Entwicklung eines Verfahrens zur laktatgestützten Leistungsdiagnostik und Trainingssteuerung im Ausdauerbereich für freizeit- und gesundheitssportorientierte Läufer

Danksagung

Für die wissenschaftliche Unterstützung bin ich Herrn Prof. Dr. Walter Schmidt, der mich trotz seines Auslandssemesters in allen Phasen meiner Diplomarbeit hervor- ragend betreute, zu großem Dank verpflichtet. Auch Herrn Prof. Dr. Klaus Bös von der Universität Karlsruhe möchte ich sowohl für seinen wissenschaftlichen Rat als auch für die Bereitstellung des Labors am Institut für Sport und Sportwissenschaft herzlich danken.

Besonders bedanken möchte ich mich bei meinem Vater Dr. Bernd Gimbel, der mir als Sportwissenschaftler und Leiter des Instituts für Trainingsberatung jederzeit mit Kritik und Erfahrungen aus der Praxis zur Seite stand. Zudem unterstützte mich Herr Joachim Schonart (Geschäftsführer der Firma Mesics und Programmentwickler der Software WinLactat ® ) bei fachlichen Fragen zu Berechnung und Auswertung von Laktat-Leistungskurven.

Tatkräftig standen mir auch Frau Dipl. Psychologin Susanne Hoppe bei statistischen Fragestellungen und Frau Heike Trautmann, Katrin Schmitt und Julia Hof bei der Durchsicht der vorliegenden Arbeit zur Seite.

Außerdem möchte ich mich für das Engagement und die Zuverlässigkeit bei den Probanden, die an der Untersuchung teilgenommen haben, bedanken.

Nicht zuletzt gebührt auch meiner Mutter Lydia Gimbel ein herzliches Dankeschön.

I

Inhaltsverzeichnis

  I Inhaltsverzeichnis  

  I Inhaltsverzeichnis  I

  II Abbildungsverzeichnis  III

  III Tabellenverzeichnis  V

  IV Abkürzungsverzeichnis  IX

1.  Einleitung  1

2.  Freizeit und Gesundheitssport  3

3.  Leistungsdiagnostik und Trainingssteuerung im Gesundheitssport  9

3.1.  Leistungsdiagnostik  9

3.2.  Testverfahren zur Bestimmung der allgemeinen aeroben  

  Ausdauerleistungsfähigkeit bei Läufern  12

3.3.  Laktatleistungsdiagnostik  13

3.4.  Laktatbasierte Schwellenmodelle  15

3.4.1.  Das Mader-Schwellenmodell  16

3.4.2.  Das Freiburger-Schwellenmodell (Simon-Schwelle)  17

3.4.3.  Das Geiger-Hille Schwellenmodell  18

3.4.4.  Weitere Schwellenmodelle  19

3.4.5.  Kritik an den Schwellenmodellen  20

3.5.  Trainingssteuerung  21

4.  Laktatkinetik und Einflussfaktoren  25

4.1.  Individuelle biologische Variabilität (interne Variablen)  25

4.2.  Messmethodische Variabilität (externe Variablen)  33

4.3.  Ermüdungsfaktoren  40

  I  

Inhaltsverzeichnis

5.  Untersuchung der Schwellenkonzepte an freizeit und  

  gesundheitssportorientierten Läufern  44

5.1.  Ziele der Untersuchung  44

5.2.  Inhalte und Methoden der Studie  46

5.2.1.  Probandengut  46

5.2.2.  Testdurchführung (Untersuchungsmethodik)  52

5.2.3.  Statistische Methoden  54

5.3.  Darstellung der Ergebnisse  56

5.3.1.  Signifikanzprüfung und Rangreihenfolge zwischen den verschiedenen  

  Schwellenmodellen bezogen auf die Intensität (Test 1)  56

5.3.1.1.  Signifikanzprüfung  56

5.3.1.2.  Rangreihenfolge  66

5.3.2.  Evaluierung der Schwellenmodelle (Test 1 vs Test 2)  74

5.3.2.1.  Zusammenhang zwischen den berechneten und gemessenen  

  Herzfrequenz und Laktatwerten  75

5.3.2.2.  Zuordnung der Schwellenmodelle zu den gemessenen  

  Dauerleistungsgrenzen  84

  vs Test 3)  87

5.4.  Diskussion der Ergebnisse  93

5.4.1.  Rahmenbedingungen der Untersuchung  93

5.4.2.  Zur Signifikanzprüfung und Rangreihenfolge zwischen den  

  verschiedenen Schwellenmodellen bezogen auf die Intensität (Test 1)  

   96

5.4.3.  Zur Evaluierung der Schwellenmodelle (Test 1 vs Test 2)  99

  (Test 2 vs Test 3)  103

5.5.  Schlussfolgerungen und Zusammenfassung  105

  V Literaturverzeichnis  109

  VI Anhang  131

  II  

Abbildungsverzeichnis

  II Abbildungsverzeichnis  

  Abbildung 1: Laktatleistungs und Herzfrequenzkurve  11

  Abbildung 2: Schematische Darstellung des aerob-anaeroben Übergangs bei  

  ansteigender Belastungsintensität  13

  Abbildung 3: Schematische Darstellung des Mader-Schwellenwertmodells  16

  Abbildung 4: Schematische Darstellung des Freiburger-Schwellenwertmodells  17

  Abbildung 5: Schematische Darstellung des Geiger-Hille Schwellenwertmodells  18

  Abbildung 6: Schematische Darstellung des Stegmann-Schwellenwertmodells  19

  Abbildung 7: Schematische Darstellung von verschiedenen Intensitätsstufen  

  prozentual zur IAS  22

  Abbildung 8: Zweikompartment-Modell  30

  Abbildung 9: Rangreihenfolge der verschiedenen Schwellenmodelle bezogen auf  

  die Intensität (N 38)  69

  Abbildung 10: Streudiagramm der Herzfrequenzen aus Test 1 und Test 2 für die  

  Gesamtheit aller Modelle (N 145)  76

  Abbildung 11: Bland-Altman Plot zur Überprüfung der Übereinstimmung der  

  Herzfrequenzen aus Test 1 und Test 2 für die Gesamtheit aller Modelle (N 145)  77

  Abbildung 12: Streudiagramm der Laktatwerte aus Test 1 und Test 2 für die  

  Gesamtheit aller Modelle (N 145)  78

  Abbildung 13: Bland-Altman Plot zur Überprüfung der Übereinstimmung der  

  Laktatwerte aus Test 1 und Test 2 für die Gesamtheit aller Modelle (N 145)  79

  Abbildung 14: Bland-Altman Plot zur Überprüfung der Übereinstimmung zwischen  

  den Laktatwerten aus Test 1 und Test 2 für das Freiburger-Modell (N 38)  80

  Abbildung 15: Bland-Altman Plot zur Überprüfung der Übereinstimmung zwischen  

  den Laktatwerten aus Test 1 und Test 2 für das Geiger-Hille Modell (N 36)  81

  Abbildung 16: Bland-Altman Plot zur Überprüfung der Übereinstimmung zwischen  

  den Laktatwerten aus Test 1 und Test 2 für das Iftb-Modell (N 38)  82

  III  

Abbildungsverzeichnis

  Abbildung 17: Abweichungen zwischen den Laktatwerten am MaxLass aus Test  2

  und denen aus Test 3 für die 3 Zeitintervalle (t 1 t 3 ) (N 21)  89

  Abbildung 18: Bland-Altman Plot zur Überprüfung der Übereinstimmung der  

  Laktatwerte aus Test 2 und Test 3 (N 24)  91

  Abbildung 19: Bland-Altman Plot zur Überprüfung der Übereinstimmung der  

  Geschwindigkeit aus Test 2 und Test 3 (N 24)  92

  IV  

Tabellenverzeichnis

  III Tabellenverzeichnis  

Tabelle 1:  Anthropometrische Daten der Probanden (N 39)  46

Tabelle 2:  Anthropometrische Daten der männlichen Probanden (N 19)  47

Tabelle 3:  Anthropometrische Daten der weiblichen Probanden (N 20)  47

Tabelle 4:  Anthropometrische Daten der Altersgruppe 30 44 Jahre (männl : N  10

  weibl : N 11)  47

Tabelle 5:  Anthropometrische Daten der Altersgruppe 45 60 Jahre (männl : N  9

  weibl : N 9)  47

Tabelle 6:  Trainingsalter TE Woche und Dauer TE für das Lauftraining der  

  Probanden (N 38)  48

Tabelle 7:  Subjektive Einschätzung der Trainingsintensität für das Lauftraining der  

