Beurteilung der aeroben Fitness von 218 Freizeitsportlern mittleren Alters

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1 Aus der Abteilung Rehabilitative und Präventive Sportmedizin der Medizinischen Universitätsklinik der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau und der Abteilung für Sportmedizin des Krankenhauses für Sportverletzte Lüdenscheid-Hellersen. Beurteilung der aeroben Fitness von 218 Freizeitsportlern mittleren Alters I N A U G U R A L D I S S E R T A T I O N zur Erlangung des Medizinischen Doktorgrades der Medizinischen Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau Vorgelegt 2006 von Katrin Schmidt geboren in Lüdenscheid

2 Dekan Herr Prof. Dr. C. Peters 1. Gutachter Herr Prof. Dr. A. Berg 2. Gutachter Herr Prof. Dr. St. Sorichter Jahr der Promotion 2007

3 Meiner Familie

4 1 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Einführung Problemstellung Fragestellung/Zielsetzung Probanden und Methoden Probanden Hobbysportler Anfänger Marathonläufer Weight Watcher Methoden Testprotokolle Schwellenbestimmung Messgeräte und Durchführung von Messungen Statistik Kritik der Methoden Ergebnisse Gruppenvergleiche Maximalwerte Schwellenberechnungen Herzfrequenz- und VO 2 -Reserve an den Schwellen Laktatkinetik im Gruppenvergleich Auswertungen nach Fitnessgrad Einteilung der Fitnessgrade nach der peak Sauerstoffaufnahme Schwellenberechnungen nach Fitnessgrad Herzfrequenzreserve an den Schwellen nach Fitnessgrad Laktatkinetik im Verhältnis zur peak Sauerstoffaufnahme 28

5 2 3.3 Die individuelle anaerobe Schwelle nach Wasserman im Vergleich zur Dickhuth- Schwelle Berechenbarkeit der Wasserman-Schwelle in Abhängigkeit von der pulmonalen Fitness Wie weit liegt die Dickhuth-Schwellenleistung über der Wasserman-Angabe? Zusammenhang zwischen Herzfrequenzreserve an der Dickhuth-Schwelle und der Hf-Reserve an der Wasserman-Schwelle Vergleiche zwischen Theorie und Praxis Trainingsangaben der Marathonläufer Wettkampfvergleiche der Marathonläufer Diskussion Kollektiv Die Schwellenberechnung Trainingsvorgaben nach der Herzfrequenzreserve Trainings und Wettkampfdaten im Vergleich mit den Testergebnissen Herzfrequenzreserve im Vergleich zur Sauerstoffreserve Diskussion der Problematik (Fragestellung und Methodik) Schlussfolgerungen Zusammenfassung Literaturverzeichnis Lebenslauf Danksagung Anhang Abkürzungen Tabellen...53

6 3 1. Einleitung 1.1 Einführung Leistungsdiagnostik im Sport wurde ursprünglich mit dem Ziel betrieben, Wettkampfprognosen abzugeben. Aufgrund der zur Diagnostik erhobenen Parameter wurden die Trainingsempfehlungen ausgesprochen. Zur Optimierung der Aussagen wurden verschiedene Techniken entwickelt, Tests konzipiert und unterschiedliche Parameter herangezogen. Die Leistungsdiagnostik umfasst meistens nur Teilkomponenten des Sports und macht z.b. Aussagen über allgemeine aerobe Ausdauer, über Schnelligkeit oder über Schnelligkeitsausdauer. In der Biomechanik werden Kräfte gemessen. Je nach Sportart wird der einen oder anderen Komponente mehr oder weniger Bedeutung zugemessen. In dieser Untersuchung soll ausschließlich die Ausdauerleistungsfähigkeit im Laufen und Walken betrachtet werden. Für Ausdauersportarten ist die Dauerleistungsgrenze die wesentliche Größe, die definiert ist als diejenige maximale Belastungsintensität, die mindestens Minuten gehalten werden kann (7). Dickhuth et al. haben ein Verfahren zur Ermittlung der Dauerleistungsgrenze entwickelt, das die individuelle anaerobe Schwelle (IAS) nach der Laktatkinetik bestimmt. Sie haben eine hohe Reliabilität für diese Schwellenberechnung nachgewiesen bei ebenfalls hoher Validität für Läufer. Die Zuverlässigkeit hängt vom Testprotokoll, der Auswertung des Tests und der Spezifität der Sportdisziplin ab. Dabei lassen sich Laufen und Walken ebenso wie Radsport leicht im Labor simulieren und sind daher sehr valide (6,7). Als zweite Schwelle wird zum Vergleich in dieser Studie eine Berechnung nach Wasserman benutzt. Auch hier erfolgt die Schwellenberechnung auf der Grundlage der Laktatkinetik. Allerding muss die Laktatkurve gegen die Sauerstoffaufnahmekurve in logarithmierter Form ausgewertet werden (42). Es gibt verschiedene Methoden und Testverfahren in der Sportmedizin. Sie wurden alle ursprünglich für den Leistungssport entwickelt. Eine Anwendung oder Übertragung dieser Methoden auf den Breitensportler ist nicht mit Sicherheit möglich. Die sportmedizinische Beurteilung von Breitensportlern und der Nutzen von Sport bei unterschiedlichen Erkrankungen oder zur Prävention von einigen Krankheiten wird mehr und mehr untersucht. Nachgewiesen sind die Zunahme der maximalen Sauerstoffaufnahme als Kenngröße der aeroben Fitness, eine Verminderung von Ruheblutdruck und subjektivem

7 4 Streß, eine gesteigerte Fettverbrennung und verbesserte Glucosetoleranz, bessere Schlafqualität, eine Minderung von Schmerzen und gestärktes Selbstvertrauen (1,8,13,20,24,28,29,32,36,40). Durch aeroben Sport können viele Risikofaktoren der kardiovaskulären Erkrankung vermindert werden (13). Mit steigender Aktivität im Alltag sinkt das Mortalitätsrisiko (21), auch wenn einige Autoren diese positiven Effekte nicht nachweisen konnten oder ihr Ausmaß zu gering einschätzten (17,18,22,23). Goran et al. stellten fest, dass bei älteren Personen zwar die pulmonale Fitness verbessert werden kann, aber der Gesamtenergieverbrauch pro Tag nicht zunimmt, weil die Alltagsaktivität kompensatorisch um 62% abnimmt (11). Von Sportmedizinern wird in dem Zusammenhang eine Aussage zur Belastungsintensität und somit Trainingssteuerung gefordert. Es gibt aber keine standardisierten Tests, die sich speziell auf diese Zielgruppe anwenden lassen. 1.2 Problemstellung Leistungsdiagnostische Untersuchungen bei Breitensportlern erfolgen mit dem Ziel der Bestimmung der aeroben Fitness, für die man sich an der individuell anaeroben Schwelle orientiert. Diese Schwelle ist der oberste Punkt im aerob-anaeroben Übergang und repräsentiert das maximale Laktat-Steady-State (19). Daraus werden die Vorgaben zur Durchführung des Ausdauertrainings abgeleitet. Während bei Leistungssportlern oder leistungsorientiert trainierenden Sportlern die Schwellenberechnung über die Laktatleistungskurve bei einem zugrunde liegenden einheitlichen Testprotokoll zumeist unproblematisch vorgenommen werden kann, bestehen bei weniger leistungsstarken Sportlern oft Probleme. In einer stufenförmigen Testuntersuchung liegen bei den schwächeren Sportlern häufig nur wenige diskrete Laktatmesswerte vor. Trainingsvorgaben nach herkömmlicher Art können dann nicht vorgenommen werden. Zur Analyse dieses Problems sollen die Untersuchungsergebnisse von 218 Freizeitsportlern mit spiroergometrischen Laufbandstufentests, die sich in den Jahren 1998 bis 2002 in der Abteilung Sportmedizin des Krankenhauses für Sportverletzte Hellersen vorgestellt haben, retrospektiv ausgewertet werden. Die Freizeitsportler wurden entweder im standardisierten Walking- oder Lauftest untersucht. Bei den leistungsstärkeren Probanden mit ausreichend vielen Laktatmesswerten kann eine Schwellenberechnung erfolgen und damit eine Angabe zur Herzfrequenz an dieser Belastungsgrenze. Daraus lässt sich die Ausnutzung der Herzfrequenzreserve an der Schwelle ablesen. Diese Ausschöpfung der Herzfrequenzreserve soll dann auf den anderen Teil der Probanden übertragen werden, bei denen trotz Ausbelastung im Test bei zu wenigen Laktatmessungen keine sinnvolle Schwellenberechnung

