“Physical activity and exercise training are designed to help patients
recover their age- and gender-appropriate exercise capacity following
an acute clinical episode or other circumstances that focus the need for
improving exercise tolerance.”
(Foster et al., 2001)
Dieses und viele andere Zitate bestätigen, welch wichtige Rolle körperliche
Aktivität und Training für gesunde und kranke Menschen zum Zwecke der
Aufrechterhaltung der körperlichen Leistungsfähigkeit und der
Gesundheitsvorsorge spielen. Kaum jemand wird den präventiven Effekt von exakt
dosierter und kontrollierter körperlicher Belastung, sowohl in der Primär-,
Sekundär- und Tertiärprävention, leugnen.
Körperliche Belastung, Training, Fitness usw. sind alle schmackhafte Stichwörter,
die uns von einem gesünderen Leben träumen lassen. Trotzdem sind es nur
Schlagwörter, die einem ein so großes Feld eröffnen, in dem man sich kaum
zurechtfindet, weil Exaktheit und Fassbarkeit fehlen. Der Laie, und vor allem der
kranke Laie, fühlt sich überfordert.
Jeder Organismus ist ein Einzelstück und auch der Trainingszustand und die
Trainingstoleranz verschiedener Personen sind sehr unterschiedlich. Die
Schwierigkeit liegt nun darin, individuelle Trainingsintensitäten einzugehen, bei
denen man nicht Gefahr läuft, sich selbst im Rahmen des Trainings zu überlasten,
die aber gleichzeitig ein Optimum an präventivmedizinischen Nutzen erwarten
lassen.
Mit dieser Arbeit stelle ich mich der Aufgabe, adäquate Trainingsintensitäten für
Herz-Kreislaufpatienten und Gesunde zu ermitteln.
Die Grundlage dazu ist ein 1-Minuten Stufentest bis zur Erschöpfung, der die
Daten für die Bestimmung der individuellen Ausdauerleistungsgrenze liefern soll. “The exercise prescription is ideally based on the results of a maximal
incremental exercise test.”
(FOSTER et al., 2001)
Mittels Laktatleistungskurve, Herzfrequenzleistungskurve und Atemgasanalyse
sollen Kennpunkte eruiert werden, die genau diese Ausdauergrenze anzeigen.
Durch eine quasi biologische Eichung mit zwei bis drei Steady-State Tests am
Probanden selbst, soll herausgefunden werden, ob Kennpunkte, die auf der
Laktat- und/oder Herzfrequenzleistungskurve basieren, zulässige Parameter zur
Bestimmung von geeigneten Trainingsbelastungen sind.
„MLSS is an excellent tool for assessing fitness level, predicting
endurance performance, and designing training programs.“
(BACON et KERN, 1999)
Inhaltsverzeichnis
1 Hermeneutischer Exkurs
1.1 Die Wirkung von Ausdauertraining auf Herzkreislauferkrankungen
1.2 Die Wirkung von Ausdauertraining auf Bluthochdruck
1.3 Konzepte zur Bestimmung der individuellen anaeroben Schwelle
1.3.1 Trainingsadaptationen bei Training im Bereich der Laktatschwellen
1.4 Ventilatorische Schwellenkonzepte
1.5 Heartrateturnpoint – HRTP
1.6 Das maximale Laktatsteady-State
1.6.1 Abhängigkeit des MLSS von der Art der Übung
1.6.2 Vergleich verschiedener Steady-State Protokolle
1.6.3 Training im MLSS im Zusammenhang mit körperlichen Auswirkungen
2 Methodische Ausführung
2.1 Das Untersuchungskollektiv
2.2 Die Testanordnung
2.2.1 1-Minuten Test
2.2.2 Der Steady-State Test
2.3 Leistungsdiagnostische Parameter
2.3.1 Die Herzfrequenzleistungskurve und der HRTP
2.3.1.1 Der k-Wert
2.3.2 Atemäquivalente von O2 und CO2 ( [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] und [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] )
