w w w. a c a d e m y o f s p o r t s. d e w w w. c a m p u s. a c a d e m y o f s p o r t s. d e Medizinische Spiroergometrie L E SEPROBE
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Kapitel 3 - Leistungsparameter der Spiroergometrie Neben der durch die Ergometrie gewonnen Leistungsparameter, wie z. B. Laktatwerte und Herzfrequenz, ermöglicht die Spiroergometrie weitere Leistungsparameter wie O²-Aufnahme, CO2-Abgabe, Atemzugvolumen, Atemfrequenz, Atemminutenvolumen, Atemäquivalent, Sauerstoffpuls und Respiratorischer Quotient, welche im Folgenden näher erklärt werden. 3.1 Maximale O2- Aufnahme (VO2max) Die maximale Sauerstoffaufnahme gilt als direktes Maß für den aeroben Energieumsatz. Darunter versteht man die maximale Sauerstoffaufnahme unter Ausbelastung, sie dient als Bruttokriterium der Ausdauerleistungsfähigkeit. Der mittlere Maximalwert bei Untrainierten liegt nach HOLLMANN, für Frauen zwischen dem 20. und 30. Lebensjahr bei 2,2 l/min, bei Männern bei 3,3 l/min. Hochleistungssportler erreichen Werte bis zu 6,0 l/min. Nach dem 30. Lebensjahr nimmt die maximale Sauerstoffaufnahme, im Mittel, bei Männern um 1 % und bei Frauen um 0,8 % pro Jahr ab. Die maximale O2-Aufnahme ist durch Training um ca. 25 % steigerbar, insgesamt ist jedoch die maximal mögliche O2- Aufnahme und damit auch die maximal mögliche kardiopulmonale Leistungsfähigkeit genetisch determiniert und folgt in der Gesamtbevölkerung einer Gaußschen Nomalverteilungskurve. VO2 max [l/min] (Hoch-)Leistungssportler 6,0 Hobbysportler 3,5 4,0 Ski-Alpin-Weltcup (f/m) 3,7 (f) 5,3 (m) Senioren-Triathlet (68 J.) 4,5 5,0 Herzpatient (Postinfarkt) 1,0 1,5 Herztransplantierter 1,5 2,0 Tabelle 2 - Ergebnisse beispielhafter Untersuchungen Die obige Tabelle soll verdeutlichen, dass der Verlust bzw. das Absinken der körperlichen Leistungsfähigkeit im Altersgang keine schicksalhafte, krankhafte Entwicklung darstellt. Der Erhalt der körperlichen Leistungsfähigkeit bestimmt in dominierender Weise Parameter der Gesundheit und des subjektiven Wohlbefindens. Academy of Sports GmbH Seite 15 von 56
Mit unter ist diese Erkenntnis zur Risikominimierung und Prognoseverbesserung hervorragen geeignet. Academy of Sports GmbH Seite 16 von 56
Abbildung 3 - Verlauf von VO2 während einer Spiroergometrie Maximal möglicher Wert = VO2-max ist erst erreicht, wenn die O2-Kurve sich am Ende abflacht und nicht weiter ansteigt = levelingoff-phänomen. Academy of Sports GmbH MS11 Erreichter maximaler Wert = VO2-Peak Belastungsende eseprobe
3.2 Relative 02-Aufnahme (relative VO2 max) Aufgrund unterschiedlicher Körpermaßen ist eine maximale Sauerstoffaufnahme nur bedingt zum Vergleich der Ausdauerleistungsfähigkeit geeignet. Stattdessen sollte der Bezug zu den individuellen Körpermaßen hergestellt werden, um so die unterschiedlichen Leistungen der Versuchspersonen zu vergleichen und zu bewerten. Die relative Sauerstoffaufnahme liegt bei Männern im Mittel bei 45 ml/(min x kg), bei Frauen im Mittel bei 38 ml/(min kg). Die Werte der relativen Sauerstoffaufnahme liegen bei Ausdauersportlern deutlich über den Werten der Nichtsportler, während Sportler aus Sportarten welche nicht ausdauerbetont sind, sich kaum von Nichtsportlern unterscheiden 3.3 Atemzugvolumen (AZV) Das