Heart rate monitoring

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Sports Med 2003; 33 (7): 517-538 0112-1642/03/0007-0517/$30.00/0

REVIEW ARTICLE

 Adis Data Information BV 2003. All rights reserved.

Heart Rate Monitoring Applications and Limitations Juul Achten and Asker E. Jeukendrup Human Performance Laboratory, School of Sport and Exercise Sciences, University of Birmingham, Edgbaston, Birmingham, United Kingdom

Contents Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517 1. The Development of Heart Rate Monitoring (HRM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519 1.1 History of HRM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519 1.2 Heart Rate Variability (HRV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519 1.2.1 Effects of Exercise on HRV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521 1.2.2 Effects of Exercise Training on HRV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522 1.3 Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524 2. Main Applications of HRM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524 2.1 Monitoring Exercise Intensity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524 2.2 Detecting/Preventing Overtraining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526 2.2.1 Background Overtraining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526 2.2.2 Changes in Heart Rate Associated with Overtraining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526 2.2.3 Changes in Heart Hate Variability Associated with Overtraining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527 ˙ 2max) and Energy Expenditure . . . . . . . . . . . . . . . . . 527 2.3 Estimation of Maximal Oxygen Uptake (VO ˙ 2max . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527 2.3.1 Estimation of VO 2.3.2 Estimation of Energy Expenditure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528 3. Factors Influencing Heart Rate During Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529 3.1 Day-to-Day Variability in Heart Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529 3.2 Physiological Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530 3.2.1 Cardiovascular Drift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530 3.2.2 Hydration Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530 3.3 Environmental Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531 3.3.1 Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531 3.3.2 Altitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532 4. Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533

Abstract

Over the last 20 years, heart rate monitors (HRMs) have become a widely used training aid for a variety of sports. The development of new HRMs has also evolved rapidly during the last two decades. In addition to heart rate (HR) responses to exercise, research has recently focused more on heart rate variability (HRV). Increased HRV has been associated with lower mortality rate and is affected by both age and sex. During graded exercise, the majority of studies show


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