Einfluss des Ergometrieprotokolls auf die leistungsdiagnostische Auswertbarkeit bei Gesunden und Patienten mit Herzkreislauferkrankungen

Inhaltsverzeichnis

1 HERMENEUTISCHER EXKURS
1.1 Die Geschichte »er Faiirrad-Ercometerentwicklung und Testprotokolle
1.2 Protokolle in internationaler Gegenüberstellung
1.2.1 Angloamerikamscher Raum
1.2.1.1 Bruce
1.2.1.2 Bruce Rampenprotokoll
1.2.1.3 Balkeet Ware
1.2.1.4 STEEP
1.2.2 Protokolle im europäischen Raum
1.2.2.1 Nordischer Raum
1.2.2.2 Deutschsprachiger Raum
1.3 TESTPROTOKOLLE IM VERGLEICH
1.4 ElNFLIJSSFAKTOREN ALF EIN TESTPROTOKOLL
1.4.1 Grundlast
1.4.2 Testdauer
1.4.3 Trittfrequenz
1.4.4 Stufenhöhe
1.4.5 Stufendaler
1.4.6 Vertrautheit mit dem System
1.4.7 Testparameter
1.4.8 Fahrrad versus I.aufband
1.4.9 Feldtests
1.4.10 Sportartspezifische Test
1.4.11 Individuelle kontra Standardprotokolle
1.4.12 Kontraindikationen für die ausbelastende Ergometrie
1.4.13 Ausbelastungskriterien
l.4.14 Abschätzung der maximalen Leistungsfähigkeit
1.4.15 Mögliche Fehlerquellen bei älsbblastungstests

2 KENNGRÖßEN IN DER LEISTLNGSD1ACNOSTIK
2.1 Die Dreiphasigkeit der Energiebereitstellung - eine lange Entwicklung zur Leistungsdiagnostik
2.1.1 Die Geschichte des HRTP

3 EMPIRISCHE AUSFÜHRUNGEN
3.1 Methodik der Untersuchung
3.1.1 Untersuchungsablauf vor der Ergometrie
3.1.2 Fahrradergometrie
3.2 Methodik der leistungsdiagnostischen Analyse
3.2.1 Laktatleistľngskurve und die Umstellpunkte
3.2.1.1 Abnahme und Analyse des Laktats, Berechnung der Umstellpunkte
3.2.2 Atemgase und die dazugehörigen äquivalente
3.2.3 Herzfrequenzleistungskurve, 11RTP und k-Wert
3.2.3.1 Erfassung der HFLK und Berechnung des HRTP
3.2.3.2 Berechnung des k-Werts
3.2.4 Erfassung des Blutdrucks

4 STATISTISCHE AUSWERTUNG DER DATEN - DIF. ERGEBNISSE
4.1 Das Untersuchungskollektiv
4.1.1 Gesamt
4.1.2 Frauen
4.1.3 Männer
4.2 Auswertung der Mittelwertsvergleiche der Umstellpunkte mit ANOVA/MANOVA
4.2.1 Frauen
4.2.1.1 Aerobe Umstellpunkte
4.2.1.1.1 Watt
4.2.1.1.2 Sauerstoffaufnahme
4.2.1.1.3 Herzfrequenz
4.2.1.2 Anaerobe Umstellpunkte
4.2.1.2.1 Watt
4.2.1.2.2 Sauerstoffaufnahme
4.2.1.2.3 Herzfrequenz
4.2.2 .Manner
4.2.2.1 Aerobe Umstellpunkte
4.2.2.1.1 Watt
4.2.2.1.2 Sauerstoffaufnahme
4.2.2.1.3 Herzfrequenz
4.2.2.2 Anaerobe Umstellpunkte
4.2.2.2.1 Watt
4.2.2.2.2 Sauerstoffaufnahme
4.2.2.2.3 Herzfrequenz
4.2.3 Gesamt
4.2.3.1 Aerobe Umstellpunkte
4.2.3.1.1 Watt
4.2.3.1.2 Sauerstoffaufnahme
4.2.3.1.3 Herzfrequenz
4.2.3.2 Anaerobe Umstellpunkte
4.2.3.2.1 Watt
4.2.3.2.2 Sauerstoffaufnahme
4.2.3.2.3 Herzfrequenz
4.3 Lineare Regressionen und Korrelationskoeffizienten
4.3.1 Zusammenhang der aeroben Umstellpunkte
4.3.1.1 Wattleistungen
4.3.1.2 Sauerstoffaufnahmesleistung
4.3.2 Zusammenhang der anaeroben Umstellpunkte
4.3.2.1 Sauerstoffaufnahmcleistung
4.3.2.1.1 Der 1 min Test im Vergleich
4.3.2.1.2 Der 2min Test im Vergleich
4.3.2.2 llerzfrequcnzlcistung
4.3.2.2.1 Imin und 2min Test im Vergleich
4.3.2.3 Wattleistung
4.3.2.3.1 Der 2min Test im Vergleich
4.3.2.3.2 Der Imin Test im Vergleich
4.3.2.3.3 Wattsteadystate-'Vergleich gesamt
4.3.2.3.4 Wattsteadystate Vergleich Frauen
4.3.2.3.5 Wattsteadystate Vergleich Männer
4.4 Kasuistik
4.4.1 Unterschätzung der Leistungsfähigkeit
4.4.2 Eine sehr gute Leistungsfähigkeit
4.4.3 Eine sehr schwache Leistungsfähigkeit

5 DISKUSSION

CONCLUSIO

LITERATUR

ABKURZUNGEN

LEBENSLAUF

EIDESSTATTLICHE ERKLÄRUNG

Ich erkläre hiermit an Eidesstatt, dass ich die vorliegende Diplomarbeit selbständig und ohne fremde Hilfe verfasst, andere als die angeführten Hilfsmittel nicht benutzt und die den benutzten Unterlagen wörtlich oder inhaltlich entnommenen Stellen als solche gekennzeichnet habe.

Wien, Juni 2001

Iris Floimayr

DANKSAGUNG

Danken möchte ich hier in erster Linien meinen Eltern Rosa und Hermann Floimayr, die mir die Absolvierung meines Studiums ermöglicht haben.

Weiterer Dank gebührt auch meinen Freunden und Geschwistern, die mich im Laufe meiner Studienzeit begleitet und unterstützt haben, wenn es nötig war, und die mir auch das Gefühl gegeben haben, immer für mich da zu sein. Ganz besonders aber meinem Freund Christian Dichtl.

Ich möchte auch allen Lehrern und Professoren, deren Unterricht ich besuchen durfte, einen großen Dank aussprechen. Durch deren Mithilfe lernte ich mein Studium lieben.

In diesem Zusammenhang sei meinem Betreuer Univ. Prof. Dr. Rochus Pokan ein besonders großer Dank ausgesprochen. Er ist immer mit Rat und Tat zur Seite gestanden, wenn Fragen und Probleme auftraten. Durch die genauer Erarbeitung meines Themas konnte ich auch vieles, das ich bereits als theroretisches Wissen vermittelt bekam, praktisch anwenden und umsetzten. Er hat wesentlich dazu beigetragen, Dinge aus verschiedenen Perspektiven zu betrachten und kritisch die beste Lösung für ein Problem herauszuarbeiten.

Zu guter Letzt danke ich auch all jenen, die wesentlich dazu beigetragen haben, dass diese Arbeit so gut und reibungslos gelingen konnte. Erstens unsere medizinisch-technische Assistentin, Krista Herzog, die mit viel Einsatzbereitschaft oft für uns Unmögliches möglich machen konnte. In freundschaftlicher und kollegialer Weise stand Sie uns mit unermesslichem Arbeitseifer und Einsatzbereitschaft zur Seite.

