Einfluss der körperlichen Fitness auf die Belastung und auf die individuelle Leistungsfährigkeit während der Herzdruckmassage ohne versus mit Leistungskorrektur

Impact of physical fitness on physical strain and quality of external chest compressions

by Raja Ismene Schott
Doctoral thesis
Date of Examination:2025-11-25
Date of issue:2025-10-24
Advisor:Prof. Dr. Sebastian G. Russo
Referee:PD Dr. Nils Kunze-Szikszay
Referee:PD Dr. Ruben Evertz
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-11582

 

 

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Abstract

English

Background: High-quality external chest compressions (ECC) are essential for successful cardiopulmonary resuscitation (CPR). Maintaining adequate compression depth and rate is physically demanding and affected by rescuer fatigue. Physical fitness may influence both compression quality and physical strain, particularly when corrective feedback is provided. However, little is known about the physical strain on rescuers during high-quality ECC. Methods: Data from forty trained medical professionals (30 male, 10 female) were analyzed. Fitness was assessed using bicycle and rowing ergometry with continuous breath-by-breath ergospirometry and heart rate (HR) monitoring. Based on heart rate at 75 watts (HR75) during rowing, participants were classified as “fit” or ”unfit.” Each performed two nine-minute ECC sequences on a manikin (compression/ventilation ratio 30:2), one without and one with feedback. Compression performance (depth, rate) and physiological parameters (respiratory rate [RR], HR, respiratory quotient (RQ]) were recorded under both conditions. To estimate workload, heart rate progression during feedback-controlled ECC was compared with the individual maximal heart rate (HRmax) during rowing. Results: Without feedback, only 45% achieved correct compression depth and 60% the correct rate; depth declined over time independently of fitness (r = .282). Unfit rescuers performed shallower and faster compressions, whereas fit rescuers remained within target ranges. The increase in physical strain during ECC without feedback was independent of fitness (RR: r = .075; HR: r = .065; RQ: r = -.041). Feedback improved compression quality, but caused a stronger increase in strain among unfit rescuers (RR: r = .204; HR: r = .335; RQ: r = .252). Workload during high-quality ECC corresponded to rowing at 75–100 watts. Conclusion: Physical fitness substantially affects ECC quality and individual physical strain. Feedback enhances compression quality but may overstrain unfit rescuers, posing potential health risks. ECC should be performed by the fittest available rescuer. Regular endurance training and defined fitness requirements (75–100 Watt workload) are recommended for professionals.
Keywords: external chest compressions (ECC); physical strain; cardiopulmonary resuscitation (CPR); feedback; physical fitness; ECC quality

German

Hintergrund: Qualitativ hochwertige, externe Thoraxkompressionen (ECC) sind entscheidend für eine erfolgreiche kardiopulmonale Reanimation (CPR). Eine ausreichende Kompressionstiefe und -frequenz aufrechtzuerhalten, ist körperlich anstrengend und wird durch Ermüdung der Helfer negativ beeinflusst. Die körperliche Fitness kann sowohl die Qualität der Kompressionen als auch die körperliche Belastung beeinflussen, insbesondere wenn die Thoraxkompressionen unter korrigierendem Feedback durchgeführt werden. Über die körperliche Belastung während qualitativ hochwertiger ECC ist jedoch wenig bekannt. Methoden: Daten von vierzig ausgebildeten medizinischen Fachkräften (30 Männer, 10 Frauen) wurden analysiert. Die körperliche Fitness wurde mittels Fahrrad- und Ruderergometrie mit kontinuierlicher Spirometrie und Herzfrequenzmessung bestimmt. Anhand der Herzfrequenz bei 75 Watt (HR75) im Rudertest wurden die Teilnehmenden in die Gruppe „fit“ oder „unfit“ eingeteilt. Jeder führte zwei neunminütige ECC-Sequenzen an einer Reanimationspuppe ohne und mit Feedback (Kompressions-Ventilations-Verhältnis 30:2) durch. Kompressionsleistung (Tiefe, Frequenz) und Belastungsparameter (Atemfrequenz [AF], Herzfrequenz [HF], respiratorischer Quotient [RQ]) wurden unter beiden Bedingungen analysiert. Zur Abschätzung der körperlichen Belastung wurde der Verlauf der Herzfrequenz während Feedback-korrigierter ECC mit der individuellen maximalen Herzfrequenz (HFmax) aus der Ruderergometrie verglichen. Ergebnisse: Ohne Feedback erreichten nur 45 % die korrekte Kompressionstiefe und 60 % die korrekte Frequenz; die Kompressionstiefe nahm unabhängig von der Fitness ab (r = .282). Unfitte Helfer komprimierten zu flach und zu schnell, während fitte Helfer im Zielbereich lagen. Der Anstieg der körperlichen Belastung während der Herzdruckmassage ohne Feedback war unabhängig von der Fitness (AF: r = .075; HF: r = .065; RQ: r = −.041). Feedback verbesserte die Kompressionsqualität, die Belastung stieg jedoch bei unfitten Helfern stärker an als bei fitten (AF: r = .204; HF: r = .335; RQ: r = .252). Die körperliche Belastung entsprach einer Ruderleistung von 75–100 Watt. Schlussfolgerung: Die körperliche Fitness hat einen wesentlichen Einfluss auf die Qualität der ECC und die individuelle körperliche Belastung des Helfers während der Herzdruckmassage. Feedback verbessert die Kompressionsqualität, kann jedoch zu einer Überlastung und potenziellen Gefährdung unfitter Helfer führen. Die Thoraxkompressionen sollten von dem fittesten verfügbaren Helfer durchgeführt werden. Regelmäßiges Ausdauertraining und definierte Fitnessanforderungen (75–100 Watt) werden für Fachkräfte empfohlen.
Schlagwörter: externe Thoraxkompressionen; körperliche Belastung; Feedback; Herzdruckmassage; körperliche Fitness; kardiopulmonale Reanimation (CPR); Kompressionsqualität