  Probanden (N 38)  49

Tabelle 8:  Trainingsziele der Probanden (N 39)  49

Tabelle 9:  Körperposition der Probanden bei ihrer beruflichen Tätigkeit (N 38)  50

Tabelle 10:  Wohlbefindlichkeitsskala der Probanden (bezogen auf die Befindlichkeit  

  in der letzten Zeit)  51

Tabelle 11:  MW und SD der Wohlbefindlichkeitsskala der Probanden (N 39)  51

Tabelle 12:  MW und SD der Geschwindigkeiten in Test 1 (Stufentest) für die  

  ausgewählten Modelle (N 38)  57

Tabelle 13:  MW und SD der Herzfrequenzwerte in Test 1 (Stufentest) für die  

  ausgewählten Modelle (N 38)  57

Tabelle 14:  MW und SD der Laktatwerte in Test 1 (Stufentest) für die ausgewählten  

  Modelle (N 38)  57

Tabelle 15:  Signifikanzprüfung durch Mittelwertvergleich der  

  Schwellengeschwindigkeiten zwischen den Modellen  58

Tabelle 16:  Signifikanzprüfung durch Mittelwertvergleich der Herzfrequenzen  

  zwischen den Modellen  58

Tabelle 17:  Signifikanzprüfung durch Mittelwertvergleich der Laktatwerte zwischen  

  den Modellen  58

  V  

Tabellenverzeichnis

Tabelle 18:  MW und SD der Geschwindigkeiten in Test 1 (Stufentest) für die  

  ausgewählten Modelle bei den Männern (N 19)  59

Tabelle 19:  MW und SD der Geschwindigkeiten in Test 1 (Stufentest) für die  

  ausgewählten Modelle bei den Frauen (N 19)  59

Tabelle 20:  MW und SD der Herzfrequenzwerte in Test 1 (Stufentest) für die  

  ausgewählten Modelle bei den Männern (N 19)  59

Tabelle 21:  MW und SD der Herzfrequenzwerte in Test 1 (Stufentest) für die  

  ausgewählten Modelle bei den Frauen (N 19)  60

Tabelle 22:  MW und SD der Laktatwerte in Test 1 (Stufentest) für die ausgewählten  

  Modelle bei den Männern (N 19)  60

Tabelle 23:  MW und SD der Laktatwerte in Test 1 (Stufentest) für die ausgewählten  

  Modelle bei den Frauen (N 19)  60

Tabelle 24:  Signifikanzprüfung durch Mittelwertvergleich der Geschwindigkeiten  

  zwischen den ausgewählten Modellen (Männer)  61

Tabelle 25:  Signifikanzprüfung durch Mittelwertvergleich der Geschwindigkeiten  

  zwischen den ausgewählten Modellen (Frauen)  61

Tabelle 26:  Signifikanzprüfung durch Mittelwertvergleich der Herzfrequenz zwischen  

  den ausgewählten Modellen (Männer)  61

Tabelle 27:  Signifikanzprüfung durch Mittelwertvergleich der Herzfrequenz zwischen  

  den ausgewählten Modellen (Frauen)  62

Tabelle 28:  Signifikanzprüfung durch Mittelwertvergleich der Laktatwerte zwischen  

  den ausgewählten Modellen (Männer)  62

Tabelle 29:  Signifikanzprüfung durch Mittelwertvergleich der Laktatwerte zwischen  

  den ausgewählten Modellen (Frauen)  62

Tabelle 30:  MW und SD der Geschwindigkeiten in Test 1 (Stufentest) für die  

  ausgewählten Modelle bei der AG1 (N 21)  63

Tabelle 31:  MW und SD der Geschwindigkeiten in Test 1 (Stufentest) für die  

  ausgewählten Modelle bei der AG2 (N 17)  63

Tabelle 32:  MW und SD der Herzfrequenzwerte in Test 1 (Stufentest) für die  

  ausgewählten Modelle bei der AG1 (N 21)  63

Tabelle 33:  MW und SD der Herzfrequenzwerte in Test 1 (Stufentest) für die  

  ausgewählten Modelle bei der AG2 (N 17)  64

  VI  

Tabellenverzeichnis

Tabelle 34:  MW und SD der Laktatwerte in Test 1 (Stufentest) für die ausgewählten  

  Modelle bei der AG1 (N 21)  64

Tabelle 35:  MW und SD der Laktatwerte in Test 1 (Stufentest) für die ausgewählten  

  Modelle bei der AG2 (N 17)  64

Tabelle 36:  Signifikanzprüfung durch Mittelwertvergleich der Herzfrequenzen  

  zwischen den ausgewählten Modellen für die AG1  65

Tabelle 37:  Signifikanzprüfung durch Mittelwertvergleich der Herzfrequenzen  

  zwischen den ausgewählten Modellen für die AG2  65

Tabelle 38:  Signifikanzprüfung durch Mittelwertvergleich der Laktatwerte zwischen  

  den ausgewählten Modellen für die AG1  65

Tabelle 39:  Signifikanzprüfung durch Mittelwertvergleich der Laktatwerte zwischen  

  den ausgewählten Modellen für die AG2  66

Tabelle 40:  MW und SD der Intensitätsvariablen Geschwindigkeit (v) Herzfrequenz  

  (Hf) und Laktat (Lac) der Schwellenmodelle aus Test 1 (N 38)  67

Tabelle 41:  MW und SD der individuellen Differenzen verschiedener  

  Intensitätsvariablen aus Test 1 (N 38) zwischen dem Mader-Modell und den  

  anderen ausgewählten Schwellenmodellen  68

Tabelle 42:  MW und SD der individuellen Rangreihenfolge (mit 1 niedrigste  

  Intensität bis 4 höchste Intensität) der ausgewählten Schwellenmodelle (N 38)  69

Tabelle 43:  Interindividuelle Streubreite der Intensitätsparameter für die berechneten  

  Dauerleistungsgrenzen der ausgewählten Modelle (N 38)  70

Tabelle 44:  MW und SD der Intensitätsvariablen Geschwindigkeit (v) Herzfrequenz  

  (Hf) und Laktat (Lac) der Schwellenmodelle aus Test 1 getrennt nach Geschlecht  

  (männl : N 18 weibl : N 18)  71

Tabelle 45:  MW und SD der individuellen Rangreihenfolge (mit 1 niedrigste  

  Intensität bis 4 höchste Intensität) der ausgewählten Schwellenmodelle für die  

  Geschlechtsgruppen (Männer: N 19 Frauen N 19)  72

Tabelle 46:  MW und SD der Intensitätsvariablen Geschwindigkeit (v) Herzfrequenz  

  (Hf) und Laktat (Lac) der Schwellenmodelle aus Test 1 getrennt nach Alter (AG1:  