Und zweitens meiner Freundin und Kollegin Birgit Sedelmaier, die mich von Studienbeginn an begleitet hat, und ohne die ich auch diese Diplomarbeit vermutlich nicht angegangen wäre.

EINLEITUNG

„Keine andere Laborgröße, chemisch oder physiologisch, wird ohne standardisiertes Vorgehen analysiert. Auch in der Ergometrie ist nach 60 Jahren die Forderung nach standardisiertem Vorgehen mit begleitender Qualitätskontrolle nachhaltig zu stellen. "

LÖLLGEN et al-, 1994

Diese Arbeit will einerseits einen Überblick über verschiedene Belastungsuntersuchungen im internationalen Vergleich geben - Bilanz ziehen. Andererseits geht sie auf die Problematik der Differenzierung von Untersuchungsprotokollen ein, die ja der Situation, der Indikation, der Person und vielen anderen Aspekten angepasst werden sollen. Wie in allen wissenschaftlichen Bereichen wird auch hier der Ruf nach Vergleichbarkeit laut.

Seit mehr als 20 Jahren arbeitet das Gros der österreichischen Medizin, wenn es um symptomlimitierte Ausbelastungstests im Routinebereich geht, mit dem von der Kardiologischen Gesellschaft Österreichs entwickelten Standardtestprotokoll. (NIEDERBERGER et al., 1978)

Diese sieht ein Anfangs- und Steigerungsinkrement von 25 Watt bei einer Stufendauer von 2 min vor (siehe auch Abb. 4).

Ungeachtet davon, ob dieser Test nun bei allen Personen zu einer 100%igen Ausbelastung führt, verwenden Internisten, die zumeist mit Patienten arbeiten, aber auch praktische Ärzte, und viele Sportmediziner diesen Test. Es liegt auf der Hand, dass die Ergebnisse nicht bei all diesen unterschiedlich leistungsfähigen Personengruppen gleich befriedigend ausfallen können.

Der Grund liegt darin, dass ein und derselbe Test auf Personen mit weit gestreuten Leistungsfähigkeiten angewendet wird. So kommt es nicht selten vor, dass beispielsweise Patienten mit Herzkreislauferkrankungen, die oft über eine sehr geringe Leistungsfähigkeit verfügen, gar keinen aeroben Anteil in den funktionellen Parametern erreichen. Die Einstiegsstufen liegen bereits in einem Leistungsbereich, die beinahe deren anaeroben Stoffwechsel entsprechen.

Hier macht es auch nicht viel Sinn eine seriöse Aussage über die erbrachte Leistung abzugeben, da nicht mit Sicherheit gesagt werden kann, ob der Patient tatsächlich nicht noch mehr leisten hätte können, wenn er langsamer zu seinem Maximum hingeführt worden wäre.

Darüber hinaus ist eine leistungsdiagnostische Auswertungen bei 3-4 Messpunkten sehr ungenau, bzw. regressionsanalytisch gar nicht möglich.

Eine Möglichkeit zu individuelleren Testergebnissen zu gelangen ist jene, das Testprotokoll individuell der Leistungsfähigkeit des Probanden anzupassen. Damit befasst sich diese Diplomarbeit, die unter anderem auch die Vorteile eines individuellen Tests aufzeigen will. Denn trotz unterschiedlicher Belastungsinkremente bleiben die von uns durchgeführten Tests untereinander vergleichbar, weil die Gesamtdauer der Tests gleich gehalten werden. Dies geschieht deshalb, weil das Zeitinkrement nicht 2 min sondern nur 1 min beträgt. Somit können mit niedrigeren Inkrementen in der gleichen Zeit die tatsächlichen Maximalwerte erzielt werden, anders als es oft bei der Standardergometrie vorkommt. Allerdings mit dem Vorteil, dass meist mehr als doppelt so viele Messpunkte zur diagnostischen Auswertung vorhanden sind.

Ich möchte mit dieser Diplomarbeit einen Denkanstoß geben, um das Konzept des Standardprotokolls, wie es in Österreich schon mehrere Jahrzehnte verwendet wird, zu überdenken und den künftigen Weg der Medizin in diesem Bereich mehr auf Individualität hinlenken. Weniger die Simplizität und Festgefahrenheit einer Methode, sondern ihre exakte Praktikabilität sind bei leistungsdiagnostischen Tests in den Vordergrund zu rücken - auch bei Patienten. Genaue Angaben bezüglich des Trainings bedeuten einen nachweislichen Beitrag zur Verbesserung des Gesundheitszustandes bzw. zur Verhinderung eines Krankheitsfortschrittes.

1 Hermeneutischer Exkurs

1.1 Die Geschichte der Fahrrad-Ergometerentwicklung und Testprotokolle

Will man körperliche Leistungsfunktionen messen, stellt sich die Frage nach quantitativen Untersuchungsmethoden. Es entwickelten sich Methoden, Ergometrien genannt, die die biologische Leistung in physikalische Einheiten (m/sec, Watt, ...) aufschlüsselten. In den unterschiedlichsten Fachbereichen der Medizin entstanden Einsatzgebiete für eine solche Leistungsmessung. So bediente man sich in der Inneren Medizin, Arbeitsmedizin, Sportmedizin, Versicherungs­und Vorsorgemedizin, Anästhesie und in vielen anderen Bereichen der Ergometrie. Besondere Bedeutung kommt dieser Untersuchungsform in der Präventivmedizin zu. Hier können frühe Krankheitsstadien am kardiovaskulären Apparat aufgedeckt werden. Die optimalen Trainingsintensitäten, eine genaue Verlaufskontrolle, und der Therapieeffekt können der leistungsdiagnostischen Auswertung der Ergometrie entnommen werden, (vgl. MELLEROVICZ, 1979)

Das erste Ergometer entwickelte SPECK. Es war eine Drehkurbel, die die Patienten im Sitzen betätigen mussten. Eine Eisenwelle wurde durch Zuziehen einer Schraube gebremste. Somit wurde der Widerstand, der dabei auftrat, reguliert. Erster tatsächlicher Ergometerprototyp war der Ergostat der Firma GÄRTNER. Mit einer Handkurbel wurde ein Rad in Schwung gebracht. Ein Hebel ermöglichte das Verschieben eines Gewichtes, mit dem das Rad gebremst werden konnte. Eine genaue Bestimmung von Arbeit und Leistung konnte nicht vorgenommen werden. Erst KATZENSTEIN konnte, indem er eine Federwaage einbaute, diese beiden wesentlichen Parameter bestimmen.

Einen weiteren Entwicklungsschritt machte FICK mit seinem mechanisch gebremsten Ergometer. Die Bremswirkung der Metallfeder, die mit einem Gurt um das Metallrad gespannt war, wurde gemessen. Dies war bereits ein sehr praktisches, eichbares Gerät. Nachteil war, dass die Änderung der Leistung nur mittels Variation der Drehzahl möglich war.

Eine weitere Verbesserung der Reibungsergometer erfand FLEISCH. Es konnte die Leistung abgeändert werden trotz gleichbleibender Drehzahl. Doch gab es nur 3 verschieden Geschwindigkeiten einzustellen. (30, 60, 90 U/min).

