Der Wechsel vom Radfahren zum Laufen ist für die meisten Triathleten eine enorme psychologische Barriere. Aber auch physiologisch muss der Körper bei diesem Übergang Viel leisten. Besonders die Atemmuskulatur ist gefordert. Diese können Sie mit einem Inspirationsmuskulaturtraining vorbereiten.
Der Wechsel vom Radfahren zum Laufen ist für die meisten Triathleten eine enorme psychologische Barriere. Und an der Wahrnehmung der Sportler, dass das Laufen nach dem Radfahren viel anstrengender ist, ist tatsächlich etwas Wahres dran. Beim Radfahren ergeben sich größere physiologische Belastungen, die Triathleten zu Beginn der Laufstrecke zunächst überwinden müssen…
Grundlagen
Beim Wechsel vom Radfahren zum Laufen ergeben sich für den Triathleten eine ganze Reihe von Umstellungen, so u.a. eine Verschlechterung der Laufökonomie. Speziell zu Beginn der Laufphase tritt eine Verschlechterung der Laufökonomie von 2–12 %(1) ein (im Vergleich zur Laufökonomie eines „frischen“ Läufers). Der Grund hierfür ist eine Änderung der Laufmechanik, die sich meist als eine leicht vorgebeugte Körperhaltung darstellt. Man nimmt an, dass diese abnormale Körperhaltung und die vom Triathleten empfundene mangelnde Koordination darauf zurückzuführen sind, dass das neurosensorische System sich nach dem Radfahren nicht so schnell auf die geänderte Körperhaltung umstellen kann. Darüber hinaus ergeben sich durch diesen Zyklus auch einige weniger offensichtliche Veränderungen, die eher physiologischer Natur sind. Die Tatsache, dass beim Laufen anfänglich vermehrt Atembeschwerden auftreten, deutet an, aus welcher Richtung diese physiologischen Veränderungen kommen.
Beim Triathlon werden die Lungen stark beansprucht, und nach einem Triathlon konnte immer wieder eine verminderte Lungenfunktion beobachtet werden.(2) Ein großes Manko ist die Lungendiffusionskapazität, die nach einem Wettkampf(3) beeinträchtigt ist. Es treten noch weitere Veränderungen in Zusammenhang mit der Atmung auf; so zeigen speziell einige Muskeln der Atempumpe vor und nach dem Wettkampf Ermüdungserscheinungen. Das Muster der Veränderungen ist jedoch anders, als man erwarten könnte.
Wissenschaftliche Untersuchungen bei Schwimmern haben gezeigt, dass beim Kraulen die stärkste bislang verzeichnete Ermüdung der Inspirationsmuskulatur (IM) eintritt. Nach einer Schwimmstrecke von 200 m bei 90–95 % der Wettkampfgeschwindigkeit war ein Kraftdefizit von 29 % vorhanden(4). Daher sollte man eigentlich annehmen, dass die Ermüdung der Atemmuskulatur nach der Schwimmphase des Triathlon eintritt und dass die Ermüdung nach der Radfahr- und Laufdisziplin ständig weiter zunimmt.
Allerdings ergaben die beiden Forschungsstudien über die Einwirkung des Triathlon auf die Atemmuskelfunktion keine oder lediglich eine ganz geringe Ermüdung der Atemmuskulatur nach der Schwimmdisziplin.( 2, 5) Dagegen konnte in beiden Studien eine Ermüdung der Atemmuskulatur nach dem Radfahren und Laufen beobachtet werden (~25 %), allerdings trat zwischen der Radfahr- und der Laufdisziplin keine Verschlechterung ein. Man kann daher sagen, dass das Radfahren zur Ermüdung führte, die jedoch beim anschließenden Laufen nicht stärker wurde. Darüber hinaus konnte keine Ermüdung der exspiratorisch wirkenden Muskeln nachgewiesen werden.(2)
Der Grund dafür, dass nach der Schwimmdisziplin keine Ermüdung der IM auftritt, ist mit großer Wahrscheinlichkeit in der Pacing-Strategie der Triathleten zu sehen. Dies wurde überdies in Studien nachgewiesen. In einer Studie wurde zum Beispiel festgestellt, dass die langsamsten 50 % der Schwimmer in der Anfangsphase der anschließenden Radfahrdisziplin deutlicher schneller waren.(6) Das Ergebnis einer anderen Studie war, dass Sportler, die die Schwimmdisziplin mit 80 % ihrer maximalen Wettkampfgeschwindigkeit absolvierten, in einem simulierten Wettkampf schneller waren, als wenn sie die Strecke mit 100 % ihrer maximalen Wettkampfgeschwindigkeit zurückgelegt hätten. Daher ist es vermutlich so, dass Triathleten bei der Schwimmdisziplin ihre Kräfte entsprechend einteilen, weil sie wissen, dass sie im Gesamtergebnis besser abschneiden, wenn sie während dieser Phase nicht bis an ihre Leistungsgrenze gehen.