2.3.3 Die Laktatturnpoints – LTP1 und LTP2
2.3.4 Der Blutdruck
3 Statistische Auswertungen und Ergebnisse
3.1 Vergleich der Wattleistung
3.1.1 Mittelwertvergleich der Umstellpunkte
3.1.1.1 Gesunde Männer
3.1.1.2 Gesunde Frauen
3.1.1.3 Männer mit einer KHK
3.1.1.4 Frauen mit einer KHK
3.1.1.5 Männer mit arteriellem Hypertonus
3.1.1.6 Frauen mit arteriellem Hypertonus
3.1.2 Lineare Regressionen und Korrelationskoeffzienten
3.1.2.1 Gesunde Männer
3.1.2.2 Gesunde Frauen
3.1.2.3 Männer mit einer KHK
3.1.2.4 Frauen mit einer KHK
3.1.2.5 Männer mit arteriellem Hypertonus
3.1.2.6 Frauen mit arteriellem Hypertonus
3.2 Vergleich der Herzfrequenzen
3.2.1 Mittelwertvergleich und Korrelationkoeffizienten der Herzfrequenzen
3.2.1.1 Gesunde Männer
3.2.1.2 Gesunde Frauen
3.2.1.3 Männer mit einer KHK
3.2.1.4 Frauen mit einer KHK
3.2.1.5 Männer mit arteriellem Hypertonus
3.2.1.6 Frauen mit arteriellem Hypertonus
3.2.2 Zusammenfassung der linearen Regressionen und Korrelationskoeffizienten der Herzfrequenzwerte
3.3 Vergleich der Laktatwerte
3.3.1 Mittelwertvergleich und Korrelationskoeffizienten der Laktatwerte
3.3.1.1 Gesunde Männer
3.3.1.2 Gesunde Frauen
3.3.1.3 Männer mit einer KHK
3.3.1.4 Frauen mit einer KHK
3.3.1.5 Männer mit arteriellem Hypertonus
3.3.1.6 Frauen mit arteriellem Hypertonus
3.3.2 Zusammenfassung der linearen Regressionen und Korrelationskoeffizienten der Laktatwerte
3.4 Vergleich der relativen Sauerstoffaufnahme
3.4.1 Mittelwertvergleich und Korrelationskoeffizienten der relativen Sauerstoffaufnahme
3.4.1.1 Gesunde Männer
3.4.1.2 Gesunde Frauen
3.4.1.3 Männer mit einer KHK
3.4.1.4 Frauen mit einer KHK
3.4.1.5 Männer mit arteriellem Hypertonus
3.4.1.6 Frauen mit arteriellem Hypertonus
3.4.2 Zusammenfassung der linearen Regressionen und Korrelationskoeffizienten der Sauerstoffaufnahme
3.5 Festlegung der Steady-State Belastung nach Kriterien der Ausbelastung
3.5.1 Festlegung der Steady-State Belastung der gesunden Probanden
3.5.2 Festlegung der Steady-State Belastung der KHK Patienten
3.5.3 Festlegung der Steady-State Belastung der hypertonen Patienten
3.5.4 Festlegung der Steady-State Belastung Frauen und Männer gesamt
4 Kasuistik
5 Limitierende Faktoren der Untersuchung
6 Diskussion
Conclusio
7 Literaturliste
8 Anhang
Abkürzungen
Lebenslauf
Einleitung
“Physical activity and exercise training are designed to help patients recover their age- and gender-appropriate exercise capacity following an acute clinical episode or other circumstances that focus the need for improving exercise tolerance.”
(Foster et al., 2001)
Dieses und viele andere Zitate bestätigen, welch wichtige Rolle körperliche Aktivität und Training für gesunde und kranke Menschen zum Zwecke der Aufrechterhaltung der körperlichen Leistungsfähigkeit und der Gesundheitsvorsorge spielen. Kaum jemand wird den präventiven Effekt von exakt dosierter und kontrollierter körperlicher Belastung, sowohl in der Primär-, Sekundär- und Tertiärprävention, leugnen.
Körperliche Belastung, Training, Fitness usw. sind alle schmackhafte Stichwörter, die uns von einem gesünderen Leben träumen lassen. Trotzdem sind es nur Schlagwörter, die einem ein so großes Feld eröffnen, in dem man sich kaum zurechtfindet, weil Exaktheit und Fassbarkeit fehlen. Der Laie, und vor allem der kranke Laie, fühlt sich überfordert.