Das erste elektrodynamische Ergometer wurde 1903 von ATWATER und BENEDICT gebaut. In einem am Hinterrad eingebauten Dynamo wurde mit einem Amperemeter der erzeugte Strom gemessen. In höheren Drehzahlbereichen erwies es sich jedoch als zu ungenau. Erst durch das Ersetzen des metallenen Hinterrades durch ein Kupferrad, das sich zwischen zwei Elektromagneten bewegt, konnten genauere Ergebnisse der geleisteten Arbeit durch eine Wirbelstrombremse ermittelt werden.

Viele Elemente wurden in Folge verbessert: der Drehzahlbereich wurde ausgeweitet, durch Feldstromveränderung konnte die Belastung variiert werden, Pedale mit Ketten Übertragung wurden eingebaut, konstante Leistung und Trittfrequenz wurden kontrollierbar, Hand- und Fußkurbelapparate (in einem Gerät) wurden konstruiert, neue Erkenntnisse aus der Elektrotechnik wurden umgesetzt (Transformator, Wechselstrom, Gleichrichtelemente, ...).

Das erste drehzahlunabhängige Ergometer wurde von HOLMGREN und MATTSON hergestellt.

Im zweiten Drittel des letzten Jahrhunderts führend in der Forschung und Entwicklung von Geräten zur Messung der aeroben Leistungsfähigkeit war die Firma JÄGER, die ein Ergometer produzierten, das wahlweise stufenlos bzw. drehzahlabhängig und drehzahlunabhängige Untersuchungen erlaubt, (vgl. MELLEROVICZ, 1979)

Im Grunde genommen sind jene Protokolle die derzeit eingesetzt werden abgewandelt von den Pionieren der KHK Untersuchung: BALKE, BRUCE, ASTRAND, ELLESTAT, NAUGHTON (MYERS et BELÜN, 2000). In den letzten 20 Jahren wurde im Bereich Test für KHK Patienten sehr viel geforscht. Viele Richtlinien wurden von unterschiedlichen angesehenen Vereinigungen ausgegeben. (für die ÖKG: NIEDERBERGER et al., 1978; ACSM 2000)

Somit ergaben sich auch unterschiedliche Standards für die methodische Durchführung und diagnostische Auswertung von Tests.

Doch die Praxis zeigt anderes. Die Routinebelastungsuntersuchungen werden nach vorgedruckten Schemata durchgeführt, die der Labortradition oder Gewohnheit entsprechen.

Die Technologie der Ergometerentwicklung folgte dem Trend und ermöglichte dem Testpersonal eine bessere Kontrolle der stufenförmigen Belastung, die dadurch auch individueller gestaltet werden kann. Es wurden auch bessere Kontrollgeräte entwickelt, die es ermögliche eigene Testprotokolle abzuspeichern und Rampenprotokolle zu programmieren. In der Praxis finden dennoch hauptsächlich die Standardprotokolle Anwendung - ungeachtet, ob der verwendete Test auch für den jeweiligen Patienten geeignet ist, oder nicht. Quantität geht in vielen Labors leider vor Qualität.

Es besteht heute auch die Möglichkeit eine Menge zusätzlicher interessanter und für die leistungsdiagnostische Auswertung bedeutende physiologische Parameter mitzumessen und damit zu noch genaueren Ergebnissen zu gelangen.

Ziel für die zukünftige Forschungsarbeit im Bereich Ausbelastungstest wird es sein, eine Testbatterie zu entwickeln, die zwar vergleichbar ist, aber den Handlungsrahmen des Tests so weit individuell absteckt, um auf den Patienten/Probanden, seine Krankheit, Leistungsfähigkeit, ... eingehen und flexible Abstimmungen vornehmen zu können. Wichtig dabei ist, dass die erste Stufe eher niedrig gehalten wird, dass die Gesamtdauer von 8-16 min nicht überschritten wird, dass der Test auf das Körpergewicht des Probanden bezogen ist und er trotzdem für ein breites Feld von zu testenden Personen einsetzbar ist.

Ich plädiere auf internationale wissenschaftliche Zusammenarbeit. Sie fordern Qualitätsrichtlinien und grobe Strukturen wie Tests bei bestimmten Krankheitsbildern und Personengruppen bzw. Fragestellungen auszusehen haben.

1.2 Protokolle in internationaler Gegenüberstellung

Der Wunsch eines jeden Arztes, Sportwissenschafters und der, aller Personen, die sich mit Leistungsdiagnostik befassen ist es, dass möglichst viele Kollegen mit denselben Protokollen zur Erfassung der Leistungsfähigkeit der Ausdauer arbeiten. Doch die Realität entspricht diesem Wunsch erfahrungsgemäß nicht. Im schlimmsten Fall werden nicht einmal in ein und derselben Institution die gleichen Protokolle verwendet. Grund dafür sind in erster Linie unterschiedliche Auffassungen von Genauigkeit und Effektivität der Tests. Viele Labors arbeiten schon jahrelang mit den gleichen Tests und wollen aus traditionellen und gewöbnungsbedingten Gründen keine Veränderungen in den bisherigen Untersuchungsstrukturen vornehmen. Andere Labors fühlen sich einer wissenschaftlichen Theorie verpflichtet, die aber vielleicht längst überholt ist und wissenschaftlich widerlegt wurde.

So ist es nur wenigen Ländern gelungen vereinheitlichte Standards zu entwickeln. Viele Dachorganisationen (z. B. ACSM, 2000) publizieren immer wieder Empfehlungen, die auf den neuesten Erkenntnissen basieren. Bestehende Testsstrukturen sollten diesen Richtlinien angepasst werden.

In einer internationalen Zusammenschau wird klar wie weit man, selbst in kleineren Gemeinschaften (deutschsprachiger Raum, Europa) noch entfernt ist, vergleichbare Teststrukturen halbwegs einheitlich umzusetzen.

1.2.1 Angloamerikanischer Raum

Der in Amerika am häufigsten verwendetste Untersuchungsmodus ist das Protokoll nach BRUCE bzw. das abgeänderte BRUCE Testverfahren, (vgl. MYERS et BELLIN 2000) Aber auch dieses ist sehr allgemein gestaltet und sieht eigentlich keinen Spielraum für individuelle Abänderungen vor. Speziell wenn Patienten mit KHK getestet werden, führen zu große Belastungs- und Zeitinkremente zu zu hohen Trainingsempfehlungen. Deshalb kann mit solchen Tests eine vermeintliche Herzerkrankung oftmals nicht aufgedeckt werden. Auch in den teilweise modifizierten Standardprotokollen wurde der Punkt Individualität nur halbherzig eingebaut.

In den amerikanischen Protokollen, die hauptsächlich am Laufband durchgeführt werden, ist die V02 max der wichtigste Parameter. Sie ist für die amerikanischen Autoren der bedeutendste Faktor zur Bestimmung der aeroben Leistungsfähigkeit, da sie den momentanen Energieverbrauch des Probanden am exaktesten wiedergibt. Daraus wird beinahe die gesamte Leistungsdiagnostik abgeleitet. Sehr wenig verbreitet sind die leistungsdiagnostischen Möglichkeiten, die sich aus der HFLK oder der LLK ergeben. Um eine individuellere Anlegung der Tests zu erreichen, wird die zu erwartende V02 max abgeschätzt. Anschließend wird das Testprotokoll in Steigung und Geschwindigkeit angepasst.