8 5 möglich ist. Die Benutzung der Herzfrequenzreserve, welche die variable Spanne zwischen Ruhefrequenz und maximaler Frequenz beschreibt, ist mit weniger Fehlern behaftet als Angaben, die sich nur auf die maximale Herzfrequenz beziehen. 1.3 Fragestellung/ Zielsetzung Ziel der Untersuchung ist es, ein Konzept zur Bestimmung von Trainingsintensitätsvorgaben für weniger gut trainierte Sportler über die prozentuale Herzfrequenzreserve und VO 2 - Reserve zu erhalten. Damit soll es möglich werden, trotz weniger Belastungsstufen im aeroben Stufentest, Trainingsvorgaben auszusprechen. Das Konzept soll auf individuellen Ausbelastungskenngrößen beruhen und ist so wesentlich spezieller als Vorgaben, welche lediglich auf Alter, Geschlecht, Gewicht oder Ähnlichem gemacht werden. Als weiteres Ziel soll überprüft werden, welche Art der Bestimmung der anaeroben Schwelle für weniger leistungsstarke Sportler günstig erscheint. Hierzu wird das Konzept von Dickhuth mit dem von Wasserman verglichen. Zur Überprüfung der Plausibilität von Vorgaben aus den Tests sollen die Testdaten mit Daten aus Training und Wettkampf, die bei einigen der Probanden vorliegen, verglichen werden.

9 6 2. Probanden und Methoden 2.1 Probanden Insgesamt umfasste die retrospektive Auswertung 218 verschiedene Freizeitsportler, welche mindestenst einmal in dem Zeitraum von 1998 bis 2002 mit einem spiroergometrischen Laufbandstufentest untersucht worden waren. Von diesen Personen waren 127 weiblich und 91 männlich. Ihr Alter betrug im Durchschnitt 46 (+/-11) Jahre bei einer mittleren Körpergröße von 171 (+/-9) cm, einem durchschnittlichen Gewicht von 74 (+/-15) kg und einem Body Mass Index (BMI) von 25 (+/-4). Bei 151 (69%) dieser Probanden fanden sich Angaben über Nikotinkonsum: 133 (88%) Nichtraucher, 18 (12%) Raucher. Das Gesamtkollektiv wurde in vier Gruppen aufgeteilt, die näher charakterisiert werden konnten. Im einzelnen sind dies: Hobbysportler Gruppe H Anfänger Gruppe A Marathonläufer Gruppe M Weight Watcher Gruppe W Hobbysportler Der Gruppe H wurden 97 Personen zugeordnet, die sich als ambitionierte Hobbyläufer bzw. Hobbywalker in der Sportklinik für einen Leistungstest vorgestellt hatten. Diese Probanden bildeten die inhomogenste unter den vier Gruppen. Ihnen war gemeinsam, freiwillig einen Test absolviert zu haben. Etwa eine Hälfte dieser Gruppe wurde mit einen Jogging-Test belastet, die anderen 49 Personen absolvierten einen Walking Test. Die genauen Testprotokolle werden unter Messmethode erläutert. Aus dieser Gruppe stellten sich 10 Personen nach etwa einem Jahr erneut vor und wiederholten ihren spiroergometrischen Laufbandtest. 2 Probanden kamen eineinhalb Jahre nach der zweiten Untersuchung ein drittes Mal.

10 Anfänger In der Gruppe A wurden 39 Teilnehmer zusammengefasst, die folgende Bedingung erfüllten: Sie durften in den letzten fünf bis zehn Jahren vor der Untersuchung keinen Sport betrieben haben. Da sie nun mit dem Laufen beginnen wollten, wurden sie mit dem Jogging-Test belastet (siehe Messmethode ). 32 Personen ließen sich nach einem Vierteljahr erneut untersuchen, 8 Personen kamen eineinhalb Jahre nach der zweiten noch zu einer dritten Untersuchung Marathonläufer 54 Personen wollten sich gezielt auf einen Marathonlauf vorbereiten bzw. sind bereits einen Marathon gelaufen und wurden in dem Zusammenhang leistungsdiagnostisch mit dem Jogging-Test untersucht. Diese meist lauferfahrenen Probanden wurden zu der Gruppe M zusammengefasst. Die Hälfte (27) der Läufer kam zu einer zweiten Untersuchung nach sieben Monaten und von 3 Läufern liegt ein drittes Testergebnis zwei Jahre später vor Weight Watcher Die letzten 28 Personen gehörten der Gruppe W an. Sie hatten gemeinsam an einem Projekt teilgenommen, dessen Ziel es war, durch regelmäßiges Walken und eine Ernährungsumstellung an Gewicht abzunehmen. Sie wurden mit einem kurzen Walking-Test untersucht. Die Probanden dieser Gruppe unterscheiden sich vor allem durch zwei Merkmale von den anderen Personen. Ihr BMI liegt mit 31 (+/-6) höchst signifikant (p<0,001) höher als in den anderen Gruppen und die Geschlechterverteilung ist mit 90% deutlich zugunsten der Frauen verschoben: 26 Frauen, 2 Männer (vgl. Tab.1). 13 Weight Watcher kamen nach einem Vierteljahr zu einem zweiten, davon 8 nochmal ein Vierteljahr später zu einem dritten Belastungstest.

11 8 Insgesamt lagen mit den Daten der oben beschriebenen Personen Ergebnisse von sehr gesunden Probanden vor. Mit Ausnahme der adipösen Gruppe W fielen nur selten gesundheitliche Risikofaktoren auf. Selbst in dieser Gruppe war es hauptsächlich das Gewicht, welches als Risikofaktor genannt werden muß. Die Blutfette (Cholesterin und Triglyzeride) unterschieden sich nicht wesentlich von den Werten der anderen Gruppen. Arterielle Hypertonie war kaum nennenswert, obwohl einige Blutdruckwerte über der Norm lagen. Dies ist möglicherweise auf die Aufregung der Klinikatmosphäre zurückzuführen. Die Blutzuckermessungen haben drei Diabetiker aufgezeigt, die übrigen Probanden waren gesund. Die Einteilung in Raucher - Nichtraucher konnte nur bei einem Teil der Personen vorgenommen werden. Es ergab sich eine deutliche Mehrheit von Nichtrauchern. Die fehlenden Angaben waren nicht auf die mangelnden Auskünfte der Untersuchten zurückzuführen, sondern auf eine fehlende Dokumentation. Somit konnte von einer ähnlichen Verteilung der übrigen Teilnehmer ausgegangen werden. Die Tatsache, ein gesundheitsorientiertes Kollektiv untersucht zu haben, wurde zudem durch die Motivation der Personen unterstrichen. Entweder sie trieben schon Sport in ihrer Freizeit, oder sie wollten gezielt mit sportlichen Aktivitäten beginnen. In der Tabelle 1 sind die charakteristischen Merkmale der Gruppen zum Vergleich gegenübergestellt.

