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Spiroergometrie und die verschiedenen Messwerte

Warum Spiroergometrie?
Folgende Fragestellungen lassen sich damit beantworten:

  • Wo stehe ich?
  • Was sind meine Defizite/Talente?
  • Wo liegen meine Trainingsbereiche (Herzfrequenz/Watt)?
  • Wie muss ich ggf mein Training anpassen?

Die Spiroergometrie ist ein kontinuierliches Messverfahren zur Messung der Zusammensetzung der Atemgase. da der menschliche „Motor“ ein Verbrennungsmotor ist, erlaubt die Gasanalyse die Untersuchung des Energiestoffwechsels. Die Messung erfolgt während eines Stufentests auf dem Ergometer. dazu atmet der Proband durch eine Maske. Die Spiroergometrie kann nach Überschreiten der anaeroben Schwelle (ANS) abgebrochen werden (da die Schwelle live zu erkennen ist) oder bis zur Abbruchleistung fortgesetzt werden. Eine Belastung bis zum Abbruch bringt zusätzlich VO2max-Werte und Hinweise auf ihre Laktattoleranz.

Spiroergometrie 2PEAK 1
Kontinuierliche Messung der O2 und CO2-Konzentration, des Volumenstroms und der Atemfrequenz. Schwellenbestimmung durch Knickpunkte in der O2 und CO2-Konzentration der ausgeatmeten Luft.

Die Leistungsdiagnostik liefert jenseits der Schwellenbestimmung weitere Aussagen über:

  • Ermüdungsgrad
  • Qualität des Energiestoffwechsels
  • Muskuläre Situation
  • Atemeffizienz

Zusammen mit der Laktatmessung entsteht so ein umfassendes Bild des Sportlers und damit die Grundlage für eine präzise Trainingssteuerung. Eins muss dabei klar sein: Die Leistungsdiagnostik kann nur den Status Quo erfassen. Ein Nutzen für die Zukunft entsteht erst durch die angepasste Trainingsplanung.

Tech-Talk – Parameter der Leistungsdiagnostik und ihre Aussagefähigkeit

Herzfrequenz

Die Aussagekraft des Parameters Herzfrequenz bezüglich der individuellen Leistungsfähigkeit ist sehr gering. Dieser Parameter sollte vorrangig zur Steuerung der individuellen Trainingsintensität herangezogen werden.

Leistung

Die Leistung (Watt) ist ein ehrliches Mass zur Bestimmung der tatsächlichen Leistungsfähigkeit und der beste Parameter zur Steuerung der individuellen Trainingsintensität. Im Hochleistungsbereich ist die Trainingssteuerung nach Leistung längst das Mass aller Dinge. Auch Hobby-Sportler können Ihr Training damit noch effizienter gestalten.

Laktat

Die Dynamik des Energiestoffwechsels verbietet eine Beurteilung der Leistungsfähigkeit auf der Basis eines einzelnen Parameters. Jedoch wird in letzter Zeit dem Parameter Laktat als Zwischen- bzw. Endprodukt eines Teils des Energiestoffwechsels ein nicht nachvollziehbarer Stellenwert beigemessen.

Abhängig von unterschiedlichen Faktoren wie z.B. Pufferkapazität der Muskulatur gegenüber anfallender Übersäuerung, Ernährungszustand, Muskelfaserzusammensetzung u.a. ergibt sich eine individuelle Dynamik der Laktatproduktion und des Laktatabbaus. Während eine schnellkräftige Muskulatur aufgrund ihrer Enzymbeschaffenheit höhere Laktatwerte toleriert, produziert eine ausdauernde Muskelfaser nur sehr wenig Laktat. Differenzierte Aussagen über die individuelle Leistungsfähigkeit werden dadurch schon relativiert.

Die physiologischen Grundlagen stellen jedoch nur einen Gesichtspunkt der Laktat-Diskussion dar. Gravierende Probleme ergeben sich bei der mathematischen Bewertung der Laktatleistungskurve. Nach welchem mathematischen Verfahren werden die unterschiedlichen Laktatwerte in einer Kurve dargestellt? Errechnet sich die Kurve nach der e-Funktion oder einem Polynom? Untersuchungen zeigen durch Verwendung unterschiedlicher Rechenmodelle Abweichungen bis zu 10% der Leistungsfähigkeit an der sogenannten 4 mmol/l – Laktatschwelle. Des öfteren wird die Dynamik des Laktatverlaufes überhaupt nicht berücksichtigt und die einzelnen Werte werden linear verbunden.

Ein weiteres Argument gegen die ausschliessliche Verwendung der Laktat-Kurve als leistungsbestimmendem Parameter ist die Tatsache, dass mittlerweile über 10 unterschiedliche Schwellen-Konzepte „auf dem Markt“ sind. Das Ziel dieser Schwellenmodelle ist die Bestimmung einer Pulsfrequenz, bei der im aeroben Energiestoffwechsel über einen längeren Zeitraum gearbeitet werden kann. Bei der Verwendung unterschiedlicher computergestützter Laktat-Auswerte-Softwares und unterschiedlicher Laktatschwellen- Konzepte ergeben sich jedoch unterschiedliche Ergebnisse.