1.2.1.1 Bruce

1963 beschreiben BURCE et al. ihr erstes Stufenprotokoll. Das damals nur 4 Stufen mit einem Zeitinkrement von je 3 min umfasste. Der wesentliche Unterschied zum heute gebräuchlichen BRUCE Protokoll liegt in einem verschärften Belastungsinkrement. (Stufe 1: l,7mph (2,7km/h), 10%; Stufe 2: 3,4mph (5,4km/h), 14%; Stufe 3: 5mph (8km/h), 18%; Stufe 4: 6mph (9,6km/h), 22%) Die Autoren verglichen ihr Protokoll in der Untersuchung von 1963 mit unterschiedlichen Personengruppen (Sportler, diverse Herzkreislauferkrankungen, gesunde Normalpersonen,...) und fanden heraus, dass es anscheinend keinen statistisch signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen in den Testergebnissen bei der maximalen Herzfrequenz gibt. Sie weisen auch darauf hin, dass ein Großteil der an kardialen Krankheiten leidenden Probanden oft schon mit der ersten Stufe limitiert war, während Sportler sogar die 4. Stufe erreichten. Differenzen gab es demzufolge bezüglich der Testdauer und der maximalen Sauerstoffaufnahme. Nicht genauer angeführt ist, ob die 4. Stufe mit der Ausbelastung gleichgesetzt wird, oder dies nur als submaximale Leistung gewertet wurde, da im Artikel ganz richtig angemerkt wird: „Maxima/ heart rates and oxygen intakes cannot be predicted from submaxi ma! responses. ... The only satisfactory appraisal of capacity for exercise is maximaI exertion. " BRUCE et al., 1963 In groben Zügen wurden auch allgemeine Richtlinien, die Kontraindikationen und Indikationen betreffen, für eine ausbelastende Untersuchung formuliert.

Den größten Kritikpunkt, den ich an der Studie anmerken möchte, ist jener, dass ich es nicht für vernünftig halte, ein so großes Zeitinkrement (3min) in den Test einzubauen. BRUCE et al., 1963 halten dies allerdings für nötig, um die physiologischen Anpassungsvorgänge beobachten zu können. Diese Haltung wurde später überdacht und dem Stufenprotokoll wurde ein individuell angepasster Rampentest hinzugefügt, (siehe 1.2.1.2 Bruce Rampenprotokoll)

In der Untersuchung von BRUCE et al., 1973 wurde bereits der neue BRUCE Test, wie er auch in der Abbildung 1 zu sehen ist, verwendet, und dieses Mal wurde der Parameter Sauerstoffaufnahme genauer unter die Lupe genommen. Zusammenfassend konnten sie als eine der ersten herausfinden, dass eine Einschränkung der Sauerstoffaufnahme ein wichtiger Parameter ist, der anzeigt, dass das Herzkreislaufsystem in irgendeiner Form beeinträchtigt ist. Denn die meisten Patienten, die an kardiovaskulären Erkrankungen litten, zeigten Defizite im Bereich V02. Die Autoren fanden heraus, dass, unabhängig vom Körpergewicht, Männer über eine höhere Sauerstoffaufnahme verfügen. Genauso haben aktive ebenfalls eine höhere V02 max als nichtaktive Personen. Die höhere V02 hing auch eng zusammen mit der Dauer des BRUCE Testes. Je länger er dauerte umso größer war die maximale Sauerstoffaufnahme. Die zu erwartenden Werte konnten von der Dauer des Testes abgeschätzt werden.

Zur landesweiten Verbreitung des Testes in Nordamerika formulierten LÖLLGEN et al. 1994, beeindruckend:

„In den Vereinigten Staaten werden immerhin 65% aller Belastungsuntersuchungen nach dem Bruce-Programm durchgeführt, was eine doch beachtliche Vereinheitlichung darstellt. "

Diese Vereinfachung, die zum Beispiel Trainingsfortschritte sehr gut sichtbar und transparent für einen weiten Teil des Landes macht, ist - speziell wenn man die Größe des Landes betrachtet - ein großer Erfolg. Der Test ist der am weitesten verbreitetste in nordamerikanischen Labors. Das Zeitinkrement beträgt 3min. Die Stufenhöhe wird meist entweder mittels Vortest, einem Fragebogen über die das alltägliche Bewegungsausmaß oder über Normwerte (siehe dazu auch 1.4.14 Abschätzung der maximalen Leistungsfähigkeit) abgeschätzt.

Dennoch ist dieser Test keine optimale Lösung für einen Standardtest: more than half the laboratories in North America employ the standard Bruce test, even though its large increments in work make it inappropriate for many patients with cardiovascular diseases.. "

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1.2.1.2 Bruce Rampenprotokoll

KAMINSKY et al., 1998 verglichen das BRUCE Testprogramm mit einem neuen von ihnen entwickelten umgestalteten Rampenprotokoll, das an das BRUCE Protokoll angelehnt ist. In der Studie wurden nur gesunde Probanden berücksichtigt. Das heißt, es wurde als Voraussetzung eine Leistung von mindestens 5 METs (17,5ml/kg/min) und eine Mindestdauer des Tests von > 6 min a priori verlangt. Die Belastungsinkremente waren so angelegt, dass die Steigung des Laufbandes mit dem Zeitinkrement von 20sec jeweils um 0,2 - 0,4% gesteigert wurden bis 14:20. Das danach folgende Steigungsinkrement betrug 0,5% alle 40sec. Die Geschwindigkeit begann bei l,7mph und wurde ab 2:40min bis zur 14. Minute um 0,1 mph gesteigert. Ab dann wurde alle 40 sec um 0,1 mph schneller gelaufen. Betrachtet man nur die 3.,6.,9.,...min so sind die Belastungsinkremente dem Standard BRUCE Protokoll nach BRUCE et al., 1973 gleich.

Das Resultat war, dass man sowohl mit dem standardisierten BRUCE Protokoll, als auch mit dem neuen modifizierten Rampenprotokoll eine Voraussage bezüglich der möglichen VO2 max vergleichbar gut treffen konnte. Die rampenförmige Belastung wurde von den Probanden aber als wesentlich angenehmer empfunden. Hervorgehoben wird als besonderer Vorteil, dass das BRUCE Protokoll in amerikanischen Labors weit verbreitet ist, und es deshalb eine nicht so große Umstellung bedeutet, ein verwandtes Testprogramm einzuführen. Es wird angenommen, dass die Akzeptanz besser wäre als bei der Einführung eines ganz neuen Tests.

Auch die Testdauer blieb in 95% der untersuchten Population (N=698) in einem annehmbaren Zeitrahmen von 6-15min. Interessant wäre im Zusammenhang mit der Studie die Ermittlung der Energieumstellpunkte, wie in unserer Studie. Der Vergleich der beiden BRUCE Protokolle hätte unseren Ergebnissen gegenübergesteHt werden können.

1.2.1.3 Baíke et Ware

Ebenfalls große Verbreitung im angloamerikanischen Raum fand der Test nach BALKE et WARE, 1959. Dieser sah ursprünglich kleinere Stufen, nämlich 1 min Stufen wie unsere Testreihe, vor. Aber auch dieser Test sieht wie das Protokoll nach BRUCE keine individuelle Abstufung nach der Leistungsfähigkeit vor.

Das erste Originalprotokoll von BALKE et WARE ist anders strukturiert als der in Abbildung 2 aufgezeichnete modifizierte Modus.

