Arbeitsphysiologie, ]~d. 14, S. 369--382 (1951}.

Aus dem Max-Planek-~nstitut fiir Arbeitsphysiologie Dortmund (Direktor: Prof. Dr. reed. G. LEVANt).

Das Verhalten der Pulsfrequenz in der Erholungsperiode nach kSrperlicher Arbeit.

Von

K. KARRASCH und E. A. ~(~LLER.

Mit 7 Text~bbildungen.

(Eingegangen am 26. Februar 1951.)

Die Beziehungen zwischen kSrper l icher Arbe i t und Pulsfrequenz s ind Gegens tand z~hlreicher e ingehender Unte r suchungen gewesen. Dabe i w~r die A u f m e r k s a m k e i t vorwiegend auf d~s Verhal ten der Pals- f requenz wghrend der Arbe i t ger ichte t . N u r wenige Autoren - - vor a l l em C~ISTE~S~S 1, COTTON u. DILL 2, T~ITSO u. PE~AS a sowie TUTTLE 4 haben auch die Pulsfrequenz nach der A r b e i t berf icksicht igt . Sie haben sich aber fas t ausschlief~lieh ftir kurze Abschn i t t e des Erholungsver laufes der Pulsfrequenz, meis t den unmit~elbar au f das Arbe i t sende folgenden, in teress ier t . Wi l l man jedoch zu e inem besseren Vers tandnis der Be- z iehungen zwischen Herz t i t t igke i t und Muskelarbe i t gelangen, so is t eine lfickenlose Erfassung der Pulsf requenz aueh in der Erholungs- per iode notwendig . Wi r h a b e n deshalb den vol l s tgndigen Ver lauf der Erholungspuls f requenz und seine Abhgng igke i t yon der AI 'bei ts- Inten- s i t , t , Arbe i t sdaue r und Leis tungsf i [higkei t sys temat i sch untersucht .

Methode: Die Verst~cbe warden an einem meehaniseh gebremsten Tretkurbel-Erg0meter

(Tragheitsmoment 0,6 kgm ), de.s au.t0m~tiseh die 'Arbeit je Umdrehung konstant hielt, mit 60 Pedalumdrehungen je Minute nach dem Takt eines Metronoms ans- geffihrt. In der oft lgnger als 1 Std dauernden Erholungsperiode ware das Sitzen- b]eiben auf dem Ergometer-Sattel zu unbequem gewesen nnd hgtte cteu Erholangs- verlaaf stSrend beeinfl~Bt. Daher ersetzten wir nach Beendig~mg der Arbeit den Sa~teI durch einen Sessel, ohne ds, f~ dabei, um Blutversehiebungen zu vermeiden, die XSrperstellung der Vp. wesentlich verandert wurde. In diesem Sessel wurde auch der Ruhepuls minflestens 10 rain lang registrie1r Vor Versuchsbeginn ruhte die Vp. liegend 1 Std. Die Vpn. hlelten eine sehr gleichm~[~ige Lebensweise ein und vermieden vor den Versnchen den Genul3 yon Kaffee und das Rauchen. Samt- liehe Versuche warden in den Vormittagsstunden ausgefiihrt and zwar tiiglich nur 1 Versl~ch. Die Raumtempecatur lag zwischen 18 und 20 ~ C. Zur kontimnerIiehen Pulszitblung diente die Methodik der photoelektrischen Registrierung nach E. A. MffLLS, R u. J. J. R E ~ s. Wir verwendeten dabei ein Z~hlwerk, das halbminiitlieh die Pu!sfrequenz auf einen P~pierstreifen druekte, so daft der Verlauf unmittelbar verfotgt werden konnte.

370 K. KAI~IC~SCI~ und E. A. MOLL~I~:

Die Bestimmung des O~-Verbr~uches erfolgte nach Douglas-Haldane. Die Vpn. waren iln guten Allgemeinzustand und kreislaufgesund. Tabelle 1 bringt ihre Daten zu Beginn der Versuche.

Tabelle 1.

Alter GrSi~e Gewicht I ' B lu td ruck N a m e Jah re cra kg l~uhepuls [ m m I t g

E K L

Sch T h

37 176 27 176 30 168 21 173 40 160

75 64 74 6~ 61 74 6 7 88 60 54:

115/70 120170 120/80 ~30180 110/68

t~egistriert man die Pulsfrequenz n~ch der Arbeit lfickenlos, bis das Ausgangs-l~uheniveau wieder erreieht ist, so kommt man zu einem Kurvenbild, wie dem in Abb. 1 wiedergegebenem. Es wird hier erkenn- bar, da ] ein erheblieher Teil der durch die Muskelt~tigkeit verursachten Herzmehrarbeit in die Erholungsperiode f~llt. Um diesen Tell dureh eine kennzeiehnende GrSl~e zu beschreiben, erfassen wir ihn summarisch als Gesamtzahl der w~hrend der Erholung fiber dem Ruhepulsniveau !iegenden Pulse. Den So gewonnenen Weft nennen wit Erholungspuls- summe (EPS) . Die Zeit his zum Wiedererreichen des l~uhepulsniveaus als MaB heranzuziehen, hie]ten wir ffir weniger zweckm~l~ig, well diese Zeitspanne meistens nicht scharf best immbar ist. Die Pulsfrequenz naher~ sich ja nicht mathematisch genau ,asymptotisch, sondern in un- regelm~igen Sehwankungen dem Ausgangswer~. Dabei wird h~ufig der l~uhewert kurzfristig zu einem Zeitpunkt erreicht oder unterschritten, in dem im Mittel eines l~ngeren Zeitabschnittes die Ruhelage noch nicht wieder erreicht ist. Wir gingen daher so vor, d~l~ wir die Erholung erst

T , 0 10 20 30 zlO 50 60 70 80 30 ;'00 ;';'0 120 130

rnin Abb. 1. Verlauf der 1:' ulsfrequenz w~hrend und nach einer anst rengenden k6iperl ichen Arbeit .