  N 18 AG2: N 20)  73

Tabelle 47:  MW und SD der individuellen Rangreihenfolge (mit 1 niedrigste  

  Intensität bis 4 höchste Intensität) der ausgewählten Schwellenmodelle für die  

  Altersgruppen (AG 1: N 20 AG2: N 18)  73

  VII  

Tabellenverzeichnis

Tabelle 48:  Differenz der MW und SD von Herzfrequenz und Laktatwerten der  

  ausgewählten Schwellenmodelle aus Test 1 und Test 2 bei gleicher  

  Schwellengeschwindigkeit  75

Tabelle 49:  Zuordnung der Schwellenmodelle hinsichtlich ihrer Fähigkeit das  

  MaxLass abzubilden (N 35)  85

Tabelle 50:  Zuordnung der Schwellenmodelle auf die Fähigkeit das MaxLass  

  abzubilden nach Geschlecht (männl : N 16 weibl : N 19)  86

Tabelle 51:  Zuordnung der Schwellenmodelle auf die Fähigkeit das MaxLass  

  abzubilden nach Altersgruppen (AG1: N 21 AG2: N 14)  87

Tabelle 52:  Abweichungen zwischen den Herzfrequenz und Laktatwerten des  

  MaxLass-Tests (Test 2) und Feldtests (Test 3) für die drei Messzeitpunkte (t 1 t 3 )  88

Tabelle 53:  Prozentuale Einhaltung des Ziel-Herzfrequenzbereichs der Probanden  

  in Test 3 (N 21)  89

Tabelle 54:  MW und SD des Ziel-Schwellenlaktatwert aus Test 2 und dem  

  Laktatwert aus Test 3 (MW t2t3 ) (N 31)  90

Tabelle 55:  MW und SD der Ziel-Geschwindigkeit aus Test 2 und der  

  Durchschnittsgeschwindigkeit aus Test 3 (N 24)  91

  VIII  

Abkürzungsverzeichnis

   

  IV. Abkürzungsverzeichnis  

  α Steigungswinkel  

   

  5-HT 5-Hydroxytryptamin  

   

  a.M. am Main  

   

  AAA aromatische Aminosäuren  

   

  Abb. Abbildung  

   

  ADP Adenosindiphosphat  

   

  AeS aerobe Schwelle  

   

  AG Altersgruppe  

   

  allg. allgemein  

   

  AMP Adenosinmonophosphat  

   

  AS anaerobe Schwelle  

   

  ATP Adenosintriphosphat  

   

  Aufl. Auflage  

   

  B Konstante  

   

  BCAA verzweigtkettige Aminosäuren  

   

  BMI Body-Mass-Index  

   

  bspw. beispielsweise  

   

  bzgl. bezüglich  

   

  bzw. beziehungsweise  

   

  C Celsius  

   

  CrP Kreatinphosphat  

   

  Eds. Editors  

   

  et al. und andere  

   

  f. folgende  

   

  ff. fortfolgende  

   

  FFA freie Fettsäuren  

   

  FT fast twitch  

   

  fTrp freies Tryptophan  

   

  GA Grundlagenausdauer  

   

  HDL High-density lipoprotein  

   

  Hf Herzfrequenz  

   

  Hrsg. Herausgeber  

   

  i.d.R in der Regel  

   

  IAS individuell anaerobe Schwelle  

   

  Iftb Institut für Trainingsberatung  

   

  IX  

   

Abkürzungsverzeichnis

   

  kg Kilogramm  

   

  KH Kohlenhydrate  

   

  km/h Kilometer pro Stunde  

   

  Lac Laktatwert/-konzentration  

   

  La max Maximal-Laktat  

   

  LLK Laktat-Leistungskurve  

   

  m Meter  

   

  m/s Meter pro Sekunde  

   

  männl. männlich  

   

  Max Maximum  

   

  MaxLass maximales Laktat-steady-state  

   

  MCT Monocarboxylattransporter  

   

  Min Minimum  

   

  min Minute(n)  

   

  MW Mittelwert  

   

  o.g. oben genannt  

   

  P Leistung  

   

  p Signifikanz  

   

  p. page  

   

  PFK Phosphofruktokinase  

   

  pp. pages  

   

  r Korellation  

   

  RPE rate of perceived exertion  

   

  RQ respiratorischer Quotient  

   

  SD Standardabweichung  

   

  sec Sekunden  

   

  sig. signifikant  

   

  sog. so genannt  

   

  ST slow twitch  

   

  suppl. Supplement  

   

  t Zeit  

   

  t 1/2 Halbwertszeit  

   

  Tab. Tabelle  

   

  TDL Tempodauerlauf  

   

  TE Trainingseinheiten  

   

  u.U. unter Umständen  

   

  überarb. überarbeitet  

   

  v Geschwindigkeit  

   

  X  

   

Abkürzungsverzeichnis

   

  v.a. vor allem  

   

  VCO 2 Kohlendioxidabgabe  

   

  VLDL Very low-density lipoprotein  

   

  VO 2 Sauerstoffaufnahme  

   

  VO 2 max maximale Sauerstoffaufnahme  

   

  vollst. vollständig  

   

  weibl. weiblich  

   

  z.B. zum Beispiel  

   

  z.T. zum Teil  

   

  XI  

   

Einleitung

Mit der zunehmenden Begeisterung für Ausdauersportarten im Freizeit- und Ge- sundheitssport ist in den letzten Jahren auch eine gesteigerte Nachfrage an leis- tungsdiagnostischen Verfahren zu beobachten, die sichere Angaben zur Trainings- steuerung zulassen (Röcker et al., 1998; Braumann, Ziegler & Reer, 2004).

Mittlerweile bedienen Gesundheitszentren, Sportinstitute, Arztpraxen sowie Fitness- Studios und Volkshochschulen die Nachfrage der Zielgruppe mit entsprechenden Angeboten. Diese Dienstleistungen im Bereich des „gesundheitsorientierten Aus- dauertrainings“ bieten den Einrichtungen gute Zukunftsperspektiven auf dem wach- senden Gesundheitsmarkt (Henke, Mackenthun & Schreyögg, 2003).

Im Laufe der Jahrzehnte wurden bereits verschiedenste Testverfahren entwickelt, die eine optimale Steuerung der sportlichen Betätigung entsprechend der individuel- len Zielsetzung ermöglichen sollen. Besonders die Gesundheitsprävention und - rehabilitation im cardiovasculären Bereich stand und steht dabei im Vordergrund, wobei stets um die Frage nach der „richtigen“ Belastungsdosierung gestritten wird.

Unbestritten ist, dass körperliche Aktivität durch ein „richtig“ dosiertes Training Ein- fluss auf die wichtigsten Risikofaktoren für die Entstehung der Arteriosklerose nimmt. Sie trägt zur Reduzierung des erhöhten Körpergewichtes bei und wirkt posi- tiv auf den Bluthochdruck sowie Fettstoffwechselstörung (Rost, 1998).

Eines der angewandten Verfahren zur Ermittlung der „richtigen“ Belastungsintensität ist die Laktatleistungsdiagnostik. Aus den Ergebnissen der unterschiedlichen Tests werden dabei Trainingsbereiche festgelegt und Trainingsempfehlungen abgeleitet. Allerdings ist auch die Bestimmung der Ausdauerleistungsfähigkeit über die Laktat- leistungsdiagnostik im Sport nicht unumstritten, obwohl kaum ein anderer Themen- komplex innerhalb der Sportmedizin so intensiv untersucht wurde und wird wie die Entstehung und Bedeutung der Milchsäure im Sport (Schmidt & Maassen, 1998).

Es existieren eine Vielzahl von Methoden und Modellen, die alle vorgeben, die Grenze des aerob-anaeroben Stoffwechsels exakt angeben zu können. Dazu wer- den oftmals Modelle aus dem Leistungssport unreflektiert auf andere Zielgruppen übertragen.

1

Einleitung

Was fehlt ist ein standardisiertes Testverfahren, das möglichst exakt die Ausdauer- leistungsfähigkeit abbildet, um daraus reliable und valide Belastungsintensitäten für den Freizeit- und Gesundheitssportler abzuleiten.

Deshalb wird in dieser Diplomarbeit versucht, ein solches Verfahren zur laktat- gestützten Leistungsdiagnostik für freizeit- und gesundheitssportorientierte Läufer zu entwickeln. Dieses soll die Grundlage für eine sinnvolle Trainingssteuerung der Zielgruppe darstellen.

