Leistungsdiagnostik

Lässt sich die VO2max anhand der Herzfrequenzvariabilität berechnen?

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Eine Studie untersucht den Einfluss auf die VO2max.

Im Rahmen einer Studie wurde die Möglichkeit, die maximale Sauerstoffaufnahme anhand einer Messung unter Ruhebedingungen bestimmen zu können, überprüft. Im Ergebnis zeigte sich, dass die Möglichkeit die Sauerstoffaufnahme so vorherzusagen nicht den realen Messwerten entsprechen.

Die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max) wird allgemein als Information für den Ausdauertrainingszustand genutzt. Sie soll dabei die maximale aerobe Leistungsfähigkeit darstellen. Je höher die maximale Sauerstoffaufnahme, desto höher ist die Ausdauerleistungsfähigkeit. Hersteller von Trainingszubehör versuchen aus diesem Grund die VO2max über die Herzfrequenzvariabilität zu berechnen. 

 Die maximale Sauerstoffaufnahme gilt als zuverlässiger Parameter für das Beurteilen der aeroben Ausdauerleistungsfähigkeit in ergometrischen Untersuchungen (Meyer & Kindermann, 1999). Da die VO2max neben pulmonalen auch kardiologische Faktoren der Leistungserbringung umfasst, wird sie auch als „Bruttokriterium“ der Ausdauerleistungsfähigkeit beschrieben1. 

VO2max: Sauerstoff als Powerstoff? 

Neben dem Gasaustausch in der Lunge, wird die VO2max auch durch die Sauerstofftransportkapazitäten im Blut sowie das Herzminutenvolumen (HMV) und die Atemmechanik sowie die Aufnahme von Sauerstoff in der Arbeitsmuskulatur bestimmt. Aufgrund der vielschichtigen Einflussgrößen geht man gemeinhin davon aus, dass neben trainingsinduzierten Verbesserungen der Sauerstoffaufnahmefähigkeit auch genetische Faktoren die VO2max eines Menschen beeinflussen. Kritische Stimmen hinsichtlich der Beurteilung der maximalen Sauerstoffaufnahme führen an, dass zur Trainingssteuerung die maximale Sauerstoffaufnahme nicht geeignet ist2. Da die maximale Sauerstoffaufnahme in der Regel über ergometrische Belastungen mit maximaler Ausbelastung und messtechnischem Aufwand bestimmt wird, besteht Interesse, diesen Wert über Ruhemessungen voraussagen zu können. Interessante Ansätze zu dieser Frage gibt es bereits bei Herstellern von Herzfrequenzmessgeräten, die über die Herzfrequenzvariabilität und persönlichen Informationen versuchen, die maximale Sauerstoffaufnahme vorhersagen zu können. Inwiefern derartige Ansätze auch bei Hochleistungssportlern funktionieren ist hingegen nicht überprüft. Im Rahmen einer explorativen Studie sollte diese Möglichkeit untersucht werden.

Leistungsdiagnostik: Studie mit Leistungssportlern 

Über neuronale Netzwerke, die Informationen zur Herzfrequenz und die Herzfrequenzvariablität in Verbindung mit Daten zu Geschlecht, Alter, Größe, Gewicht und dem eingeschätzten Fitnesslevel soll die maximale Sauerstoffaufnahme prognostiziert werden. Diese Prädiktion erfolgt auf Basis einer Messung der HRV in Ruhe. Im Rahmen von Studien konnte eine finnische Arbeitsgruppe in Zusammenarbeit mit einem finnischen Hersteller von Herzfrequenzmessgeräten sehr gute Prädiktionswerte im Vergleich zu gemessenen Werten der VO2max feststellen3,4. Im Rahmen einer Auftragsarbeit der Firma Polar wurde das Institut zur Trainingsoptimierung für Sport und Gesundheit, iQ athletik, beauftragt, die maximal gemessene Sauerstoffaufnahme von Hochleistungssportlern in Verbindung mit der Prädiktion der maximalen Sauerstoffaufnahme durch ein Herzfrequenzmessgerät zu untersuchen. 