Le is tung 15 rakg/sec. Schraffur = EPS . Vp. JL.

dann Ms beendet ans~hen, wenn das Pulsfrequenz-Mittel fiber 10 min den Ausgangswert nicht mehr fiberschritt. Wir vermochten so prak- t isch immer nach der Arbeit d e n Ausgangswert wieder zu erreiehen. 'Eine Einstellung des t~uhewertes auf ein niedrigeres Niveau als vor der Arbeit, wie es yon einigen Autoren beob~chtet worden ist, konnten wit

Das Verhalten der Pulsfroquenz n~ch kSrperlicher Arbeit. 37 1

daduroh ausschlieBen, dab wir eine einstfindige lguhezeit vor Arbeits- beginn einhalten lieBen und den Ausgangsruhewert der Pulsfrequenz als Mittel yon wenigstens I0 min registrierten. Wit sind uns natfirlieh

/V/h. Arbe/7#douer 5 2 0 ~

,

Min. Arbe/?sdzuer 20 10 5 2 O v

bo2 v ~ 2 0 . . . . . . . . . . . . .

2 : ~0.4---- ?q/a .4rbeifsdauer 20 70 5 20"

la mkg/sec

,4rbe/fs/n/ens/fdf : 5~kg/sec

60 ~ H/~ Arbe//adauer 20 10 5 2 0

Abb. 2. Pulsfrequenz-Verl~tufe der Yp. E. w~thrend und nach ]~rgome~er-Arbeiten versehiedener Arbeitsdauer und versehiedener Arbeits-Intensititten in sehematiseher Wiedergabe. 8ehraffierte

Fl~tehe = ] ] P S . Der MaBstab der Putslrequenz gibt die Erh6hung fiber den l~uhewert an.

Mar dariiber, dab das Ruhepuls-Niveau keine fixe GrSge bedeutet und dug bei stundenlang fortgesetzter Registrierung andere Einfl/isse als die yon uns studierten sich geltend maehen kSnnen.

Resultate:

Die Erholungspulssumme (E PS) in A bhiingigkeit yon der Arbeits-Intensit~it und der Arbeitsdauer.

Wir haben zungchst Versuchsperson E. Ergometer-Arbeiten yon verschiedener D~uer und mit versehiedener Leistung ausfiihren lassen. Dabei sind wir zu den in Abb. 2 wiedergegebenen Pulsfrequenz-Ver- lgufen gelangt. Man sieht hier, wie bei jeweils gleicher Leistung die EPS mit der Arbeitsd~uer zunimmt. Diese Zunahme ist bei der kleinsten Leistung kaum sichtbar, d~gegen bei den gr5Beren Leistungen sehr

372 K. KAa~ASC~ und E. A. MULLER:

deutlich. Ebenfalls w~chst, wenn man die gleiche Arbeitsdauer ver- gleicht, die EPS mit zunehmender Leistung. Die zahlenm~l~igen Unter- lagen dieser Kurven sind in Tabelle 2 zu finden.

Tabelle 2.

Leistung ] End- mkg/sec Puls

20 1 136 15 127 1~ 106

90

Arbeitsdauer in Minuten 5 10 20

End- EPS ~nd- EPS Puls = Puls . EP8

166 168 1087 25 132 280 1~ 109 35

95 20

~s 110 94

6O End- EP8 End- EPS Puls ~ Puls

794 146 1153 43 110 110 119 276 47 94 46 94 52

Sie zeigen, da~ die EPS bei der niedrigen Leistung von 5 mkg/sec nach 10 min dauernder Arbeit einen Weft erreicht, der auch nach der 6fachen Arbeitsdauer nicht wesentlich grSBer wird, w~hrend die EPS bei den Leistungen l0 und 15 mkg/sec stgndig mit der Arbeitsdauer zunimmt. Diese Tatsaehe kann wohl in Beziehung dazu gebracht werden, dab die Pulsfrequenz in der Arbeitsperiode bei der niedrigen Leistung ein konstantes Niveau erreicht, das bis zum SchluB der Arbeit fest- gehalten wird, hingegen bei den h6heren Leistungen einen Anstieg auf- weist, den E. A. MffLLE~ 6 als Ermiidungs-Puls-Anstieg bezeichnet hat.

I*o r--r---'r.~----r---77~,

100 ~ - - - ~ -

1

5 10 N 2o rain 25

Abb. 3. Absinken der :Erholungsfrequenz unter das l~uhepuls-~iveau nach einer kurzdauernden Arbeit.

Leistung: 15 mkg/soc. Vp. E.

