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The results of this dissertation show impaired exercise capacity and a limitation of the autonomic nervous system in patients with congenital heart disease. Furthermore, evidence regarding the influence of severity and individual subgroups of the heart defects on heart rate variability and an existing association between peak oxygen uptake, representing exercise capacity, and parasympathetic activity could be provided. Especially patients with Fontan circulation suffer from sympathovagal imbalance and show impaired exercise capacity and lung function., Die Ergebnisse dieser Dissertation zeigen eine Limitierung der Leistungsfähigkeit und des vegetativen Nervensystems bei Patienten mit angeborenem Herzfehler. Zudem konnte der Einfluss der Schweregrade und einzelner Untergruppen der Herzfehler auf die Herzfrequenzvariabilität sowie ein bestehender Zusammenhang zwischen der maximalen Leistungsfähigkeit und der parasympathischen Aktivität belegt werden. Insbesondere Fontan Patienten weisen ein sympathovagales Ungleichgewicht, eine Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit sowie der Lungenfunktion auf.

The results of this dissertation show impaired exercise capacity and a limitation of the autonomic nervous system in patients with congenital heart disease. Furthermore, evidence regarding the influence of severity and individual subgroups of the heart defects on heart rate variability and an existing association between peak oxygen uptake, representing exercise capacity, and parasympathetic activity could be provided. Especially patients with Fontan circulation suffer from sympathovagal imbalance and show impaired exercise capacity and lung function., Die Ergebnisse dieser Dissertation zeigen eine Limitierung der Leistungsfähigkeit und des vegetativen Nervensystems bei Patienten mit angeborenem Herzfehler. Zudem konnte der Einfluss der Schweregrade und einzelner Untergruppen der Herzfehler auf die Herzfrequenzvariabilität sowie ein bestehender Zusammenhang zwischen der maximalen Leistungsfähigkeit und der parasympathischen Aktivität belegt werden. Insbesondere Fontan Patienten weisen ein sympathovagales Ungleichgewicht, eine Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit sowie der Lungenfunktion auf.

Zusammenfassung: Autonomes Nervensystem und Herzfrequenzvariabilität: Sowohl eine Dysregulation des autonomen Nervensystems (ANS) als auch die Menopause sind mit einem erhöhten kardiovaskulären Risiko verbunden. Das kardiale ANS kann anhand der Herzfrequenzvariabilität (HRV) beurteilt und in Frequenzspektren aufgespalten werden, die sich dem Parasympathikus- und/oder Sympathikuseinfluss zuordnen lassen. Einfluss der endokrinen Lebensphasen: Bereits während des Menstruationszyklus zeigt sich eine zyklusabhängige Fluktuation der HRV. Mit dem menopausalen Östrogenabfall ist ein Anstieg des Sympathikotonus mit HRV-Reduktion verbunden, was mit einem erhöhten kardiovaskulären Risiko einhergeht. Das mit menopausalen Hitzewallungen verbundene erhöhte kardiovaskuläre Erkrankungsrisiko ist möglicherweise ebenso auf eine Sympathikusaktivierung zurückzuführen. Therapie: Eine Hormonersatztherapie vermag eventuell eine Wiederherstellung der autonomen Balance herbeizuführen

