Heutzutage ist die moderne Sportmedizin ohne die Lactatmessung undenkbar. Die meisten leistungsdiagnostischen Verfahren verwenden die Blutlactatmessung zur Bestimmung der individuellen anaeroben Schwelle (IANS). Bereits vor 40 Jahren wurden verschiedene Testverfahren zur Ermittlung der Leistungsfähigkeit entwickelt, die bei einer Steuerung der sportlichen Aktivitäten gemäß der individuellen Zielsetzung helfen sollten.
In der sportmedizinischen Leistungsdiagnostik und Trainingssteuerung sind die Lactatschwellen umstritten. Die unklare Begriffsabgrenzung führt zu einer Vielzahl existierender Schwellenmodelle. Daraus kann gefolgert werden, dass die Schwellengrenze nicht problemlos standardisiert auswertbar ist. Es existieren zurzeit ca. 15 evaluierte mathematische Schwellenmodelle. Jedes dieser Modelle liefert unterschiedliche Ergebnisse. Der Grund liegt in den zum Zeitpunkt der Evaluierung unterschiedlich vorliegenden Voraussetzungen. Diese sind teilweise systemabhängig. [12]
Um diese Ungenauigkeit zu vermeiden, wird in dieser Arbeit versucht, die IANS nicht nach den gängigen Schwellenwertmodellen, sondern nach der Dauerleistungsmethode (DL-Methode) zu bestimmen. Diese liefert nachweislich das genaueste Ergebnis und garantiert damit die professionellste Leistungsdiagnostik.
Dieses DL-Verfahren ist ein sehr zeit- und kostenintensives Verfahren und wird daher aus ökonomischen Gründen derzeit nur im Spitzensport zur Überprüfung von Diagnostiken angewendet. Eine Software zur Berechnung der IANS im DL-Test existiert auf dem Markt nicht.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Grundlagen
2.1 Medizinischer Hintergrund
2.1.1 Milchsäurebildung im Körper
2.1.2 Bedeutung des Parameters Lactat
2.1.3 Messbarkeit des Parameters Lactat
2.1.4 Lactatelimination im Körper
2.1.5 Leistungsdiagnostik im Sport
2.1.6 Der Stufentest
2.1.7 Bestimmung der anaeroben Schwelle im DL-Test
2.2 Softwaretechnische Grundlagen
2.2.1 Werkzeuge und Methoden moderner Softwareentwicklung
2.2.2 Softwareentwicklung nach dem V-Modell
2.3 Mathematische Grundlagen
3. Analyse der Aufgabenstellung
3.1 Objektorientierte Analyse
3.1.1 Pflichtenheft
3.1.2 OOA-Modell
4. Entwicklung des Lösungsansatzes
4.1 Lösungskonzept für den Optimierungsprozess
4.2 Optimierungsalgorithmen
4.3 Voraussetzungen für den Algorithmus
4.3.1 Verwendeter Algorithmus
4.3.2 Alternative Algorithmen
4.4 Entwurf der Software-Umgebung
4.4.1 Programmablauf
4.4.2 Einlesen und Speichern der Testdaten
4.4.3 Vorverarbeitung
4.4.4 Analyse der Messdaten eines Probanden
4.4.5 Das Benutzerfenster und die Module
5. Realisierung der Software
5.1 Implementierung
5.1.1 Datenstruktur
5.1.2 Die Klasse TStep
5.1.3 Die Klasse TStepList
5.1.4 Die Klasse Reporting
5.1.5 Das Unit Main
5.2 Aufbau der GUI
5.2.1 Die Probandendaten
5.2.2 Die Testdaten
5.2.3 Das Diagrammfenster
5.2.4 Der Report
6. Testen
6.1 Eingabe von Testdaten
6.2 Modultest
6.3 Systemtest
6.4 Vergleich des IANS-Wertes mit Ergebnissen diverser Schwellenwertmodelle
7. Validierung
8. Inbetriebnahme
9. Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Diplomarbeit ist die Entwicklung einer objektorientierten Software zur Ermittlung der individuellen anaeroben Schwelle (IANS) mittels Dauertestverfahren, da hierfür bisher keine professionelle Marktlösung existierte. Die Forschungsfrage konzentriert sich darauf, wie eine Software-Umgebung den zeit- und kostenintensiven Prozess der DL-Tests automatisieren, durch mathematische Kurvenoptimierung präzisieren und durch eine grafische Auswertung für Sportwissenschaftler praktikabel machen kann.
- Entwicklung einer spezialisierten Software zur Lactatleistungsdiagnostik
- Automatisierung der IANS-Ermittlung durch mathematische Approximationsmodelle
- Integration eines objektorientierten Softwaredesigns basierend auf dem V-Modell
- Erstellung eines benutzerfreundlichen grafischen User-Interfaces zur interaktiven Datenanalyse
- Validierung der Softwareergebnisse durch Vergleich mit etablierten Schwellenwertmodellen
Auszug aus dem Buch
4.4.1 Programmablauf
Zuerst werden die Probandendaten und danach die Messwerte eingetragen. Durch das Umschalten auf das Registerfenster „Testdaten“ können die Messgrößen in die entsprechende Tabelle für jede Stufe sowie die körperbezogene Größe eingetragen werden. Die Werte werden beim Verlassen der Eingabefelder im Zwischenspeicher abgelegt. Die Funktionsvariablen werden mit dem Algorithmus an jede eingetragene Stufe angepasst. Nachdem die Funktionsvariablen berechnet wurden, wird das MaxLaSS aus dem Kurvenverlauf abgeleitet. Als Nächstes werden die Graphen im Diagrammfenster mit den berechneten Lactatleistungskurven und dem MaxLaSS- Diagramm dargestellt. Durch die vorgegebenen Schieberegler kann der Diagnostiker die Lactatleistungskurve individuell für die ausgewählte Stufe anpassen. Die Schieberegler werden oberhalb der Diagramme positioniert. Abschließend kann das DL-Testergebnis gespeichert und als Report ausgedruckt werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Darstellung der Bedeutung der Lactatdiagnostik und Motivation für die Entwicklung einer spezialisierten Software zur Bestimmung der IANS mittels Dauertestverfahren.