Dieser erste Test war ein Laufbandtest, der mit 3,3mph (5,3km/h) ohne Steigung begann. Jede Minute wurde die Neigung des Untersuchungsgerätes um 1% vergrößert. Die Geschwindigkeit blieb konstant. Damit war der Test subjektiv relativ angenehm. Natürlich ergaben sich durch diesen vereinheitlichten Modus große Unterschiede in der Testdauer bei unterschiedlichem Leistungsvermögen der Probanden. Die berühmteste Untersuchung, die mit dem Test durchgeführt wurde, war die 1959 beschriebene Studie an 500 Mitgliedern der US Armee (Air Force Personal). Dabei teilten sich die Leute in 3 unterschiedliche Leistungsgruppen ein. Die erreichte V02 max diente dabei zur Bestätigung der Klassifizierung. Eine Herzfrequenz von 180 Schlägen/min wurde als Zeichen der Ausbelastung gewertet, was heute nicht mehr zulässig wäre. Eine verringerte Sauerstoffaufnahme zeigten einerseits Übergewichtige, Inaktive und Raucher. Auf den Test selbst und die Entwicklung desselben wurde in der Studie nicht mehr näher eingegangen.

Das in Abbildung 2 modifizierte BALKE et WARE Protokoll wurde nur so weit teilstandardisiert, damit Personen mit voraussichtlich geringerer maximaler Leistung nur 2mph (3,2km/h) gingen, alle leistungsfähigeren Personen marschierten mit 3,3mph (5,3km/h). Das Zeitinkrement wurde dem BRUCE Protokoll angepasst und somit auf 3min erhöht. Die Neigung stieg pro Stufe um 5%, was ebenfalls das Belastungsinkrement erhöht. Im Original erhöhte man die Neigung um 1%/min.

1.2.1.4 STEEP

Einen wichtigen Beitrag zur Individualisierung von Tests leisteten NORTHRIDGE et al., 1990 mit der Entwicklung des STEEP Protokolls.

Das Testprogramm ist sowohl für Fahrrad als auch für Laufband ersetzbar.

Die grundsätzliche Struktur sieht folgendermaßen aus. Der Belastungsbeginn liegt für alle Testvarianten bei 2 METs (7ml/kg/min). Das Belastungsinkrement (für Fahrrad: Watt; für Laufband: entweder Geschwindigkeit oder Neigung) ist so definiert, dass pro Stufe (= 1 Minute) um 15% der vorherigen Belastung (Watt bzw. Geschwindigkeit+Neigung) gesteigert wird. Die Stufen wurden also gegen Belastungsende exponentiell immer größer. Damit werden leistungsfähigere Personen rascher zu ihrer Grenze des Leistungsvermögens gebracht. Das Fahrradprotokoll wurde dem Körpergewicht angepasst. So beginnt eine Person mit 50 kg bei 15 Watt, eine 100 kg schwere Person allerdings bei 30 Watt. Doch besteht ein wesentlicher Unterschied bezüglich der Körperkomposition und in Folge auch der Leistungsfähigkeit, ob diese Körpermasse vorwiegend aus Muskulatur oder Wasser und Fett besteht.

Der Test dauert maximal bis zur 15. Stufe oder bis zur symptomlimitierten Ausbelastung vor dieser letzten Stufe.

STEEP liefert auch im internistischen medizinischen Bereich vergleichbare Ergebnisse zwischen Fahrrad und Laufband. Es lassen sich damit verschiedene Erkrankungsstadien herauskristallisieren.

Nun befassten sich auch FUKUBA et al., 2000 mit dieser neuen Form des Testprotokolls. Sie kritisierten, dass bisher nur die V02 max als Vergleichsparameter zu anderen Tests herangezogen wurde.

In früheren Studien (WHIPP et al., 1981) wurde das Problem, dass ein Test mehrere Informationen liefern sollte, bereits aufgegriffen. Ziel der Studie von FUKUBA et al., 2000 war es mehrere Parameter, die detaillierte Auskünfte über das Ausdauerleistungsvermögen abgeben, aus einem einzigen Test herauszufiltern. Dazu wurden 4 verschiedene Faktoren (anaerobic threshold [nach WASSERMAN et McMILROY 1964, definiert als jene Menge an V02, bei der das jeweilige Individuum noch keine Übersäuerung des arteriellen Blutes erfährt] V02 max, Zeitkonstante für die Entwicklung der 02 Aufnahme, Leistungsfähigkeit) gewählt, die mittels Formeln miteinander in Verbindung gebracht wurden. In die Studie waren nur junge und gesunde Probanden einbezogen. So empfohlen die Autoren ein Belastungsinkrement von 50Watt/min, sodass in möglichst kurzer Zeit hohe Maximalleistungen erzielt werden konnten. Die Autoren begründen dieses relativ hohe Inkrement wie folgt:

„ We have found that for subjects with values of V02 max in the range of 2,5-4.0 i/min a rate of 50 W/min to be useful, le., an 8-min ramp to reach the 400- W power limit on our cycle ergometer; a somewhat slower range of change would be warranted for subjects with higher values of V02 max. "

(WHIPP et al., 1981)

Allerdings ist hier zu kritisieren, dass selbst bei gesunden Normalpersonen nur ein sehr geringer Prozentsatz tatsächlich im Stande ist 400 Watt zu leisten. Deshalb ist diese Argument für die Praxis nur schwer nachvollziehbar.

Sie verglichen diese Teststruktur mit einem Test mit konstanter Belastung (~80% der anaerobic threshold) und zwei Stufentests (1.: 15 Watt/min; 2.: 25Watt/5min). Den Rampentest (2. Stufentest mit 25 Watt/5min) führten sie 2 Mal durch, um die Wiederholbarkeit zu überprüfen. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass der Test sehr gute reproduzierbare Ergebnisse liefert. Die „anaerobic threshold” wurde mit der Messung des Bicarbonatpuffers im arteriellen Blut nachkontroHiert. Eine vergleichsweise ausgezeichnete Korrelation ergab sich dabei zwischen dem Steadystate-Stufentest (25 Watt/ 5 min) und dem Rampentest. Bei beiden konnte die „anaerobic threshold" mit einem eklatanten Abfall des HCO3 nachgewiesen werden.

Die Formeln die bei dieser Studie zum Einsatz gebracht wurden, um den Nachweis für die Vorzüge des Rampenprotokolls zu erbringen, wurden nun von FUKUBA et al., 2000 auch beim STEEP Protokoll angewandt. Dazu wurde der Rampentest (50W/min) mit dem STEEP Protokoll verglichen. Resultat war, dass die Berechnungen aus dem STEEP Test für die anaerobic threshold und die V02 max signifikant mit den Ergebnissen des Rampentestes korrelierten.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1.2.2 Protokoifeim europäischen Raum

in Europa konnte/wollte man sich 2u einer Vereinheitlichung bis dato nicht durchringen. Nicht einmal die einzelnen EU Mitgliedsstaaten schafften in diesem Punkt eine Einigung. Doch ein Vergleich von Messwerten kann nur über gleiche Tests erfolgen. (LÖLLGEN et al. 1994) 1.2.2.1 Nordischer Raum In Schweden führten die Autoren ASTRÖM et JONSSON, 1976 eine sehr interessante Vergleichsstudie durch, die der unseren sehr ähnlich ist und auch unsere Ergebnisse bekräftigt. Es wurden ein Imin Stufentest mit Belastungsinkrement 10 Watt und ein Steady sta tetest mit 6min Stufen gegenübergestellt, bei dem versucht wurde mit 3-4 Stufen auf das Leistungsmaximum zu kommen. Das Belastungsinkrement wurde leider nicht näher beschrieben.