Sportliche Belastung führt zu individueller Beanspruchung und Regeneration. Die Bewertung der Beanspruchung ist essentieller Bestandteil der Trainingssteuerung. Verletzungen, Krankheit oder das Übertrainingssyndrom drohen bei dauerhaftem Ungleichgewicht aus Belastung und Regeneration. Dem autonomen Nervensystem (ANS) wird in diesem Zusammenhang eine zentrale regulative Funktion zugeschrieben. Das ANS rückte in den Fokus der Regenerationsforschung, allerdings fehlt ein multimodales Konzept, dass sowohl den parasympathischen als auch sympathischen Anteil integriert. In vier Teilprojekten wurde ein explorativer Ansatz der multidimensionalen Ableitung und Analyse beanspruchungssensibler Parameter der Herzfrequenzvariabilität (HRV) und der elektrodermalen Aktivität (EDA) mit einem kabellosen Multisensor im (Spitzen-) Sport angewendet. Sportliche Belastung führte kurzfristig nach Belastungsende zu einer geringeren parasympathischen (HRV) und erhöhten sympathischen Aktivität (EDA). Die Stärke der Auslenkung sowie die Effekte auf die nächtliche Aktivität des ANS sind individuell. Erregung und Hemmung zeigten unabhängig von der Messsituation keinen generellen reziproken Zusammenhang. Die kombinierte Analyse parasympathischer und sympathischer Aktivität könnte in Verbindung mit psychometrischen Daten im Kontext des Belastungs-Beanspruchungs-Konzeptes umfangreiche Informationen zum individuellen Beanspruchungszustand liefen und so zum Beispiel der Vision der Prävention, Diagnose und Therapie von Übertrainingszuständen im (Spitzen-) Sport zuträglich sein. Strategien der Normierung und Vergleichbarkeit müssen aufgrund der hohen intra- und interindividuellen Variabilität zukünftig entwickelt und diskutiert werden., Restoration, maintaining and improvement of skills and physiological and psychological capacities is depending on regulative function of the autonomic nervous system (ANS) with its parasympathetic (inhibitory) and sympathetic (excitatory) subdivisions. To prevent, diagnose and treat autonomic imbalances like parasympathetic or sympathetic overtraining, parameters of ANS are of extensive interest to assess changes or dysfunction in relation to external load. Some parameters of heart rate variability (HRV) were sensitive to parasympathetic activity. Electrodermal activity (EDA) is solely sympathetically controlled and may supplement HRV. Actually, a combined consideration is missing in research on regeneration in sports and exercise. An explorative multidimensional investigation using a wireless multisensor combining both excitatory and inhibitory measures was applied in four subprojects in (elite) sports to assess individual internal load by parameters of ANS. External load was subsequently associated with reductions in parasympathetic activity (HRV) and increased sympathetic activity (EDA). Sympatho-vagal ratio was affected by external load independently of intensity. Moreover, nocturnal parasympathetic and sympathetic activity was individually affected by physiological and psychological stressors. No general reciprocal interaction between sympathetic and parasympathetic activity was found.A multidimensional analysis of ANS using parameters of HRV and EDA could be helpful in the future to elucidate physiologic coping strategies, regeneration and training control in relation to health and performance in sports and exercise. Because of high intra- and interindividual variability individual standardization and long-term monitoring seems to be essential., vorgelegt von Rasmus Jakobsmeyer ; [Betreuer: Prof. Dr. Dr. Claus Reinsberger, Gutachter: Prof. Dr. Dr. Claus Reinsberger, Prof. Dr. Jochen Baumeister], Tag der Verteidigung: 20.07.2017, Universität Paderborn, Dissertation, 2017

Zur Überwachung des fetalen Zustands in utero verwendete Parameter, wie die Kurzzeitvariation (STV) der fetalen Herzfrequenz, werden durch die Gabe von Kortikosteroiden, im Rahmen der Lungenreifeinduktion bei drohender Frühgeburt, vorübergehend beeinflusst. Diese Tatsache muss, in Bezug auf ihre Aussagekraft zur Beurteilung des fetalen Wohlbefindens im entsprechenden Zeitraum, berücksichtigt werden. Durch die Signalverarbeitungsmethode PRSA (phase-rectified signal averaging) konnte ein neuer Parameter zur Analyse der fetalen Herzfrequenzvariabilität entwickelt werden, die sog. Akzelerationskapazität. Dieser Parameter spiegelt das fetale autonome Nervensystem wider und wurde bereits in vorangegangenen Untersuchungen an Feten mit fetaler Wachstumsrestriktion überprüft. In der vorliegenden Arbeit wurde das Verhalten der Akzelerationskapazität im Vergleich zu dem der etablierten Kurzzeitvariation unter Betamethasoneinfluss an einem Kollektiv von Feten zwischen der 24. und 34. SSW untersucht. Die fetale Herzaktion wurde hierzu gleichzeitig mittels CTG und abdominellem, fetalen EKG registriert. Die beiden Methoden wurden ebenfalls miteinander verglichen. Wir konnten nachweisen, dass 96 Stunden nach erfolgter Steroidgabe, keine relevante Beeinflussung der Akzelerationskapazität im CTG mehr durch die Medikamentenwirkung vorliegt. Die Akzelerationskapazität im CTG ist somit, genau wie die Kurzzeitvariation, 96 Stunden nach Betamethasongabe wieder aussagekräftig. Das fetale EKG ist auf Grund des sehr hohen Signalverlustes für das untersuchte Gestationsalter (im Mittel 30.SSW) keine geeignete Methode zur Überwachung der fetalen Herzfrequenzvariabilität., Parameters used for surveillance of fetal well-being in utero, like the short-term variation of the fetal heart rate, are temporary influenced by the application of corticosteroids as used for accelerating fetal lung maturation at risk of preterm birth. This fact must be considered regarding the value of the parameters used for evaluating the fetal well- being during the time of influence of the corticosteroid. With the signal processing technique phase-rectified signal averaging (PRSA) a new parameter for analyzing the fetal heart rate variability was developed, the acceleration capacity. It reflects the fetal autonomic nervous system and was verified in previous studies on fetuses with intrauterine growth restriction. In this study we analyzed the behaviour of the acceleration capacity under the influence of bethametasone, in comparison to that of short-term variation, in fetuses between 24. and 34. weeks of gestation. The fetal heart rate was simultaneously recorded with the cardiotocograph and the fetal electrocardiogram. Both methods were compared with each other. We were able to demonstrate that 96 hours after the application of betamethasone, no relevant influence on the acceleration capacity in the cardiotocograph, due to the application of the corticosteroid, is existent anymore. The acceleration capacity, as well as the short-term variation, is therefore meaningful again to examine fetal well-being 96 hours after the application of betamethasone. Because of the high signal loss in the technique of the fetal electrocardiogram we concluded that it is not an appropriate technique for surveillance of fetal heart rate variability in the examined gestational age (average gestational age was 30 weeks of gestation).