Jeder Organismus ist ein Einzelstück und auch der Trainingszustand und die Trainingstoleranz verschiedener Personen sind sehr unterschiedlich. Die Schwierigkeit liegt nun darin, individuelle Trainingsintensitäten einzugehen, bei denen man nicht Gefahr läuft, sich selbst im Rahmen des Trainings zu überlasten, die aber gleichzeitig ein Optimum an präventivmedizinischen Nutzen erwarten lassen.
Mit dieser Arbeit stelle ich mich der Aufgabe, adäquate Trainingsintensitäten für Herz-Kreislaufpatienten und Gesunde zu ermitteln.
Die Grundlage dazu ist ein 1-Minuten Stufentest bis zur Erschöpfung, der die Daten für die Bestimmung der individuellen Ausdauerleistungsgrenze liefern soll.
“The exercise prescription is ideally based on the results of a maximal incremental exercise test.”
(FOSTER et al., 2001)
Mittels Laktatleistungskurve, Herzfrequenzleistungskurve und Atemgasanalyse sollen Kennpunkte eruiert werden, die genau diese Ausdauergrenze anzeigen. Durch eine quasi biologische Eichung mit zwei bis drei Steady-State Tests am Probanden selbst, soll herausgefunden werden, ob Kennpunkte, die auf der Laktat- und/oder Herzfrequenzleistungskurve basieren, zulässige Parameter zur Bestimmung von geeigneten Trainingsbelastungen sind.
„MLSS is an excellent tool for assessing fitness level, predicting endurance performance, and designing training programs.“
(BACON et KERN, 1999)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1 Hermeneutischer Exkurs
1.1 Die Wirkung von Ausdauertraining auf Herzkreislauferkrankungen
„The potential value of cardiac rehabilitation (CR) with exercise in individuals with coronary artery disease was recognised nearly as early as the clinical description of the disease itself.“
(PIEPOLI et CAPUCCI, 2000)
Bei Patienten mit einem „chronic heart failure“ war physisches Training kontraindiziert. Man fürchtete sich vor schnell auftretenden klinischen Zuständen (PIEPOLI et CAPUCCI, 2000). Nun wird die Zahl der Untersuchungen auf diesem Gebiet immer größer und man ist zu der Erkenntnis gekommen, dass es nicht nur möglich, sondern auch nützlich ist, mit herzkranken Patienten ein sicheres körperliches Training durchzuführen.
„Physical training currently constitutes an important part of treatment of heart failure patients.“
(WIELENGA et al., 1998)
Linksventrikuläre Dysfunktionen führt zu CHF (congestive heart failure). Das Myokard kann beschädigt werden und somit die Herzleistung verringern. Die Patienten werden in ihrer Leistungsfähigkeit eingeschränkt und sind oft nicht mehr in der Lage, die gewohnten täglichen Aktivitäten zu bewältigen. Zwar ist eine medikamentöse Intervention hilfreich, verbessert die körperliche Leitungsfähigkeit aber nicht. Diese ist ja nicht nur durch die Herzleistung herabgesetzt, sondern auch sämtliche Organfunktionen, der Muskelstoffwechsel und enzymatische Vorgänge verschlechtern sich durch Inaktivität.
Man versuchte Patienten mit einer linksventrikulären Dysfunktion in ein sicheres Training zu führen. Dabei konnte man die üblichen trainingsbedingten Anpassungserscheinungen bei Herzfrequenz, Ventilation und maximaler Sauerstoffaufnahme beobachten (PIEPOLI et CAPUCCI, 2000).
Bereits 1993 konnten BITTNER et al. zeigen, dass von jenen Patienten mit einer linksventrikulären Dysfunktion, diejenigen Probanden die niedrigeren Krankheits- und Sterblichkeitsraten aufwiesen, welche bei einem 6-minütigen Walking-Test die besseren Ergebnisse erzielten. Die Probanden wurden in vier Levels kategorisiert, wobei die bewältigte Distanz in den 6 Minuten den Ausschlag für die Einstufung gab. Die gegangene Strecke stand in einem negativen Zusammenhang zur Sterblichkeitsrate. (BITTNER et al., 1993).