2. Grundlagen: Vermittlung des medizinischen Hintergrunds zur Lactatphysiologie sowie Erläuterung der softwaretechnischen und mathematischen Methoden für das Projekt.
3. Analyse der Aufgabenstellung: Definition der fachlichen und technischen Anforderungen im Pflichtenheft sowie Erstellung des OOA-Modells zur Strukturierung des Systems.
4. Entwicklung des Lösungsansatzes: Ausarbeitung des Konzepts für den Optimierungsprozess, Auswahl der mathematischen Algorithmen und Entwurf der Softwareumgebung.
5. Realisierung der Software: Detaillierte Beschreibung der Implementierung der zentralen Klassen TStep und TStepList sowie des Aufbaus der grafischen Benutzeroberfläche.
6. Testen: Dokumentation der Qualitätssicherungsmaßnahmen durch Modul- und Systemtests sowie ein Vergleich der gewonnenen IANS-Werte mit etablierten Schwellenmodellen.
7. Validierung: Nachweis der Erfüllung der definierten Qualitätsanforderungen und der Produktziele nach Abschluss der Entwicklung.
8. Inbetriebnahme: Anleitung zur Nutzung der ausführbaren Anwendung sowie Erläuterung zur Handhabung der Berichts-Vorlagen.
9. Zusammenfassung und Ausblick: Resümee des Projekterfolgs und Ausblick auf potenzielle Erweiterungen der Software durch Anregungen aus der Praxis.
Schlüsselwörter
Lactatleistungsdiagnostik, IANS, individuelle anaerobe Schwelle, MaxLaSS, Dauerleistungstest, Softwareentwicklung, Delphi, Kurvenfitting, objektorientierte Programmierung, Sportmedizin, Trainingssteuerung, Algorithmus, V-Modell, Datenauswertung, Leistungsfähigkeit.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer objektorientierten Softwarelösung, die Sportwissenschaftlern ermöglicht, die individuelle anaerobe Schwelle (IANS) von Sportlern mithilfe des zeitintensiven Dauertestverfahrens präzise zu ermitteln.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder umfassen die sportmedizinische Leistungsdiagnostik, die mathematische Kurvenapproximation für Lactatwerte sowie die objektorientierte Softwareentwicklung unter Nutzung von Delphi.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das primäre Ziel ist die Schließung einer Marktlücke durch eine automatisierte Software, die den Diagnostiker bei der Auswertung von MaxLaSS-Werten unterstützt und eine präzise Dokumentation ermöglicht.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit nutzt das Dauertestverfahren (DL-Methode) und wendet zur Kurvenanpassung eine zusammengesetzte Potenzfunktion an, die durch Brute-Force-Optimierung an die gemessenen Stützpunkte angepasst wird.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Analyse der Anforderungen, die mathematische Herleitung des Lösungsalgorithmus, die Implementierung der Programmstruktur in Klassen und die grafische Gestaltung sowie Testung der Anwendung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zu den wichtigsten Begriffen gehören Lactatleistungsdiagnostik, IANS, MaxLaSS, Dauertestverfahren, Softwareentwicklung, Delphi und Kurvenfitting.
Warum ist das Dauertestverfahren im Sport bisher so selten im Einsatz?
Aufgrund des hohen zeitlichen und finanziellen Aufwandes wird das Verfahren derzeit aus ökonomischen Gründen fast ausschließlich im Spitzensport zur Überprüfung anderer Diagnostiken eingesetzt.
Welche Rolle spielt das V-Modell in dieser Entwicklung?
Das V-Modell dient als systematisches Vorgehensmodell für die Softwareentwicklung, um durch eine phasenweise Granulierung (Analyse, Entwurf, Implementierung, Test) die Produktqualität zu sichern.
Wie werden die Berechnungsparameter im Programm optimiert?
Die Optimierung erfolgt entweder vollautomatisch durch die Software unter Verwendung eines vordefinierten Zahlenintervalls für die Parameter oder manuell durch den Diagnostiker mittels Schiebereglern.
Wie lässt sich der Erfolg der Software belegen?
Der Erfolg wurde durch eine Validierungsphase sowie durch den Vergleich der ermittelten IANS-Werte mit Ergebnissen aus 39 realen Testreihen bewährter Schwellenwertmodelle bestätigt.
- Quote paper
- Viktor Kusch (Author), 2008, Entwicklung einer objektorientierten Lactatleistungsdiagnostik-Software zur Ermittlung der individuellen anaeroben Schwelle mittels Dauertestverfahren, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/120694