Das Maximum, das die Ausbelastung anzeigen sollte, wurde mit einer Herzfrequenz von 170 Schlägen pro Minute, beziehungsweise 150 oder 130 (nach Alter gestaffelt) definiert Die Einstufung entspricht der PWC Herzfrequenz, die auch heute nur mehr geringe Relevanz hat Es wird beschrieben, dass dieser Test 2u der Zeit in der Untersuchung von Herzkreislaufpatienten in Schweden der am häufigsten verwendetste war. Es wurden gesunde und an Herzkreislauferkrankungen leidende Personen untersucht. Die Ergebnisse dieser Studie waren, dass mit dem 1 Minutentest signifikant höhere maximale Herzfrequenzen (+5%) bei allen Gruppen erreicht wurden, bei Herzkreislaufpatienten auch eine um 19% höhere maximale Wattleistung. Der benötigte Zeitaufwand war um fast die Hälfte geringer beim 1 Minutentest. Die 1 Minutenintervalle wurden im Gegensatz zu den óMínutenintervallen Immer beendet.

Die niedrige Anfangslast kann beim lMmutentest als eine Art Aufwärmphase betrachtet werden, Die Autoren heben die Vorteile des 1 Minutentest versus dem 6Minutentest zusammen fassend nochmals deutlich hervor: „ The level of tolerance is best defined by a test with small increments and short duration of each step, to avoid a very long duration of the test A design with steps fasting 1 minute is appropriate. "

ASTRÖM et JONSSON, 1976

Sie begründen ihre Theorie damit; dass eine erwartete Maximalleistung von 150 bis 200 Watt, die wohl bei Patienten eher selten Vorkommen wird, mit einem Inkrement von 10 Watt/min in höchstens 15-20 Minuten erreicht sei, was auch unserer Erfahrung entspricht.

1.2.2.2 Deutschsprachiger Raum

In Österreich wird nun schon seit 23 Jahren von offizieller Seite her (Österreichische kardiologische Gesellschaft) die Standardergometrie, wie in Abbildung 4 beschrieben, empfohlen und in der Praxis verwendet. Die Empfehlung wurde von einer langjährig beratenden Arbeitsgemeinschaft ausgearbeitet. In jenem Artikel (NIEDERBERGER et al., 1978), der die Ergebnisse dieses wissenschaftlichen Arbeitskreises präsentiert, werden 3 unterschiedliche Ergometrieprotokolie für das Fahrrad miteinander verglichen, wobei sowohl gesunde als auch KHK Patienten an der Studie teilnahmen. Test 1: 2mm/25W, Grundlast 25W; Test 2: lmin/10W, Grundlast 10 Watt; Test 3a: 6min/25W Grundlast 25W (für Patienten);Test 3b: 6min/50W Grundlast 50W (für Gesunde); Das Testdesign war dem von ATRÔM et JONSSON, 1976 nach skizziert, denn auch diese Autoren verglichen einen 1 Minuten test mit einem Steady statesi u fe ntest (6min Zeitinkrement). Sie gaben dabei dem 1 Minutentest aufgrund der wesentlich besseren Testergebnisse den Vorzug, (siehe 1.2.2.1 Nordischer Raum)

Als Begründung für die Bevorzugung gerade dieser Teststruktur mit einem Belastungsmkrement und einer Grundlast von 25 Watt und einem Zeitinkrement von 2min wurde von NIEDERBERGER et al., 1978 interessanterweise gerade der Zeitfaktor angeführt, der sich nichtsignifikant vom 1-Minuten Test unterschied.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1.3 Testprotokolle im Vergleich

ZANG et al., 1991 verglichen 4 verschiedenen Fahrradprotokolle, die In Nordamerika verbreitet waren miteinander. Es waren dies ein Rampen Protokoll, ein Imin, ein 2min und ein 3min Test. Sie fanden bei keinem signifikante Unterschiede bezügliche der anaeroben Schwelle, die sie mittels V-slope Methode berechneten. Auch die VO2 max, der 0? Puls, Blutdruck, VE und max Leistungsfähigkeit und EQCO2 waren bei allen 4 Tests (1 min, 2 min, 3 min, Rampe) gleich. Lediglich der 3 min Test nach BRUCE et al., 1963 unterschied sich geringfügig von den anderen durch eine etwas längere Gesamtdauer.

NORTHRIDGE et al., 1990 verglichen die beiden von ihnen entwickelten STEEP Tests für Fahrrad und Laufband mit anderen Protokollen (Fahrrad: ZI lmìn/Belastungsinkrement 20W; modifiziertes Bruceprotokoll [siehe Kapitel 1.2.1.2 BRUCE Rampenprotokoll]). Der BRUCE Test dauerte signifikant länger als die 3 Vergleichstests. Die durchschnittliche VO2 war bei beiden STEEPs gleich. Beim Test mit 20W/min Fahrradtest erreichten die Pro banden eine höhere VO2 max als beim Fahrrad STEEP Test. Die Herzfrequenz war mit dem STEEP Fahrradprotokoll ab der Mitte bis zum submaximalen Leistungsbereich signifikant höher als mit dem Laufbandtest.

Auch RILEY et al., 1992 verglich 2 STEEP (siehe Kapitel 1.2.1.4 STEEP) und das abgewandelte BRUCE Protokoll miteinander. Beim STEEP Fahrradtest stieg die HF ab etwa 2/3 vor Ende rascher an und wurde höher als beim STEEP Laufbandtest. Im Bereich der O2 Aufnahme gab es keinen Unterschied im Verlauf. Bei den STEEP Tests war die Gesamtdauer kürzer als beim BRUCE Protokoll. Bel der VO2 gab es auffallende Übereinstimmung der Werte der STEEP Tests. Die Maximalwerte von HF max und VO2 max waren beim Laufbandtest STEEP höher als bei der Fahrrad ergometrie.

NORDREHAUG et al., 1991 verglich 4 ausbelastende Laufbandprotokolle miteinander, wobei die Autoren den Einfluss der Steigung des Laufbandes auf das Testergebnis untersuchten. Es waren dies ein Test mit konstanter Steigerung von 15°, einer ohne Steigerung und 2 BRUCE Tests. Obwohl beim Protokoll mit 15° konstanter Hangneigung kürzere Strecken und Zeiten beim Test erreicht wurden, war der RQ und die VO? max mit den BRUCE Protokollen gleich. Auch die 0® Hangneigung des 2. Tests beeinflusste den RQ und die VO? max nicht. Die Atemgase waren nicht signifikant verschieden bei den 4 Tests. Auch die anaerobe Schwelle lag bei allen gleich, wobei hier kritisch angemerkt werden muss, dass die angewandte Berechungsmethode nicht erwähnt wurde.

2 Protokolle aus der internistischen Medizin verglichen die tschechischen Autoren ZATLOUKAL et al., 1994 miteinander. Sie versuchten herauszufinden, ob die Ergebnisse der diagnostischen Parameter vom gewählten Protokoll ab häng en, oder nicht. Die Versuchsanordnung ist der unserer Studie also nicht ganz fremd. Der erste Test; 4 min Aufwärmphase/ Grundiast 0,25 W/kg / Belastungsinkrement 0,25 W/kg / ZI 3 min / Pause dazwischen 4 min Der zweite Test: 4 min Auf wärmphase/ Grundiast 25 W/ Beiastung sink re ment 10 W/ Zeitinkrement 2 min/ keine Pause Bei den funktionellen Parametern fanden sich keine signifikanten Unterschiede. Beim ersten Protokoll konnte in allen Fällen die AT nach WASSERMAN, 1964 bestimmen, Beim 2. nicht bei allen. Der Unterschied war aber nicht statistisch bedeutsam. Die Testdauer war beim ersten Protokoll im Durchschnitt 16,4 min, Pelm anderen Test 9,7 min, was als einziger Unterschied gait.

