Laktatleistungsdiagnostik in der ärtzlichen Praxis. Qualitätssiegel und Zertifikate der DGSP

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1 Laktatleistungsdiagnostik und Belastungssteuerung in der niedergelassenen Praxis Prof. Dr. Kuno Hottenrott Institut für Leistungsdiagnostik und Gesundheitsförderung der Martin Luther Universität Halle Wittenberg Laktatleistungsdiagnostik in der ärtzlichen Praxis Qualitätssiegel und Zertifikate der DGSP Fortbildung Medizinische Laktat Leistungsdiagnostik (Ausbildungsinhalte nach DGSP Vorgaben) 4 UE: Theoretische Grundlagen der Leistungsdiagnostik 4 UE: Allgemeine Belastungsreaktion und Trainingslehre 2 UE: Gerätekunde UE: Durchführung und Interpretation von Laktatleistungskurven 4 UE: zur freien Gestaltung 1

2 Belastungsverfahren zur Leistungsdiagnostik Belastungsverfahren in der Praxis Zeit Rampentest Sinus Stufentest 350 (Rampen, Stufen, Sinus, Dauertest) Stufentest (mind. 2 min) Leistung [W] Zeit Dauerbelastungstest Zeit Einzelfall Langzeitstudie Zeitraum: 7 16 Jahre Einzelfall Langzeitstudie Zeitraum: 7 16 Jahre Laufband Rampentest Geschwindigkeit [km/h] Steigerung 1 km/h pro Minute 7 Jahre (6J, 11M) Belastungszeit [min] 8 Jahre (7J, 11M) Jahre (8J, 11M) 8 2

3 Einzelfall Langzeitstudie Zeitraum: 7 16 Jahre HF Änderung im Laufband Rampentest Herzfrequenz beim Laufband-Rampentest Jahre (9J, 11M) 11 Jahre (J, M) Jahre (12J, M) Herzfrequenz [min -1 ] Jahre 9 Jahre 12 Jahre Jahre (13J, 11M) Laufbandgeschwindigkeit [km/h] HF (1/min) HFmax im Laufband-Rampentest (Mädchen 6-16 Jahre) Lebensalter (Jahre) 11 VO 2 max [ml/kg min] ,6 Einzelfall Langzeitstudie Zeitraum: 7 16 Jahre Maximale Sauerstoffaufnahme Maximale Sauerstoffaufnahme 72,1 68,6 65,4 65,7 62,3 63,4 62,1 58,8 800m 2:44 min 22 kg 25 kg A l t e r 27 s kg d u r c h 31 s c kgh n i t t 34 kg 36 kg 45 kg 54 kg 13 km/h 14 km/h 15 km/h 16 km/h 17 km/h 17 km/h 19 km/h 20 km/h 20 sec Alter [Jahren] Alter [Jahren] 63,7 800m 2:26 min 62, m 2:20 min 132 cm 139 cm 122 cm 142 cm 126 cm 161 cm 170 cm 147 cm Größe Gewicht vmax Normwerte (nach Klimt) für rel.vo 2 max: Jungen: Ø 45 ml/kg/min; Mädchen: ml/kg/min Hottenrott & Gronwald,

4 Allgemeine Prinzipien für Stufentests Allgemeine Prinzipien für Stufentests Streckenlänge oder die Belastungsdauer sind auf jeder Stufe gleich zuhalten und sollte mindestens 800m bzw. 3 min betragen. Genauigkeit der Testaussage nimmt mit der Anzahl der Stufen zu. Als optimal haben sich 5 6 Stufen Zunahme der Geschwindigkeit bzw. der Leistung richtet sich nach der Anzahl der Belastungsstufen und der Leistungsfähigkeit des Athleten. Je länger die Wettkampfstrecke des Sportlers ist, desto länger sollte die Belastungsdauer im Stufentest gewählt werden. Der Stufentest ist möglichst sportartspezifisch durchzuführen. Als Belastungssteigerung im Laufstufentest hat sich für Volksläufer 1,5 2,0 km/h und für Leistungssportler maximal 1 km/h bewährt. Hottenrott & Neumann, 2008 Hottenrott & Neumann, 2008 Testprotokolle für die Laufbandergometrie Zielgruppe (Testprotokoll) Stufendauer/ Stufenlänge Anfangsgeschwindigkeit Geschwindigkeitserhöhung / Bandneigung Rehabilitationssport 2-6 km/h 3 min 2,5% Fitnesssport 6-8 km/h 3 min 2 km/h Sportspielarten 8 km/h 3 min / m 1,5 km/h Mittel- /Langstreckenlauf -14 km/h 3-5 min / m 1 2 km/h Marathonlauf (LsP) -14 km/h 3-5 min / 2km 4km 1-1,5 km/h Zielgruppe (Testprotokoll) Herzgruppen (WHO) Stufentest Protokolle (Fahrradergometrie) Anfangsleistung Stufendauer Leistungserhöhung pro Stufe 25 Watt 2 min 25 Watt Sportler (BAL) 50 oder 0 Watt 3 min 50 Watt Hollmann/Venrath 30 Watt 3 min 40 Watt Leistungssport / Watt 4-5 min 30 Watt Hochleistungssport Watt 3 min 20 Watt Hottenrott & Neumann, 2008 Hottenrott & Neumann,