Zu den Probanden gehörten ausschließlich trainierte Radsportler und Triathleten, wobei es sich größtenteils um Berufssportler handelte. Im Rahmen der Untersuchung wurde bei den leistungsdiagnostischen Untersuchungen der von iQ athletik betreuten Sportler vorab die maximale Sauerstoffaufnahme über eine Messung mit dem Polar RCX 5 in Ruhe bestimmt. 

Im Anschluss daran wurde ein Stufentest bis zur Erschöpfung auf dem Cyclus2 Hochleistungsergometer durchgeführt. Die Sauerstoffaufnahme wurde mit dem Cortex Metalyzer 3B-R2 gemessen. Neben der Sauerstoffaufnahme wurden auch Blutlaktatwerte ermittelt und mit der Software Ergonizer von Prof. Dr. Kai Röcker bestimmt. Diese Software ermöglicht eine Prädiktion der Sauerstoffaufnahme über die maximal erreichte Leistung, die individuelle anaerobe Schwelle (IANS) und die personenbezogenen Grunddaten. 

Maximale Sauerstoffaufnahme bei Profisportlern beim Test 

Die Stichprobe bestand aus 34 Radsportlern und Triathleten aus dem Hochleistungsbereich. Darunter Athletinnen und Athleten mit Top 3 Platzierungen auf der Lang- und Mitteldistanz (Ironman) und Teilnahmen bei Radrennen der ProTour. Neben 30 männlichen Athleten nahmen 4 weibliche Athletinnen teil. Das Körpergewicht lag bei 72,02 kg (+/- 2,0 kg), die Körperhöhe bei 180 cm (+/- 10 cm). 

Testdurchführung 

Vor Beginn des Tests wurden die personenbezogenen Daten der Testpersonen in den Herzfrequenzmesser eingegeben. Die VO2max Prädiktion erfolgte im Anschluss in einem separaten Raum im Liegen. Die Testpersonen lagen dabei ohne äußere Störreize auf einer Liege. Im Anschluss daran wurde die leistungsdiagnostische Untersuchung durchgeführt. Die Startlast betrug 100 Watt. Alle 3 Minuten wurde die Last um 20 Watt erhöht. Ein Rampentest konnte aufgrund der begleitenden Laktatmessung nicht erfolgen. Ausbelastungskriterien waren: Respiratoric Exchange Ratio (RER) > 1,0; Laktat > 8,0 mmol/l und ein erkennbares „levelling off“ der Sauerstoffaufnahme.

Lesen Sie die Ergebnisse in Teil 2 Lässt sich die VO2max anhand der Herzfrequenzvariabilität berechnen? Die Ergebnisse.

Literatur: 

1 Meyer, T. & Kindermann, W. (1999). Die maximale Sauerstoffaufname. Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin, 50 (9), S. 285-286. 

2 Neumann, G. Pfützner, A. & Berbalk, A. (2005). Optimiertes Ausdauertraining. Meyer & Meyer: Aachen. 

3 Väinämö, Nissilä, Mäkikallio, Tulppo, Röning. Artificial neural networks for aerobic fitness approximation. Proceedings of International Conference on Neural Networks(ICNN), Washington DC, June 3-6, 1996, pp 1939-1949. 

4 Väinämö, Mäkikallio, Tulppo, Röning. A neuro- fuzzy approach to aerobic fitness classification: a multistucture solution to the context-sensitive feature selection problem. Proceedings of IEEE World Congress on Computational Intelligence, Anchorage, May 4-9,1998. 

5 Noakes, T. (2012). The Central Governor Model in 2012: eight new papers deepen our understanding oft he regulation of human exercise performance. British Journal of Sports Medicine, 46 (1), S. 1–3. 

6 Beltrami FG, Froyd C, Mauger A, (2013) Conven- tional testing methods produce sub-maximal values of maximum oxygen consumption. British Journal of Sports Medicine, 46 (1), S. 23–29.

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