Einfluss einer kurzen vs. langen Stufendauer auf Herzfrequenz-, Blutdruck- und Laktatverhalten bei einer ausbelastenden Laufbandergometrie

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1 Sport Markus Röcker Einfluss einer kurzen vs. langen Stufendauer auf Herzfrequenz-, Blutdruck- und Laktatverhalten bei einer ausbelastenden Laufbandergometrie Magisterarbeit

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3 Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main Institut für Sportwissenschaften Magisterarbeit zur Erlangung des Magister Artium im Fachbereich 5 Einfluss einer kurzen vs. langen Stufendauer auf Herzfrequenz-, Blutdruck- und Laktatverhalten bei einer ausbelastenden Laufbandergometrie vorgelegt von Markus Röcker am 30. August 2004

4 Inhaltsverzeichnis I Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Energiestoffwechsel Leistungsdiagnostik Allgemeine aerobe Ausdauerleistungsfähigkeit Belastungsschema Beurteilungskriterien Abbruchkriterien Laktatkinetik Laktatschwellenkonzepte Anaerobe 4-mmol Schwelle nach MADER et al. (1976) Individuelle anaerobe Schwelle nach DICKHUTH et al. (1991) Ziel der Untersuchung Methodik Untersuchungsgerät Probandengut Untersuchungsdesign Eingangsuntersuchung Stufentest Messmethodik Blutdruckmessung Lakatbestimmung Herzfrequenzmessung Leistungsberechnung Statistik Ergebnisse Blutdruckwerte Systolischer Blutdruck Vor der Belastung Nach der Belastung Diastolischer Blutdruck Vor der Belastung Nach der Belastung Arterieller Mitteldruck Vor der Belastung Nach der Belastung Laktatwerte Belastungsstufe Belastungsstufe Belastungsstufe Belastungsstufe Belastungsstufe Belastungsstufe Belastungsstufe Belastungsstufe Belastungsstufe Nach der Belastung Herzfrequenzwerte... 37

5 Inhaltsverzeichnis II Belastungsstufe Belastungsstufe Belastungsstufe Belastungsstufe Belastungsstufe Belastungsstufe Belastungsstufe Belastungsstufe Belastungsstufe Eine Minute nach Belastung Drei Minuten nach Belastung Fünf Minuten nach Belastung Spezielle leistungsphysiologische Kenngrößen Schwellengeschwindigkeit nach DICKHUTH et al. (1991) Schwellengeschwindigkeit nach MADER et al. (1976) Schwellenlaktat nach DICKHUTH et al. (1991) Basislaktat nach DICKHUTH et al. (1991) Approximierte Stufenhöhe Diskussion Methodenkritik Interpretation der Herzfrequenzwerte Ruheherzfrequenz Belastungsherzfrequenz Nachbelastungsherzfrequenz Interpretation der Blutdruckwerte Blutdruck in Ruhe Arterieller Mitteldruck Nachbelastungsblutdruck Interpretation der Laktatwerte Ruhelaktat Belastungslaktat Nachbelastungslaktat Interpretation der leistungsphysiologischen Kenngrößen Schwellenkonzepte nach MADER et al. (1976) und DICKHUTH et al. (1991) Approximierte Stufenhöhe Empfehlungen für die Trainingspraxis Fazit und Ausblick Zusammenfassung Literaturverzeichnis Anhang Anthropometrische Daten der Probanden Formblatt Testprotokoll Einverständniserklärung der Teilnehmer... 95

6 Abkürzungsverzeichnis III Abkürzungsverzeichnis AÄ AAS Abb. Abs. Acetyl-CoA ANOVA AS ash ATP Aufl. AV bearb. BMI ca. cm dias. erw. et al. EU h H + HF HF max Hrsg. HWZ IAS k.s. KF kg KH kj km korr. KP KW l l.s. La LLK max. maxlass min mmol MW n O 2 p PFK Atemäquivalent aerob-anaerobe-schwelle Abbildung Abschnitt Aktivierte Essigsäure Analysis of variance aerobe Schwelle approximierte Stufenhöhe Adenosin-Triphosphat Auflage abhängige Variable bearbeitet Body Mass Index circa Zentimeter diastolisch erweitert et altera Eingangsuntersuchung Stunde Wasserstoff Herzfrequenz maximale Herzfrequenz Herausgeber Halbwertzeiten individuelle anaerobe Schwelle kurze Stufe Körperfettanteil Kilogramm Kohlenhydrate Kilojoule Kilometer korrigierte Kreatinphosphat Körperwasseranteil Liter lange Stufe Laktat Laktat-Leistungskurve maximal maximales Laktat-Steady-State Minute Millimol Mittelwert Anzahl Sauerstoff Signifikanzniveau Phosphofruktokinase