12 Tabelle 1: Die Gruppen im Überblick. Zusammenfassung der wichtigsten Merkmale, die die Leistungsfähigkeit beeinflussen. 9 Charakteristikum Hobbysportler Anfänger Marathonläufer Weight Watcher Absolut % Absolut % Absolut % Absolut % Anzahl (n) , , , ,0 Männlich 37 38, , ,1 2 10,0 Weiblich 60 61, , , ,0 Alter [Jahre] 50(+12) 40(+10) 44 (+9) 47(+11) Größe [cm] 170(+9) 174(+9) 173(+9) 165(+6) Gewicht [kg] 71(+14) 76(+15) 71(+11) 86 (+16) BMI 25 (+4) 25(+4) 24 (+2) 31 (+6) Nikotin: Ø Angabe 37 38,1 6 15, ,6 1 3,6 Nichtraucher 51 52, , , ,5 Raucher 9 9,3 4 10,2 0 0,0 5 17,9 Anzahl Körperfett* 62 63, , ,2 0 0,0 Körperfettanteil [%] 22 (+6) 24 (+6) 18 (+6) --- Anzahl weibl/männl 37 / / / 25 Anteil [%] / 24 (+6) / 20(+6) 25(+5) / 23(+6) 23(+6) / 16(+5) Anzahl Herzvolumen* 58 59, , ,0 1 3,6 HV [ml/kg] 11 (+2) 11 (+1) 12 (+1) 9 Anzahl RR* 91 93, , , ,7 systol. RR [mmhg] 133(+19) 131(+17) 136(+17) 134 (+21) diastol. RR [mmhg] 80 (+11) 81 (+10) 85 (+8) 80 (+9) Anzahl Hb* 87 89, , , ,4 Hämoglobin [g/dl] 14,1(+1,2) 14,7(+1,3) 14,5(+1,0) 13,8(+0,8) Anzahl weibl/männl 53 / / / / 2 Hb [g/dl] / 13,6(+1,0) / 14,9 (+1,2) 13,9(+1,1) / 15,6 (+0,7) 13,6(+0,8) / 15,0 (+0,7) 13,7(+0,8) / 14,5 (+0,1) Anzahl BZ* 70 72, , , ,4 Blutzucker [mg/dl] 88 (+26) 100(+60) 93 (+16) 85 (+20) Anzahl Cholesterin* 72 74, , , ,0 Cholesterin [mg%] 221(+47) 215(+36) 208(+52) 200 (+40) Anzahl TG* 71 73, , , ,0 Triglyzeride [mg%] 116(+79) 113(+65) 109(+71) 127 (+55) Bei den Mittelwerten ist in Klammern die Standardabweichung angegeben, sonst sind die Absolutwerte angegeben. *Angaben zu diesen Merkmalen liegen nur bei einem Teil der Personen vor. Dementsprechend beziehen sich die Mittelwerte nicht auf die gesamten Gruppen, sondern nur auf die Anzahl Teilnehmer, die in den Reihen Anzahl...* vermerkt ist.

13 Methoden Testprotokolle Die spiroergometrischen Messungen erfolgten mit Laufbandstufentests dieser drei Belastungsprotokolle: Jogging-Test 48 Personen Gruppe H, 39 Gruppe A, 54 Gruppe M Walking-Test lang 49 Personen Gruppe H Walking-Test kurz 28 Personen Gruppe W Die Testprotokolle sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Jeder Test hatte Pausen von 40sec zwischen den einzelnen Belastungsstufen, in denen das Laktat entnommen und Blutdruck gemessen wurde. Der Test wurde bei subjektiver Ausbelastung abgebrochen. Pro Stufe wurden von den Personen folgende Werte aufgenommen: Herzfrequenz (Hf), Sauerstoffaufnahme (VO 2 ), Laktat (La), respiratorischer Quotient (RQ), Atemäquivalent (EqO 2 ), Selbsteinschätzung des Anstrengungsgrads nach Borg (BORG). Zusätzlich wurden die Maximalwerte notiert. Dabei ist VO 2 max der höchste 30sec Wert der letzten vollständig gelaufenen Belastungsstufe. Als VO 2 peak galt der höchste gemessene Wert, der nicht als Ausreißer angesehen werden konnte. Tabelle 2: Belastungsprotokolle der verschiedenen Laufbandstufentests. Jogging-Test Walking-Test lang Walking-Test kurz Stufe [km/h] Steigung [%] Dauer pro Stufe (gesamt) [min] Stufe [km/h] Steigung [%] Dauer pro Stufe (gesamt) [min] Stufe [km/h] Steigung [%] Dauer pro Stufe (gesamt) [min] (3) 5,0 0 3 (3) 5,0 0 1 (1) (6) 6,0 0 3 (6) 6,0 0 1 (2) (9) 6,0 2 3 (9) 6,0 2 1 (3) (12) 6,0 4 3 (12) 6,0 4 1 (4) (15) 6,0 6 3 (15) 6,0 6 1 (5) (18) 6,0 8 3 (18) 6,0 8 1 (6) (21) 5, (21) 5, (7) (24) 5, (24) 5, (8) (27) 5, (27) 5, (9) (30) 5, (30) 5, (10) (33) 5, (33) 5, (11) (36) 5, (36) 5, (12) (39) 5, (39) 5, (13)

14 11 Den Walking-Testprotokollen liegt eine proportionale Zunahme der Leistung von Stufe zu Stufe zugrunde (Abb.1). Die Leistung für die Walkingtests auf dem Laufband wurde mit der folgenden Formel nach Jaeger (15) bestimmt: P[Watt]=(v * m * (2.05+G * 0,29)+0,6 * m 151)/10,5 v = Geschwindigkeit [km/h], m = Körpergewicht [kg], G = Steigung [%] Die Formel gilt für Laufbandgeschwindigkeiten <8km/h. Dementsprechend wurden Leistungen der Lauftests bei Geschwindigkeiten von >8km/h mit der nachfolgenden Formel berechnet: P[Watt]=(v * m * (2.11+G * 0,25)+2,2 * m 151)/10,5 v = Geschwindigkeit [km/h], m = Körpergewicht [kg], G = Steigung [%] Abbildung1: Testprotokolle der beiden Walking-Tests, in denen die Leistung [in Watt] pro Stufe gegen die Zeit dargestellt ist. Da die zu erbringende Leistung gewichtsabhängig ist, wurde für den kurzen Walking-Test das Durchschnittsgewicht von 85,8kg und für den langen Walking-Test das durchschnittliche Gewicht von 70,8kg für die Berechnung der Leistung (Watt) eingesetzt.

15 Schwellenbestimmungen Die Berechnung der individuellen anaeroben Schwelle (IAS) erfolgte auf zwei Wegen: Zum einen wurde die Methode nach Dickhuth (6) verwendet, in der die Schwelle als Basislaktat plus eine Konstante berechnet wird. Dabei ist das Basislaktat der niedrigste Laktatwert, den die Funktionskurve beschreibt. Für Lauf-Tests betrug diese Konstante 1,5 und für die Walking-Tests 1,0 (33). Die Bestimmung nach Dickhuth war für jede Person möglich, von der ein Basislaktatwert bestimmbar war (vgl. Abb.2) Laktat [mmol/l] 4 3 Dickhuth-Schwelle 2 Konstante +1,5 (+1,0 Walken) Teststufe [km/h] Abbildung 2: Das Prinzip der Schwellenberechnung nach Dickhuth am Beispiel einer Laktatleistungskurve eines Läufers. Zum anderen wurde die Schwelle nach Wasserman (42) berechnet. Diese Berechnungsweise ermittelte den Schnittpunkt von zwei Graden in einer logarithmierten Laktatkurve. Dazu wurden die logarithmierten Laktatwerte gegen die logarithmierte Sauerstoffaufnahme aufgetragen (vgl. Abb.3).