Zur Überwachung des fetalen Zustands in utero verwendete Parameter, wie die Kurzzeitvariation (STV) der fetalen Herzfrequenz, werden durch die Gabe von Kortikosteroiden, im Rahmen der Lungenreifeinduktion bei drohender Frühgeburt, vorübergehend beeinflusst. Diese Tatsache muss, in Bezug auf ihre Aussagekraft zur Beurteilung des fetalen Wohlbefindens im entsprechenden Zeitraum, berücksichtigt werden. Durch die Signalverarbeitungsmethode PRSA (phase-rectified signal averaging) konnte ein neuer Parameter zur Analyse der fetalen Herzfrequenzvariabilität entwickelt werden, die sog. Akzelerationskapazität. Dieser Parameter spiegelt das fetale autonome Nervensystem wider und wurde bereits in vorangegangenen Untersuchungen an Feten mit fetaler Wachstumsrestriktion überprüft. In der vorliegenden Arbeit wurde das Verhalten der Akzelerationskapazität im Vergleich zu dem der etablierten Kurzzeitvariation unter Betamethasoneinfluss an einem Kollektiv von Feten zwischen der 24. und 34. SSW untersucht. Die fetale Herzaktion wurde hierzu gleichzeitig mittels CTG und abdominellem, fetalen EKG registriert. Die beiden Methoden wurden ebenfalls miteinander verglichen. Wir konnten nachweisen, dass 96 Stunden nach erfolgter Steroidgabe, keine relevante Beeinflussung der Akzelerationskapazität im CTG mehr durch die Medikamentenwirkung vorliegt. Die Akzelerationskapazität im CTG ist somit, genau wie die Kurzzeitvariation, 96 Stunden nach Betamethasongabe wieder aussagekräftig. Das fetale EKG ist auf Grund des sehr hohen Signalverlustes für das untersuchte Gestationsalter (im Mittel 30.SSW) keine geeignete Methode zur Überwachung der fetalen Herzfrequenzvariabilität., Parameters used for surveillance of fetal well-being in utero, like the short-term variation of the fetal heart rate, are temporary influenced by the application of corticosteroids as used for accelerating fetal lung maturation at risk of preterm birth. This fact must be considered regarding the value of the parameters used for evaluating the fetal well- being during the time of influence of the corticosteroid. With the signal processing technique phase-rectified signal averaging (PRSA) a new parameter for analyzing the fetal heart rate variability was developed, the acceleration capacity. It reflects the fetal autonomic nervous system and was verified in previous studies on fetuses with intrauterine growth restriction. In this study we analyzed the behaviour of the acceleration capacity under the influence of bethametasone, in comparison to that of short-term variation, in fetuses between 24. and 34. weeks of gestation. The fetal heart rate was simultaneously recorded with the cardiotocograph and the fetal electrocardiogram. Both methods were compared with each other. We were able to demonstrate that 96 hours after the application of betamethasone, no relevant influence on the acceleration capacity in the cardiotocograph, due to the application of the corticosteroid, is existent anymore. The acceleration capacity, as well as the short-term variation, is therefore meaningful again to examine fetal well-being 96 hours after the application of betamethasone. Because of the high signal loss in the technique of the fetal electrocardiogram we concluded that it is not an appropriate technique for surveillance of fetal heart rate variability in the examined gestational age (average gestational age was 30 weeks of gestation).