Körperliches Training steigert die maximale Sauerstoffaufnahme, und auch eine Verbesserung des Metabolismus in der Skelettmuskulatur scheint eine Reaktion auf Training bei CHF-Patienten zu sein (HIATT, 1991). HIATTs Ergebnisse zeigen, dass CHF-Patienten ein sicheres Training absolvieren können, und dass dieses die Bedingungen für körperliche Betätigung und die Lebensqualität verbessert (HIATT, 1991).
Nachdem schon bei anderen Studien (CHARM et al., 1979, LETCHER et al., 1981) nachgewiesen wurde, dass Training die Blutviskosität beeinflusst, untersuchten REINHART et al., ob dies auch für Patienten nach einem Herzinfarkt und mit eingeschränkter linksventrikulärer Funktion gelte, da es denkbar sei, dass eine verringerte Blutviskosität Vorteile für solche Patienten bringen würde.
Eine Gruppe von 25 männlichen Patienten, welche einen Herzinfarkt hatten und klinische Anzeichen von Herzversagen mit einer reduzierten linksventrikulären Ejektionsfraktion von < 40 % zeigten, wurden in eine aktive Gruppe und eine Kontrollgruppe aufgeteilt. Die Trainingsgruppe absolvierte ein Programm, welches 2 mal täglich 1 Stunde Walking und 4 mal die Woche ein 40-minütiges Fahrradergometertraining vorsah. Es sollte überprüft werden, ob ein hochintensives Training Auswirkungen auf zentrale hämodynamische Reaktionen bei Patienten mit reduzierter linksventrikulärer Funktion zeigt.
Es konnten keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen festgestellt werden. Bei der aktiven Gruppe konnte eine Verbesserung der Herzleistung und der maximalen Sauerstoffaufnahme verzeichnet werden.
Das Resultat war also, dass Training keinen Einfluss auf die Blutviskosität bei CHF-Patienten hat, dass das Training aber sehr wohl einen positiven Einfluss auf die Belastungstoleranz und die Lebensdauer hat (REINHART et al., 1998).
Kürzlich haben eine Reihe kontrollierter Studien die positive Auswirkung einer auf Heimtraining aufgebauten Therapie bestätigt. Verbesserungen der Symptome und der Trainingskapazität konnten festgestellt werden (PIEPOLI et al., 1998).
In einer anderen Versuchsreihe wurden 134 Herzpatienten beobachtet. Die Medikation wurde nicht geändert. Durch das körperliche Training zeigte sich eine signifikante Verbesserung der Übungsdauer und der maximalen Sauerstoffaufnahme, während sich die [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] -Kurve senkte. Die Symptome der Atemlosigkeit verbesserten sich im Allgemeinen. Personen in höherem Alter waren von diesen Trainingseffekten nicht ausgeschlossen (The European Heart Failure Training Group, 1998).
1997 befassten LAVIE et MILANI sich speziell mit den Vorteilen der kardiologischen Rehabilitation und des körperlichen Trainings für ältere Frauen. Es wurden 70 über 65-jährige Frauen mit 574 anderen Patienten verglichen. Alle hatten einen Ereignis in Zusammenhang mit ihrer koronaren Arterienkrankheit hinter sich. Zu Beginn wiesen die Frauen im Vergleich mit den anderen Patienten eine niedrigere Trainingskapazität, schlechtere BMI-Werte und höhere Körperfettwerte in Prozent auf. Im Laufe der Therapie verbesserte sich die Trainingskapazität, der BMI und die Körperfettwerte in Prozent signifikant. Die Verbesserungen weisen statistisch ähnlich wie die der anderen Patienten.
In einer Untergruppe wurden zusätzlich Änderungen im Lebensstil und der Lebensqualität eruiert. Dabei zeigten sich signifikante Verbesserungen im Grad der Ängstlichkeit, der körperlichen Anfälligkeit auf negative Einflüsse und der Lebensqualität im Allgemeinen. Auch der Grad der Depressivität verringerte sich signifikant. In bezug auf diese Verbesserungen konnten keine deutlichen Unterschiede zu den übrigen Patienten beobachtet werden. Da man bei den älteren Frauen aber von niedrigeren Ausgangswerten ausgehen muss, scheint der Benefit für diese Gruppe umso größer. Im Punkt der Fettleibigkeit waren die Verbesserungen der älteren Frauen nach dem Trainingsprogramm statistisch größer als bei der Vergleichsgruppe.