Entsprechend finder man den Endpuls, d. h. den letzten Puls- frequenzwert der Arbeitsperi- ode, bei der niedrigen Leistung unabhgngig yon der Arbeits- dauer gleich hoch, bei den hSheren Leistungen aber mit der Arbeitsdauer ansteigend. Obwohl sich die EPS genau so verh~lt und obwohl auch bei konstanter Arbeitsdauer End- puls u~d EPS mit zunehmender Leis~ung gleichsinnig wachsen, ist doch die EPS nicht allein durch die EndpulshShe be- stimmt, wie die Verh/~ltnisse bei kurzdauernden Arbeiten bewei- sen (Tabelle 2). So ]iegt z. B.

der Endpuls nach 5 min Arbeitsdauer mit 20 mkg/sec h6her als der nach 20 min Arbeitsdauer mit 15 mkg/sec Leistung. Die dem hSheren End- puls zugehSrige EPS ist aber niedriger. Aus der EndpulshShe allein 1/~Bt sich also die GrSl~e tier EPS nicht ~bleiten und umgekehrt aus der EPS die EndpulshShe nicht rekonstruieren.

Das Verhalten der Pulsfrequenz n~ela k6rperlicher Arbeit. 373

Bemerkenswert sind noeh die Verhs bei den 2 rain dauernden Arbeiten: hier sinkt die Pulsfrequenz regelm~Big in der Erholungs- loeriode zu Werten ab, die bis zu 10 und mehr Sehl/~gen unter dem Ruhe- pulsniveau liegen k6nnen. Abb. 3 gibt einen solehen Verlauf wieder. Eine Deutung dieses Vorganges hat schon H~ss 7 versucht, der allgemein das Absinken der t~unktions-Intensit~t naeh KSrperarbeit unter die Ausgangslage als gesultante aus rasch abklingenden Nutritions- und langsam abMingenden Entlastungs-Reizen auffal3t.

D i e E P S i n Abhiingig]eeit v o n d e r Leistungsfi ihig]eeit .

Wir haben die bisher beschriebenen Versuche in gleicher Weise yon einer zweiten Versuchsperson (L.) ausfiihren lassen. Versuehsperson L. iibte eine reine Bii~otatigkeit aus und war weniger trainiert als Versuchsper- son E., die nebenher Sport trieb. Bei der Bestimmung des LPI als eines Mages der Leistungsf/~higkeit in der yon E~ A. Mt~LLEE 6 angegebenen Weise fanden wit bei Versuehsperson L. den Weft 4~3, w/~hrend Versuehsperson E. den besse. ten Wert yon 3,2 erreiehte. Die Ver- suehe mit Versuehsperson L. fiihrten zu den im Prinzip gleichen gesul~aten, wie im vorhergehenden Absehnitg be- schrieben, nut batten Endpuls und

7500

1000 _ _ 7~ vP ' z (u) ~ Vp.EFu)

so6 - - ~Vp.E(~) 5 1o 7~n~kg/sec Z e/sfung

Abb, 4. Erholungsl)ulssummen yon Vp. L . und Vp. N. im unt ra in ie r ten (u) und im

t ra in ie r ten (t) Zus tand nach 10 rain Arbei tsdauer .

Erholungspuls-Summen ftir entsprechende Arbeiten jeweils h6here Werte. Als Beispiel gibt Abb. 4 die EPS der beiden Versuehspersonen nach Arbeitsversuehen yon 10 rain Dauer mi~ verschiedenen Leistungen wieder. I m untrainierten Zustand sind die Erholungspuls-Summen der Versuehsperson L. betr/~chtlich grSl~er als die bei Versuchsperson E. naeh gleich-langer Arbeitsdauer gefundenen. Im iibrigen aber haben die Kur- yen dieselbe Verlanfsform.

Ebenso wie interindividuelle Verschiedenheiten der Leistungsfghigkeit l~Bt die EPS aueh Anderungen der Leistungsf/~higkeit bei der gleiehen Versuehsperson erkennen. Abb. 4 zeigt als Beleg hierffir die Verringerung der EPS durch KSrpertraining bei Versuchsperson E. Die untrainierten Werte stammen vom Anfang, die trainierten Werte vom Ende einer Versuchsreihe, die vor Beginn unserer eigent]ichen Untersuchung durch- geftihrt wurde, um die Versuchsperson in einen konstanten Trainings- zustand zu bringen. Bei einer Leistung von 15 mkg/sec ist z. B. die EPS auf 50% des urspr/inglichen Wertes abgesunken. Vergleich~ man damit die )[nderungen des LPI, der sich in derselben Zeitspanne yon 3,2 auf

374 K. KAI~I~ASC~I und E. A. MiJLL]~R:

2,5 also um 21% verminderte, so erkennt man, dab EPS-Anderungen mit besonderer Deutlichkeit Trainingswirkungen anzeigen kSnnen.

Wir haben weiterhin die.u gleiche Arbeiten mit beiden Beinen, mit einem Bein oder mi~ einem Arm, also mit verschieden groSen Muskelgruppen ausfiihren lassen. Um den Bewegungsmodus bei der Ein- und Zwei-Beinarbeit mSglichst gMehart ig zu gestal~en, waren bei der Zwei-Beinarbeit die Pedale paralM gestellt, s tar t wie iiblich um 180 ~ versetzt zu sein. Dabe i stellten wir fest, wie aueh aus Tab. 3 er- siehtlieh, daf3 die EPS "helm Einsatz einer kMneren Muskelgruppe grSSer wird, obwohl der 02-Verbrauch, der bei Versuehsperson E. kontrolliert wurde, bei der Ein- und Zwei-Beinarbeit praktisch gMch hoch war. Die GrSl3e der EPS ist also nicht nut yon der Arbeitsintensitat, Arbeits- dauer und Leistungsf~ihigkeit, sondern auch yon der relativen Belastung der eingesetzten Muskelgruppe abhangig.

