Verbesserung der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit durch leichtes Ausdauertraining

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1 Verbesserung der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit durch leichtes Ausdauertraining Olaf Schedler und Jochen Zinner Zusammenfassung In einer repräsentativen Probandengruppe von Teilnehmern mit einem Durchschnittsalter von 46 Jahren wurde anhand eines PWC-130-Fahrradergometerbelastungstests die körperliche Leistungsfähigkeit und die Belastbarkeit des kardiopulmonalen Systems überprüft. Innerhalb der Belastungsgrenzen erfolgte eine Gruppeneinteilung. In einem Zeitraum von fünf Wochen wurde nachfolgend ein leichtes Ausdauertraining durchgeführt. Durch dieses Training konnte in allen Ausgangsgruppen die körperliche Leistungsfähigkeit und die kardiopulmonale Belastbarkeit gesteigert werden. Insbesondere profitierten diejenigen Probanden, die im PWC- 130-Eingangsuntersuchungstest eine geringe Leistungsbreite aufwiesen. Es wird vermutet, dass ein regelmäßiges Ausdauertraining die kardiopulmonale Belastbarkeit steigert und somit den Anteil der Herz-Kreislauferkrankungen senken kann. Schlüsselwörter: Herzkrankheit, kardiovaskulär, Belastungstest, Todesursachen, Risikostratefizierung. Abstract Among a representative test group of 27,500 participants with an average age of 46 years, the physical performance and capacity of the cardio pulmonary system was tested by means of a PWC 130 bicycle ergometer performance test. According to their respective performance limits, participants were divided into groups. In a time-frame of five weeks, a light endurance training was being absolved. Through this training, the physical performance and the cardio pulmonary capacity, were increased. Participants, who showed lower rates in the initial PWC 130 test, profited the most. Therefore, it might be deducted that regular endurance training increases the cardio pulmonary capacity, and thus helps reduce the risk of cardiovascular diseases. Keywords: heart disease, cadio vascular, endurance test, cause of death, risk stratification Seite 40

2 Problemstellung In Deutschland zählen laut Statistischem Bundesamt (2010) Herz-Kreislauf erkrankungen mit 41,7% zu den häufigsten Erkrankungs- und Todesursachen. Ursache dafür sind chronische ischämische Herzkrankheit, akuter Myokardinfarkt und Herzinsuffizienz, die durch Arteriosklerose, arterielle Hypertonie und metabolische Dysversorgung verursacht werden. Dabei gilt ein Lebensalter ab dem 40. Lebensjahr bereits als gefährdet. Diagnostisch kann die körperliche Leistungsfähigkeit und die kardiovaskuläre Belastungsfähigkeit sowie der allgemeine Gesundheitszustand der Probanden durch eine Fahrrad ergometrie (PWC 130) eingeschätzt und Aussagen auf das kardiopulmonale Erkrankungsrisiko gemacht werden. Thera peutisch ist aus der Literatur bekannt, dass aerobes Ausdauertraining bei angemessener Intensität und Dauer sowohl bei Gesunden als auch bei Kranken bis zu einem Alter von 70 Jahren bereits nach drei Monaten regelmäßigen Trainings zu Verbesserungen der kardiopulmonalen Belastbarkeit führt (Hottenrott, Ringel & Montanus, 2006 und Stempler, 1988). Bisher ist ungeklärt, ob eine kürzere Trainingszeit unter drei Monaten ebenfalls zur Steigerung der Ausdauer bei untrainierten Probanden führt und somit eine Verbesserung der Gesundheit erreicht werden kann. Methodik In einer prospektiven Studie wurde die Wirksamkeit eines leichten Ausdauertrainings über eie Dauer von fünf Wochen an insgesamt Probanden (männlich 9.614, weiblich ) mit einem Altersdurchschnitt von 46 Jahren mittels eines Fahrradergometerbelastungstests untersucht. Bei dem Physical Working Capacity Belastungstest (PWC) wurde die körperliche Leistungsfähigkeit nach dem WHO- oder BAL Schema hinsichtlich einer primären Belastungsfähigkeit in Watt vorgenommen. Die erreichte Pulsfrequenz pro Minute kann in der Leistungsfähigkeit innerhalb der maximalen und submaximalen Herzfrequenz pro Minute differenziert werden. Die maximale Herzfrequenz pro Minute wurde durch Subtraktion des Lebensalters in Jahren von dem Herzfrequenzgrenzwert von 220 errechnet. Die submaximale Herzfrequenz ergab sich die Subtraktion der Hälfe des Lebensalter in Jahren und des submaximalen Herzfrequenzgrenzwertes von 170. Insgesamt wurde für Probanden über dem 50. Lebensjahr oder bei leistungsschwachen Probanden über dem 40. Lebensjahr eine Maximalbelastung von 130 Pulsschlägen pro Minute (PWC 130) festgelegt. Daraufhin wurde im Untersuchungsprozedere mit jeweils 50 Watt gestartet und einer stufenförmigen Belastung um jeweils 25 Watt gesteigert. Beim erstmaligen Erreichen einer Pulsfrequenz von 130 Schlägen pro Minute wurde der Test abgebrochen und der erreichte Leistungswert in Watt durch Interpolation ermittelt. Auf Grund der methodischen Vereinfachungen wurden die Pulsfrequenzen und die Herzfrequenzen gleichgesetzt. Die Probanden wurden entsprechend der von ihnen erreichten Leistungswerte des Ausgangstestes in drei Gruppen eingeteilt, wie in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1 Ausgangsleistungsgruppen Bewertung Watt Gruppe Gruppe Gruppe 3 50 Heft 1/2011 Seite 41