Zusammengefasst kann gesagt werden, dass älter Frauen eine beträchtliche Verbesserung in ihrer körperlichen Leistungsfähigkeit erzielten. Signifikante Steigerungen in Parametern des Verhaltens, wie Depressivität und Ängstlichkeit, und der Lebensqualität im Allgemeinen waren ebenfalls Folgen körperlicher Betätigung (LAVIE et MILANI, 1997).
Verbesserungen der Lebensqualität nach einem Trainingsprogramm konnten auch WIELENGA et al. in ihrer Untersuchung mit älteren herzkranken Patienten aufzeigen. Aus Gründen der Sicherheit gibt es mit alten Patienten (>65 Jahre) noch sehr wenig gesicherte Ergebnisse, dennoch sind die bis jetzt in Untersuchungen beobachteten Steigerungen in der Trainingskapazität älterer Patientengruppen durchaus vergleichbar mit denen von jüngeren Patienten.
WIELENGA et al. unterteilten ein Kollektiv herzkranker Patienten in eine Trainingsgruppe und eine Kontrollgruppe. Diese zwei Gruppen unterteilten sie dann noch einmal in eine Gruppe mit unter 65-Jährigen und eine über 65-Jährigen. Vor und nach der Trainingsperiode wurde ein Laufbandtest bis zur Erschöpfung durchgeführt, welcher eine Atemgasanalyse miteinschloss. Um Änderungen in der Lebensqualität und im persönlichen Befinden festzustellen, wurde The Heart Patients´ Psychological Questionnaire (HPPQ) und The Self-Assessment of General Well-Being (SAGWB) verwendet.
In den Ausgangswerten konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen festgestellt werden. Die statistische Analyse nach der Trainingsphase ergab signifikante Verbesserungen in der Dauer des Belastungstests für die Trainingsgruppen. Die Kategorie „feelings of being disabled“ im HPPQ bewerteten die Trainingsgruppen mit signifikant niedrigeren Werten als zuvor.
Die Atemgasanalyse zeigte keine deutlichen Steigerungen der maximalen Sauerstoffaufnahme, was an der niedrigen Trainingsintensität, welche aus Sicherheitsgründen gewählt wurde, liegen könnte. (WIELENGA et al., 1998).
Im großen und ganzen bestätigt die Fülle der Untersuchungen eine allgemeine positive Wirkung von körperlicher Betätigung und Trainingsprogrammen auf Herzkreislauferkrankungen, sowie auf Parameter der Befindlichkeit und der Lebensqualität.
1.2 Die Wirkung von Ausdauertraining auf Bluthochdruck
„Hypertension is a very prevalent cardiovascular (CV) disease risk factor in developed countries. All current treatment guidelines emphasise the role of non-pharmacological interventions, including physical activity, in the treatment of hypertension.“
(HAGBERG et al., 2000)
„Successful promotion of appropriate physical activity in individuals and communities as a lifestyle intervention for preventing and treating hypertension is appealing because it could be less costly than and avoid possible adverse effects of pharmacological therapy and at the same time produce favorable effects on other cardiovascular disease risk factors.“
(LESNIAK et DUBBERT, 2001)
PETRELLA untersuchte 1998 eine Reihe von Studien und Buchkapiteln, die sich mit dem Zusammenhang von körperlichem Training und Bluthochdruck beschäftigen. Der Zeitraum, in welchem besagte Artikel publiziert wurden, erstreckt sich von Jänner 1966 bis Jänner 1998.
PETRELLA definierte in seiner Übersicht Bluthochdruck als systolische Ruhewerte > 140 mm Hg und/oder diastolische Ruhewerte > 90 mm Hg. Training wurde unterteilt in niedrige Intensität (45-60 % [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] max), moderate Intensität (61-75 % [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] max) und starke Intensität (>75 % [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] max).
Die insgesamt 39 Studien kamen alle zu ähnlichen Ergebnissen. Training reduziert Bluthochdruck, wobei die Senkung des Blutdrucks bei Personen mit eindeutigem Bluthochdruck größer war, als bei Personen mit normalem oder grenzwertigem Blutdruck. Außerdem scheinen sich die Studien auch einig darüber, dass die besten Resultate bei niedriger Intensität erzielt werden. Hohe Intensitäten wirken sich deutlich schlechter auf die Senkung des Blutdrucks aus, als niedrige. Eine optimale Frequenz für das Training scheint 3-4 mal pro Woche zu sein, wobei die Dauer einer Einheit 50-60 Minuten umfassen sollte.