5 Stufentestprogramme (Zeitvorgaben) Belastungszeit: 2 min/stufe: Untrainierte, KHK Patienten 3 min/stufe: Fitnesssportler, Spielsportler 4 min/stufe: Ausdauertrainierte im LZAI III 5 min/stufe: Ausdauertrainierte im LZA IV V Stufensteigerung Gering: 0,25 m/s; 1 km/h; 20 Watt (Ausdauertrainierte) Mittel: 0,5 m/s; 1,5 km/h; 30 Watt Hoch: 2 km/h; 50 Watt Anzahl der Stufen mindestens 4 optimal: 5 7 Anfangsbelastung: individuell nach Leistungsfähigkeit Umrechnung: 1 m/s = 3,6 km/h Hinweise zu Randbedingungen bei stufenförmigen Ausdauertests Vor dem Test: Gesundheitszustand des Sportlers hinterfragen (Anamnesebogen der DGSP). Aus ärztlicher oder gesundheitlicher Sicht dürfen keine Einwände zur Belastbarkeit vorliegen. Letzte Hauptmahlzeit 3 h vor dem Test, 1 2 h vor Test leicht verdauliche Kost sinnvoll. Aufwärmen vor der Belastung 5 min Hinweise zu Randbedingungen bei stufenförmigen Ausdauertests Festlegung der Höhe der Anfangsbelastung unter Berücksichtigung des aktuellen Leistungsvermögens. Nach dem Test sollte der Sportler ein Cool down Programm über 5 min durchführen. Infolge des motorischen Lerneffekts besonders bei Laufbandtests ist der erste Test immer kritisch zu bewerten bzw. als Übungstest anzusehen. Die Wiederholung von leistungsdiagnostischen Tests ist erst nach 4 6 Wochen sinnvoll, weil es erst danach zu einer echten Anpassung kommt Leistungsdiagnostik Lauf Ausdauerstufentest Ziel: u.a. Festlegung von Belastungsbereichen 4 6x800m, 4 6x00m, 4 5x1200m, 4x2000m, 4x3000m, 3 bis 5minütige Belastungsstufen Kurzzeitstufentest zur VO 2 max Bestimmung Ziel ist die Bestimmung der aeroben Leistungsentwicklung (Messung der max. Sauerstoffaufnahme) Beginn: 4,5 m/s bei Männer, 4,0 m/s bei Frauen Geschwindigkeit steigt alle 30sec um 0,25m/s 5

6 Kurzzeitstufentest (Lauf) Herzfrequenz [1/min] ,5 4,75 5 5,25 5,5 5,75 6 6,25 6,5 6,75 7 VO 2 [ ml/kg min] 3. min Erholung 8-12 mmol/l Laktat Geschwindigkeit [m/s] Auswertung von Laktatstufentests Schwellenwertbestimmung Ableitung von Trainingsbereichen Beginn: 4,5 m/s bei Männer, 4,0 m/s bei Frauen Geschwindigkeit steigt alle 30sec um 0,25m/s Drei Phasenmodell der Energiebereitstellung Laktat (mmol/l) Trainingsbereiche Phase III WSA anaerober Stoffwechsel Phase II REKOM GA 1 GA GA 2 Phase I REKOM GA 1 GA 2 WSA aerob anaerober Mischstoffwechsel aerober Stoffwechsel % der maximalen Herzfrequenz (mod. nach Skinner & McLellan, 1980). WSA: Wettkampfspezifisches Ausdauertraining GA Grundlagenausdauertraining REKOM: Regenerations und Kompensationstraining 6