Nach allem, was wir über die Ermüdung der Inspirationsmuskulatur wissen, stellt die Radfahrdisziplin für die Inspirationsmuskeln eine besondere Herausforderung dar, da die Ermüdung der IM in dieser Wettkampfphase erzeugt wird und beim anschließenden Laufen keine weitere Verschlimmerung eintritt. Was wissen wir also über die Anforderungen an das Radfahren und den Wechsel zum Laufen?
Der Wechsel vom Radfahren zum Laufen…
… rückte vor allem deshalb in den Fokus der Atemwegsforschung, weil es viele Jahre keine ausreichende Erklärung dafür gab, weshalb Sportler während der 1. Minuten der Laufdisziplin vermehrt Atembeschwerden verspüren. Wie bereits erwähnt, konnte die wissenschaftliche Forschung jetzt nachweisen, dass während der ersten Minute auf der Laufstrecke, d.h. nach dem Wechsel vom Radfahren zum Laufen, der Energieaufwand beim Laufen größer ist. Damit verbunden ist auch ein erhöhter Ventilationsbedarf, und diese Veränderungen werden – zumindest teilweise – auf die Ermüdung der Inspirationsmuskulatur zurückgeführt.(7, 8)
Eine Gruppe von französischen Wissenschaftlern versuchte, die beim Radfahren und Laufen einzeln und zusammen wirkenden Einflüsse auf die Ermüdung der IM und die Lungendiffusionskapazität zu ermitteln. In einer Studie(9) verglichen sie die Auswirkungen eines 20-minütigen Radfahrens mit anschließendem 20-minütigen Laufen (RL) im Vergleich zu einem 20-minütigen Lauf mit anschließendem 20-minütigen Radfahren (LR) – in beiden Fällen jeweils bei 75 % der maximalen Sauerstoffaufnahme. Sie stellten fest, dass die Kombination LR die größte Ermüdung der inspiratorischen Muskulatur verursachte. Dies erklärt sich daraus, dass die Atemmuskulatur beim Radfahren am meisten beansprucht wird und die Inspirationsmuskulatur Zeit zur Regeneration hat, wenn die Laufdisziplin im Anschluss an die Radfahrdisziplin folgt. Folgt das Radfahren jedoch auf das Laufen, wird die durch das Radfahren erzeugte Ermüdung der IM in vollem Ausmaß spürbar.
Aber warum ist Radfahren für die Inspirationsmuskeln anstrengender als Laufen? Wahrscheinlich hängt dies mit dem Einfluss der Körperhaltung auf die Atemmechanik zusammen. Die zusammengekauerte Position beim Radfahren, wie sie bei der Verwendung von „Aerobars“ auftritt, hat Nachteile im Hinblick auf die Atmung. Wissenschaftliche Untersuchungen lassen vermuten, dass Radfahrer, die wenig Erfahrung mit Aerobars haben, bei dieser Form des Radfahrens größere Probleme mit der Atemeffizienz und mechanischen Effizienz haben als beim Radfahren in aufrechter Position.(10) Im Vergleich zum aufrechten Radfahren kam es bei Verwendung von Aerobars zu einer geringeren maximalen Sauerstoffaufnahme und einer niedrigeren maximalen Ventilation. Darüber hinaus schien die Atmung eingeschränkt zu sein, sodass das Atemzugvolumen kleiner und die Atemfrequenz größer war. Dieses Atemmuster ist sehr ineffizient. Tatsächlich ergab die Studie denn auch eine geringere mechanische Effizienz bei der Verwendung von Aerobars, d. h., für den gleichen Arbeitsaufwand wurde mehr Energie benötigt.