Die beiden Protokolle sind grundsätzlich zu niedrig dosiert für diese langen Stufen, besonders wenn man den ersten Test betrachtet. Falls leistungsfähigere Patienten untersucht werden würden mit diesen Tests, so würde die Gesamtdauer bei weitem den optimalen Zeitrahmen von 8-15 min sprengen.

W1LKOFF et ai., 1989 entwickelten ein mathematisches Modell zur Programmierung von Herzschrittmachern. Dazu verwendeten sie ein spezielles Laufbandprotokoll, das kleine Belastungsstufen und relativ geringe Zeitinkremente (2min) aufwies, das sogenannte CAEP (= Chronotropic Assesment Exercise Protocol). Die Formel schloss die Herzfrequenz in Ruhe und am Ausbelastungsende ein. Auch zur Berechnung der metabolischen Reserve wurden der Ruhe und Maximalwerte einbezogen. Verglichen wurde der Test mit dem in Amerika weitverbreiteten BRUCE Protokoll an gesunden Probanden. Nicht ganz einverstanden bin ich mit der Ermittlung von Ruhe- und Maximalherzfrequenz. Denn die Maximalherzfrequenz wird beschrieben als 220 - Lebensalter und als Ruheherzfrequenz wurde entweder jener Wert angenommen, der zu Beginn einer beliebigen sportlichen Betätigung zuvor gemessen wird, oder an der Stufe 0 des Testes, was ebenfalls keine tatsächliche Ruheherzfrequenz darstellt. Diese beiden Werte (Herzfrequenz und metabolischer Wert) wurden in Ruhe bzw. am vermuteten Maximum eingesetzt ließen den Prozentsatz der Herzfrequenzreserve, bzw. metabolischen Reserve auf jeder Stufe mittels Formel abschätzen. Die beim BÜRGE und CAEP Test ermittelten Daten wurden zur Steuerung der Schrittmacher verwendet. Das Ergebnis war, dass die Verwendbarkeit der Daten nicht vom Protokoll abhängt, da sich keine signifikanten Unterschiede in den Resultaten ergaben. Wichtig war den Autoren, die Herzfrequenz den Belastungsstufen entsprechend einstellen zu können, da die Herzpatienten hauptsächlich im unteren Intensità ts be re ich sich bewegen und selten im Alltag an ihre maximale Leistungsfähigkeit he ran kommen. Als einzigen Nachteil beschreiben die Autoren, dass der Test für Personen mit noch besserer Leistungsfähigkeit mehr Zeit in Anspruch nehmen würde (Im aufgelegten Protokoll würde die letzte Stufe erst nach 22 min erreicht werden). Warum aber ein Test dazu nötig war, trotz der Tatsache, dass die Maximal- und Ruhewerte abgeschätzt wurden, wird nicht genauer erläutert. Darüberhinaus hat die Herzfrequenzreserve nur wenig praktische Relevanz, wie aus der hier vorliegenden Untersuchung eindeutig hervorgeht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

GULLESTAD et al., 1996 verglichen 2 verschieden Testprotokolle (1. Test; Imin/ individuell 30-40W, Grundlast 40W; 2. Test: 3min/individuell 30-40W, Grundlast 40W) bei 9 herztransplantierten Patienten. Sie wollten den Einfluss des Protokolls auf die Hämodynamik, den Gasaustausch und das Hormonsystem untersuchen. Die Testdauer war beim Imin Test signifikant kürzer, die maximale Wattleistung signifikant höher. Die VO2 max zeigte keine Unterschiede. Das hormonelle und metabolische System reagierten beim 3min Test wesentlich mehr als beim Imin Test, was sich unter anderem in höheren maximalen Werten für Laktat, Herzfrequenz, Sauerstorfaufnahme und Wachstumshormonen ausdrückte. Die Reaktionen von Insulin und Katecholaminen differierten testspezifisch allerdings nicht. Auf das Körpergewicht umgefegt zeigte nur das Wachstumshormon signifikante Testunterschiede.

BADER et al., 1999 verglichen das BRUCE und das Rampen BRUCE Protokoll bei Personen über 60 Jahren. Kritisiert sei hier zu Beginn die Durchführung. Denn die beiden Tests wurden in randomisierter Reihenfolge in einem Zeitabstand von nur 30min (!) durchgeführt. Dieses Zeitintervall ist bestimmt zu kurz, um die Energiedepots wieder aufzufüllen und einen vergleichbaren Ruhezustand wie vor dem ersten Test herzustellen. Die Autoren fanden keinen Unterschied in den funktionellen Parametern und in der anaerobic threshold (nach WASSERMAN, 1964) bei älteren Probanden zwischen den beiden BRUCE Tests.

Auch WILL et WALTER, 1999 verglichen diese beiden Test ebenfalls an einem Tag mit „genügend Zeit dazwischen”. Wieder fand sich kein signifikanter Unterschied in den gemessenen Parametern. Nur die Zeitdauer unterschied sich hochsignifikant, doch lagen beide Angaben für die Testdauer (BRUCE: 8:25 ± 3:00; Rampe: 10:00 ± 2:32) im idealen Zeitrahmen. Interessant war auch, dass die Bereitschaft sich auszubelasten signifikant höher war beim Rampenprotokoll als beim Standard BRUCE Test. Die Probanden beschrieben diesen modifizierten Test als angenehmer.

1.4 Einflussfaktoren auf ein Testprotokoll

Bevor man einen Leistungstest mit einem Probanden durchführt, muss man das Ziel dessen vor Augen haben. Bei KHK Patienten gilt es in erster Linie die Krankheit, an der der Patient leidet abzuklären und eine dem entsprechende Trainingsintensität, die im wirksamen und nicht gefährdenden Bereich liegt, herauszufinden. Das bedeutet individuelles Abstecken von Leistung s be reichen, um einen therapeutisch wirksamen Effekt zu erzielen. In dem Zusammenhang ist besonders die Interpretation der Ergebnisse ausschlaggebend. Um Intensitäts be reiche ableiten zu können, müssen die Tests, bei gesundem wie auch bei krankem Klientel, bis zur symptomlimitierten Ausbelastung fortgerührt werden. Es ist andernfalls schwer seriöse Aussagen bezüglich Intensität, Dauer,

Frequenz,... des Trainings abzugeben. Getestet werden sollte in regelmäßigen Abständen (ca. 3 Monate), um die Trainingsbereiche na chzuj usti eren oder die Wirksamkeit einer Umstellung in der Medikation festzustellen. (GRAVES et POLLOCK, 1993)

Bei der Verwendung von Feldtests in verschiedenen Sportarten wird entweder Tempo (km/h) oder Arbeitsintensität (Watt) gesteigert. Labortests erlauben im Vergleich zu Feldtests eine um vieles kontrolliertere Untersuchung, da hier keine äußeren Umwelteinflüssen einwirken. Die Testsituation findet unter standardisierten Konditionen statt.

Vergleicht man nun diverse Fahrradergometrietests, so gibt es auf der einen Seite fixierte aber auf der anderen Seite auch individuell festgelegte Stufen- und Zeitintervalle. Interessante Varianten lieferten FRANCIS et aL, 1989, die nicht die Leistung in Watt, sondern die Umdrehungszahl alle 30 sec um 5 Umdrehungen erhöhten und JONES et DOUST 1997, die die Laufbandgeschwindigkeit alle 200 m um 0,14 m/sec anhoben anstatt in einem bestimmten Zeitintervall die Geschwindigkeit zu erhöhen (ähnlich wie CONCONI et al. 1982).