3 Schedler, Zinner Nach Erstuntersuchung erhielten alle drei Gruppen einen differenzierten Plan für ein leichtes, aber regelmäßiges Ausdauertraining, dessen Wirksamkeit nach fünf Wochen durch die Wiederholungen des Ausgangstests geprüft wurden. Ergebnisse Mit dem Untersuchungssetting des PWC-130- Tests konnte keine Erhebung der submaximale Herzfrequenz (Hf = 146 Schläge / min) der Probandengruppe erfolgen. Somit kann keine Einschätzung der Belastungsfähigkeit hinsichtlich der maximalen oder submaximalen Herzfrequenz- bzw. körperlichen Belastungsgrenze erfolgen. In der Gruppe 1 wurde zu Beginn der Untersuchung eine maximale Belastungsfähigkeit von 100 (±28) Watt analysiert. Nach Beendigung des fünfwöchigen Ausdauertrainings stieg die Leistungsfähigkeit auf 112 (±31) Watt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 dargestellt. Somit erreichten die Probanden der Gruppe ein bis fünf Wochen nach der ersten Messung eine durchschnittliche Steigerung der Wattleistung um 13,0 Watt, bei einer unterhalb der submaximalen Herzfrequenzbelastung gelegenen Grenze. Dieses Ergebnis ist signifikant t (13487) = -70,214, p < 0,05, r = 0,746. Die Probanden der Gruppe 2 erreichten in den Erstuntersuchungen bei 77 (±15) Watt bei einer maximalen Herzfrequenz von 130 Schlägen pro Minute. Am Ende der Trainingsphase (Watt Ende) erhöhte sich die Belastbarkeit auf 94 (±23) Watt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 dargestellt. Die Probanden mit einem Ausgangswert 100 Watt erzielten fünf Wochen nach der ersten Messung (Watt Start) eine durchschnittliche Erhöhung ihrer Wattleistung (Watt Ende) um 16,6 Watt. Dieses Ergebnis ist signifikant t (7014) = -66,870, p < 0,05, r = 0,460. Somit lag der Leistungszuwachs in der Gruppe 2 um 3,6 Watt höher als in der Gruppe 1. Probanden der Gruppe 3, mit einer Ausgangsleistung von 50 Watt und einer Herzfrequenz von 130 Schlägen pro Minute erreichten innerhalb der Testphase einen Tabelle 2 Ergebnisse Gruppe 1 ( 150 Watt bei der ersten Untersuchung), Mittelwertsvergleich der Veränderung nach fünf Wochen Watt Start 99,66 27,931 0,240 Watt Ende 112,62 31,490 0,271 Anmerkung. n = Tabelle 3 Ergebnisse Gruppe 2 ( 100 Watt bei der ersten Untersuchung), Mittelwertsvergleich der Veränderung Veränderung nach fünf Wochen Watt Start 76,95 14,536 0,174 Watt Ende 93,52 22,937 0,274 Anmerkung. n = Seite 42