Kapitel 2 geht zunächst auf das Umfeld der Zielgruppe ein. Das dritte Kapitel erklärt die Begriffe Leistungsdiagnostik sowie Laktatleistungsdiagnostik und stellt ausge- wählte laktatbasierte Schwellenmodelle vor. Da die metabolische Größe Laktat von vielen Einflussfaktoren abhängt, ist es zum Verständnis der Problematik erforderlich, sich mit der Laktatkinetik und den sie beeinflussenden Variablen auseinanderzuset- zen (siehe Kapitel 4). Der theoretische Teil der Arbeit bildet die Grundlage für die empirische Untersuchung in Kapitel 5. Die Arbeit schließt mit den Schlussfolgerun- gen zu den wichtigsten Ergebnissen und der Zusammenfassung.

2

Freizeit- und Gesundheitssport

Im Zuge gesellschaftlicher Veränderungen hat sich auch im Sportbereich ein Bedeu- tungswandel vollzogen. Die Freizeitgestaltung erhält für viele Menschen einen neu- en Stellenwert. Das Selbstverständnis und die eigene Identität werden zunehmend über körperliche Aktivitäten in der Freizeit entwickelt. Freizeitsport (synonym auch als Ausgleichs-, Breiten-, Massen- oder Volkssport bezeichnet) gewinnt deshalb immer mehr an Bedeutung (Bös & Feldmeier, 1992). An der Spitze der ausgeübten gesundheitsbezogenen sportlichen Aktivitäten stehen Schwimmen, Gymnastik, Jog- ging und Radfahren (Opaschowski, 1987; Bös & Woll, 1989; Woll, 1996).

Wegen der demographischen Veränderung in der Altersstruktur unserer Gesell- schaft werden Personen des mittleren und späteren Erwachsenenalters (35-65 Jah- re) als Zielgruppe des Sports zunehmend attraktiver (Woll, 1998). Prognosen sagen eine Zunahme der sportlichen Aktivität der Personen im mittleren und späteren Er- wachsenenalter voraus (Opaschowski, 1987; Kurz, 1988; Bös & Woll, 1989). Als Grund dafür sieht Schwarzer (1992) die erhöhte Beschwerdenwahrnehmung dieser Zielgruppe und die damit verbundene Bereitschaft, etwas am eigenen (Gesundheits-) Verhalten zu ändern. Außerdem kommt es im vierten Lebensjahrzehnt aufgrund von genetischen- und Umwelteinflüssen verstärkt zur Ausprägung eines pathologischen Stoffwechselphänotyps mit metabolischen Risikomerkmalen für etwa ein Drittel un- serer Bevölkerung (Austin, Hokanson & Brunzell, 1994; Austin, 1994).

Andererseits lässt sich aus den epidemiologischen Daten besonders für das mittlere und höhere Lebensalter eine Positivwirkung des aktiven Lebensstils und vermehrter körperlicher Aktivität auf die Morbidität und Mortalität durch chronische Erkrankun- gen des metabolischen Risikoprofils in allen Teilbereichen, allem voran die koronare Herzkrankheit und der Typ-II-Diabetes, erkennen (Helmrich, Ragland & Paffenbar- ger, 1994; Berg et al., 1994; Shima et al., 1993). Deshalb muss der Schwerpunkt des gesundheitsorientierten Sports und präventivmedizinische Bemühungen spätes- tens auf das frühe Erwachsenenalter ausgerichtet sein.

In verschiedenen Studien mit Erwachsenen wird deutlich, dass sich u.a. die Ge- sundheit, Geselligkeit und Entspannung an der Spitze der Motive zum Sporttreiben finden und Leistungsaspekte weniger wichtig sind (Bös & Woll, 1989; Lamprecht & Stamm, 1995; Woll, 1996). Das Motiv des Erhalts der Leistungsfähigkeit durch sportliche Aktivität bei Erwachsenen bis ins hohe Alter hinein spielt außerdem eine

3

Freizeit- und Gesundheitssport

wichtige Rolle (Woll, 1996; Brehm & Pahmeier, 1998), wobei für Frauen das Ge- sundheitsmotiv eine wichtigere Rolle spielt als für Männer.

Zudem geben auch sportlich Inaktive mehrheitlich an, dass sie eigentlich Sport trei- ben sollten, um damit etwas für ihre „Gesundheit“ zu tun (Brehm et al., 2002).

Zieht man als Maßstab eine mindestens zweistündige sportliche Aktivität pro Woche heran, so liegt der Bevölkerungsanteil der sportlich aktiven Erwachsenen in Deutschland zwischen 10 und 20 % (Woll, 1998), wobei nicht alle gesellschaftlichen Gruppen gleichermaßen sportlich aktiv sind. Personen aus der sozialen Ober- und Mittelschicht sind sportlich aktiver als Personen aus der Unterschicht (Opper, 1998). Männer sind sportlich aktiver als Frauen (Schwarzer, 1992), wobei sich der Unter- schied zwischen den Geschlechtern in den letzten Jahrzehnten verringert hat und Frauen z.B. in Fitness-Studios stärker vertreten sind als Männer. Diese bevorzugen Sportarten mit intensiver Belastung deutlich stärker als Frauen (Woll, 1996). Das Sporttreiben ist immer noch stark altersabhängig (Opaschowski, 1987). So konnte Woll (1996) zeigen, dass z.B. in der Altersgruppe der 55 jährigen weniger als fünf Prozent der Personen mehr als zwei Stunden pro Woche sportlich aktiv sind.

Bös & Feldmeier (1992, S. 90 f.) definieren Gesundheitssport als eine „Form der sportlichen Betätigung, die auf die Stabilisierung, Verbesserung oder Wiederherstel- lung der Gesundheit abzielt.“ Dabei erstrecken sich die Vorstellungen von Gesund- heitssport entsprechend des zugrunde liegenden Gesundheitsverständnisses bzw. in Abhängigkeit von der zugrunde liegenden Gesundheitstheorie auf unterschiedli- che Bereiche des Sporttreibens. Neben dem Krafttraining zur muskulären Stabilisie- rung des Haltungs- und Bewegungsapparates und dem aus psychologischer Sicht wichtigen Aspekt des Wohlbefindens, ist aus medizinischer Sicht vor allem die Be- deutung des Ausdauertrainings für die Prävention von Stoffwechsel- und Herz- Kreislauf-Erkrankungen zu nennen.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen, als Paradebeispiel für die sog. Zivilisationserkrankun- gen, stellen in den westlichen Industrienationen mit ca. 50% nicht nur den Spitzen- reiter in den Mortalitäts-, sondern auch in den Kostenstatistiken dar (Rost, 1998). Auch weltweit gesehen ist laut des „World Health Report“ der WHO 2001 (WHO, 2001) insbesondere die Artherothrombose die wichtigste Ursache für Mortalität (52%).

4

Freizeit- und Gesundheitssport

Eine krankheitsfördernde Rolle nehmen dabei die sog. Risikofaktoren ein. Zu ihnen zählen periphere Insulinresistenz, Hyperinsulinismus, ein erhöhten Anteil an athro- genen Lipoproteinen, Hypercholesterinämie, Hypertriglyzeridämie, Hypertonie, Dia- betes mellitus, Hyperurikämie und Gicht, verminderte periphere Ansprechbarkeit auf Katecholamine und Androgene, der Konsum von Genussmitteln (Alkohol, Tabak) sowie körperliche Inaktivität und Übergewicht (Heyden, 1974; Esterbauer et al., 1992; Krauss, 1991; Halle et al., 1995; Berg et al., 1997). Diese Faktoren sind teil- weise genetisch determiniert, allerdings stellen z.B. der Mangel an Bewegung und Übergewicht wichtige beeinflussbare Risikofaktoren dar, die schon im Kindesalter beginnen und sich konsequent im Erwachsenenalter fortsetzen.