Tabelle 3.

0z-Verbrauch *) Vp. ~Iuskelgruppe net~o

cm 3

Sch

Th

K

Beide Beine Gin Bein Gin Arm

Beido Beine Gin Bein

Beide Beine Ein Bein

Beide Beine ]~in Bein

Beide J3ein e

Arbeitszeit Leistung rain mkg / sek EPS

18 5 5 45

110

5 10

116 4 9 L 472

I _ _

5 12,5 !884

E Ein Bein 10 10 192 13909 244 13645

*) Die O~-~'erbrauchswerte beziehen sich auf 4ie Arbeits- und Erholungsperiode.

Ursachen der Puls]requenz-Erh6hung in der Erholungsperiode.

Es w/s nun die Frage aufzuwerfen: welche Faktoren sind fiir die Pulsfrequenz-Erh5hung in der Erholungsperiode veran~wortlich zu machen ? Da bekanntlieh die Pulsfrequenz bei Beginn einer Arbeit sich erst langsam auf die erforderliche HShe einstellt, k6nnte man zun/s vermuten, da~ in der Erholungsperiode die in den ersten Arbeitsminuten ,,fehlenden" Pulse abgegolten werden, /s wie das 02-Defizit der ersten Arbeitsminuten nach Beendigung der Arbeit beglichen wird. Da- bei ist es schwierig festzulegen, was man unter ,,fehlenden" Pulsen ver- stehen soil. Betrachtet man z. B. den in Abb. 1 dargestellten Versuch, so betrug die Zahl der fehlenden Pulse hier, wenn man annimmt, d a 6 die Frequenz eigentlich yon Beginn der Arbeit an in I-IShe des End- pulses, d. h. bei 168 Sehl/tge/min h&tte liegen sollen, 190 Sehl/~ge. Das ist jedoch nur ein Bruchteil der gemessenen EPS yon 1104 Sehl~gen. Bei hSheren Leistungen wird, wie man in Abb. 2 erkennen k~nn, die

Dus Verhalten der Pulsfrequenz n_~ch k6rperlicher Arbeit. 375

Differenz zwischen den so konstruierten Fehlpulsen w~t~rend der Arbeit und der EPS noeh gr5[~er. Die Pulsfrequenzerh6hung in der Erholungs- periode ist also offenbar nicht ~ls ein einfaches Nachholen der zu Beginn der Arbeit nachhinkenden Pulsfrequenz ~ufzufassen. Man k6nnte weiter- hin daran denken, dab der Pulsfrequenzverlauf nach dem Arbeitsende auf einen entsprechenden Verlauf des O2-Verbrauches zuriiekzufiihren w~ire. Sehon ~ Y T t I G O E U. I:)EREIRA 8, SOI-INEIDER U. CRAMPTON 9 und Da~MA~, CO~SOLAZm u. MonErao 1~ haben gezeigt, dab die Pulsfrequenz langsamer zum l~uhewert zuriickkehrt als der O2-Verbraueh und dab infolgedessen der O2-Transport je Puls in der Erholungsperiode zei~weise unter den Ruhewert sinkt. DaB dieser Saehverhalt auch unter den yon uns gewiihlten Versuehsbedingungen zutrifft, zeigen die Ergebnisse der Tab. 4. In dieser Tabelle sind fiir Versuchsperson E. Pulsfrequenzen und O2-Verbrauch vet, wghrend und in 3 aufeinander folgenden Erholungs- perioden nach einer Arbeit als gemessene Werte und als prozentuale Veranderungen gegeniiber dem Ruhewer~ nebeneinandergestellt. AuBer- dem ist der Oe-Transport je Pulssehlag errechnet. Es handelt sieh um Mittelwerte ~on 3 Versuehen mit einer Leistung yon 15 mkg/see. Wah- rend der Arbeit ist der O2-Verbraueh um 700%, die Pulsfrequenz um 78% erh6ht. In den ersten 10 Erholungsminuten sinkt der Oe-Ver- brauch auf etwa 2/s der Arbeitserh6hung ab, die PulsfrequenzerhShung nut knapp auf 1/3. In der 2l . --30. Erholungsminute betr~igt die Steige- rung des O2/Verbrauehes nur noch 1/125, die der Pulsfrequenz dagegen 2/7 des Arbeitswertes. So kommt es, dab der O2-Transport je Puls schon

Tabelle 4.

mittlere Pulsfrequenz Zunahme in % des l~uhewertes

8auerstoffverbrauch ecru/rain Zunahme in % des t~tLhewertes

O~-Transpor~ je Puls cm 3

I :Ruho

248

Abeitsminuten 0--10

120 78,1

1999 700

16,7

Erholungsrainuten 0_20 [ 20-20 [ 2o-~o

86 ] 77 I 28,4 17,1 I 12~3

t 259 91 5,7 2,8

nach 10 rain Erholung geringere Werte annimmt, als in der l~uhe vet der Arbeit. Die H6he des O2-Verbrauehes nach der Arbeit kann daher nicht der An]al~ der Pulsfrequenzsteigerung in der Erholungsperiode sein.

Aueh die Gr6Be des Arbeitsumsatzes und d~mit die W~rmeproduk- ~ion des Organismus wiihrend der Arbeit bestimmen die H6he der EPS nicht aussehlieBlieh, da, wie auf S. 372 gezeigt wurde, die EPS bei kleinen Leistungen yon der Arbeitsd~uer unabh/ingig is~, der Kalorienverbruuch dagegen linear mit der Arbeitsdauer steigt. Auch in Tab. 3 und Abb. 5 finden sich Beispiele ffir grebe Differenzen der EPS bei konstantem Arbeitsumsatz.