7 Abkürzungsverzeichnis IV ph-wert Maß für die Wasserstoffionenkonzentration in einer Lösung PWC Physical Work Capacity RQ Respiratorischer Quotient RR Blutdruck RR dias diastolischer Blutdruck RR m arterieller Mitteldruck RR sys systolischer Blutdruck s. siehe S. Seite SD Standardabweichung sek. Sekunde sig. signifikant sog. sogenannte sys. systolisch Tab. Tabelle u.a. unter anderem u.u. unter Umständen überarb. überarbeitet UV unabhängige Variable vgl. vergleich vollst. vollständig vs. versus z.b. zum Beispiel

8 Abbildungsverzeichnis V Abbildungsverzeichnis Abb. 1: Energiebereitstellung bei maximaler Belastung in Abhängigkeit von der Belastungszeit (DICKHUTH, 2000, S. 183)... 2 Abb. 2: Laktat-Leistungskurve eines Sportlers links (JANSSEN, 1989, S. 46) und der Einfluss von Ausdauertraining auf die LLK rechts (JANSSEN, 1989, S. 47)... 8 Abb. 3: Bestimmungsmethode der aerob-anaeroben Schwelle bei einem Blutlaktatwert von 4 mmol/l (HECK, 1990, S.142)... 9 Abb. 4: Bestimmungsverfahren der +1,5 mmol/l-methode (CLASING et al., 1994, S. 117) Abb. 5: Stufenförmiges Belastungsdesign mit 5minütiger Stufendauer (nähere Erläuterungen im Text) Abb. 6: Graphische Darstellung des systolischen Blutdrucks (in mmhg) vor der Belastung, unterteilt nach Stufendauer und nach Konstitutionstyp der Teilnehmer anhand des prozentualen Körperfettanteils Abb. 7: Graphische Mittelwertdarstellung des systolischen Blutdrucks (in mmhg) nach der Belastung, eingeteilt in Körperfettanteil sowie Stufendauer Abb. 8: Graphische Darstellung der Mittelwerte des diastolischen Blutdrucks (in mmhg) vor der Belastung, differenziert nach Stufendauer und dem anteiligen Körperfettgehalt (in %) der Probanden Abb. 9: Deskriptive graphische Mittelwertdarstellung des diastolischen Blutdrucks (in mmhg) nach der Belastung, gruppiert nach Stufendauer und dem Konstitutionstyp der Teilnehmer anhand des prozentualen Körperfettanteils Abb. 10: Darstellung des arteriellen Mitteldrucks (in mmhg) vor der Belastung anhand einer Mittelwertgraphik mit Unterteilung nach Stufendauer sowie nach anteiligem Körperfettgehalt (in %) der Teilnehmer Abb. 11: Mittelwertdarstellung des arteriellen Mitteldrucks (in mmhg) nach der Belastung, gruppiert nach Stufendauer und Körperfettgruppe Abb. 12: Deskriptive graphische Darstellung der Ruhelaktatwerte (in mmol/l), unterteilt in kurze und lange Stufe sowie nach prozentualem Körperfettanteil Abb. 13: Mittelwerte des Laktats (in mmol/l) auf der ersten Belastungsstufe, differenziert nach kurzer vs. langer Stufe und dem Konstitutionstyp der Teilnehmer anhand des prozentualen Körperfettanteils Abb. 14: Graphische Darstellung der Laktatwerte (in mmol/l) der zweiten Stufe im Mittel, gruppiert nach Stufendauer und Körperfettanteil Abb. 15: Mittelwertdarstellung des Laktats (in mmol/l) der Stufe 3, gegliedert nach Stufendauer und Körperfettgruppe Abb. 16: Laktatwerte (in mmol/l) der Stufe 4 im Mittel, gruppiert nach Stufendauer und dem anteiligen Körperfettgehalt (in %)... 31