Orientiert man sich an den häufig benutzten Fitnessgrößen Body-Mass-Index (BMI) und maximale Sauerstoffaufnahme (VO 2 max/KG), so ist ein BMI <25 kg/m 2 und eine

VO 2 max/KG >40ml/kg/min im mittleren Lebensalter wünschenswert (Berg et al.,

1997), da sonst die Wahrscheinlichkeit einer unphysiologischen Körperkomposition zunehmend größer wird und mit einer deutlichen Verschlechterung des Risikoprofils gerechnet werden muss. So hat z.B. die sich mit dem Altersverlauf ändernde Kör- perkomposition einen wesentlichen Einfluss auf die Risikofaktoren (Krauss, 1991). Die Körperzusammensetzung kann trotz genetischer Determiniertheit über den indi- viduellen Ernährungs- und Aktivitätsstatus wesentlich beeinflusst werden (Shima et al., 1993). Mit zunehmendem Lebensalter nimmt der Flüssigkeitshaushalt des Kör- pers wie auch sein Anteil an aktiver Zellmasse deutlich ab. Dabei wird der Verlust an aktiver Körpermasse durch Fetteinlagerung kompensiert (Borkan et al., 1983). Beides hat erhebliche Nachteile für die Funktionskapazität der verschiedenen biolo- gischen Systeme (Häussinger, Lang & Gerok, 1994).

Durch regelmäßige, körperliche Aktivität und ausgewogene Ernährung kann auch mit steigendem Lebensalter der Anteil der Körpermasse mit einer Erhöhung des Muskelanteils bei gleichzeitiger Senkung des Fettanteils günstig beeinflusst werden. Dies hat entscheidende Konsequenzen für den Manifestationszeitpunkt und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens der o.g. metabolischen Risikofaktoren, die häufig zur Krankheit des metabolischen Syndroms führen (Rost, 1995).

Aus den bisherigen Ausführungen wird deutlich, dass Gesundheit und sportliche Aktivität in engem Zusammenhang stehen. Allerdings ist nicht jede sportliche Aktivi- tät gleichermaßen gesund. Nach Brehm et al. (2002) sind positive Zusammenhänge zwischen sportlicher Aktivität und Gesundheit dann wahrscheinlicher, wenn durch gezielte Gestaltung der sportlichen Aktivität (z.B. durch eine Belastungssteuerung)

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Freizeit- und Gesundheitssport

auf spezifische Aspekte der Gesundheit (z.B. ein funktionstüchtiges Herz-Kreislauf- System) eingegangen wird. Laut den Autoren sind Zusammenhänge zwischen ein- zelnen Merkmalen der physischen, psychischen und sozialen Gesundheit und den speziellen Bedingungen, unter denen die sportlichen Aktivitäten durchgeführt wer- den, nachweisbar. Diese stellen sich allerdings nicht automatisch ein, sondern for- dern eine konsequente Orientierung der Gestaltung an gesundheitsrelevanten Zie- len sowie eine effektive Qualitätssicherung.

Im Freizeit- und Gesundheitssport ist die „gesundheitsorientierte Ausdauer“ in Form der allgemeinen aeroben dynamischen Ausdauer von zentraler Bedeutung (Bös & Banzer, 1998). Unter Ausdauer versteht man die Fähigkeit, eine gegebene Leistung über einen möglichst langen Zeitraum durchhalten zu können. Somit ist die Ausdau- er identisch mit der Ermüdungs-Widerstandsfähigkeit (Hollmann & Hettinger, 2000). Bei der allgemeinen aeroben dynamischen Ausdauer wird die aerobe Ausdauerleis- tung mittels dynamischer Arbeit (auxotonische Kontraktion der Muskulatur, d.h. Kon- traktion und Erschlaffung der Muskulatur wechseln einander ab) unter Einsatz von mehr als 1/7 - 1/6 der gesamten Skelettmuskulatur erbracht (Hollmann & Hettinger, 2000).

Die Ausdauerleistungsfähigkeit wird durch die maximale Oxidationsrate von Was- serstoff in der Atmungskette bestimmt. Sie ist damit mit der maximalen Sauerstoff- aufnahme (VO 2 max) identisch. Darunter versteht man die Menge an Sauerstoff, die maximal während Belastung vom Körper aufgenommen, zur Zelle transportiert und dort verstoffwechselt werden kann (de Marées, 2002).

Durch ein richtig dosiertes Ausdauertraining kann den klinischen Folgen degenerati- ver Herz-Kreislauf-Veränderungen und weiterer Zivilisationsschäden entgegen ge- wirkt werden (Todd et al., 1992; Rost, 1995). Ausdauertraining ist deshalb auch zentrale Komponente aller sportbezogenen Gesundheitsprogramme (Bös & Banzer, 1998).

Es lässt sich nachweisen, dass eine regelmäßige körperliche Aktivität mit Ausdau- ercharakter eine positive gesundheitliche Wirkung unabhängig von Lebensalter und bereits bestehenden Vorerkrankungen besitzt (Helmrich, Ragland & Paffenbarger, 1994; Lakka et al., 1994; Paffenbarger et al., 1993). Auch spätere Änderungen im Lebensstil können fassbare Erfolge im Verlauf chronisch degenerativer Erkrankun- gen bewirken (Blair et al., 1995; Haskell et al., 1994). „Als Gesundheitssport bietet

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Freizeit- und Gesundheitssport

die regelmäßige körperliche Aktivität mit Ausdauercharakter wesentliche Vorausset- zungen vor allem für eine kardioprotektive Wirkung […]“ (Berg, 1998, S. 138).

Dies liegt darin begründet, dass ein regelmäßiges ausdauerorientiertes Training zu vielfältigen Adaptationsprozessen auf verschiedene hämodynamische, metabolische und hormonelle Parameter führt (Hollmann & Hettinger, 2000; Bachl 2000). So hat es u.a. einen entscheidenden Einfluss auf den muskulären Energiestoffwechsel. Fähigkeit und Auswahl der muskulären Substratoxidation werden zu Gunsten aero- ber Prozesse und in Richtung auf eine begünstigte Lipidutilisation verschoben (Keul, Doll & Keppler, 1972; Wirth, Schlierf & Schettler, 1979; Hurley et al., 1986; Jansson & Kaijser, 1987; Keul, 1975; Paul, 1975).

Laut Berg (1998) sind die Aktivierung des aeroben Stoffwechsels und der damit ver- bundene Mehrumsatz an Sauerstoff die primär veränderten Regulationsgrößen für die im Gesundheitssport eingebrachte körperliche Belastung. Deshalb muss eine Person zunächst in der Lage sein bzw. dazu gebracht werden, sich kontinuierlich über einen längeren Zeitraum bewegen zu können (Bärtsch, 2004).

Ist ein gewisser Leistungsstand erreicht, so werden höhere Anforderungen im ge- sundheitsorientierten Sport gestellt. Dies führt zu der Frage nach den „richtigen“ Belastungsnormativen (Häufigkeit, Dauer und Intensität der Belastung), um (optima- le) gesundheitliche Wirkungen insbesondere im Herz-Kreislaufsystem zu erzielen.

Aus gesundheitsorientierter Sicht, d.h. zur Reduzierung des Erkrankungsrisikos und Verbesserung der Lebenserwartung, sollten zwei bis drei moderate Sporteinheiten (pro Woche), über eine Dauer von 30-40 min mit Joggen, Walken, Radfahren, Schwimmen oder Skilanglauf durchgeführt, sowie ein aktives Freizeitverhalten (Spaziergänge, Fußwege, Haus- und Gartenarbeit) angestrebt werden (Frey et al., 1995).

Im Rahmen der Thematik stellt sich die Frage, was als moderate Sporteinheit zu bewerten ist und wie hoch die „richtige“ Belastungsintensität sein soll.

Die allgemeine Empfehlung, mindestens 2000 kcal/Woche an Energieumsatz durch körperliche Aktivität zu verbrauchen (siehe z.B. Helmrich et al., 1994), erscheint problematisch, da der Kalorienverbrauch sowohl durch die Belastungsintensität als auch die Belastungsdauer determiniert ist.