7 Aerobe Schwellen Anaerobe Schwellen Individuelle aerobe und anaerobe Laktatschwelle (nach Dickhuth et al.) ~MaxLass IAT LT Maximales Laktat Steady State (MaxLass) LT =: lactat threshold (Tiefpunkt Laktatäquivalent) IAT:= LT + 1,5 mmol/l 7

8 Dauerbelastung ( 4 x min) mit konstanter Laufgeschwindigkeit an der anaeroben Schwelle Stundenlauf auf der Bahn mit 80% der individuellen HFmax 2,43 2,66 2,61 2,49 mmol/l Laktat Eigene Daten, 1992 Dauerbelastungstest (4 min) Geschwindigkeit [km/h] Dauerlaufbelastung mit konstanter Herzfrequenz (Intensität = OwnZone hart) 13 5 N = 20 Geschwindigkeit 12 Laktat Laktat [mmol/l] Originalaufzeichnung (h/p cosmos puslar 3.0) Hottenrott et al., Zeit [min] 0 Hottenrott et al.,

9 Einzelanalyse Softwartegestützte Auswertung der Laktatwerte Winlactat (Fa. Mesics) Einzelanalyse Vergleichsanalyse 9

10 Trainingsplanung Lauftalent: Juniorin, 3. DLV Bestenliste Extreme Rechtsverschiebung nach Monaten Lauftraining Einfluss der Höhe auf Laktat und HF T1: März 07 T2: April 07 T3: Juli 07 WM Aug. 07 Weltmeisterin 2007 Irina Kalentieva Normobarer Hypoxieraum am ILUG (Uni Halle)

11 Laktat in mmol/l Einfluss der Höhe auf die Laktatkinetik O 2 21% 17% 15% Veränderung der Laufgeschwindigkeit im Vergleich Normoxie und Hypoxie v in km/h *** *** 20 *** ** *** 15 * km/h 8,5km/h km/h 11,5km/h 13km/h 0 21% 17% 15% 21% 17% 15% 21% 17% 15% O 2 v IAS v 4mmol/l v Max Eigene Daten, veröffent. Schulz et al., 2008 Eigene Daten, veröffent. Schulz et al., 2008 Einfluss der Höhe auf die Herzfrequenz HF in S/min % 17% 21% O 2 HF in S/min Maximale HF und Schwellen HF unter Normoxie und Hypoxie identisch 1 7km/h 8,5km/h km/h 11,5km/h 13km/h 0 21% 17% 15% 21% 17% 15% 21% 17% 15% O 2 HF IAS HF 4mmol/l HF Max Eigene Daten, veröffent. Schulz et al., 2008 Eigene Daten, veröffent. Schulz et al.,

12 Sportartspezifische Laktatkinetik Ist eine Übertragbarkeit von fahrradergometrisch ermittelten Trainingsschwellen auf ein Lauftraining möglich? Herzfrequenz Sauerstoffaufnahme Inlineskating, Radfahren und Laufen Laktat (mmol l -1 ) Herzfrequenz (Schläge min -1 ) Inline Lauf Rad Inline 120 Lauf Rad Sauerstoffaufnahme (ml kg -1 min -1 ) N = 6 [Hottenrott, 2001] Beziehung von Sauerstoffaufnahme und Laktat im Vergleich Inlineskating, Laufen und Radfahren Beziehung von Herzfrequenz und Laktat im Vergleich Inlineskating, Laufen und Radfahren Sauerstoffaufnahme (ml/(kg*min)) InlineSkate Laufen Radfahren N = 6 Herzfrequenz (1/min) Inline Lauf Rad Laktatkonzentration (mmol/l) Laktatkonzentration (mmol/l) [Hottenrott, 2001] [Hottenrott, 2001] 12

13 Fazit: Radergometerdaten können nicht für die Festlegung von Trainingsbereichen im Lauf genutzt werden. Laktatkinetik ist sportartspezifisch und disziplinspezifisch. Beispiel aus dem Schwimmsport Untersuchungsdesign (5x200 m Schwimmen) Schwimmfeldtests (5 x 200 m) N = 12 S: Schmetterling, R: Rücken, K: Kraul Intensität (in %) 0% 80% 60% 40% 20% 0% Belastungsintensität 76% 80% 84% 88% 92% 3min p. 4min p Stufentest 5min p. 6min p. Messzeitpunkt-1 Messzeitpunkt-2 Messzeitpunkt-3 1 W. 2 W. 3 W. 4 W. 5 W. 6 W. 7 W. 8 W. 9 W. K Rü S K Rü S K Rü S W. = Woche Hottenrott et al., 2006 Hottenrott et al.,