9 Abbildungsverzeichnis VI Abb. 17: Deskriptive graphische Darstellung der Laktatmittelwerte (in mmol/l) auf Stufe 5, eingeteilt nach der Dauer der Belastungsstufe und dem Konstitutionstyp der Teilnehmer anhand des prozentualen Körperfettanteils Abb. 18: Durchschnittliche Laktatwerte (in mmol/l) der Stufe 6, differenziert nach Körperfettgruppe sowie nach kurzer und langer Stufedauer Abb. 19: Graphische Mittelwertdarstellung des Laktats (in mmol/l) auf Belastungsstufe 7, gruppiert nach der Dauer der Stufe Abb. 20: Deskriptive graphische Darstellung der Laktatmittelwerte (in mmol/l) auf Belastungsstufe 8, eingeteilt nach der Dauer der Belastungsstufe Abb. 21: Durchschnittliche Laktatwerte (in mmol/l) nach der Belastung, unterteilt in Stufendauer und prozentualen Körperfettanteil der Probanden Abb. 22: Ruheherzfrequenzen (in S/min) im Mittel, differenziert nach Körperfettgruppe und Dauer der Belastungsstufe Abb. 23: Graphische Mittelwertdarstellung der Herzfrequenzen (in S/min) auf Stufe 1, gruppiert nach Körperfettgruppen und Stufendauer Abb. 24: Deskriptive graphische Darstellung der Herzfrequenzwerte (in S/min) auf Stufe 2, eingeteilt in Körperfettgruppen und Stufendauer Abb. 25: Durchschnittliche Herzfrequenzwerte (in S/min) der dritten Belastungsstufe, differenziert nach Stufendauer und anteiligem Körperfettgehalt (in %) Abb. 26: Herzfrequenzwerte (in S/min) der Stufe 4 im Mittel, gruppiert nach Körperfettgruppe und Dauer der Belastungsstufe Abb. 27: Graphische Mittelwertdarstellung der Herzfrequenzen (in S/min) auf Stufe 5 mit Unterteilung in Körperfettgruppen und Stufendauer Abb. 28: Durchschnittliche Herzfrequenzen (in S/min) der Stufe 6, dargestellt in graphischer Form mit Differenzierung nach Stufendauer und prozentualem Körperfettanteil Abb. 29: Deskriptive graphische Darstellung der Herzfrequenzwerte (in S/min) der siebten Belastungsstufe eingeteilt in kurze und lange Stufendauer Abb. 30: Durchschnittliche Herzfrequenzwerte (in S/min) der achten Stufe, differenziert nach der Dauer der Belastungsstufe Abb. 31: Graphische Mittelwertdarstellung der Herzfrequenzen (in S/min) eine Minute nach Belastung, gruppiert nach Körperfettgruppen und Stufendauer Abb. 32: Durchschnittliche Herzfrequenzwerte (in S/min) drei Minuten nach Belastung, gruppiert nach Körperfettgruppe und Dauer der Belastungsstufe Abb. 33: Deskriptive graphische Darstellung der Herzfrequenzmittelwerte (in S/min) fünf Minuten nach Belastung, differenziert nach Stufendauer und prozentualem Körperfettanteil

