Aerobes Intervalltraining vs. kontinuierliches Training zur Herzfrequenz-Leistungs-Entkopplung bei ischämischer Herzkrankheit

HINTERGRUND UND BEGRÜNDUNG Die kardiologische Rehabilitation (CR), basierend auf überwachtem aerobem Training, ist eine etablierte Intervention, die die kardiovaskuläre Morbidität und Mortalität reduziert, die funktionelle Kapazität verbessert und die Lebensqualität bei Patienten mit ischämischer Herzerkrankung steigert. Zwei aerobe Trainingsmodalitäten werden routinemäßig in CR-Programmen eingesetzt und von internationalen Leitlinien empfohlen: moderates intensives kontinuierliches Training (MICT, Zone 2), gekennzeichnet durch langanhaltende, gleichmäßige Belastung unterhalb der ersten ventilatorischen Schwelle (65-75 % HRmax); und langes extensives Intervalltraining (LEIT, Zone 3), das längere Arbeitsintervalle zwischen den beiden ventilatorischen Schwellen (75-85 % HRmax) mit aktiven Erholungsphasen abwechselt. Beide Modalitäten sind Standardkomponenten des Phase-II-CR-Programms am Hospital Universitario 12 de Octubre (HU12O) in Madrid, wo diese Studie durchgeführt wird.

Trotz der etablierten Vorteile beider Trainingsmodalitäten hat keine randomisierte kontrollierte Studie ihre Auswirkungen auf die Herzleistungs-Entkopplung während submaximaler Belastung direkt verglichen – einen physiologischen Marker der kardiovaskulären Effizienz, der im CR-Kontext noch unzureichend erforscht ist.

HERZLEISTUNGS-ENTKOPPLUNG: PHYSIOLOGISCHE GRUNDLAGE Während konstanter Fahrradergometerbelastung hält ein effizientes kardiovaskuläres System eine relativ stabile Herzfrequenz (HF) über die Zeit aufrecht. Wenn die HF trotz unveränderter mechanischer Leistungsabgabe progressiv ansteigt, spiegelt dieses Phänomen – bezeichnet als HF-Leistungs-Entkopplung oder kardiovaskuläre Drift – ein abnehmendes Schlagvolumen wider, das durch eine chronotrope Reaktion kompensiert wird, was zu einer größeren Herzarbeit pro Einheit mechanischer Leistung führt. Ein höherer Entkopplungsindex zeigt eine geringere kardiorespiratorische Effizienz während submaximaler Belastung an.

Die HF-Leistungs-Entkopplung kann mit Standard-CR-Geräten (kalibrierter Fahrradergometer und validierter Brustgurt-HF-Monitor) bewertet werden, ohne maximale Tests oder spezielle Technologie, was sie zu einer klinisch anwendbaren und sicheren Messgröße in dieser Population macht. Eine Reduktion der HF-Leistungs-Entkopplung nach dem Training würde anzeigen, dass das Herz bei gleicher mechanischer Anforderung mit geringerer hämodynamischer Belastung arbeitet – eine bedeutende Adaptation hinsichtlich myokardialen Sauerstoffverbrauchs, Belastungstoleranz und langfristiger kardiovaskulärer Prognose.

STUDIENDESIGN-BEGRÜNDUNG Ein Parallelgruppendesign wurde einem Crossover-Design vorgezogen, um Carry-over-Effekte zu vermeiden, da aerobe Trainingsanpassungen noch Wochen nach Programmende anhalten können. Verblindung der Assessoren und statistischen Analysten wird implementiert, um Detektions- und Analyse-Bias zu minimieren; eine Verblindung des behandelnden Physiotherapeuten ist aufgrund der Natur der Intervention nicht machbar.

Eine Detrainings-Nachuntersuchung in Woche 12 (4 Wochen nach Ende des überwachten Trainings) ist enthalten, um die Nachhaltigkeit der Anpassungen zu bewerten und ob potenzielle Gruppenunterschiede in zentralen versus peripheren kardiovaskulären Anpassungen zu unterschiedlichen Detrainingsraten führen.