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Freizeit- und Gesundheitssport

In der Sportpraxis werden unterschiedliche Verfahren zur Festlegung der Belas- tungsintensität angewandt, wobei diese nicht unumstritten sind. Eine der einfachs- ten, aber ungenausten Methoden ist die Belastung über das subjektive Anstren- gungsempfinden (z.B. Borg-Skala) (Borg, 1973). Eine andere Methode ist die noch immer propagierte Empfehlung von allgemeinen Herzfrequenzrichtlinien (z.B. „180- Lebensalter“), welche jedoch im Einzelfall zu einer erheblichen Über- bzw. Unterfor- derung und damit zu einer suboptimalen Effizienz eines Ausdauertrainings führen kann (Braumann, Ziegler & Reer, 2004), weil sie auch in Abhängigkeit zu der betrie- benen Sportdisziplin gesehen werden muss. Neuere Methoden legen die Belas- tungsintensität z.B. über die Prozentangabe der maximalen (konstanten) Herzfre- quenz (Vobejda & Zimmermann, 2003) oder über die Herzfrequenzvariabilität (Hot- tenrott, 2002) fest, wobei besonders letztere umstritten ist, da sie viele Determinan- ten beeinflussen (Singh et al., 2001).

In dieser Arbeit wird auf die Laktatleistungsdiagnostik als die Methode eingegangen, die Belastungsintensitäten nicht nur über die Herzfrequenz, sondern zusätzlich über den metabolischen Parameter Laktat ermittelt. Die Zuverlässigkeit dieses Verfah- rens wird im empirischen Teil der Arbeit untersucht (siehe Kapitel 5).

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Leistungsdiagnostik und Trainingssteuerung im Gesundheitssport

sundheitssport

Grundsätzlich sind Leistungsdiagnostik und Trainingssteuerung auch im Bereich des Freizeit- und Gesundheitssports sinnvoll, um das Training effektiver und zielori- entierter zu gestalten. Insbesondere lassen sich dadurch sowohl gesundheitsge- fährdende, hohe Belastungsbereiche als auch Unterforderungen vermeiden. Auf- grund der erzielbaren Effizienzverbesserung wird auch dem Argument der begrenzt zur Verfügung stehenden Zeit von manchen Freizeit- und Gesundheitssportlern Rechnung getragen. Ergänzend kommt hinzu, dass durch die Diagnostik Leistungs- verbesserungen transparent gemacht werden, die ihre Motivation zum lebenslangen Sporttreiben fördern können.

3.1. Leistungsdiagnostik

Für den freizeit- und gesundheitsorientierten Ausdauersportler bedeutet dies, dass die Analyse der Ausdauer und damit die Leistungsfähigkeit der daran beteiligten Systeme bzw. seiner Teilsysteme zu diagnostizieren sind (Bachl et al., 1998). Die Ergebnisse der Analyse sollen möglichst präzise Aussagen über den Stand und die Entwicklung der körperlichen Ausdauerleistungsfähigkeit des Sportlers zulassen und Informationen zur optimalen Trainingsgestaltung bereitstellen. Deshalb lässt sich die Leistungsdiagnostik als Voraussetzung für die Trainingssteuerung verstehen. Die sportmedizinische Leistungsdiagnostik basiert auf der Messung physiologischer Größen während definierter muskulärer Belastung (de Marées, 2002), wobei beson- ders die Testung und Beurteilung der allgemeinen aeroben dynamischen Ausdauer eine lange Tradition hat. Nach de Marées (2002) existieren zahlreiche Testverfah- ren, die zu zuverlässigen Aussagen führen sollen.

Die Zuverlässigkeit dieser Testverfahren lässt sich anhand der Hauptgütekriterien Objektivität, Reliabilität und Validität messen (Heck & Schulz, 1998).

Von den geforderten Gütekriterien beschreibt die Validität (Gültigkeit) die Genauig- keit, mit der das zu messende Merkmal tatsächlich gemessen wird. „Dies bedeutet, dass sowohl der Test von seiner methodischen Konzeption und der oder die erho- benen biologischen Parameter im Sinne einer differenzierbaren Merkmalsquantifi- zierung der jeweiligen Fragestellung entsprechen müssen.“ (Bachl et al., 1998, S.

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Leistungsdiagnostik und Trainingssteuerung im Gesundheitssport

165). Unter Objektivität eines Tests versteht man den Grad, in dem die Ergebnisse eines Tests unabhängig vom Untersucher sind. Sie wird in Durchführungs-, Auswer- te- und Interpretationsobjektivität (Heck & Schulz, 1998) differenziert. Die Reliabilität (Zuverlässigkeit, Messgenauigkeit) eines Tests gibt den Grad der Genauigkeit an, mit dem ein bestimmtes Merkmal erfasst wird. Sie wird mit Hilfe des Reliabili- tätskoeffizienten gemessen. Dieser beschreibt, in welchem Maße unter gleichen Bedingungen erhobene Messwerte an ein und demselben Untersuchten überein- stimmen, das Testergebnis also reproduzierbar ist. Die Reliabilität der Ausdauer- tests wird im Wesentlichen von der individuellen biologischen- und von der messme- thodischen Variabilität (siehe Kapitel 4.1 und 4.2) bestimmt (Heck & Schulz, 1998). Neben diesen Hauptgütekriterien ist bei den Testverfahren auch auf die Durchführ- barkeit (Praktikabilität, organisatorischer Aufwand und evtl. anfallende Kosten), also auf die Testökonomie, zu achten (Weineck, 2003).

Unter Beachtung dieser Kriterien ist ein durch Leistungsdiagnostik gesteuertes Trai- ning am besten durch eine Kombination von geeigneten Labor- und Felduntersu- chungen möglich, die mehrmals im Jahr durchgeführt werden sollen (Weineck, 2003; de Marées, 2002; Neumann & Gohlitz 1998). In beiden Fällen haben sich die Stufentests als Standard zur Bestimmung der Ausdauerleistungsfähigkeit in der Sportmedizin durchgesetzt, da sie, laut Geiger & Hille (1993), ein ausreichendes Maß an Aussagekraft bei vertretbarem Aufwand besitzen.

Das ergometrische Verfahren gilt dabei als ein zuverlässiges Testverfahren, bei dem die Bestimmung der Ausdauerleistungsfähigkeit im Labor über die Fahrrad- oder Laufbandergometrie erfolgt. Die Wahl des Ergometers und die Form der Belas- tung hängen von der Fragestellung der Untersuchung ab. Das Grundprinzip der Ergometrie besteht darin, dass der belasteten Person eine physikalisch genau defi- nierte Leistung abverlangt wird, die es erlaubt, messbare Funktionsparameter einer objektiven Bewertung zu unterziehen. Üblicherweise werden kontinuierlich anstei- gende Belastungstests (Stufentests) gewählt. Ein einheitliches und standardisiertes Vorgehen gibt es bisher nicht (Dickhuth, 2000).

Unter Feldtests versteht man Untersuchungen, die außerhalb definierter Bedingun- gen eines Labors durchgeführt werden (Dickhuth, 2000). Dabei wird auf Belas- tungsschemata zurückgegriffen, wie sie auch bei Laboruntersuchungen üblich sind.

Der Vorteil der Laboruntersuchung liegt in ihrer grundsätzlich besseren Standardi- sierbarkeit und Reproduzierbarkeit, ihr Nachteil in der teilweise fehlenden Spor-

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Leistungsdiagnostik und Trainingssteuerung im Gesundheitssport

tartspezifität (Weineck, 2003). Genau dies ist jedoch der Vorteil bei Feldtests. Aller- dings können dabei Randbedingungen, wie das Wetter (Temperatur, Wind, Luft- feuchtigkeit) oder Streckenprofil oft nicht konstant gehalten werden. Der Vorteil der Sportartspezifität kann durch die fehlende Reliabilität von Messgrößen im Feldtest vollkommen aufgehoben sein, so dass Vorteile und Nachteile gegeneinander abge- wogen werden müssen (Dickhuth, 2000). Deshalb empfiehlt es sich, beide Testfor- men nicht alternativ, sondern gemeinsam einzusetzen (de Marées, 2002).