16 13 Wasserman Schwelle Abbildung3: Das Prinzip der Schwellenberechnung nach Wasserman. Aufgetragen sind die logarithmierte Sauerstoffaufnahme (logvo 2 ) gegen die logarithmierten Laktatwerte (log Laktat), die in den Tests bestimmt wurden. Am Schnittpunkt der Graden wird die Schwelle abgelesen Messgeräte und Durchführung von Messungen Alle Tests wurden auf demselben Laufbandergometer durchgeführt. Hierzu wurde das Modell Saturn der Firma H-P-Cosmos, Nussdorf/Traunstein benutzt. Die verwendeten Testprotokolle wurden in dem Gerät gespeichert, so dass die Einstellungen vollautomatisch und reproduzierbar vorgenommen wurden. Als Spirometer wurde das Modell Oxyconbeta der Firma Mijnhardt b.v., Bunnik (Holland) verwendet. Das Gerät funktionierte als offenes System, in dem für jeden Atemzug die O 2 - und CO 2 -Konzentrationen und das Atemminutenvolumen bestimmt werden konnten. Für die Laktatbestimmung wurde Kapillarblut aus einem Ohrläppchen der Probanden entnommen und im EBIO plus der Firma Eppendorf-Netheler-Hinz GmbH, Hamburg ausgewertet. Dieses Gerät arbeitete nach dem enzymatisch-amperometrischen Messprinzip. Das kleine Blutbild wurde im Coulter-Gerät, Cholesterin, Triglyzeride und Blutzucker wurden in einem Synchron CX4 der Firma Beckmann/Coulter, Krefeld analysiert. Die Abnahme der Blutwerte erfolgte nicht sicher im nüchteren Zustand.

17 14 Die Ruhe-Herzfrequenz wurde dem Ruhe-EKG entnommen und war vor Durchführung anderer Untersuchungen, insbesondere vor dem Belastungstest, nach,mehrminütiger Ruhe flachliegend bestimmt worden. Dazu diente das Gerät Q710 der Firma Quinton Instrument Company (USA). Die Blutdruckmessung erfolgte zeitlich unmittelbar nach der Aufzeichnung des Ruhe-EKGs und wurde deshalb im Liegen ausgeführt. Hierzu wurde der Blutdruck-Computer boso- Oscillomat der Firma Bosch und Sohn GmbH & Co aus Jungingen verwendet. Das jeweilige Körpergewicht wurde vor Beginn der Tests mit einer elektronischen Waage der Firma Seca bestimmt. Die Bestimmung des Herzvolumens erfolgte mit einer modifizierten Berechnung nach Simpson (5). Dazu wurden in einer Echokardiographie die drei Größen totaler enddiastolischer Durchmesser in der Mitralebene, totaler enddiastolischer Durchmesser in der Papillarebene und Gesamtlänge gemessen im Vierkammerblick ausgemessen. Die Messung erfolgte mit dem CFM725/750-System der Firma Vingmed Sound, Horten (Norwegen). Für den prozentualen Gesamtkörperfettanteil wurde mit einem Kaliper an vier definierten Körperstellen die Dicke der Hautfalten in mm bestimmt und zusammenaddiert. Diese vier Messpunkte waren im einzelnen: 1) Vertikalfalte am Oberarm auf dem Musculus triceps brachii zwischen Acomion und Olecranon; 2) Diagonalfalte 1-2cm unterhalb der Scapula; 3) Diagonalfalte auf Höhe der 10.Rippe in der Medioclavicularlinie; 4) Vertikalfalte 2cm rechts des Bauchnabels. Die Herzfrequenzen unter Belastung wurden mit Messgeräten der Firma Polar (Finnland) bestimmt. Sowohl die Herzfrequenz als auch die Sauerstoffaufnahme können in Ruhe niemals auf Null absinken. Um eine Belastungsintensität mit der maximal möglichen Belastung in Beziehung setzen zu können, wurde die Herzfrequenz- und Sauerstoffreserve bestimmt. Beide berechneten sich aus der Differenz von Maximalwert minus Ruhewert. Der Grad der Anstrengung wurde bei einigen Probanden zusätzlich zu den objektiv gemessenen Werten wie Herzfrequenz, Laktatwerte und Sauerstoffaufnahme über die subjektive Einschätzung festgehalten. Hierzu wurde die Borg-Skala (2) verwendet. Dabei

18 15 sollten die Probanden selbst die aktuell empfundene Anstrengung auf einer Skala zwischen 6 (keine Anstrengung) und 20 (maximal mögliche Anstrengung) angeben. Die verwendete Borg-Skala darf nicht mit einer jüngeren Skala von Borg verwechselt werden, die nur Werte zwischen 1 und 10 aufweist (27) Statistik Die Auswertung wurde mit dem Statistikprogramm SPSS 10.0 und Microsoft Exel 2000 vorgenommen. Dabei wurden folgende statistische Tests angewandt: Gepaarter T-Test: abhängige Variablen, normalverteilt (Parametervergleich innerhalb einer Gruppe). Ungepaarter T-Test: unabhängige Stichproben, normalverteilt (Gruppenvergleiche). Wilcoxon Rangtest: geringe Gruppengröße für abhängige Variablen (Parametervergleich innerhalb einer kleinen Untergruppe). Die Nullhypothese wurde verworfen, wenn p< 0,050 war (signifikant). Für p< 0,010 wurde von hoch signifikant, für p< 0,001 von höchst signifikant gesprochen. War p>0,050 konnte nicht von einer Signifikanz gesprochen werden. 2.3 Kritik der Methoden Ein Kritikpunkt hängt direkt mit der Art der Studie zusammen. Retrospektiv angelegte Studien müssen auf das vorhandene Material zurückgreifen und sind möglichen Lücken im Datenbestand hilflos ausgeliefert. Auch in den hier ausgewerteten Daten lagen nicht bei allen Probanden alle Parameter vor. Daraus ergaben sich die vielen unterschiedlichen Gruppengrössen in den Ergebnissen. Es konnten für die jeweiligen Fragestellungen nur die Daten jener Probanden verwendet werden, von denen die Parameter zur Verfügung standen. Diese variierenden Zahlen müssen bei Vergleichen unbedingt berücksichtigt werden. Außerdem kann nicht von den gemessenen Ruheblutdruckwerten abgeleitet werden, dass keine arterielle Hypertonie als Grundkrankheit vorläge. Möglicherweise hat der Proband seine antihypertensiven Medikamente genommen und seine Werte sind daher im Normbereich.

19 16 Genauso vorsichtig müssen die Blutfettwerte beurteilt werden, denn eine fetthaltige Mahlzeit vor der Blutabnahme ist nicht ausgeschlossen. Weiterhin ist der lange Zeitraum von beinahe 5 Jahren zu erwähnen. Die Erhebung der Daten und die Durchführung der Tests wurden gegen Ende des Beobachtungszeitraums sicherlich mit mehr Routine durchgeführt als 1998 kurz nach der Gründung der Abteilung. Da es bei den Schwellenberechnungen zu Differenzen kommen kann, je nachdem, ob ein Messpunkt mehr in die Berechnung aufgenommen wird oder wie die Funktion in die Messpunkte gelegt wird, wurden alle IAS-Berechnungen nur von einer Person durchgeführt. Der Basislaktatwert bei Dickhuth wird am Tiefpunkt der Funktionskurve abgelesen. Bei uns beschreibt die Funktionskurve häufig keinen Tiefpunkt und steigt von Anfang an stetig an. Damit ist der Basislaktatwert identisch mit dem Anfangslaktatwert und für jeden Probanden anzugeben. Es bleibt die Frage, ob die Methode derart angewandt werden darf.