376 K. KAa~ASeH und E. A. MLTLLER:

Es erschien uns weiter wichtig zu prtifen, ob die Ergebnisse der Unter- suchungen yon ASMCSSE~ u: CttRISTENSEN 11 fiber den Einflug der Blut- verteilung bei kSrperlicher Arbeit den Analogiesehlul~ erlauben, dal3 auch die Erh6hung der Pulsfrequenz nach k6rperlieher Arbeit dureh eine Ande- rung der Blutverteilung verursacht skin k6nne. Es w~re dubei un eine die Arbeit fiberdauernde Blutversehiebung in die t~tigen Muskelgebiete, in die wiirmeubgebende Huut und fiberhuupt in alle erh6ht beansprueh- ten Orgune zu denken. Der hierdureh verminderte zentral-ven6se Druek wfirde im Sinne der zitierten Autoren die Pulsfrequenzerh6hung als kompensutorisehe MuBnuhme zur Aufreehterhultung des Minutenvolu- mens notwendig muehen. Wenn dus zutr/~fe, diirfte trotz der Puls- frequenzerh6hung dus gleiehzeitig gemessene IIerzminutenvolumen kei- nen erh6hten Weft zeigen.

Wir h~ben deshalb in einigen Versuehen die gerzminutenvolumin~-Quotienten (Qvm) aus der Pulsfrequenz und der auskult~toriseh bestimmten Blu~druck- Amplitude errechnet. Es wurde hierzu die yon BL~sIus t~ entwickelte Formel

(Ps - P d ) a �9 F ~

Qvm = (Ps -Pd) r ' Fr angewendet, wobei Ps den systolisehen, Pc[ den diastolisehen Blutdruek und F die Pulsfrequenzen bedeuten. Die Indices rund ~ bezeiehnen die in der l~uhe oder wiihrend der Arbeit gemessenen Werte.

DiG Ergebnisse sind in Tab. 5 uls Mittelwerte aus 4 Versuehen zu- summengestellt. Es ist zu erkennen, dub l0 rain nueh der Arbeit das Minutenvolumen uuf den Ausgungswert bezogen, night mehr erhSht wur, w~hrend die Pulsfrequenz noeh eine Steigerung um 21,9% uufwies. Man mug sieh ullerdings darfiber im kluren skin, dul~ dieser Zustund zwur fiir eine Verursaehung der Pulsfrequenzerh6hung in der Erholungs- periode dureh eine Blutversehiebung spreehen kunn, aber nicht unbe- dingt spreehen muB. Vielmehr w~re dasselbe Bild - - gleiehes Minuten- volumen bei erh6hter lVrequenz - - uueh dunn zu erwurten , wenn der udrenergisehe Erregungszustund des Kreisluufzentrums unduuerte, viel- leieht gespeist dutch Fortduuer der Reize uus den beunspruehten Mus- keln. Unsere bisherigen Versuehe reiehen demnueh niebt aus, die Prage nueh der Herkunft der Erholungspulsfrequenz-Erh6hung eindeutig zu beantworten.

Wir gl~uben uueh nicht, dug die Versuehe HERXHEIM~S 1~, der bei Bundugieren der ermfideten Muskeln in der Erholungsperiode eine klei- here Pulsnuehwirkung feststellte, beweisend duffir sind, dug die unhul- tende ErhShung der Pulsfrequenz in der Erholungsperiode dutch Blut- versehiebung in die ermfideten Muskeln zustundekommt. Es hgtte ge- zeigt werden mfissen, dug diese Senkung der Pulsfrequenz, die nueh ASMUSSEN, CHRISTENSEN U. ]~IELSEN 14 aueh in K6rperruhe erzielt wird, vor der Arbeit geringer ist uls nuch der Arbeit.

Das Verhalten der Pulsfrequenz nuch k6rperlicher Arbeit. 377

Ohne vorl~tufig die Ursaehen der oberhalb einer best immten Leistungs- grenze stark erh6hten, mit cler Arbeitsdauer wachsenden EPS genau zu kennen, kSnnen wir wohl ganz allgemein annehmen, dab unterhalb dieser Grenze sehon w~hrend der Arbeit die Restitutionsvorggnge a]ler yon der Arbeit betroffenen Funktionen in solehem Umfang ablaufen, dab viel- stfindige Fortsetzung der Arbeit m6glieh ist, oberhalb dieser Grenze da- gegen ein solehes Gleichgewieht zwisehen disintegrierenden und inte- grierenden Prozessen sieh nicht mehr einstellt. Der Organismus strebt dann mit je naeh der Leistung verschieden groBer Gesehwindigkeit einer Erseh6pfung zu.

Tabelle 5. Arbeit ] ]~rholtmg

-~ Zeit in 3Iinut, en 2.5 I 5 I 2.5 5 10 I 15 ~0 I 25 I 30

Pulsfrequenz 66 I 143 I 153 88 Zunahme in % I [ des Ruhewer~es i 108,8 ! 129,4 29,4

systol.Blutdrue--~k 11~-!] :20~7- I 229 ~174 - - diastol. ]31utdr. 73 { 79 [ 78 65

Rinutenvolumen! -quotient ] 1] 6,45] 8,J0 3,51

85 83 I 80 (

~5,0 21,9 lr,6

~ n l I lOS 70 74 / 76

1,81 1 , 7 ! 0,93

s o

17,6 13,2 10,3

111 110 ( 110 71 ] 72 I 73

I 1,11 '! 1,01 / 0,98

Bedeutung der Ergebnisse /igr die Praxis.