14 Laktatkurven bei verschiedenen Schwimmarten Erfolgreicher Schwimmer (P.B.) Schmetterling Rücken Kraul 2:02 2:05 2:08 2:11 2:14 Mit welcher Laktatkonzentration kann Marathon / Halbmarathon / km gelaufen werden? Laktat [mmol/l] Laktatwerte und Laufgeschwindigkeit (n = 580) ,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 v [m/s] Marathon Halbmarathon Zehnkilometer Linear (Marathon) (nach Föhrenbach, 1986) Eigene unveröff. Daten,

15 Laktat [mmol/l] Mittlere Laktatkonzentration bei unterschiedlichen Laufdisziplinen Zehnkilometer Halbmarathon Marathon Männer Frauen Herzfrequenz [S/min] Herzfrequenz und Geschwindigkeit ,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 Laktat [mmol/l] Marathon Halbmarathon Zehnkilometer Linear (Marathon) Linear (Halbmarathon) Linear (Zehnkilometer) Eigene unveröff. Daten, 2009 Eigene unveröff. Daten, 2009 Herzfrequenz und Laktat 2 Hf [S/min] Neue Pulsformel zur Bestimmung der HF Bereiche ohne Laktatmessung Laktat [mmol/l] Marathon Halbmarathon Zehnkilometer Linear (Marathon) Linear (Halbmarathon) Linear (Zehnkilometer) Eigene unveröff. Daten,

16 Trainings Herzfrequenzformeln Hollmann/Baum Trainingsherzfrequenz = 180 Lebenshalter Begleitende Untersuchung zur Vorbereitung auf den E.ON Mitte Kassel Marathon Frauen (n = 38) Männer (n = 53) Sig. Alter (Jahren 40,7 ± 4,3 41,9 ± 4,9 p = 0,39 Größe (m) 166,9 ± 5,4 178,9 ± 6,6 p < 0,01 Gewicht (kg) 63,5 ± 6,3 78,3 ± 9,3 p < 0,01 BMI 22,8 ± 2,3 23,4 ± 2,4 p = 0,17 61 Testdesign 2 Lauffeld-Stufentests (1200m, 1,5 km/h) im Abstand von 3 Monaten Bestimmung der HF und Geschwindigkeit bei Laktat 2, 3, 4, 5 mmol/l (WinLactat 2.7) 62 [Hottenrott & Neumann, 2007] Herzfrequenz [min -1 ] Ergebnis: Frauen haben höhere HF bei 190 Lauffeld-Stufentest * 190 Lauffeld-Stufentest 2 * 170 * Herzfrequenz-Laktat-Kurve der Frauen und Männer vom Lauffeld-Stufentest 1 und 2. Herzfrequenz [min -1 ] 180 * * Laktat [mmol/l] Frauen Männer * Laktat [mmol/l] Frauen Männer * p < 0,01 * p < 0,01 Neue Formel für die Trainingsherzfrequenz (THF) T H F = HF max x 0,70 x LF i x TZ i x GF i x SP i LF i : Leistungsfaktoren i 1 =1,0 Untrainierte; i 2 =1,03 Fitnesssportler; i 3 =1,06 Leistungssportler TZi: Faktor Trainingsziel/Belastungsbereich i 1 =1,0 Grundlagenausdauertraining 1; i 2 = 1,1 GA 1 2 Training, i 3 = 1,2 GA 2 GF i : Geschlechtsfaktoren Frauen: i1=1, niedrige; i2=1,06 mittlere; i3=1,03 hohe Intensität; Männer: i4=1,0 SP i : Sportartfaktor (i1=1 Laufen); HF max :=208 0,7 x Lebensalter, u.a. altersabhängige Regressionen 63 [Hottenrott & Neumann, 2007] [Hottenrott,2008] 16

17 Neuer Trainings-Herzfrequenz-Rechner Ausdruck der Trainingsbereiche für den Sportler / Patienten / Kostenloser Download für Lauf: unter: oder oder Hottenrott & Neumann, 2008 Literatur unter: Mai 20 Hottenrott & Gronwald, 2008 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 17