20 17 3. Ergebnisse 3.1 Gruppenvergleiche Die fünf näher charakterisierten Gruppen der Hobbyläufer, Hobbywalker, Anfänger, Marathonläufer und Weight Watcher werden bezüglich ihrer erreichten Maximalwerte, der individuellen anaeroben Schwellen, der Belastung - angegeben in Prozent der Herzfrequenzreserve - und ihrer Laktatkinetik untereinander verglichen Maximalwerte Alle Läufergruppen unterscheiden sich höchst signifikant (p<0,001) in ihrer maximalen Leistung. Unter den Läufern erreicht die Marathongruppe mit durchschnittlich 13,4 (±1,9) km/h die größte Leistung, gefolgt von den Hobbyläufern mit 12,0 (±2,0) km/h und den Anfängern mit 10,1 (±1,7) km/h. Bei den Walkinggruppen ist die maximale Leistung der Weight Watcher mit 2,8(±0,5) Watt/kg hoch signifikant (p<0,01) höher als die der Hobbywalker mit 2,4 (±0,6) Watt/kg. (Abb. 4 u. Tab. 8, 9) 20 4,5 max. Leistung [km/h] max. Leistung [Watt/kg] 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 6 1,0 N = N = Hobbyläufer Anfänger Marathonläufer Weight Watcher Hobbywalker Abbildung 4: Nach Gruppen unterteilte durchschnittliche maximale Leistung in Boxplots. Links ist die Leistung der Läufer in km/h, rechts die Leistung der Walker in Watt/kg Körpergewicht angegeben. Die Leistung der Walker basiert auf unterschiedlichen Testprotokollen. Die maximalen Herzfrequenzen liegen bei allen Läufergruppen im Durchschnitt um die 180 Schläge pro Minute und unterscheiden sich nicht signifikant voneinander, während die Walker mit 162/min (Weight Watcher) und 166/min (Hobbywalker) deutlich geringere, aber untereinander wiederum keine signifikant unterschiedlichen maximalen Herzfrequenzen aufweisen. Auffällig ist die gute Übereinstimmung des Mittelwertes der gemessenen maximalen Herzfrequenz aller Probanden mit 175(±16) Schlägen/min im Vergleich zu der

21 18 theoretisch zu berechnenden maximalen Herzfrequenz nach der Formel 220 minus Lebensalter, die als Mittelwert für alle Probanden 174(±11) Schläge/min ergibt (Tab.10, 11). Im Einzelfall kann es zu einer großen Differenz zwischen der berechneten und der im Test ermittelten maximalen Herzfrequenz kommen. Nur bei 52% der Probanden liegt der berechnete Wert im Bereich von ±5% der tatsächlichen maximalen Herzfrequenz. Weitere 30% haben eine Differenz bis zu ±10% zwischen der berechneten und gemessenen maximalen Herzfrequenz (Tab.12). Das maximal anfallende Laktat ist bei den Läufern höher als bei den Walkern. Die Gruppe der Anfänger zeigt mit einem Mittelwert von 7,9(±2,0) mmol/l den höchsten maximalen Laktatwert, der sich aber nicht signifikant von einer anderen Läufergruppe unterscheidet. Dagegen ist der durchschnittliche maximale Laktatwert der Hobbywalker mit 6,0(±1,8) mmol/l der niedrigste aller Gruppen und unterscheidet sich signifikant (p<0,05) von dem maximalen Laktatwert der Weight Watcher (Abb. 5 u. Tab. 13, 14). Die größte gemessene Sauerstoffaufnahme (VO 2 peak) unterscheidet sich höchst signifikant (p<0,001) zwischen den Gruppen und ist neben der Leistung das deutlichste Unterscheidungsmerkmal. Mit einer peak Sauerstoffaufnahme von durchschnittlich 48,2 (±7,2) ml/min/kg hat die Marathon-Gruppe die größte VO 2 peak, gefolgt von den Hobbyläufern (42,1 (±7,4) ml/min/kg) und den Anfängern (36,7 (±5,5) ml/min/kg). Die Weight Watcher erreichen im Mittel nur eine Sauerstoffaufnahme von 24,2(±4,2) ml/min/kg, die Hobbywalker dagegen 30,1 (±5,6) (Tab. 15, 16). Laktat [mmol/l] Sauerstoffaufnahme [ml/min/kg] N = N = Hobbyläufer Marathonläufer Hobbywalker Hobbyläufer Marathonläufer Hobbywalker Anfänger Weight Watcher Anfänger Weight Watcher Abbildung 5: Nach Gruppen unterteiltes durchschnittliches maximales Laktat (links) bzw. die peak Sauerstoffaufnahme (rechts).

22 Schwellenberechnungen Bei allen ausgewerteten 218 Probanden kann eine Dickhuth-Schwelle bestimmt werden, während die individuelle anaerobe Schwelle nach Wasserman nur in 109 Fällen, also in 50% bestimmt werden kann. Die Anzahl der Personen, von denen keine Wasserman-Schwelle berechnet werden kann, ist in den fünf Gruppen sehr verschieden. Mit 33 von 39 Personen (85%) ist der Anteil in der Anfängergruppe am größten. Bei 18 von 28 Personen (64%) der Weight Watcher ist keine Schwellenberechnung nach Wasserman möglich, was nur bei 4 der 54 Marathonläufer (7%) vorkommt (Tab. 17). Um die Gruppen in ihren verschiedenen Parametern an der Schwelle vergleichen zu können, werden hier nur die Werte an der Dickhuth-Schwelle beschrieben, die von allen Probanden vorliegen. Die Auswertungen der Wasserman-Schwelle sind in den Tabellen 18 und 19 im Anhang aufgeführt, und der Zusammenhang zwischen der Dickhuth- bzw. der Wasserman- Berechnung wird im späteren Abschnitt (3.3) beschrieben. Die Schwellenleistung verhält sich unter den Gruppen wie die maximale Sauerstoffaufnahme. Sie ist bei den Marathonläufern mit 11,2 (±1,6) km/h am höchsten, gefolgt von den Hobbyläufern (9,7 (±1,6) km/h) und den Anfängern (7,8 (±1,1) km/h), die sich somit untereinander höchst signifikant (p<0,001) unterscheiden. Die Walkinggruppen unterscheiden sich kaum bezüglich ihrer Schwellenleistung. Mit 1,6 (±0,4) Watt/kg sind die Weight Watcher nicht signifikant schwächer als die Hobbywalker mit 1,7 (±0,4) Watt/kg (Abb. 6 u. Tab. 18). Ebenso verhält sich der Vergleich der Sauerstoffaufnahme an der Schwelle. Die Läufergruppen unterscheiden sich höchst signifikant (p<0,001) voneinander. Die Anfängergruppe der Läufer hat an der Schwelle die geringste Sauerstoffaufnahme (28,3 (±22) ml/min/kg), die Hobbyläufer liegen mit 34,9 (±7) ml/min/kg zwischen den Anfängern und der Marathongruppe mit 41,2 (±6) ml/min/kg. Bei den Walkern liegt die Schwellen-VO 2 der Weight Watcher höchst signifikant (p<0,001) unter jener der Hobbywalker (17,0 (±3) bzw. 23,6 (±4) ml/min/kg)(abb. 7 u. Tab. 19). Für die Leistung und Sauerstoffaufnahme an den Schwellen sind zum Vergleich die Prozentsätze zur maximalen Leistung bzw. Sauerstoffaufnahme in Tabelle 20 angegeben.