INTERVENTIONEN

Alle Teilnehmer folgen dem Standard-HU12O-CR-Protokoll, das einen identischen Kraft- und Mobilitätstrainingblock (35-40 Min., <50 % 1RM) sowie Aufwärm- und Abkühlphasen in jeder Sitzung beinhaltet. Die einzige differenzierende Komponente ist der aerobe Trainingsblock (ca. 40 Min. aktives aerobes Training):

• Kontinuierliche Trainingsgruppe (Zone 2): 40 Minuten kontinuierliches Radfahren bei 65-75 % der individuellen HRmax, im Steady-State gehalten. Der Ziel-HF-Bereich wird individuell aus dem Baseline-Inkrementaltest bestimmt und wöchentlich angepasst, um trainingsinduzierte Anpassungen zu berücksichtigen.
• Intervalltrainingsgruppe (Zone 3): 8 Arbeitsintervalle à 3 Minuten bei 75-85 % HRmax, jeweils gefolgt von 2 Minuten aktiver Erholung unter 65-70 % HRmax (Gesamtblock: 40 Min.), was dem Gesamttrainingsvolumen der Kontinuierlichkeitsgruppe entspricht. Die Arbeitsintensität zielt auf die Zone zwischen den beiden ventilatorischen Schwellen ab.

Die Intensität wird durch duales Monitoring von HF und Borg-Skala (RPE 6-20; Ziel-RPE 11-13 für Zone 2 und 13-16 für Zone 3) kontrolliert. Bei Teilnehmern mit abgeschwächter chronotroper Reaktion (z.B. Betablocker-Therapie) dient die RPE als primäre Intensitätsreferenz. Die Leistungsabgabe (Watt) wird über die Sitzungen hinweg progressiv angepasst, um die Ziel-HF-Bereiche bei verbesserter kardiorespiratorischer Fitness aufrechtzuerhalten.

PRIMÄRER ENDPUNKT Die Bewertung des HF-Leistungs-Entkopplungsindex erfolgt über einen 20-minütigen konstanten submaximalen Fahrradtest bei individueller fester Leistungsabgabe. Die HF wird kontinuierlich via validiertem Brustgurtsensor aufgezeichnet. Der Entkopplungsindex wird als relative prozentuale Änderung der mittleren HF zwischen dem ersten Drittel (Minuten 0-6) und dem letzten Drittel (Minuten 14-20) des Tests berechnet: [(HR₁₄-₂₀ - HR₀-₆) / HR₀-₆] × 100. Höhere Werte zeigen eine größere kardiovaskuläre Drift und geringere Effizienz an. Die minimal klinisch relevante Differenz (MCID) ist auf 0,12 Einheiten festgelegt. Unmittelbar nach dem 20-minütigen Test wird eine 5-minütige passive Erholungsphase zur Bewertung der post-Belastungs-HF-Erholung (HRR₁, HRR₂, HRR₅) genutzt.

STICHPROBENUMFANG Die Stichprobengröße wurde mit G*Power 3.1.9.7 für eine zweifaktorielle Varianzanalyse mit Messwiederholung (2 Gruppen × 3 Zeitpunkte) berechnet, mit 80 % Power, α = 0,05, Korrelation zwischen Messwiederholungen von 0,50 und einer erwarteten Effektgröße von f = 0,51 (Cohen d = 0,83; MCID = 0,15 Einheiten; SD ≈ 0,18). Dies ergab ein Minimum von 34 Teilnehmern. Unter Berücksichtigung einer geschätzten Dropout-Rate von 15 % beträgt die Zielstichprobe 40 Teilnehmer (20 pro Gruppe).

STATISTISCHE ANALYSE Die primäre Analyse verwendet eine zweifaktorielle Varianzanalyse mit Messwiederholung (Gruppe × Zeit), wobei die Gruppe × Zeit-Interaktion als primärer Schätzer dient. Bei Verletzung der Sphärizität wird die Greenhouse-Geisser-Korrektur angewendet. Wenn Daten nicht vollständig zufällig fehlen, werden lineare gemischte Modelle verwendet. Die primäre Analyse folgt dem Intention-to-treat-Prinzip; eine Per-Protokoll-Sensitivitätsanalyse wird Teilnehmer einschließen, die ≥80 % der Sitzungen und alle drei Bewertungen absolviert haben. Fehlende Daten werden durch multiple Imputation behandelt. Effektgrößen werden als partielles Eta-Quadrat (η²p) für Varianzanalysen und Cohen's d für paarweise Vergleiche berichtet. Statistische Signifikanz ist auf p < 0,05 (zweiseitig) mit 95 %-Konfidenzintervallen festgelegt.

ETHIK Das Protokoll wurde der Ethikkommission für Forschung mit Arzneimitteln (CEIm) des Hospital Universitario 12 de Octubre zur Genehmigung vorgelegt. Die Studie wird gemäß der Deklaration von Helsinki und der anwendbaren spanischen biomedizinischen Forschungsgesetzgebung durchgeführt. Alle Teilnehmer werden vor der Einschreibung eine schriftliche Einwilligungserklärung abgeben.