Welche Trainingspulsfrequenzen gelten nun für den einzelnen Sportler? Abweichungen der Pulsangaben von über 10 % sind dabei normal. Das bedeutet, als Trainingsempfehlung für ein Training im aeroben Bereich kann die Pulsfrequenz 150/min oder 135/min bestimmt werden. Wer selbst pulsfrequenzorientiert trainiert kann einschätzen, wie ungenau diese Angaben sind.

Respiratorischer Quotient RQ

Der RQ ist der Quotient aus abgegebenem Kohlendioxid und aufgenommenem Sauerstoff. Damit lässt sich der Bereich herauslesen, in dem der Organismus grösstenteils mit Sauerstoff arbeitet. Liegt der Wert unter 1 wird mehr Sauerstoff aufgenommen als CO2 abgegeben. Liegt der Wert über 1, wird mehr CO2 abgegeben als Sauerstoff aufgenommen. Mit diesem Wert lässt sich unter anderem bestimmen, aus welchem Stoffwechsel die Energie für die Muskelkontraktion gewonnen wird. In einem Bereich zwischen R ist 0,75 und 0,80 wird die Energie vorrangig aus dem aeroben Fettstoffwechsel gewonnen. Bei Werten über 1 ist der anaerobe Energiestoffwechsel dominant.

Für Radfahrer ist vor allem spannend, wie hoch der Fettverbrennungsanteil in welchem Trainingsbereich ist. Für lange Wettkämpfe ist es unerlässlich die Fettverbrennung auf ein möglichst hohes Niveau zu bringen, um die begrenzten Kohlenhydratvorräte zu schonen. Deshalb trainieren sogar Sprinter vorwiegend im GA1-Bereich um so die Voraussetzungen zu schaffen, überhaupt den Zielsprint zu erleben.

Tabelle R Quotient 2PEAK
Anteil der Fettverbrennung bei unterschiedlichen RQs.

RQ_abweichungDie Abbildung zeigt einen auffälligen Verlauf des RQ im intensiveren Bereich (mit Kreis gekennzeichnet). Man kann davon ausgehen, daß die vorangegangenen Belastungen für den Sportler zu hoch waren und ein Regenerationstraining in den kommenden Wochen notwendig ist.

Atemäquivalent und Atemfrequenz

Das Sauerstoff-Atemäquivalent ist ein Kriterium für die pro 1 Liter O2-Aufnahme notwendige Ventilation. Je mehr Volumen Luft notwendig ist, um 1000 ml O2 aufzunehmen, desto mehr muß man atmen, wobei man hier seine Grenzen relativ schnell erreicht und den Organismus folglich nicht mehr mit genug O2 versorgen kann. Ein Wert zwischen 22 und 24 ist im Normbereich, Werte darunter zeigen eine ökonomische Atmung, Werte darüber deuten auf eine unökonomische Atmung hin. In einem engen Zusammenhang damit steht die Atemfrequenz.

O2_aequivalent

Die Abbildung zeigt einen optimalen Verlauf des Sauerstoff-Atem äquivalentes (blau) und der Atemfrequenz (grün). Die Werte des Atemäquivalentes liegen im unteren Normbereich und zeigen eine ökonomische Atmung. Die Atemfrequenz ist ebenfalls sehr niedrig. Man kann von einer entspannten Atmung ausgehen.

CO2-Konzentration beim Ausatmen (FECO2) und O2-Konzentration beim Ausatmen (FEO2)

Diese beiden Parameter sind zur Bestimmung des aerob/anaeroben Übergangs notwendig. Der Anstieg der FEO2 (blau) und der Abfall der FECO2 (rot) zeigen den Zeitpunkt des Beginns der anaeroben Phase. Unabhängig vom Laktat können die unterschiedlichen Trainingsbereiche bestimmt werden.

Schwelle_spiro

Die Analyse ergibt die individuelle Anaerobe Schwelle ganz unabhängig von der Laktatmessung durch markante Knickpunkte in den O2 und CO2 Kurven.

Anomalien im Verlauf von FECO2 und FEO2 müssen interpretiert und in Trainingsanpassungen umgesetzt werden.

Die Abbildung zeigt einen zweiphasigen Abfall bzw. Anstieg der Atemgaskonzentrationen. Bei der Betrachtung des metabolischen Parameters Laktat kann man erkennen, daß die Muskulatur sehr sensibel auf Belastung reagiert, da es beim ersten Abfall der FECO2 zum ersten Laktatanstieg kommt und erst beim zweiten Abfall der FECO2 ein nachhaltiger Anstieg der Laktatkonzentration zu erkennen ist. Durch ein kraftbetontes Training sind diese Leistungsreserven zu kompensieren.

Trainingsanpassung

Aufgrund der gewonnen Informationen kann der 2PEAK-Trainer (beispielsweise mittels dem Erwerb von Experten-Tickets) Feinanpassungen am Trainingsplan vornehmen, die für das Training global wirksam werden:

mischpult 2PEAK
„Mischpult“ zur individuellen Anpassung der Trainingsparameter.

Trainingsvolumen und Intensität bleiben darüber hinaus variabel und passen sich der individuellen Situation an.