Atemzugvolumen, ist das Lungenvolumen welches bei normaler Atmung ein- und ausgeatmet wird. Bei Körperlicher Arbeit nimmt das Atemzugvolumen auf Kosten des inspiratorischen (Volumen, welches nach einer normalen Einatmung noch zusätzlich eingeatmet werden kann) und des exspiratorischen (Volumen, das nach einer normalen Ausatmung noch zusätzlich ausgeatmet werden kann) Reservevolumens zu. Abbildung 4 - Atemfrequenz und Atemzugvolumen im Laufe einer Belastung (de Marées, 2002) Academy of Sports GmbH MS11
3.4 Atemfrequenz (AF) Die Atemfrequenz kennzeichnet die Zahl der Atemzüge pro Minute. Dieser Wert wird elektronisch oder per mathematische Integration bestimmt. Die Normalwerte für diesen Parameter liegen in Ruhe bei circa 12-16 Atemzügen pro Minuten. Somit kann man bei dieser Messung und Vorliegen einer erhöhten Ruheatemfrequenz wiederum gut auf Lungenerkrankungen schließen. Unter Belastung kann dieser Wert bis auf 40 50 (60) Atemz./min. ansteigen. Abbildung 5 - Beispiel-Zeitgrafik Das Atemzugvolumen steigt im Testverlauf von ca. 0,5l/min auf ca. 55 % der VK. 3.5 Atemminutenvolumen (AMV) Darunter versteht man das in einer Minute geatmete Luftvolumen. Dieser Wert wird aus dem Atemzugvolumen und der Atemfrequenz ermittelt. Der Normalwert ist abhängig von der Einsekunden-Kapazität. Die bei maximaler Belastung auftretende Hyperventilation steht hierbei für den Versuch des Körpers eine drohende metabolische Azidose zu kompensieren. In Ruhe liegt dieser Wert bei 5 8 l/min. Wenn ein Patient früh dazu neigt ein höheres Atemminutenvolumen zu entwickeln ist das ein gutes Kennzeichen für eine schlechte kardiale Situation. Academy of Sports GmbH Seite 19 von 56
3.6 Atemäquivalent (AÄ) Das Atemäquivalent ist das Verhältnis von AMV (l/min) zur Sauerstoffaufnahme VO2 (l/min). Das Atemäquivalent gilt auch als Maß der Ökonomie der Atmung. Demnach steht ein kleines Atemäquivalent für eine ökonomische Atmung, da für die Aufnahme von einem Liter O2 entsprechend wenig Atemminutenvolumen benötigt wird. In Ruhe wird etwa 25 Liter eingeatmete Luft benötigt, um einen Liter O2 aufnehmen zu können. Mit zunehmender körperlicher Arbeit wird die Atmung zunehmend unökonomischer. Es werden bis zu 30-40 Liter Luft benötigt, um ein Liter O2 aufzunehmen. Abbildung 6 - Atemaquivalent 3.7 Sauerstoffpuls (O2-Puls) Transportierte Menge O2 in ml pro Herzschlag. Die Normwerte betragen überschlagsmäßig bei Frauen ca. 10 ml/herzschlag, bei Männern ca. 15 ml/herzschlag, bei Sportlern über 20 ml O2 pro Herzschlag. Bei der Beurteilung des O2-Pulses im Rahmen der Spiroergometrie ist auch die Beurteilung der Kurvenform notwendig (siehe Abbildung). Eine Plateauausbildung des O2- Pulses unterhalb des Normwertniveaus ist als Hinweis auf eine kardiale oder pulmonale Erkrankung zu werten. Academy of Sports GmbH Seite 20 von 56
Die Normalwerte sind wiederum abhängig vom Alter, Geschlecht, Körpergröße, Körpergewicht, Art der Belastung, Trainingszustand und vom Hb-Gehalt. Dieser Parameter erlaubt eine Beurteilung des Schlagvolumens. Abbildung 7 - Durchschnittliche Sauerstoffpulswerte: Mit zunehmender Belastungsstufe flacht sich die Kurve immer mehr ab. Academy of Sports GmbH Seite 21 von 56
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