Bei den Stufentestverfahren wird der Sportler ausgehend von einer Anfangsbelas- tung (bei der Fahrradergometrie in Watt; bei der Laufbandergometrie in m/s oder km/h gemessen) stufenweise bis zum Abbruch (nach subjektiven oder objektiven Kriterien) belastet. Das Belastungsprotokoll (Stufenlänge, Belastungssteigerung usw.; siehe Kapitel 4.2) kann variabel gewählt werden. Vor Beginn und am Ende einer jeden Stufe wird dem Sportler zur Bestimmung der Laktatkonzentration meist aus dem Ohrläppchen eine Blutprobe entnommen. Gleichzeitig werden Leistung und Herzfrequenz protokolliert und je nach Testverfahren nach Belastungsabbruch noch weitere Herzfrequenz- und Laktatbestimmungen vorgenommen. Die gewon- nenen Daten können in einem zweidimensionalen Koordinatensystem gegeneinan- der aufgetragen und graphisch dargestellt werden. Die einzelnen Laktatwerte lassen sich mittels Berechnungen über mathematische Funktionstypen (siehe Kapitel 4.1) miteinander verbinden (Geiger & Hille, 1993; Pansold & Zinner 1993).

Abbildung 1: Laktatleistungs- und Herzfrequenzkurve

Quelle: in Anlehnung an Schürch (1987, S. 34).

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Leistungsdiagnostik und Trainingssteuerung im Gesundheitssport

3.2. Testverfahren zur Bestimmung der allgemeinen aeroben

Ausdauerleistungsfähigkeit bei Läufern

Speziell für die Leistungsdiagnostik von Läufern bedeutet dies, dass ihre Ausdauer- leistungsfähigkeit entweder im Labor über die Laufbandergometrie oder im Feldtest auf einer Laufbahn mit standardisierter Länge möglich ist, wobei Vor- und Nachteile gegeneinander abzuwägen sind (siehe Kapitel 3.1).

Nach der Aussage von Neumann & Gohlitz (1998) ergaben Vergleiche von Feld- tests mit Belastungen auf flachen großen Laufbändern bzgl. Laktat, Herzfrequenz und Schrittstruktur übereinstimmende Ergebnisse und es könnten so Laborergeb- nisse direkt auf die Belastung in bestimmten Trainingsbereichen im Lauf übertragen werden. Im Gegensatz zum Fahrradergometer kann beim Laufband allerdings die absolute Leistung nicht direkt eingestellt werden. Die Testperson läuft gegen die Bewegungsrichtung des motorgetriebenen und höhenverstellbaren Bandes. Die erbrachte physikalische Leistung P steigt mit zunehmender Körpermasse (kg), mit zunehmender Bandgeschwindigkeit v (m/s oder km/h) und mit zunehmenden Stei- gungswinkel α des Bandes. Auch die Konstruktion des Laufbandes hat einen Ein- fluss auf P. So wird z.B. bei Laufbändern mit relativ weichem Belag zusätzliche E- nergie bei der Deformation des Belages benötigt und kann zu messbaren Unter- schieden bei den leistungsdiagnostischen Größen führen (de Marées, 2002). Zudem wird in der leistungsdiagnostischen Praxis als Belastungsgröße für die Testperson die Laufbandgeschwindigkeit angegeben. Der Energieumsatz (ermittelbar über die

VO 2 ) wächst dabei annähernd linear mit der Geschwindigkeit an (de Marées, 2002).

Hinsichtlich des Wirkungsgrades ergeben sich deshalb bei der Laufbandbelastung erhebliche Unterschiede. Differierende Schrittlängen, Änderungen der Körpermasse und unterschiedliche Laufkoordination führen bei gleicher Bandgeschwindigkeit und konstantem Steigungswinkel zu unterschiedlichen energetischen Belastungen, d.h. zu unterschiedlichen Arbeitsumsätzen (de Marées, 2002). Um Ergebnisse von Lauf- banduntersuchungen mit der realen Laufsituation (hier kommt bspw. der Luftwider- stand hinzu) möglichst exakt vergleichen zu können, werden (auf der Grundlage von vergleichenden Energieumsatzmengen) Laufbandsteigungen von 1 bis 1,5% ver- wendet (de Marées, 2002).

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Leistungsdiagnostik und Trainingssteuerung im Gesundheitssport

3.3. Laktatleistungsdiagnostik

Die Stufentests werden häufig mit der Laktatleistungsdiagnostik kombiniert. Dabei ist der aerob-anaerobe Übergang von besonderer Bedeutung.

Abbildung 2: Schematische Darstellung des aerob-anaeroben Übergangs bei ansteigender Be- lastungsintensität

Legende: AeS=aerobe Schwelle; IAS=individuell anaerobe Schwelle; Lac=Laktatkurve Quelle: in Anlehnung an Kindermann (2004, S. 161).

Dieser beginnt mit dem ersten Laktatanstieg, der auch als aerobe Schwelle (AeS) bezeichnet wird und endet mit der (individuellen) anaeroben Schwelle (IAS) (Dick- huth et al., 1999; Kindermann, Simon & Keul, 1979; Stegmann, Kindermann & Schnabel, 1981; Urhausen et al, 1993). Höhere Belastungen repräsentieren über- wiegend den anaeroben Bereich der Energiebereitstellung.

Die anaerobe Schwelle soll das maximale Laktat-Steady-State (MaxLass), definiert als die Belastung, bei der sich gerade noch ein steady state zwischen Laktatbildung und -elimination einstellt, repräsentieren. Als Kriterium dafür sieht Heck (1990) an, wenn Laktat in den letzten 20 min einer Dauerbelastung um weniger als 1 mmol/l ansteigt. Nach Stockhausen et al. (1994) liegt ein MaxLass bei einem Stufentest über neun Minuten vor, wenn sich der Laktatwert zwischen der dritten und neunten Minute auf einer Stufe um weniger als 0,1 mmol/l erhöht.

Da jede höhere Belastung eine zeit- und belastungsabhängige Akkumulation von Laktat zur Folge hat (Heck et al., 1985; Heck, Hess & Mader, 1985), kann das Max-

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Leistungsdiagnostik und Trainingssteuerung im Gesundheitssport

Lass auch als Dauerleistungsgrenze (Müller, 1958) definiert werden (Kindermann, 2004; Beneke et al. 2000), was jedoch kritisch diskutiert wird (siehe Kapitel 3.4.5).

Die direkte Bestimmung des MaxLass ist nur anhand mehrerer Dauerbelastungsun- tersuchungen mit unterschiedlichen Belastungsintensitäten möglich und somit für die leistungsdiagnostische Untersuchung aus testökonomischen Gründen in der Praxis wenig geeignet. Deshalb wurde von Mader et al. (1976) eine indirekte Me- thode zur Bestimmung des MaxLass über ein stufenförmig ansteigendes Belas- tungsschema angewandt. Ihr vorgegebenes Ziel ist es, in einem verkürzten Verfah- ren die Belastung herauszufinden, die sich nach der Dauerbelastungsmethode als MaxLass-Leistung ergeben würde. Deshalb müsste die jeweilige Schwellenleistung mit der Leistung übereinstimmen, die mit dem MaxLass im Dauertest korrespon- diert.

Der Begriff Dauerleistungsgrenze lässt jedoch eine variable Deutung bezüglich der Belastungsdauer zu (Keul et al., 1981; Mader, 1991). Für eine leistungsdiagnosti- sche Aussage im Sinne einer definierten Dauerleistungsgrenze ist deshalb vor allem die Dauer der angestrebten Leistung entscheidend, denn je höher die Belastungsin- tensität ist, desto kürzer fällt die maximal mögliche Belastungsdauer aus. Außerdem wird die maximal erreichbare Laktatkonzentration bei zunehmender Dauer einer Leistung immer geringer (Mader, 1991). Deshalb müsste die Leistung an einer Dau- erleistungsgrenze also immer relativ zur angestrebten variablen Dauer der Leistung angegeben werden.