23 ,0 14 2,5 Leistung [km/h] Leistung [Watt/kg] 2,0 1,5 1,0 4,5 N = N = Hobbyläufer Anfänger Marathonläufer Weight Watcher Hobbywalker Abbildung 6: Durchschnittliche Leistung an der individuellen anaeroben Schwelle nach Dickhuth für die Gruppen. Im linken Diagramm sind alle Läufergruppen [km/h], im rechten Diagramm die beiden Walkinggruppen [Watt/kg] dargestellt VO2/kg [ml/min/kg] VO2/kg [ml/min/kg] N = N = Hobbyläufer Anfänger Marathonläufer Weight Watcher Hobbywalker Abbildung 7: Sauerstoffaufnahme an der Dickhuth-Schwelle unterteilt nach Gruppenzugehörigkeit. Im linken Diagramm sind alle Läufer, im rechten Diagramm alle Walker abgebildet. Die Herzfrequenzen unterscheiden sich an der Schwelle ebenso wie bei den Maximalwerten nur zwischen den Läufern (um 160/min) und Walkern (etwa 135/min), kaum aber zwischen den Gruppen. Das Schwellenlaktat der Anfänger liegt mit 3,8 (±1,2) mmol/l höchst signifikant (p<0,001) über dem Mittel der Hobbyläufer (2,9 (±0,6) mmol/l), das sich signifikant (p<0,05) von der Marathongruppe (2,7 (±0,4) mmol/l) unterscheidet. Bei den Walkinggruppen bleiben die Weight Watcher mit 2,1 (±0,3) mmol/l an der Dickhuth-Schwelle nicht signifikant unter dem Schwellenlaktat der Hobbywalker (2,3 (±0,5) mmol/l (Tab. 18).

24 Herzfrequenz- und VO 2 -Reserve an den Schwellen Die Dickhuth-Schwelle der Anfänger liegt bei 77 (±11) % ihrer Herzfrequenzreserve und unterscheidet sich damit hoch bis höchst signifikant (p<0,01 - p<0,001) von den anderen Läufergruppen. Die Schwelle der Hobbyläufer liegt bei 83 (±8) % der Hf-Reserve, nicht signifikant verschieden vom Mittelwert der Marathonläufer mit 86 (±6) %. Mit knapp über 60% ihrer Hf-Reserve liegt an den Schwellen der Walker eine deutlich schwächere Ausnutzung ihrer Reserven vor. Die beiden Walkingruppen unterscheiden sich nicht signifikant voneinander. Ähnlich sieht der Gruppenvergleich bezüglich der Sauerstoff- Reserve an der Dickhuth-Schwelle bei den Läufern aus. Stellt man die Walker nebeneinander, so zeigt sich eine größere Diskrepanz als bei der Hf-Reserve (Abb. 8 und Tab. 21) Prozent der HF-Reserve [%] N = 46 Hobbyläufer Marathonläufer Hobbywalker Prozent der VO2-Reserve [%] N = Hobbyläufer Marathonläufer Hobbywalker Anfänger Weight Watcher Anfänger Weight Watcher Abbildung 8: Gruppen-abhängige prozentuale Angabe der Herzfrequenzreserve an der Dickhuth- Schwelle (links). Rechts ist die prozentuale Angabe für die Sauerstoffreserve an der Dickhuth-Schwelle gezeigt. Für die Läufer kann gezeigt werden, dass der Anteil der Herzfrequenz-Reserve an der Schwelle mit dem Anteil der Sauerstoffreserve an der Schwelle stark korreliert (Abb. 9). Wegen dieses direkten Zusammenhangs wird im folgenden die Sauerstoffreserve nicht getrennt erwähnt.

25 % Sauerstoff-Reserve y = 0,907 x + 6, r: 0,849 p 0, % Herzfrequenz-Reserve Abbildung 9: Korrelation und Regression zwischen dem Anteil der Hf-Reserve und dem Anteil der VO 2 - Reserve an der Dickhuth-Schwelle für alle Läufer Laktatkinetik im Gruppenvergleich Betrachtet man das Laktatverhalten während der Belastung, so fällt auf, dass bei den leistungsschwächeren Gruppen von Testbeginn an die Laktatwerte stark ansteigen. Die Marathonläufer (hohe maximale Leistung und Sauerstoffaufnahme) zeigen zunächst kaum eine vermehrte Laktatkonzentration im Blut. Dies wird bei Betrachtung der Differenz der Laktatwerte von der höheren zur nächst niedrigeren Teststufe deutlich. Abbildung 10 und Tabelle 22 zeigen am Beispiel der Frauen, wie gleichmäßig hoch der Laktatanstieg zwischen zwei Stufen bei den Anfängern ist. Der Laktatanstieg der Marathonläuferinnen ist höchst signifikant (p<0,001) geringer (Tab ). Von Stufe zu Stufe unterscheiden sich die Laktatanstiege der Anfängerinnen in den ersten Stufen nicht signifikant, oberhalb der Schwelle signifikant (p<0,05) voneinander. Die Marathonläuferinnen unterscheiden sich im Vergleich der Laktatzunahmen anfangs nicht signifikant, dann hoch (p<0,01) und zur Schwelle hin höchst signifikant (p<0,001) voneinander (Tab. 28). Bei den Walkern zeigen die Weight Watcher von Beginn an einen höchst signifikant (p<0,001) größeren Laktatanstieg als die Hobbywalker. Ein gleiches Laktatverhalten ist bei den Männern zu beobachten (Tab. 27,28).

26 23 1,0 0,9 0,92 Laktatdifferenz [mmol/l/min] 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,43 0,12 0,49 0,15 0,51 0,38 0,17 0,14 0,03 0,03 0,54 0,28 0,54 0,54 0,41 0,18 0,13 0,38 0,30 0, Teststufen Weight Watcher Hobbywalker Laufanfänger Hobbyläufer Marathonläufer Abbildung10: Dargestellt ist der mittlere Laktatanstieg pro Minute zwischen zwei Teststufen bei Frauen der unterschiedlichen Gruppen (Differenz zwischen Laktat der zweiten Stufe minus Laktat der ersten Stufe,...). Die Stufen sind bis an die Schwelle der Marathonläuferinnen aufgezeigt. 3.2 Auswertungen nach Fitnessgrad Einteilung der Fitnessgrade nach der peak Sauerstoffaufnahme Eine Einteilung des Kollektivs nach Kriterien der Fitness wird anhand der peak Sauerstoffaufnahme vorgenommen. Die Personen werden nach Geschlecht unterteilt und dann anhand der Perzentilen in sieben Gruppen geteilt. Welchen VO 2 -Werten die Perzentilen entsprechen, zeigt die Abbildung 11 und Tabelle 3. In Tabelle 3 sind zusätzlich die oben verglichenen Gruppen in die Fitnessgrade aufgeteilt. Die Hobbyläufer machen die einzige Gruppe aus, die in allen Perzentilgruppen vertreten ist. Als Extreme fallen zum einen die Marathonläufer auf, die fast die gesamte oberste Perzentilgruppe ausmachen, und die Weight Watcher, die nur in den schwächsten vier Perzentilgruppen zu finden sind.

27 24 60,0 55,0 55,7 55,8 VO2 [ml/min/kg] 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 33,5 39,8 33,6 27,9 42,5 39,9 30,8 28,0 47,3 42,6 34,1 30,9 50,2 47,4 38,3 34,2 50,3 45,5 38,4 45,6 25,0 23,6 23,7 20,0 < < < < < <90. >=90. Perzentilen Männer Frauen Abbildung 11: Geschlechtsabhängige Gruppierung nach Perzentilen der peak Sauerstoffaufnahme. Tabelle 3: Aufteilung aller Männer ( ) und Frauen ( ) bzw. der Gruppen in die Perzentileinteilung nach der peak Sauerstoffaufnahme. Perzentilen < < < < < < Anzahl (n) VO 2[ml/min/kg] <23,7 <33,6 23,7-27,9 33,6-39,8 28,0-30,8 39,9-42,5 30,9-34,1 42,6-47,3 34,2-38,3 47,4-50,2 38,4-45,5 50,3-55,7 45,6 55,8 Hobby- n läufer % 4,2 10,4 6,3 18,8 16,7 35,4 8,3 Anfänger n % 5,1 17,9 25,6 25,6 20,5 5,1 Marathonläufer n % 7,4 9,3 25,9 25,9 31,5 Weight n Watcher % 53,6 21,4 21,4 3,6 Hobbywalker n % 24,5 32,7 18,4 18,4 4,1 2,0