Die Erklärung für diese Forschungsergebnisse ist die, dass die zusammengedrückte Körperhaltung Auswirkungen auf die Inspirationsmuskulatur beim Radfahren hat. Zum einen wird bei der vorgebeugten Haltung der Inhalt des Abdomens (Magen, Leber und Darm) nach oben gegen das Zwerchfell gedrückt. Dies erschwert die Zwerchfellbewegung während des Einatmens, weil die Bauchorgane gegen das Zwerchfell gedrückt werden, das infolgedessen bei jedem Atemzug „mehr arbeiten“ muss (siehe Abb. 1: Die Auswirkung der zusammengekauerten Position beim Radfahren auf die Mechanik der Atemmuskulatur; die durchgezogene Linie markiert die Position des Zwerchfells am Ende der Ausatmung. Beim Einatmen bewegt sich das Zwerchfell abwärts und wird auf den Bauchraum gedrückt, was die Arbeit des Zwerchfells erschwert, vor allem dann, wenn der Fahrer eine nach vorn gebeugte Haltung einnimmt, z.B. bei der Verwendung von Aerobars.).
Zum anderen muss bei einer größeren Atemfrequenz auch der inspiratorische Atemfluss größer sein. Dies bedeutet, dass die an der Einatmung beteiligten Muskeln in einem Bereich der Kraft-Geschwindigkeits- Relation arbeiten müssen, indem Ermüdung und Anstrengung stärker wahrgenommen werden.
In einer Folgestudie zu ihrer LR/RL-Untersuchung überprüften die französischen Wissenschaftler ihre Hypothese, dass die zusammengedrückte Körperhaltung beim Radfahren und die Auswirkung auf die Mechanik der Atemmuskulatur für die unterschiedlichen Ergebnisse beim Übergang vom Radfahren zum Laufen bzw. vom Laufen zum Radfahren verantwortlich sein könnten.(11) Die Probanden absolvierten entweder ein 20-minütiges Radfahrtraining, ein 20-minütiges Lauftraining oder ein 20-minütiges Radfahrtraining mit anschließendem 20-minütigen Lauftraining (RL). Interessanterweise stellten sie fest, dass Radfahren und die RL-Kombination zu einer fast identischen Ermüdung der Inspirationsmuskulatur führten, während sich beim Laufen keine derartige Ermüdung einstellte (siehe Abb. 2: In der Studie(11) stellten Wissenschaftler fest, dass bei einem 20-minütigen Lauftraining mit einer Intensität von 75 % der maximalen Sauerstoffaufnahme keine Ermüdung eintrat, während ein Radfahrtraining bei gleicher Intensität zu einer erheblichen Ermüdung der inspiratorischen Muskulatur führte (eine um ~5 % verminderte Kraft nach der Übung). Bei 20-minütigem Radfahren mit anschließendem 20-minütigen Laufen stellte sich die selbe Ermüdung ein wie nach alleinigem 20-minütigen Radfahren.).
Dies lässt darauf schließen, dass das Radfahren die bei der Einatmung beteiligten Muskeln in besonderem Maße ermüdet und der Grund hierfür höchstwahrscheinlich in der vornüber gebeugten Haltung zu sehen ist.
Wie bereits erwähnt wurden auch beim Übergang vom Radfahren zum Laufen und Laufen zum Radfahren Veränderungen bei der Lungendiffusionskapazität festgestellt.(12) Wie schon bei der Ermüdung der Inspirationsmuskulatur ergab sich beim Wechsel vom Laufen zum Radfahren die größte Reduktion der Diffusionskapazität. Die Autoren spekulierten, dass dies auf ein reduziertes Blutvolumen im Lungenkreislauf beim Laufen-Radfahren zurückzuführen sei, wodurch die Fläche der Lunge, die für den Sauerstoffaustausch zwischen Blut und Luft zur Verfügung steht, ebenfalls reduziert wird. Und sie mutmaßten weiter, dass das verminderte Lungenblutvolumen in erster Linie eine Folge der Ermüdung der Inspirationsmuskulatur sei und in zweiter Linie eine Folge von Druckveränderungen im Brustkorb, die durch die Atmung erzeugt werden, und somit auch einer Veränderung der Blutmenge, die in die Lunge zurückgeführt wird.