Um fiir best immte Arbeitsformen oder Arbeitsger~te bei praktischer Verwendung die bei Danerarbeit zul~tssige Arbeitsintensit~t ffir Personen- gruppen mit einheitlieher Leistungsfghigkeit festzulegen, ist es zweck- mgBig, aueh die Pulsfrequenz der Arbeitsperiode mit in die Betrachtung einzubeziehen. Man kann sie ebenfalls wie die Erholungspulsfrequenz summariseh erfassen und gelangt d~nn zu einem Wert, der als ,,Puls- summe wghrend der Arbeit" zu bezeichnen wgre. Die Addition yon ,,Pulssumme wghrend der Arbeit" und EPS ergibt einen Betrag, den wir in Analogie zu dem Ausdruck ,Arbeitskalorienomsatz", ,Arbeits- pulssumme" (APS) nennen wo]len. Die APS ist daher die Summe ~l!er dureh eine Arbeit fiber das t~uheniveau hinaus verursachten Pulsschlgge.

Untersueht m~n eine Arbeitsform in der Weise, d~B m~n bei kon- stanter Gesamtarbeit die mit versehiedener Belastung weehselnde APS bestimmt, so erhglt man Bilder, wie sie in Abb. 5 ffir das Radfahren an Versuehsperson E. und Versuchsperson L. gewonnen wurden. In den Versuchen der Abb. 5 wurde die gleiehe Arbeit yon 6000 mkg dureh Muskeltgtigkeit versehiedener Dauer und Belastung erreicht. Es ist hier zungehst zu erkennen, dab die APS bei der krgftigeren Versuehsperson E. (LPI = 3,2) ffir entsprechende Arbeiten niedrigere Werte zeigt a!s bei Versuehsperson L. (LPI - - 4,3), sodann sieht man, dal~ die Kurve der APS yon Versuehsperson E. ein Minimum aufweist. Info]ge der etwas groben Stufung der untersuehten Leistungen ist dieses Minimum nich~

378 K. KARI~ASOtt und E. A. M~nLE~:

sehr genau best immt. Der Verlauf der APS-Kurven maeht es iedoch wahrscheinlich, dal~ dieses Minimum fiir Versuchsperson E. nahe bei

�9 10 mkg/sec, fiir Versuchsperson L. dagegen offenbar bei einer niedrigeren Leistung liegt. Die Leistung ira Punkte des APS-Minimums ist zugleieh

Pulse

2 000

~- FO00

~ 75"F03 /

k \ \ \ \ \ 3 P'fvp.E

Illl]lll]J~! I I ~ ee '~

J i

o 2,5 5 Io 15 20r~kg/sec Z e/,~ tung

Abb. 5. Die Arbei~spulssumme (APS) mit ihren Komponenten I~SwA (L~ngsschraffur) und ~P8 (Schr~gschraffur) bei einer Arbeit yon 6000 mkg, die bei verschiedenen Leistangen yon der kr~ftigeren Vp. E. and der schw~cheren Vp. L., verrichtet warden. Gestrichelt: die :Kurve der rait einer kon- stanten APS yon 1000 Pulsen m5glichen Arbeit fiir Vp. E. ~nten: O~-Verbrauch der Vp. E. als

Funktion der Leistung.

die Grenzleistung ffir ein Arbeiten ohne Anstieg der Arbeits~ulsfre- quenz w~hrend der Arbeit selbst (Abb. 2) und die Grenzleistung, bis zu der die EPS yon der Arbeitsdauer unabh~ngig ist (Tab. 2).

Man kann umgekehrt, start bei konstanter Arbeit die Abh~ngigkeit: der APS, bei konstanter APS die Abh~ngigkeit der Arbeit yon der Leis~ung verfolgen. Man erh~lt dann die in Abb. 5 gestrichelt gezeich- nete Kurve der mit einer Pulserh6hung yon 1000 Sch]s fiber das Ruheniveau mSglichen ununterbrochenen Arbeit an einem Fahrrad-

Das Verhalten der Pulsfrequenz nach kSrperlicher Arbeit. 379

ergometer fiir Versuchsperson E. Diese Kurve zeigt natfirlich dort ein Maximum, wo die APS ein Minimum hatte.

In Abb. 5 ist das APS-Diagramm yon Versuchsperson E. in die beiden Komponenten ,,Pulssumme w/~hrend der Arbeit" und EPS aufgeteilt. Dadurch wird erkennbar, dab das Anwachsen der APS im Bereich kleiner Leistungen auf eine Zunahme der Pulssumme wEhrend der Arbeit - - in- folge der vermehrten Zahl der Leerbewegungen - - zuriickzuffihren ist. Bei 2,5 mkg/sec z. B. erfordern 6000 mkg 2400 Pedalumdrehungen, bei 20 mkg/sec dagegen nur 300 PedMumdrehungen. Das Anwachsen der APS bei hohen Leistungeu beruh~ dagegen auf einer Zunahme der EPS und nicht auf einer Zunahme des 02-Verbrauchs. Das beweist die in Abb. 5 ebenfalls dargestellte Kurve des O2-Verbrauches , d e r fiir alle Intensit/~ten nahezu gleich hoch liegt. Lediglich bei der 2,5 mkg/see- Leistung fanden wit einen h6heren Wert, der, wie der APS-Anstieg in diesem Bereich, als Folge der gr6geren Zahl der Leerbewegungen auf- zufassen ist. Ftir den APS-Anstieg bei den h5heren Leistungen jedoch gibt es im Calorienumsatz keine Parallele.