Unter dieser Voraussetzung bekommt die Bestimmung des MaxLass, also der Dau- erleistungsgrenze, für die Trainingssteuerung in Ausdauerdisziplinen eine wichtige Funktion (siehe Kapitel 3.5).

Fixe Schwellen (also solche, die sich auf definierte Laktatkonzentrationen beziehen) sind dazu zwar am einfachsten zu bestimmen, aber sie berücksichtigen nicht, dass Blutlaktatkonzentrationen interindividuell unterschiedliche metabolische Situationen reflektieren können (siehe Kapitel 4).

Wegen der Streubreite des MaxLass erscheinen also individuell anaerobe Schwel- len (IAS) zur Bestimmung der Dauerleistungsgrenze sinnvoller (siehe Kapitel 3.4), da sie die Laktatkinetik (siehe Kapitel 4) des Sportlers besser berücksichtigen (Steg- mann, Kindermann & Schnabel, 1981). Kindermann (2004) führt in diesem Zusam- menhang an, dass IAS anzustreben sind, bei denen die Schwellen-

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Leistungsdiagnostik und Trainingssteuerung im Gesundheitssport

Laktatkonzentrationen in Abhängigkeit von Sportart und Trainingszustand teilweise deutlich abweichen können (Kindermann, 2004). So haben Urhausen et al. (1993) nachgewiesen, dass es auf diese Weise möglich ist, das MaxLass wiederzuspie- geln. Dies ergaben ältere wie auch neuere Studien an Probanden mit unterschiedli- chen Trainingszuständen (u.a. auch an Freizeitsportlern) und bei verschiedenen Ausdauerdisziplinen (Heck, 1990; Heck et al. 1985; Beneke et al., 1994; Stockhau- sen et al. 1995; Vobedja & Zimmermann, 2003). Sie führten auch zu dem Ergebnis, dass es nur dann zu Abbrüchen der Belastung kam, wenn kein Laktat-steady-state mehr eintrat, was wiederum die Annahme des MaxLass als Dauerleistungsgrenze bestätigt.

Im folgenden Abschnitt sollen ausgewählte laktatbasierte Schwellenkonzepte dar- gestellt werden, die das MaxLass auf unterschiedliche Weise bestimmen.

3.4. Laktatbasierte Schwellenmodelle

Die allgemeine aerobe Ausdauerleistungsfähigkeit soll im submaximalen Bereich über verschiedene Schwellen(wert)modelle feststellbar sein und sich für die Festle- gung zur Definition der Belastungsintensität eignen (Dickhuth, 2000).

Seit den 70er Jahren existieren zahlreiche Publikationen zu Schwellenmodellen, die sich auch mit Variationen und Modifikationen zur Bestimmung der Schwelle sowie mit wissenschaftlichen Präzisierungen auf statistischer Basis befassen (siehe u.a. Mader et al., 1976; Bunc et al., 1982; Gaisl et al., 1980; Heck, 1990; Hollmann et al., 1987; Karlsson & Jacobs, 1982; Keul, Kindermann & Simon, 1978; Keul et al., 1979; Kindermann, Simon & Keul, 1979; Simon et al, 1981; Simon, 1986; Kuipers, 1983; Lehmann et al., 1983; Liesen et al., 1977; Mader & Heck, 1981, 1986; Pansold et al., 1982; Pessenhofer, Schwaberger & Schmid, 1981; Stegmann & Kindermann, 1981, 1982; Dickhuth et al., 1991; Griess et al., 1989; Tegtbur et al., 1989; Geiger & Hille, 1993).

Bei der Ermittlung dieser Schwellen wird auf der Grundlage von stufenförmigen Be- lastungsprotokollen und durch entsprechende Computersoftware gestützt (z.B. Win- Lactat ® von Mesics) die sog. Laktatleistungskurve (LLK) ermittelt. In Abhängigkeit des angewandten Schwellenmodells berechnet das Programm aus dem Verlauf der

LLK auf unterschiedliche Weise die anaerobe Schwelle aus Geschwindigkeit (v),

Herzfrequenz (Hf) und Laktatkonzentration (Lac). Dazu existieren laut Geiger & Hille

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Leistungsdiagnostik und Trainingssteuerung im Gesundheitssport

(1993) unterschiedliche (zum Teil unbegründete) mathematische Ansätze. So wird von einigen Polynome verschiedenen Grades angewendet, andere wiederum be- vorzugen gewöhnliche Exponentialfunktionen (pers. Gespräch Schonart). Bisher läge allerdings noch kein biologisch begründetes mathematisches Modell vor.

3.4.1. Das Mader-Schwellenmodell

Bei der Mader-Schwelle handelt es sich um ein fixes Schwellenmodell.

Abbildung 3: Schematische Darstellung des Mader-Schwellenmodells Laktat [in mmol/l]

Quelle: Schonart (2005, S. 9).

Mader et al. (1976) bezeichnen die aerob-anaerobe Schwelle als Bereich des Über- gangs zwischen der rein aeroben zur partiell anaeroben, laktazid gedeckten musku- lären Energiestoffwechselleistung. Dieser Bereich eigne sich zur Charakterisierung der Ausdauerleistungsfähigkeit, wenn man das Maximum der rein aerob abgedeck- ten energetischen Leistung mit dieser Schwelle gleichsetzen würde.

Die Autoren merken an, dass die aerob-anaerobe Schwelle, wie alle biologischen Prozesse, nicht abrupt, sondern gleitend überschritten wird.

Nach Mader et al. (1976), wird die (fixe) Blutlaktatkonzentration von 4 mmol/l als Schwellenwert angesehen, bei dem die Laktatbildung und –elimination gerade noch im Gleichgewicht (MaxLass) stehen würde. Dies resultiere dabei aus der Beobach- tung, dass die korrespondierenden Belastungen im Mittel über längere Zeit toleriert werden könnten und höhere Belastungen i.d.R. einen kontinuierlichen Anstieg des Laktats zur Folge hätten. Die Ergebnisse basieren dabei auf Untersuchungen auf

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Leistungsdiagnostik und Trainingssteuerung im Gesundheitssport

dem Laufband mit einer Stufendauer von 5 min und einer Belastungsabstufung von 0,4 m/s (Mader et al., 1976).

Heck & Rosskopf (1994) bestätigen im Wesentlichen die Aussagen von Mader et al. mit Dauerbelastungsuntersuchungen auf dem Laufband über einen Zeitraum von 30 min. So lagen z.B. die Laktatwerte des MaxLass für Laufbandbelastungen im Mittel bei 4,02 mmol/l (SD= 0,7 mmol/l). Allerdings ist die Streubreite der Werte bemer- kenswert. Sie reichen von 2,3 bis 6,8 mmol/l Laktat. Die Mittelwerte weisen zudem sportartspezifische Unterschiede auf. So fanden Beneke et al. (1991) bei Eisschnell- läufern während sportartspezifischer Belastung auf dem Eis Werte von durchschnitt- lich 6,6 mmol/l (SD= 0,9 mmol/l).

In der Praxis finden noch weitere fixe Schwellen, wie z.B die fixe 3,0 mmol/l- Schwelle Anwendung, auf die hier allerdings nicht weiter eingegangen werden soll, da die Berechnung dem vorgestellten Mader-Modell entspricht (Bunc et al., 1982).

Die fixe aerob-anaerobe Schwelle ist somit ein statistischer MW (Heck 1990), der interindividuelle Unterschiede (siehe Kapitel 4) nicht berücksichtigt. Dieser Kritikan- satz führte zur Entwicklung von individuell anaeroben Schwellen (IAS).

3.4.2. Das Freiburger-Schwellenmodell (Simon-Schwelle)

Ein Verfahren zur Erhebung der individuell anaeroben Schwelle stellt das Schwel- lenmodell von Simon & Thiesmann (1983) dar, welches für den Schwimmsport ent- wickelt wurde.

Abbildung 4: Schematische Darstellung des Freiburger-Schwellenmodells Laktat [in mmol/l]

Quelle: Schonart (2005, S. 10).

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