Eine andere Erklärungsmöglichkeit für die Änderung der Diffusionskapazität ist die Auswirkung der Ermüdung der IM auf die Durchblutungsverteilung während der sportlichen Aktivität. Bei sportlicher Belastung, die eine Ermüdung der Inspirationsmuskulatur zur Folge hat, verengen sich die Blutgefäße, möglicherweise auch Blutgefäße in der Lunge.
Eine aktuelle Studie über die Auswirkung des Inspirationsmuskeltrainings (IMT) auf die sportliche Leistungsfähigkeit bei simulierter Höhenluft (wenig Sauerstoff) ergab eine höhere Sauerstoff-Diffusionskapazität und arterielle Sauerstoffsättigung während der sportlichen Aktivität nach dem IMT im Vergleich zu vor dem IMT. Dies könnte darauf hindeuten, dass nach dem IMT ein vasokonstriktorischer Einfluss auf die Blutzufuhr zur Lunge aufgehoben wurde, was zu einer Erhöhung des Blutvolumens und der Diffusionsfläche führte. Die Beeinträchtigung der Diffusionskapazität beim Wechsel vom Radfahren zum Laufen im Triathlon könnte daher ein Zeichen von pulmonarer Vasokonstriktion sein, die durch die Ermüdung der Atemmuskulatur hervorgerufen wird.
Daher ist es wahrscheinlich, dass die Atembeschwerden infolge des Radfahrens auch in die Laufdisziplin übertragen werden und die Laufleistung somit ebenfalls beeinträchtigt wird. Die Tatsache, dass die Ermüdung der Inspirationsmuskulatur bei der LR-Kombination stärker ist (s. oben), ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass sich die Atemmuskeln bei der RL-Kombination leicht von der Erschöpfung im vorangehenden Zyklus erholen können, während bei der LR-Kombination keine Möglichkeit zur Erholung besteht. Daraus wird ersichtlich, dass die mechanischen Einschränkungen des Radfahrens, die eine Behinderung von Brustkorb- und Zwerchfellbewegung bedeuten, zu einer Beeinträchtigung der Atemmuskelfunktion wie auch der Lungendiffusionskapazität führen. Beide können sich negativ auf die Leistung auswirken. (Studie: Techniktraining für Radfahrer)
So überwinden Sie die Ermüdung der Inspirationsmuskulatur
Die Frage liegt auf der Hand: Wie kann man diese Effekte minimieren? Wissenschaftliche Untersuchungen scheinen zu bestätigen, dass die Körperhaltung beim Aerobar-Lenker weniger nachteilig ist, wenn Radfahrer diesen Lenker schon länger benutzen( 10), denn scheinbar passen sich die Inspirationsmuskeln an die erhöhten Anforderungen durch die Aerobars an. Durch diesen Anpassungsmechanismus wird die Ermüdung der Inspirationsmuskulatur jedoch nicht aufgehoben, denn zahlreiche Studien beschreiben, dass auch sehr gut trainierte Triathleten und Radfahrer immer noch mit einer Ermüdung der Inspirationsmuskulatur zu kämpfen haben. Allerdings wurde nachgewiesen, dass es doch eine Möglichkeit gibt, die Ermüdung der Inspirationsmuskulatur zu überwinden, und zwar durch ein spezifisches Widerstandstraining der Inspirationsmuskulatur.(14)
Die Vorteile des Inspirationsmuskeltrainings
Diese Sachverhalte sind ein überzeugendes Argument für ein spezifisches Inspirationsmuskeltraining (IMT) im Techniktraining, um die negativen Auswirkungen der mechanischen Atemeinschränkungen auf ein Minimum zu reduzieren. Leider sind bislang keine Studien veröffentlicht worden, in denen die Vorteile des IMT auf die Leistung beim Triathlon beurteilt werden. Mögliche Vorteile lassen sich jedoch aus den folgenden Fakten sowie aus den Studienergebnissen über IMT bei Radfahrern erschließen. Alle weisen darauf hin, dass gute Atmung und die Vermeidung einer Ermüdung der Inspirationsmuskulatur entscheidend für ein erfolgreiches Abschneiden im Wettkampf sind:
– Alle 3 Disziplinen im Triathlon rufen – einzeln durchgeführt – eine Ermüdung der Inspirationsmuskeln hervor.
