitude und Phase zerlegt, verwendet (Stejskal & Salinger, 1996; Salinger & Gwozdziewicz, 2008).
Die SA HRV-Methode charakterisiert nur harmonische Bestandteile des Frequenzspektrums. Mögliche nicht harmonische Bestandteile, die an der HRV teilnehmen, lassen sich mithilfe der angeführten SA HRV-Methode nicht entdecken. Die angegebene Reihe von Zahlen zu der Größe der RR-Intervalle wird in ein Frequenzbild mit einem Frequenzbereich von 20 mHz bis 500 mHz (stellt 0,5 bis 30 periodische Veränderungen dar) umwandelt.
Eine Analyse von einer kurzfristigen Aufzeichnung (5 Minuten, resp. 300 Herzschläge) ermöglicht es, 3 Hauptspektralkomponenten zu unterscheiden:
VLF (very low frequency) - es handelt sich um eine sehr geringe Frequenz mit einem Frequenzbereich von 20 - 50 mHz, deren Leistung mit einer sympathischen Aktivität der Blutgefäße, die mit der Thermoregulation verbunden ist, einem Spiegel der zirkulierenden Katechloamine und mit den Schwankungen des Renin-Angiotensin-Systems verbunden ist.
LF (low frequency) - es handelt sich um eine geringe Frequenz mit einem Frequenzbereich von 50 - 150 mHz, die auch als Traube-Hering-Mayer Welle bezeichnet wird. Sie wird am meisten durch die baroreflexe sympathische Aktivität beeinflusst und entspricht langsamen Schwankungen der Variabilität des Arterialdruckes. Sie dürfen aber nicht für einen globalen Indikator der Sympathikusaktivität gehalten werden.
HF (high frequency) - es handelt sich um eine hohe Frequenz, die den Grenzwert von 150 mHz überschreitet, und ausschließlich durch die efferente Vagusaktivität beeinflusst wird. Die HF-Komponente wird Respirationswelle genannt, denn die Frequenz, die von 250 bis 300 mHz schwingt, mit der Atemfrequenz korreliert. Das wachsende Atemvolumen erhöht die Größe der HF-Komponente, wobei sie durch die steigernde Atemfrequenz nach rechts verschoben und reduziert wird. Auf diese Weise wird das Leistungsspektrum der HRV durch die Atemfrequenz und das Atemvolumen direkt beeinflusst (Stejskal & Salinger, 1996).
Die Werte der Leistung einzelner Komponenten werden als Absolutwerte (ms2) dargestellt, so wie auch die Werte der maximalen Amplitude (maximale Densität der Spektralleistung) (ms2/Hz). Eine höhere Aussagekraft haben, angesichts dem Verhältnis zum ANS, relative Indikatoren, die als Prozentsatz der Gesamtleistung oder des verengten Spektrums von 50 bis 500 mHz, als sog. normalisierte Einheiten, dargestellt werden. Um die negative Auswirkung des Variabilitätsrückgangs bei einer erhöhten Herzfrequenz zu reduzieren, wird ein Koeffizient der Variation der jeweiligen CCV-Komponente verwendet (Hayano et al., 1991).
Während der Aktivierung von Sympathikus sinkt der Absolutwert aller Komponenten. Drücken wir die Werte einzelner Komponenten mithilfe von relativen Einheiten aus, stellen wir eine Erhöhung des Anteils der LF-Komponente und eine umgekehrte Dynamik von LF und HF fest. Bei gesunden Personen ruft eine passive oder aktive Stellung eine Reduktion der gesamten Spektralleistung, Erhöhung der LF-Komponente (in relativen Einheiten) und Abfall der HF-Komponente und somit auch die Erhöhung des LF/HF-Verhältnisses hervor. Eine Spektralleistung, deren Frequenz höher als 150 mHz ist, können wir für ein Anzeichen der Parasympathikusaktivität halten. Eine niedrigere Frequenz (unter der oben genannten Grenze) entspricht sowohl den Schwankungen von Parasympathikus, als auch von Sympathikus, wobei die Ausübung einer grundlegenden Dominanz von Parasympathikus auf die gesamte Spektralleistung vermindert wird. Eine Frequenz von rund 100 mHz zeigt eine erhöhte Aktivität von Barorezeptoren an (Stejskal & Salinger, 1996).