Bei der groBen Bedeutung, die ein physiologiseh begrtindetes MaB ftir die berufliche adi/quate GrenzMstung, d .h . fiir eine Leistung, die ohne Schaden t~glich gefordert werden kann, besitzt, wollen wir a n unseren Ergebnissen prfifen, ob das APS-Minimum ein MaB ffir die prak- tisch vertretbare Grenzleistung darstellt. Dazu haben wir in Tub. 6 die zu der APS-Kurve der Versuchsperson E. in Abb. 5 gehSrigen Werte neben Werte der Leistung, der Arbeitsdauer, der Calorienverbrauchs- Minute und des entsprechenden Calorienverbrauchs bei 8 stfindiger un- unterbrochener Arbeit gestellt.

Das APS-Minimum liegt bei einer Leistung yon etwa 10 mkg/see. Der bei der gMchen Leistung sich ergebende Calorienumsatz ffir 8 Std be~ tr/igt 3100 kca]. ])as entspricht genau den hSchsten Werten, die bisher bei konstanter Arbei~ gefunden wurden ( L E I t M A N N , MULLER U. SPITZEI~ 15.

Auch entsprich~ die Leistung yon 10 mkg/see auf dem Fahrradergometer

Tabelle 6.

Leistung Arbeitsdauer APS mkg/sec rain bei ununterbrochener kcal/rain kcal

Arbei~ yon 6000 mkg fiir 8 ~t4

2.5 5

10 15 20

40 20 10 6.7 5

880 486 420 585

1360

1.9 3.3 6.5 9.7

13.0

900 1600 3100 ~700 6200

einer Fahrgesehwindigkeit yon ca. 17 km/Std mit einem Fahrrad auf ebener Stral~e, einer Gesehwindigkeit, mit der 120 km t/iglieh bei einem Energieverbraueh yon 2500 kcal durehsehnittlieh zu bew~ltigen sind.

Arbeitsphysiologie, Bd. 14. 26

380 K. K~l~Isc~ und E, A. Mi~LLER:

Es bedarf systematiseher Versuehe mit versehiedenen Arbeitsformen, versehiedenen Muskelgruppen also und mit verschieden kr~ftigen und verschieden trainierten Personen, um festzustellen, ob generell das Minimum der APS zur Ermittlung der zul~ssigen Arbeitsintensit~t ver- wendbar ist.

Nieht nur der Einflug der Leistung bei ununterbroehener Arbeit, son- dern aueh die Bedeutung riehtig angelegter Pausen auf die Dauerarbeits-

. . . . . [PLY: 66G . . . . . .

AP,Y: 1~90

_ _ I I EPS: ~55 . . . .

- - - - A P E : 991 - -

o s 1o is m zs so 3s r ~s so s s s o e s 7ominTs

Abb. 6. Erholungspulssumraen und Arbeitspulssummen yon 2 gleieh grol~en Ergometer-Arbeiten (9000 mkg) der VI~. L. bei einer Leis~ung yon 15 mkg/see, yon denen die in der oberen Kurve dar- gestent~ ohne Unterbreehung, die in der unteren Kurve dargestellte im ~ h y t h m u s yon 1 rain A r b d t

un4 1 rain Pause durehgefiihrt wurde. Pulssuramen im Pausenversuch verringert.

f~higkeit wird durch die APS und EPS erfaBt. Wir geben ein charak- teristisches Beispiel in Abb. 6. In dieser Abbildung stehen 2 Versuehe untereinander, in denen die gleiche Arboit yon 9000 mkg bei der gleiehen Leistung yon 15 mkg/sec durehgefiihrt wurde. Die obere Kurve betrifft pausenlose Arbeit und fiihrt zu einer APS yon 1490, in der 666 Er- holungspulse enthalten sind. Die untere Arbeit wurde im l~hythmus: 1 rain Arbeit - - 1 rain Pause durchgefiihrt. Die APS sinkt dadurch auf 991, die EPS auf 455. Man sieht also, wie dureh eine giinstigere Pausen- Verteilung die Arbeitspulssumme ffir eine gegebene Arbeit wesentlich herabgesetzt werden kann.

Diesen Vorgeil maeht sieh instinktiv der Sehwerarbeiter zunutze, in- dem er bei hoher Arbeitsintensitit nieht ununterbrochen dureharbeitet, sondern die Zahl und Lgnge der ]?ausen so regelt, dab die durehschnitt- l i the Stundenintensiti t 6--8 kcal/min nicht tiberschreitet, also wohl dem APS-Minimum entsprieht. Eine hohe APS bei gleieher Arbeit be- deut~t an sich eine hShere Belastung des Iterzens. Wenn wir die Zu- sammenh~nge aueh noeh nieht klar erkennen k6nnen, so ist es doeh wahrseheinlieh, dab dariiber hinaus StSrungen im Kreislauf mid anderen Funktionen parallel laufen. Das zeigt sieh u. a. darin, dag die yon einer voraufgegangenen Arbeit noeh vorhandene PulsfrequenzerhShung die