4 Verbesserung der kardioplmonalen Leistungsfähigkeit Tabelle 4 Ergebnisse Gruppe 3 ( 50 Watt bei der ersten Untersuchung), Mittelwertsvergleich der Veränderung nach fünf Wochen Watt Start 50,00 0,000 0,000 Watt Ende 74,60 22,029 0,678 Anmerkung. n = Leistungszuwachs bis 75 Watt und steigerten somit ihre kardiale Belastbarkeit gegenüber der Gruppe 2 um 8 Watt und gegenüber der Gruppe 1 um 11,6 Watt. In der Tabelle 4 sind die Ergebnisse der Gruppe 3 dargestellt. Bei den Probanden mit Ausgangswert 50 Watt sind fünf Wochen nach der ersten Messung durchschnittliche Erhöhungen der Wattleistungen um 24,6 Watt zu messen. Dieses Ergebnis ist signifikant t (1056) = 36,303, p < 0,05. Aus den Ergebnissen aller Gruppen kann abgeleitet werden, dass der höchste Leitungszuwachs in der Gruppe mit der geringsten Belastungsstufe erreicht wurde. Die Veränderungen bei untrainierten bzw. weniger trainierten Personen, werden in Abbildung 1 dargestellt. Wie aus Abbildung 1 zu ersehen ist, steigern Probanden mit niedrigem Ausgangswerten ( 50 Watt) ihre Leistung am deutlichsten (durchschnittlich um 21 Watt), wobei Personen mit höherem Ausgangswert ( 140 Watt) eine geringere Steigerung (um 13 Watt) aufweisen. Abbildung 1. Mittlerer Zuwachs der Wattleistungen innerhalb der Belastungsgruppen. Heft 1/2011 Seite 43

5 Schedler, Zinner Diskussion Unter den Gesichtspunkten der maximalen Herzfrequenzbelastungsgrenze und der submaximalen Herzfrequenzbelastungsgrenze liegen alle Ergebnisse unterhalb dieser kardiopulmonalen Grenzen. Da die Größe der Pulserhöhung Auskunft über die Leistungsfähigkeit des Herz-Kreislaufsystems und damit für die Diagnostik kardialer Erkrankungen bzw. Leistungsreserven genutzt werden kann, resultiert daraus eine erheblich eingeschränkte Leistungsfähigkeit des kardiopulmonalen Systems. Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass sich damit eine Erkrankungs- und Todesursachenhäufung ergibt. Unter dieser Einschränkung der reduzierten kardiopulmonalen Leistungsfähigkeiten konnte die Wirksamkeit des kurzen Trainings in jeder Gruppe nachgewiesen werden, wobei der prozentuale Zuwachs bei den Probanden mit dem niedrigen Ausgangswert am größten war, was sich bereits aus der belastungsphysiologischen Dynamik ergibt. Es ist daher damit zu rechnen, dass eine prolongierte Phase mit leichtem Ausdauertraining die kardiopulmonale Belastbarkeit weiter steigert und somit das subjektive Wohlbefinden, das Gefühl von Gesundheit erhöht und den Anteil der Herz- Kreislauferkrankungen reduzieren kann. Literatur Hottenrott, K., Ringel, K. & Montanus, H. (2006). Belastungssteuerung bei Untrainierten anhand von leistungsdiagnostischen Befunden eine kritische Betrachtung. In Ferrauti, A. & Remmert, H. (Hrsg.), Trainingswissenschaft im Freizeitsport. Schriften der Deutschen Vereinigung für Sportwissenschaft, Band 157 (S ). Hamburg: Czwalina. Statistisches Bundesamt, Gesundheit; Todesursachen in Deutschland; Fachserie 12 Reihe 4, Wiesbaden 2010 Stempler, Th. (1988). Gesundheit-Fitness- Freizeitsport. Bund Verlag Köln Kontakt Prof. Dr. med. Olaf Schedler Unfallkrankenhaus Berlin Prof. Dr. Jochen Zinner H:G Hochschule für Gesundheit und Sport Kontaktadresse Prof. Dr. med. Olaf Schedler Unfallkrankenhaus Berlin Warener Straße Berlin olaf.schedler@my-campus-berlin.com Seite 44