10 Abbildungsverzeichnis VII Abb. 34: Mittelwertdarstellung der Schwellengeschwindigkeiten (in km/h) nach DICKHUTH et al. (1991), differenziert nach kurzer vs. langer Stufe und dem prozentualen Körperfettanteil Abb. 35: Graphische Darstellung der durchschnittlichen Schwellengeschwindigkeiten (in km/h) nach MADER et al. (1976), gegliedert in Körperfettgruppe und Dauer der Belastungsstufe Abb. 36: Durchschnittliche Schwellenlaktatwerte (in mmol/l) nach DICKHUTH et al. (1991), dargestellt in graphischer Form mit Unterteilung in Körperfettgruppen und Stufendauer Abb. 37: Graphische Mittelwertdarstellung des Basislaktats (in mmol/l) nach DICKHUTH et al. (1991), gruppiert in kurze vs. lange Stufe und anteiligen Körperfettgehalt (in %) Abb. 38: Deskriptive graphische Darstellung der approximierten Stufenhöhe (in km/h) im Mittel, differenziert nach Körperfettgruppen und Stufendauer Abb. 39: Die tageszeitliche Veränderung der Leistungsfähigkeit (WEINECK, 2000, S. 261) Abb. 40: Herzfrequenzmittelwerte (in S/min) der kurzen und langen Stufe mit Angabe des Signifikanzniveaus und Probandenanzahl pro Stufe Abb. 41: Kinetik der Herzfrequenz nach verschiedenen Arten der Ausbelastung (ISRAEL, 1982, S. 88) Abb. 42: Herzfrequenzmittelwerte nach der Belastung (in S/min) differenziert nach kurzer vs. langer Stufendauer Abb. 43: Einfluss des Trainingszustands auf den systolischen Blutdruck in Abhängigkeit des Alters (KLEINMANN, 1980, S. 240) Abb. 44: Abhängigkeit des RR sys und RR dias von der Intensität einer körperlichen Leistung (THEWS & VAUPEL, 2001, S. 161) Abb. 45: Der Einfluss unterschiedlicher Ernährungssituationen auf Form und Lage der Laktat-Leistungskurve, dargestellt an einem Einzelfall (BRAUMANN et al., 1987, S.37) Abb. 46: Laktatmittelwerte (in mmol/l) der kurzen und langen Stufe mit Angabe des Signifikanzniveaus und Probandenanzahl pro Stufe Abb. 47: Simulation von Muskel- und Blutlaktat bei zwei Minuten dauernder hoher Laktatbildung (vgl. HECK, 1990, S. 41) Abb. 48: Darstellung der Herzfrequenz- und Laktatkurven von Proband Nr. 8 bei 5- und 8-minütiger Stufendauer (nähere Erläuterungen im Text) Abb. 49: Trainingsintensitäten und angestrebte Laktat- und Herzfrequenzbereiche, abgeleitet aus einer Laufbandergometrie (DICKHUTH, 2000, S. 208)... 84

11 Tabellenverzeichnis VIII Tabellenverzeichnis Tab. 1: Überblick über die Belastungsschemata für die Laufbandergometrie Tab. 2: Beurteilungskriterien der Ausbelastung (DE MARÉES, 2002, S. 459)... 6 Tab. 3: Anthropometrische Daten der Versuchspersonen (KF = Körperfettanteil, KW = Körperwasseranteil) Tab. 4: Test auf Normalverteilung nach Kolmogorov-Smirnov Tab. 5: Deskriptive tabellarische Darstellung des systolischen Blutdrucks (in mmhg) vor der Belastung, differenziert nach Dauer der Belastungsstufe sowie simultan nach dem prozentualen Körperfettanteil Tab. 6: Inferenzstatistische Analyse der Ergebnisse bezüglich des systolischen Blutdrucks vor der Belastung mittels zweifaktorieller ANOVA (Faktoren: Stufendauer und Körperfettanteil) Tab. 7: Mittelwertdarstellung des systolischen Blutdrucks (in mmhg) nach der Belastung, unterteilt in Körperfettgruppe und Stufendauer Tab. 8: Inferenzstatistische Analyse der Ergebnisse bezüglich des systolischen Blutdrucks nach der Belastung mittels zweifaktorieller ANOVA (Faktoren: Stufendauer und Körperfettanteil) Tab. 9: Deskriptive tabellarische Darstellung des diastolischen Blutdrucks (in mmhg) vor der Belastung, unterteilt in Körperfettgruppe sowie in kurze und lange Stufendauer Tab. 10: Inferenzstatistische Analyse der Ergebnisse bezüglich des diastolischen Blutdrucks vor der Belastung mittels zweifaktorieller ANOVA (Faktoren: Stufendauer und Körperfettanteil) Tab. 11: Tabellarische Darstellung der Mittelwerte des diastolischen Blutdrucks (in mmhg) nach der Belastung, untergliedert in Körperfettanteil der Probanden sowie kurzer und langer Stufendauer Tab. 12: Inferenzstatistische Analyse der Ergebnisse bezüglich des diastolischen Blutdrucks nach der Belastung mittels zweifaktorieller ANOVA (Faktoren: Stufendauer und Körperfettanteil) Tab. 13: Mittelwerte des arteriellen Mitteldrucks (in mmhg) vor der Belastung, differenziert nach Körperfettgruppe und Dauer der Belastungsstufe Tab. 14: Inferenzstatistische Analyse der Ergebnisse bezüglich des arteriellen Mitteldrucks vor der Belastung mittels zweifaktorieller ANOVA (Faktoren: Stufendauer und Körperfettanteil) Tab. 15: Deskriptive tabellarische Darstellung des arteriellen Mitteldrucks (in mmhg) nach der Belastung, eingeteilt in prozentualen Körperfettanteil sowie in kurze vs. lange Stufe... 26