28 Schwellenberechnungen nach Fitnessgrad Die Schwellenleistung verhält sich direkt proportional zu der peak Sauerstoffaufnahme. In Abbildung 17, Abschnitt wird die lineare Regression, sowie die Korrelation für beide Schwellen dargestellt. Auch wird die Regression und Korrelation zur peak Sauerstoffaufnahme gezeigt. Mit zunehmender peak Sauerstoffaufnahme steigt die Schwellenleistung an (Abb.18). Die Schwellenlaktatwerte zeigen ein unterschiedliches Verhalten je nachdem, ob Läufer oder Walker betrachtet werden bzw. ob Personen der oberen Perzentilgruppen oder Probanden der unteren Perzentilgruppen analysiert werden (Tab. 29, 30). Bei den Walkern zeigt sich eine gleichmäßige Verteilung des Schwellenlaktats über alle Fitnessgruppen hinweg. Dabei ist das Dickhuth-Schwellenlaktat aufgrund der Methodik bei der Auswertung immer ein wenig höher als der Laktatwert an der Wasserman-Schwelle. Die Korrelation für diese Beziehung ist in Tabelle 7, Abschnitt beschrieben. Das VO 2 peak-unabhängige Schwellenlaktat der Walker ist für die Frauen in Abbildung 12 gezeigt. 3,0 Schwellenlaktat [mmol/l] 2,5 2,0 1,5 1,0 N=17 2,4 2 1,5 19 2,1 6 1,3 13 2,1 5 1,5 8 2,4 4 1,7 2 2,0 2 1,4 1 2,2 1 1,4 0,5 0,0 < < < < < <90. >90. Perzentilen nach VO2peak Walken Dickhuth Walken Wasserman Abbildung 12: Durchschnittliche Schwellenlaktat-Werte für Walkerinnen. Die Angaben sind nach Perzentilen der peak Sauerstoffaufnahme eingeteilt und jeweils für die Dickhuth- und Wasserman- Schwelle getrennt aufgeführt. Teilweise ist eine geringe Gruppengröße zu berücksichtigen ( Anzahl N ). Im Gegensatz zu den Walkern ist das Schwellenlaktat für die Läufer in den verschiedenen Fitnessgraden unterschiedlich hoch. In den unteren Perzentilgruppen finden sich sehr hohe

29 26 Schwellenlaktate. Dort sind zum Teil nur wenige Probanden ausgewertet worden. In den Gruppen der leistungsstärkeren Läufer (oberste Perzentilgruppen) nimmt der Wert für das Schwellenlaktat mit zunehmender peak Sauerstoffaufnahme ab. Die Läufer-Schwellenlaktate sind für die Männer in Abbildung 13 dargestellt. 5,0 4,5 4,0 N=3 4,4 11 Schwellenlakatat [mmol/l] 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 3,8 2 2,4 12 3,1 8 2,5 12 2,6 8 1,8 13 2,8 11 2,1 14 2,6 13 1,8 9 2,5 9 1,5 0,5 0,0 < < < < < <90. >90. Perzentilen nach VO2peak Laufen Dickhuth Laufen Wasserman Abbildung 13: Durchschnittliche Schwellenlaktat-Werte der männlichen Läufer. Die Angaben sind nach Perzentilen der peak Sauerstoffaufnahme eingeteilt und jeweils für die Dickhuth- und Wasserman- Schwelle getrennt aufgeführt. N = Anzahl der Personen in den Gruppen Herzfrequenzreserve an den Schwellen nach Fitnessgrad Zur Einschätzung der Reserveausschöpfung an der Schwelle ist für die Herzfequenzen dargestellt, wieviel Prozent der Reserve eine Belastung an der Schwelle entspricht (Abb. 14). Die Schwellen-Herzfrequenzreserven sind stark von der Fitness der Probanden abhängig. In den unteren Perzentilgruppen ist die Herzfrequenzreserve an den Schwellen weit weniger ausgenutzt als in den oberen Perzentilgruppen.

30 Prozent [%] der Hf-Reserve < < < < < <90. >90. Perzentilen nach VO2peak Dickhuth Wasserman Abbildung 14: Fitnessgrad-abhängige prozentuale Angabe der Herzfrequenzreserven an den beiden Schwellen. Teilt man das Kollektiv nach dem benötigten Anteil der Herzfrequenzreserve für eine Belastung im Schwellenbereich auf, so ergeben sich zwei unterschiedliche Gruppen. Für die Probanden unterhalb der 45. Perzentile liegt die Dickhuth-Schwelle im Durchschnitt bei 66 (±14) % der Herzfrequenzreserve. Probanden ab der 45. Perzentile haben im Schnitt 82 (±10)% ihrer Herzfrequenzreserve an der Dickhuth-Schwelle ausgenutzt. Statistisch geprüft kann dieser Unterschied als höchst signifikant (p<0,001) betrachtet werden. Für die Wasserman-Schwelle sind die entsprechenden Prozentsätze der Herzfrequenzreserve bei 59 (±14) % für die Personen unter der 45. Perzentile der peak Sauerstoffaufnahme und bei 74 (±8) % für alle Personen ab der 45.Perzentile. Auch dieser Unterschied ist höchst signifikant (p<0,001). (Abb. 15 und Tab. 31)

31 28 90 Prozent [%] der Hf-Reserve Dickhuth 82% Wasserman 74% 66% Dickhuth 59% Wasserman < < < < < <90. >90. Perzentilen nach VO2peak Abbildung 15: Durchschnittlich benötigter Anteil der Herzfrequenzreserve an den Schwellen für Probanden unter bzw. oberhalb der 45.Perzentile nach der Einteilung der peak Sauerstoffaufnahme Laktatkinetik im Verhältnis zur peak Sauerstoffaufnahme Für das Laktatverhalten von Teststufe zu Teststufe kann eine direkte Proportionalität zur peak Sauerstoffaufnahme festgestellt werden. Das Ergebnis der Gruppenvergleiche, in denen die Anfänger gegenüber den Marathonläufern viel größere Laktatsprünge zwischen den Teststufen zeigen, kann über die Auswertung nach der Fitness-Einteilung verallgemeinert werden. Je niedriger die Perzentilgruppe und somit die peak Sauerstoffaufnahme ist, umso größer ist die Laktatdifferenz zwischen zwei Teststufen. Für die Walker und Läufer ist dieses Phänomen getrennt nach Geschlecht in den Tabellen 4 (Frauen) und 5 (Männer) ersichtlich.

32 29 Tabelle 4: Laktatdifferenzen zwischen den ersten vier Teststufen für Läuferinnen und Walkerinnen. Test- Stufen Laufen Walken Perzentilen < Anzahl (n) 7 60 Mittelwert (+SD) 0,57 (+0,3) 0,18 (+0,3) n 6 59 Mittelwert (+SD) 0,57 (+0,3) 0,19 (+0,3) n 3 55 Mittelwert (+SD) 0,83 (+0,4) 0,22 (+0,2) n Mittelwert (+SD) 0,30 (+0,3) 0,08 (+0,2) n Mittelwert (+SD) 0,28 (+0,2) 0,07 (+0,2) n Mittelwert (+SD) 0,46 (+0,3) 0,13 (+0,2) Tabelle 5: Laktatdifferenzen zwischen den ersten vier Teststufen für männliche Läufer und Walker. Test- Stufen Laufen Walken Perzentilen < Anzahl (n) Mittelwert (+SD) 0,20 (+0,2) 0,03 (+0,1) n Mittelwert (+SD) 0,32 (+0,2) 0,08 (+0,1) n Mittelwert (+SD) 0,34 (+0,2) 0,07 (+0,1) n 15 2 Mittelwert (+SD) 0,07 (+0,2) -0,03 (+0,1) n 15 2 Mittelwert (+SD) 0,16 (+0,2) -0,05 (+0,1) n 15 2 Mittelwert (+SD) 0,24 (+0,2) 0,03 (+0,01)