75 % des blutdrucksenkenden Effekts bei Trainingsinhalten wie Walken, Joggen und Radfahren erreicht man schon nach 10 Wochen. Der Effekt besteht während der gesamten Trainingsperiode. Bei Einstellen des Trainings lässt die Wirkung jedoch nach 10 Wochen nach. Auch HAGBERG et al. berichten, dass sich schon nach 1 bis 10 Wochen signifikante Resultate, die Blutdruckreduktion betreffend, einstellen.
Eine akute Senkung speziell des systolischen, aber auch des diastolischen Blutdrucks, wenn auch nicht im selben Ausmaß, lässt sich bereits nach einer einmaligen Trainingseinheit feststellen. Diese hält bis einige Stunden nach dem Trainingsereignis an (KENNY et SEALS, 1993).
In bezug auf Geschlecht, Alter und Rasse ließen sich keine Unterschiede feststellen (PETRELLA, 1998). HAGBERG et al. hingegen glauben, Östrogen könnte die Wirkung von körperlichem Training auf den Blutdruck bei Frauen beeinflussen. Tatsächlich zeigte sich eine stärkere und konsequentere Reduktion, sowohl des systolischen als auch des diastolischen Blutdrucks bei Frauen im Vergleich zu Männern. LESNIAK et DUBBERT, 2001 sehen zwar im Alter keinen ausschließenden Faktor, was die Intensität betrifft, weisen aber darauf hin, dass der blutdrucksenkende Effekt bei mittelalterlichen Personen höher sei, als bei jüngeren oder älteren Personen.
Erkenntnisse, die kombinierte Wirkung medikamentöser Intervention mit Training betreffend, sind bis dato noch sehr lückenhaft. Ein Vergleich mit Placebos zeigt allerdings, dass Betablocker sich auf den blutdrucksenkenden Effekt von körperlichem Training negativ auswirken.
Viele der von PETRELLA gesammelten Studien weisen allerdings methodische bzw. organisatorische Schwächen auf, die für exakte Aussagen weitere Untersuchungen auf diesem Gebiet erfordern (PETRELLA, 1998).
HAGBERG et al. nahmen sämtliche publizierten Studien, welche 74 Gruppen mit Bluthochdruck umfassten (1284 Personen), unter die Lupe. Alle Probanden hatten einen systolischen Ausgangsblutdruck von > 140 mm Hg. Nach der Teilnahme an einem körperlichen Trainingsprogramm zeigten 56 dieser Gruppen bzw. 76 % einen Rückgang ihrer systolischen Blutdruckwerte. Die Verminderung war im Schnitt 10,6 mm Hg.
In den 73 Gruppen aller zusammengefassten Studien (1261 Personen) mit einem diastolischen Ausgangsblutdruck von > 90 mm Hg zeigten 59 der Gruppen bzw. 81 % eine Verbesserung des diastolischen Blutdrucks durch Training. Die durchschnittliche Reduzierung betrug 8.2 mm Hg.
Einigkeit zwischen HAGBERG et al. und PETRELLA herrscht in bezug auf die Trainingsintensität. Bescheinigt PETRELLA bereits einen Vorteil der Wirkung von leicht- bis moderat intensiven Training, so wird dies von HAGBERG et al. bestätigt. Trainingsintensitäten von < 70 % der [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] max zeigen einen größeren Rückgang des systolischen Blutdrucks gegenüber Trainingsintensitäten von > 70 % der [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] max. Beim diastolischen Blutdruck ist das Ergebnis nicht so eindeutig, trotzdem scheint auch hier moderate Intensität zu bevorzugen zu sein.
„This result is especially important from the public health viewpoint because such low intensity exercise programmes are much easier for patients with hypertension to initiate and maintain, compared with higher intensity exercise programmes that result in more musculoskeletal injuries and CV events and require more medical supervision.“
(HAGBERG et al., 2000)
Der Effekt eines Trainingsprogramms und einer Gewichtsreduktion summiert sich nicht. Drei Gruppen wurden miteinander verglichen, wobei eine ein Trainingsprogramm absolvierte, die zweite wurde einer Diät mit Natriumchlorideinschränkung unterzogen und die dritte kombinierte beide Interventionen miteinander.