– Inspirationsmuskeltraining verbessert die Leistung beim Radfahren(15) und Laufen.(16)
– Als Kombination im Wettkampf führen die Triathlon- Disziplinen Radfahren-Laufen zu einer Ermüdung der Inspirationsmuskulatur.(2, 5)
– Die Verwendung von Aerobars bewirkt bei unerfahrenen Radfahrern eine Beeinträchtigung der Atmung und eine verminderte mechanische Effizienz im Vergleich zum Radfahren in aufrechter Position.(10)
– Profiradfahrer unterscheiden sich von „normalen“ Radfahrern dadurch, dass sie auch bei intensiver Belastung tief und kräftig durchatmen, was zu einer maximalen Effizienz und zur Minimierung des Energieaufwands beim Atmen führt.(17)
Wer angesichts eines ohnehin schon zeitintensiven Trainingsprogramms das Für und Wider eines IMT abwägt, sollte allerdings auch den Aspekt der Zeiteffizienz des IMT im Vergleich zu anderen Trainingskomponenten betrachten. Ein typisches IMT-Programm erfordert nicht einmal 4 Minuten pro Tag, kann beim 40-km-Zeitfahren jedoch eine Leistungssteigerung von 4,6 % bedeuten(15). Bleibt also zu überlegen, welche andere zusätzliche Trainingsplan-Komponente zu einer ähnlichen Verbesserung führen könnte.
Bislang haben nur wenige Studien untersucht, welche Auswirkungen es hat, wenn das Ausdauertraining von Hochleistungsausdauersportlern um eine weitere Trainingsart ergänzt wird. Eine dieser wenigen Studien hat erfreulicherweise eine solche Einschätzung vorgenommen und als Zielparameter ein 40-km-Radzeitfahren verwendet, sodass ein direkter Vergleich dieser Daten mit denen des IMT möglich ist.
Die Autoren untersuchten die Wirkung verschiedener Intervalltrainingspläne. Ein solcher Plan ergab im Laufe der 4-wöchigen Trainingsmaßnahme eine Verbesserung beim 40-km-Zeitfahren von ~ 5 %. Die Trainingsintensität war sehr groß, denn das Leistungspensum war so angesetzt, dass bei einem ansteigenden Belastungstest eine maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max) erfolgte. Bei diesem Test absolvierten die Leistungssportler 8 Intervalle von jeweils ~2,4 Minuten Dauer mit zwischenzeitlichen Erholungsphasen von ~4,8 Minuten. Die Sportler trainierten 2-mal wöchentlich für etwa 53 Minuten.