33 Die individuelle anaerobe Schwelle nach Wasserman im Vergleich zur Dickhuth- Schwelle Berechenbarkeit der Wasserman-Schwelle in Abhängigkeit von der pulmonalen Fitness Die Wasserman-Schwelle kann in dem untersuchten Kollektiv nur in der Hälfte der Fälle bestimmt werden. Der Anteil an Personen mit berechenbarer Wasserman-Schwelle nimmt mit zunehmender Fitness zu. Oberhalb der 90.Perzentile kann bei den Männern von allen Probanden eine Wasserman-IAS neben der Dickhuth-Schwelle berechnet werden. Dagegen ist in der unteren Perzentilgruppe bei den Frauen eine Schwellenberechnung nach Wasserman nur in 11% der Fälle möglich (Abb. 16). Anteil der Personen mit Wasserman-Schwelle [%] < < < < < <90. >90. Perzentileinteilung nach VO2peak Frauen Männer Abbildung 16: Für jede Fitnessgruppe (Einteilung nach Perzentilen der peak Sauerstoffaufnahme) ist der Anteil an Personen dargestellt, von denen eine Schwellenberechnung nach Wasserman möglich ist Wie weit liegt die Dickhuth-Schwellenleistung über der Wasserman-Angabe? Um zu überprüfen, ob ein linearer Zusammenhang zwischen der Schwellenberechnung nach Wassermann und der Schwellenberechnung nach Dickhuth besteht, wird für beide Schwellen

34 31 eine Korrelation und die zugehörige Regressionsgleichung zu der jeweiligen Schwellenleistung bestimmt (Abb. 17). Schwellenleistung (Dickhuth) [km/h] y = 0,994x + 1,422 y = 0,629x + 4, r: 0,618 p 0,01 r:0,908 p 0, Schwellenleistung (Dickhuth) [km/h] Schwellenleistung (Wasserman) [km/h] Schwellenleistung (Wasserman) [km/h] Abbildung 17: Nach Geschlechtern unterteilte Korrelation zwischen der Schwellenleistung nach Dickhuth und der Schwellenleistung nach Wasserman für alle Läufer. Links sind die Männer, rechts die Frauen abgebildet. In Abbildung 18 wird deutlich, wie gleichmäßig die Wasserman- unter der Dickhuth- Schwelle liegt. Hier sind die beiden Schwellenleistungen gegen die peak Sauerstoffaufnahme aufgetragen. Mit Hilfe der Regressionsgleichung werden für die peak Sauerstoffaufnahme jeder Perzentilgruppe die beiden Schwellen berechnet und ihre Differenz bestimmt. So kann für einen Probanden, von dem die peak Sauerstoffaufnahme und eine Schwelle bekannt ist, die zweite Schwelle ermittelt werden (Tab. 6) Schwellenleistung[km/h] y = 0,220x +0,108 r:0,819 p 0, y = 0,145x + 2,841 r:0.683 p 0, Schwellenleistung [km/h] y = 0, ,109 r: 0,819 p 0,01 40 r: 0,447 p 0,05 y = 0,07073x + 6, peak VO2/kg [ml/min/kg] peak VO2/kg [ml/min/kg] Abbildung 18: Korrelation zwischen der Schwellenleistung und der peak Sauerstoffaufnahme für alle Läufer. Das linke Diagramm zeigt die Männer, das rechte die Frauen, die obere Linie (Punkte) entspricht Dickhuth, die untere Linie (Kreuze) stellt Wasserman dar.

35 32 Tabelle 6: Bestimmung der Differenz zwischen der Dickhuth- und Wasserman-Schwellenleistung nach den Regressionsgleichungen aus Abbildung 19 für die peakvo 2 -Werte der Perzentilgruppen. Geschl. Perzentilen VO 2 23,7 28,0 30,9 34,2 38,4 45,6 [ml/min/kg] Dickh.-P [km/h] 5,94 6,82 7,41 8,09 8,94 10,41 Wass.-P [km/h] 7,78 8,08 8,29 8,52 8,82 9,33 Differenz in % von Dickhuth VO 2 [ml/min/kg] ,6 39,9 42,6 47,4 50,3 55,8 Dickh.-P [km/h] 7,5 8,69 9,48 10,54 11,17 12,38 Wass.-P [km/h] 7,71 8,63 9,02 9,71 10,13 10,93 Differenz in % von Dickhuth Für die Laktatwerte, die Herzfrequenz und die Sauerstoffaufnahme an der Schwelle ist die Korrelation zwischen Dickhuth und Wasserman in Tabelle 7 angegeben. Tabelle 7: Korrelationstabelle zu den Schwellenparametern an der Dickhuth- und Wasserman-Schwelle. r bezeichnet den Korrelationskoeffizienten, p das Signifikanzniveau. Laktat (Dickhuth) Herzfrequenz (Dickhuth) VO 2/kg (Dickhuth) r: p: r: p: r: p: Lakat (Wasserman) Herzfrequenz (Wasserman) VO 2/kg (Wasserman) 0, , , , ,905 0, Zusammenhang zwischen der Herzfrequenzreserve an der Dickhuth-Schwelle und der Hf-Reserve an der Wasserman-Schwelle Analog zur Schwellenleistung gibt es auch bei den Herzfrequenzreserven eine direkte Beziehung zwischen der Wasserman- und der Dickhuth-Schwelle. Die Abbildung 19 zeigt Korrelation und Regression für die Prozentsätze der Hf-Reserven an den beiden Schwellen.

36 33 % Hf-Reserve an der IAS (Dickh.) y = 0,553x + 43, r:0,716 p 0, % Hf-Reserve an der IAS (Wasserm.) Abbildung 19: Korrelation und Regression zwischen der Herzfrequenzreserve an der Dickhuth- und der Wasserman-Schwelle für die Läufer. IAS = Individuelle anaerobe Schwelle 3.4 Vergleiche zwischen Theorie und Praxis Trainingsangaben der Marathonläufer Zur Überprüfung der Theorie dienen Daten der Marathongruppe. Von 44 Personen liegen Trainingsprotokolle über einen Zeitraum von bis zu 20 Wochen vor, in denen die Trainigslaufstrecken und Zeiten notiert sind, sowie die Selbsteinschätzung des Anstrengungsgrades nach Borg für die Belastungen. Für 42 dieser Personen liegen sowohl eine Schwellenberechnung nach Dickhuth als auch eine nach Wasserman vor. Stellt man diese Trainingsdaten neben die im Test gewonnenen Daten über die Schwellenleistungen nach Dickhuth und Wasserman bzw. den im Test angegebenen Anstrengungsgrad auf der Borgskala, so ergibt sich Abbildung 20. Sowohl die mittlere Laufgeschwindigkeit im Training, als auch die mittlere Borg-Einschätzung aus dem Training liegen zwischen den berechneten Schwellen nach Dickhuth und Wasserman. Die frei gewählte Trainingsgeschwindigkeit liegt um 0,5 km/h signifikant (p<0,05) über der Vorgabe nach Wasserman und um 0,8 km/h höchst signifikant (p<0,001) unter der Vorgabe nach Dickhuth. Der Trainings-Borg-Wert weicht um 0,7 (signifikant p<0,05) von Wasserman und um 1,1 (hoch signifikant p<0,01) von Dickhuth ab (Tab. 32, 33). Die gewählte Trainingsgeschwindigkeit liegt bei 92%(+10) der Geschwindigkeit an der Dickhuthschwelle und bei 105% (+11)der Geschwindigkeit von der Wassermanschwelle.