HAGBERG et al. fassen zusammen, dass zwar die Kombinationsgruppe den Blutdruck etwas mehr reduzieren konnte, es dafür aber keine statistische Sicherheit gibt. Gewichtsabnahme und körperliches Training scheinen sich im Bezug auf den Blutdruck weder zu ergänzen noch zu beeinflussen.
OHKUBO et al. führten 2001 eine kontrollierte Studie mit Personen im Alter von 60-81 Jahren durch. Die Fragestellung war, ob körperliches Training, zu Hause gemessene Blutdruckwerte beeinflusst. An manchen Studien wird nämlich kritisiert, dass ambulant gemessene Werte stark von der physischen und psychischen Tagesbefindlichkeit abhängen. Außerdem soll das berühmte White-Coat Syndrom ebenfalls Ergebnisse verfälschen. Selbständige Messungen zu Hause können in gewohnter Umgebung, zu einer fixen Tageszeit, nach einer gewissen Ruhephase und ohne Stressfaktoren getätigt werden. Der Proband protokolliert selbständig die Werte. Dies ergibt wesentlich regelmäßigere Daten und lässt eine bessere Reproduzierbarkeit zu, da äußere Einflussfaktoren wesentlich geringer gehalten werden können.
OHKUBO et al. teilten die nach einem Ausschlussverfahren übrig gebliebenen 39 Probanden in eine Trainingsgruppe und eine Kontrollgruppe. Die Trainingsgruppe musste über einen Zeitraum von 25 Wochen mindestens zwei mal pro Woche an einem Trainingsprogramm, bestehend aus einem Ausdauerteil und einem Kraftausdauerteil, teilnehmen. Die Intensität der Belastungen wurde kontinuierlich gesteigert, wobei sich der Ausdauerteil von etwa 25 % auf 60 % der Herzfrequenzreserve und der Kraftausdauerteil durch die Wiederholungszahl steigerte.
Alle Probanden wurden dazu aufgefordert, ihren Blutdruck innerhalb der ersten Stunde nach dem Erwachen in einer sitzenden Position nach einer zweiminütigen Ruhepause, zu messen und aufzuzeichnen.
Die Blutdruckwerte der Kontrollgruppe sanken um etwa 5 mm Hg zur Zeit der höchsten Außentemperatur. Die Trainingsgruppe zeigte einen fortlaufenden Rückgang der Blutdruckwerte während der gesamten Trainingsperiode, wobei die tiefsten Werte in der 18.-19. Woche zu verzeichnen waren, und dann bis zum Ende relativ konstant blieben.
Insgesamt zeigten OHKUBO et al., dass regelmäßiges Training bei älteren Personen zu einer Senkung des systolischen und diastolischen Blutdrucks um ca. 8 mm Hg bzw. um 4 mm Hg, unabhängig von Ausgangsalter, Geschlecht, Salzeinnahme und der Änderung des BMI führt. Außerdem demonstrierten sie die Nützlichkeit und Sinnhaftigkeit einer selbständigen Blutdruckmessung zu Hause als wertvolle Alternative zu ambulanten Kontrollmessungen (OHKUBO et al., 2001).
1.3 Konzepte zur Bestimmung der individuellen anaeroben Schwelle
MADER et al. nehmen in ihrem Artikel „Zur Beurteilung der sportartspezifischen Ausdauerleistungsfähigkeit im Labor“ an, dass der aerob-anaerobe Übergang durch einen Laktatwert von 4 mmol/l gekennzeichnet ist. An diesem Wert soll bei „einer konstanten Belastung im Mittel noch ein rein aerobes steady state erreicht“ werden können (MADER et al., 1976). Außerdem propagierten MADER et al. Belastungsstufen im Stufentest von 5 – 10 Minuten (ein „Mehrfaches des Anstiegszeitbedarfes der VO2“), damit eine völlige Ausschwemmung des Laktats aus der Muskulatur ins Blut stattfinden kann. Dieses Zeitinkrement beugt auch einem nochmaligen Ansteigen der Laktatkonzentration in der Nachbelastungsphase vor, da ausreichend Zeit für die komplette Laktatdiffusion während der Belastungsstufen gegeben ist. Sie gehen davon aus, dass bei Stufen unter 2 Minuten immer leichte O2-Defizite eingegangen werden müssen, und daher zunehmende Teile des Energiebedarfs anaerob bereitgestellt werden müssen. Dies verhindere eine korrekte Bestimmung der Ausdauerleistungsfähigkeit (MADER et al., 1976).