Während des 4-wöchigen Trainings waren insgesamt 7 Stunden hochintensiven Intervalltrainings erforderlich, um beim 40-km-Zeitfahren einen Leistungsanstieg von 5 % zu erreichen. Vergleichen Sie dieses Ergebnis mit der Zeit, die insgesamt zur Erreichung einer 4,6-prozentigen Leistungsverbesserung nach einem IMT über 6 Wochen aufgewendet wurde – rund 1,8 Stunden! Bemerkenswert waren zudem auch die Intensität und Dauer der einzelnen Trainingseinheiten (53 Minuten bei VO2max gegenüber 2 Minuten bei moderater Belastung der Inspirationsmuskeln) sowie die Tatsache, dass das IMT überall durchgeführt werden kann. Sie benötigen hierzu kein Fahrrad und brauchen auch nicht ins Schwitzen zu kommen. Die Entscheidung liegt bei Ihnen…
| Hochintensives Intervalltraining auf dem Rad(18) | IMT(15) | |
|
Leistungssteigerung beim 40-km-Zeitfahren |
5 (%) 3 Minuten |
4,6 (%) 2,76 Minuten |
| Dauer des Trainings | 4 Wochen | 6 Wochen |
| Art und Intensität des Trainings | VO2max auf dem Rad |
50% der Inspirationsmuskelkraft, mit IMT-Gerät |
| Trainingsumfang je Einheit | 8 Intervalle à 2,4 Minuten | 1 Serie von 30 Atemzügen, 2-mal täglich |
| Trainingsdauer | 53 Minuten | 2 Minuten |
| Trainingshäufigkeit (pro Woche) | 2 | 14 |
| Gesamttrainingszeit (pro Woche) | 106 Minuten | 28 Minuten |
Vergleich von hochintensivem Intervalltraining auf dem Rad mit IMT
Zusammenfassung
Warum ist die Atmung beim Triathlon besonderen Beanspruchungen ausgesetzt? Und welche Gründe sprechen für ein Training der Muskulatur der Atempumpe? Die Ermüdung der Inspirationsmuskulatur scheint für die Beschwerden und physiologischen Belastungen während der Laufdisziplin des Triathlon mitverantwortlich zu sein. Mithilfe von IMT kann diese Ermüdung reduziert und die Leistung beim Rad-Zeitfahren verbessert werden. Daher ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass IMT auch den Übergang vom Radfahren zum Laufen beim Triathlon vereinfachen und eine Leistungssteigerung bewirken kann. Welche zusätzlichen Trainingskomponenten könnten Leistungssteigerungen in der gleichen Größenordnung wie das IMT bewirken? Die Zahlen sprechen für sich und für die deutlichen Vorteile des IMT: Es ist schnell, es ist einfach, es ist praktisch, und man muss sich körperlich nicht völlig verausgaben. Durch eine relativ einfache Übung, die nur 4 Minuten dauert und die Sie täglich zusätzlich zu Ihrem normalen Training machen, können Sie Ihre Leistung beim 40-km-Zeitfahren um 4,6 % steigern!
Kraft-Geschwindigkeits-Relation – Muskeln können ohne Belastung schneller kontrahieren als mit Belastung, und je größer die Belastung, desto langsamer ist die maximale Kontraktionsgeschwindigkeit. Jeder Muskel hat bei einer bestimmten Belastung eine maximale Kontraktionsgeschwindigkeit, d.h., jede Belastung kann eine maximale Belastung darstellen, wenn sie nicht mit der maximalen Muskelgeschwindigkeit bewältigt wird. Bewegungen, die bei moderater Belastung mit größtmöglicher Geschwindigkeit ausgeführt werden, können daher ermüdender sein als Bewegungen unter großer Belastung und bei einer submaximalen Geschwindigkeit.
Alison McConnell ist derzeit Professorin für angewandte Physiologie an der Brunel-Universität; ihr Forschungsschwerpunkt ist das Thema Auswirkung einer eingeschränkten Atmung auf die sportliche Leistungsfähigkeit.
Quellenangaben
1. Br J Sports Med 34: 384-90, 2000
2. Med Sci Sports Exerc 23: 1260-4., 1991
3. J Sports Med Phys Fitness 41: 441-7, 2001
4. J Sports Sci 21: 659-64, 2003
5. J Physiol: 165P, 1996
6. Int J Sports Med 27: 43-8, 2006
7. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 77: 98-105, 1998
8. Med Sci Sports Exerc 31: 1422-8, 1999
9. Med Sci Sports Exerc 33: 2036-43, 2001
10. Br J Sports Med 37: 441-4, 2003
11. Int J Sports Med 24: 63-70, 2003
12. Eur J Appl Physiol 90: 489-95, 2003
13. Respir Physiol Neurobiol 151: 242-50, 2006
14. Med Sci Sports Exerc 34: 785-92, 2002
15. J Sports Sci 20: 547-62, 2002
16. Eur J Appl Physiol 93: 139-44, 2004
17. Sports Med 35: 285-312, 2005
18. Med Sci Sports Exerc 34: 1801-7, 2002