Wesentlich ist auch die Tests so individuell wie möglich zu gestalten und die Tests für die unterschiedlichen Untersuchungszwecke abzuwandeln. (ASTROM et JONSSON, 1976; MVERS et BELLIN, 2000)

Einerseits ist die Wahl der Belastungsstruktur ein relevanter Faktor für das Ergebnis, um vergleichbare und reproduzierbare Ergebnisse zu erlangen. Von dem Standpunkt aus müsste man eigentlich auf Vereinheitlichung plädieren. Da in unterschiedlichen Studien aber jeweils verschiedene Testprotokolle verwendet werden, ist auch eine Annäherung im Vergleich der Testdaten schwer.

Treffend formulierten MYERS et ai. 1992:

"For most exercise tests, however the choice of protocol is dictsted by tradition, equipment, or convenience."

Andererseits sollte mit dem Test auch auf die individuelle Leistungsfähigkeit des Probanden eingegangen werden. Dies gelingt allerdings nur mit einem Protokoll, das teilstanüardisiert ist und Freiraum für eine personbezogene Anpassung lässt.

Auch unterschiedliche klinische Fragestellungen erfordern adaptierte Belastungsmodi.

Unter Einhaltung aller Sicherheitsmaßnahmen und der richtigen Einschätzung von Kontraindikationen und Ausbelastung škrite ri en ist das Testrisiko sehr gering. Statistisch gesehen gibt es nach ROCH MIS et BLACKBURN, 1961, nur einen Todesfall bei 10 000 Ergometrien. Dieser Literaturhinweis ist zwar schon 40 Jahre alt, bedenkt man aber die heute verbesserten Sicherheitsstandards in der Medizin, so ist das Mortalitätsrisiko vermutlich noch weiter gesunken. Genau das bestätigt eine weitere Statistik von SCHERER et KALTENBACH, 1979. Diese beiden Autoren fanden bei der Untersuchung von 700 000 Patienten und 350 000 Sportlern eine Mortalitätsrate von nur VA2 000.

1.4.1 Grundlast

Die Anfangsbelastung sollte möglichst niedrig gehalten werden und die Belastungsmkremente auf jeden Fall der vermuteten maximalen Leistungsfähigkeit angepasst sein, um leistungsschwachere Probanden nicht schon initial zu überfordern, aber auch, um bei leistungsfähigeren Personen den Test nicht unnötig 2u strecken, was ja wiederum das Ergebnis nachweislich negativ beeinflusst. Ais Belastungseinheiten werden entweder km/h für das Laufband oder Watt für das Fahrradergometer angegeben.

1.4.2 Testdauer

Ein essentielles Charakteristikum 1st die Testdsuer. Die Tatsache dass ein längerer Test geringere Maximalwerte für Sauerstoffaufnahme ergibt, wird von mehreren Autoren bestätigt. (BALKE et WARE, 1959; LÖLLGEN et al., 1994) Besonders interessant ist aber auch, dass, wenn er die optimale Testdauer nicht erreicht ebenfalls geringere Werte als die faktischen Höchstwerte erzielt werden. Als bestmögliche Gesamtdauer wird 10 - 12 min angegeben (LÖLLGEN et al., 1994, LEHMANN et al., 1997). ASTRÖM et JONSSON, 1976 geben als optimale Testdauer 12-15 min an.

Positiver Nebeneffekt von kürzeren Tests ist eine bessere Kosten-Nutzen-Relation. Mehr Tests können mit weniger Zeitaufwand bewältigt werden. Kürzere Protokolle sind daher für ein Labor ökonomischer.

1.4.3 Trittfrequenz

Bei der Empfehlung der optimalen Trittfrequenz scheiden sich die Expertenmeinungen. So geben beispielsweise ZANG et al., 1991 konstante 60 U/min vor. Eine Studie von BAUSCH et al., 1987 ergab, dass eine Variation der Umdrehungszahl bei gieichbleibender Leistung in Abweichungen von Sauerstoffaufnahme und HMV resultiert.

Eine Untersuchung von 1-Stunden-Maximallei$tungen ergab bei Trittfrequenzen von 60, 90 und 120 U/min, dass die Werte für Herzfrequenz und Sauerstoff auf nähme bei zunehmender Umdrehungszahl höher lagen.

Maximaileistungen werden mit Trittfrequenzen erreicht, die über dem Ökonomieoptimum liegen · speziell bei kurzer bis mittlerer Testdauer.

„Bei Drehzahlen um 90 U/min ist zwar der Wirkungsgrad kleiner, es können jedoch höhere Energieumsätze und größere Leistungen, von nicht sehr langer Dauer, erreicht werden. Höhere Tretfrequenzen bei gleichen Leistungen werden besonders von Probanden mit mäßig kräftiger Beinmuskulatur ais subjektiv weniger belastend empfunden. Der erforderliche Krafteinsatz bei jeder Peda/umdrehung ist hierbei naturgemäß geringer. "

(MELLEROVICZ, 1979, S. 7)

1.4.4 Stufenhöhe

„ The increase of the load for each step must vary according to the subjects work capacity. "

ASTROM et JONSSON, 1976

Diese Forderung geht ganz in Richtung Individualisierung der Tests. Insbesondere für KHK Patienten sind große Belastungsstufen nicht für eine aussagekräftige Leistungsdiagnostik geeignet. (ASTRÖM et JONSSON, 1976 ; MYERS et al., 1992) Interessant ist, dass die Arbeitsgruppe, um NIEDERBERGER in ihrem Artikel 1975 bereits auf die Vorteilhaftigkeit eines Tests mit Stufen von durchschnittlich 10-15 Watt pro Minute hin wies. Sie betont auch in ihrem Artikel zur Empfehlung der Standard ergometrie 1978, dass ein Belastungsanstieg von 12,5 Watt pro Minute 2min/ 25Watt) optimal sei. Warum aber doch dem größeren Zeitinkrement der Vorzug gegeben wurde und nicht im 1-Minuten-Intervall die Messungen durchgeführt werden wird bedauerlicherweise nicht näher erläutert. Vermutlich ist der einzige Grund der geringe Mehraufwand wegen der engmaschigeren Messung beim 1 Minutentest.

Meist führen die ersten Stufen bei großen Belastungslnkrements schon zu einer beginnenden Entgleisung des Stoffwechsel-, Herzkreislauf· und Atemsystems. Solche Testanordnungen sind daher unzulässig für Probanden mit schwerer Herzerkrankung, da es hier problematisch ist, an die tatsächliche maximale Leistungsfähigkeit heranzukommen. Klinische Symptome führen frühzeitig zu einem Abbruch. Eine aerobe Phase kann bei der Auswertung des Testprotokolls nicht bestimmt werden.

Es kann festgehalten werden, dass, wenn Belastungs- und Zeitinkrement klein gehalten werden, man höhere Werte der VO? max erreicht. Weiterer Vorteil eines Tests mit geringeren Belastungsinkrementen Ist, dass die ersten Stufen als eine Art Aufwärmphase betrachtet werden können. (ASTRÖM et JONSSON, 1976) Eindrucksvoll ist der Einfluss der Variation des Belastungsinkrements auf das Testergebnis dargestellt im Kapitel Kasuistik 4.4. Die Stufenhöhe hat auch Einfluss auf die Motivation des Probanden. Dies bewiesen WILL et WALTER, 1999 in ihrer Studie, bei der sie das Standard BRUCE Protokoll mit dem modifizierten BRUCE Rampentest verglichen:

„Having dearly defined stages also may affect patients perception of their exercise ability, being seen as sequential hurdles that define imaginary boundaries that may limit true performance...

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