Das Verhal~en der Pulsfrequenz nach k6rperlicher Arbeit. 381

Arbeitspulsfrequenz einer neuen Arbeit vermehrt, wie schon CHRZSTE~SE~ 1 zeigen konnte. Abb. 7 demonstriert hierzu einen Versuch, in dem die gleiche Arbeit geringer Intensit~t einmal vor und in Abst~nden 3mal nach einer Arbeit hoher :[ntensit~t verrichtet wurde. Der Kurvenverlauf li~I3t nun erkennen, dal~ die Arbeitspulsfrequenz der zweiten und drit ten

7z/-O

720

fO0

8O

gO

7GO

I/0

20

0 75 30 ~5 80 75. .90 105 rain 120

Abb. 7. Arbeitspttlsfrequenzen yon 4 Arbeiten niedriger In~ensi t~ (5 mkg/sec) der Vp. E., yon denen 1 vor und 3 nach einer Arbeit hoher I n t e n s i ~ t (20 mkg/sec) ausgefiihr~ wurden. Schraffur: ]~PS; gestrichelte Linie: l~uhepulsniveau; punktier te Linie: Betrag der Arbeitspulsfrequenz-]ErhShung

gegerltiber dera 5Torma.lwert.

Arbeit niedriger Intensit~t gegenfiber der der ersten Arbeit erhSht war. Der Betrag der ErhShung entsprach dabei der an der Pulsfrequenz erkennbaren Naehwirkung der vorangegangenen intensiven Arbeit. Die vierte Arbeit niedriger Intensit~t, die ausgefiihr~ wurde, naehdem die Erholungspulsfrequenz zum Ruhewert abgefa]len war, zeigte eine Puls- frequenz normaler HShe. Man sieht hieraus, dal] die Erholungspuls. frequenz-ErhShung eine zus~tz]iche Vermehrung der Herzt~tigkeit w~h- rend einer neuen Arbeit verursacht und da6 das Ausmal3 dieser Vermeh- rung dutch die GrSBe der EPS in der entsprechenden Zeitspanne be. st immt ist.

Zusammen/assung. Verfolg~ man die Pulsfrequenz w~hrend der Erholung nach kSrper-

licher Arbeit, bis das Ausgangsruhepulsniveau wieder erreicht ist, so wird erkennbar, daG ein nicht zu vernachl~ssigender Tell, bei anstrengenden Arbeiten sogar der grSBere Tell, der durch die ~uskelarbeit vermehrten I~erzsehlagzahl auf die Erholungsperiode entf~llt. Die Summe der in der Erholungsperiode fiber dem Ruheniveau liegenden Pulse, die als

26*

382 K. KARRASCH n. E. A. Mf~LL~,R: Pulsfrequenz naeh kSrperlicher Arbeit.

, ,Erho lungspulssumme" (EPS) beze ichnet wurde, n i m m t bei E rgome te r - a rbe i ten gleicher Daue r m i t s t e igender Leis tung und be i Arbe i t en grSge- rer Le is tung mi t waehsender Arbei~sdauer zu, w~hrend sie bei k le iner Leis tung yon der Arbe i t sdaue r unabhi~ngig ist . E ine Verbesserung des Tra in ingszus tandes der Ver suchspe r son oder der E insa tz einer grSBeren Muskelmasse ve rminde rn die E rho lungspu l s summe ffir die gleiche Arbe i t .

Die Bes t immung des r e l a t iven Herzminu tenvo lumina , aus d e m A m p l i t u d e n f r e q u e n z p r o d u k t errechnet , vor, wi~hrend und nach e iner Arbei t , m a c h t die A n n a h m e wahrseheinl ieh, dab die li~nger a nha l t e nde Pulsf requenzerhShung in der Erholungsper iode durch eine Blutverschie- bung ve rursach t sein kSnne und daher als kompensa to r i sche 1V[aBnahme zur Auf rech te rha l tung des no twendigen zent ra len Minu tenvolumens auf- gefaBt werden muB.

I n Versuehen, in denen mi t grSBerer Le i s tung die Arbe i t sdaue r so ve r~nder t wurde, dab jeweils eine kons t an t e Arbe i t resul t ier te , b le ib t die Erho lungspu l s summe bis zu e inem b e s t i m m t e n Grenzwer t der Le is tung kons tan t , w/~hrend die gesamte wghrend und nach der Arbe i t fiber das Ruhen iveau h inausgehende Pulssnmme, die als , ,Arbe i t spu l ssumme" be- ze ichnet wird, bis zu diesem Grenzwer t le ich t abf~llt . Oberhalb dieses Grenzwertes s te ig t die E rho lungspu l s summe und mi t ihr d ie Arbei t spuls - summe steil an. Es bes t eh t also e in Min imum der Arbe i t spu lssumme, das zugleich den Grenzwer~ der Le is tung angib t , der noch ohne eine mi t der Arbe i t sdaue r zunehmende Erho lungspu l s summe mSglieh ist. Diese Le is tung is t offenbar die Grenzleis tung, bei der Ermf idung und Erholung ins Gleiehgewicht k o m m e n und mi t der daher s tundenlang weiter- gea rbe i t e t werden k a n n . Es wi rd gezeigt, dab auf diesem Wege die individuel le Leis tungsfghigkei t b e s t i m m t und die zul~ssige Leis tungs- grenze ffir bel iebige Arbe i t s fo rmen e rmi t t e l t werden kann:

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Prof. Dr. E. A. Mi~LL~R, Dortmund, Rheinl~nddamm 201.