Ich denke jedoch, dass ein derartiges Zeitausmaß für einzelne Belastungsstufen nur für gut trainierte Personen vertretbar ist, da bei belastungsschwachen Personen und Patienten eine lokale Ermüdung der Arbeitsmuskulatur vor einer zirkulatorischen Ausbelastung eintreten würde, was auch der Grund dafür ist, dass man zu kürzeren Zeitinkrementen übergegangen ist.
KINDERMANN et al. fordern in ihrem Artikel von 1978 eine einheitliche Bezeichnung der Schwellen, die bis dahin noch einigermaßen verwirrend war. Die Schwelle bei 2 mmol/l, ehemals als „anaerobic threshold“ bezeichnet, soll als aerobe Schwelle bezeichnet werden. Der Bereich zwischen 2 und 4 mmol/l soll nach KINDERMANN et al. als aerob-anaerober Übergang definiert werden, und schließlich sei die aerob-anaerobe Schwelle bei 4 mmol/l als anaerobe Schwelle zu titulieren (KINDERMANN et al., 1978).
Auf Grund neuerer Trainingserfahrungen in der Praxis gelangte man zu der Auffassung, dass die tatsächliche individuelle anaerobe Schwelle erheblich von den ursprünglich angenommenen 4mmol/l abweichen könne und dass die Herzfrequenz bei der 4 mmol/l Schwelle als Steuergröße für das Ausdauertraining möglicherweise zu hoch gegriffen sei.
„Kritisch muß zu dieser empirischen Festlegung der aeroben und anaeroben Schwelle bei einer konstanten Lactatkonzentration eingewendet werden, daß den individuellen Gegebenheiten als Folge der genetischen und trainingsbedingten Voraussetzungen und den dadurch verursachten Veränderungen von Lactatproduktion und Lactatutilisation nicht Rechnung getragen wird.“
(KEUL et al., 1979)
KEUL et al.,1979 hielten den Blutlaktatspiegel für eine entscheidende Größe zur Bestimmung des anaeroben Stoffwechsels. Im Gegensatz zu MADER et al.,1976 versuchten KEUL et al. mehr Individualität in die Bestimmung der Ausdauerleistungsfähigkeit zu bringen. Sie sammelten jeweils drei Laktatleistungskurve (LLK) von 20 Skilangläufern und bestimmten aus der Mittelwertskurve aller 60 LLK den Kurvenanstieg bei 4 mmol/l. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass die Steigung der einzelnen Kurven bei 4 mmol/l sehr unterschiedlich ausfiel bzw. dass bei Anlegen einer konstanten Steigungstangente von 52° 34´ (errechnet aus den LLK innerhalb der einfachen Standardabweichung) verschiedene Laktatwerte zu erkennen waren. Auf Grund der Tatsache, dass manche Athleten bei einer Intensität, die einem Laktatspiegel von 4 mmol/l entspricht, überfordert, andere aber unterfordert waren, lehnten KEUL et al. die Bestimmung der Ausdauerleistungsfähigkeit durch konstante Laktatwerte ab und stellten die Forderung, die Trainingsgestaltung nach dem individuellen Steigungsverlauf der LLK zu richten.
Mit Hilfe eines intraindividuellen Vergleichs dreier LLK während unterschiedlichen Trainingsphasen konnten KEUL et al. darüber hinaus beobachten, dass der Laktatwert zum Zeitpunkt des besten Trainingszustandes am fixierten Steigungswinkel am niedrigsten war. So berichten KEUL et al., eine Leistungsverbesserung habe neben der Verschiebung der Herzfrequenz- und Atemgaswerte auch eine Abnahme des Laktatspiegels, vermutlich auf Grund „cardiozirkulatorischer und peripher-muskulärer Anpassungserscheinungen“, zur Folge (KEUL et al., 1979).
1981 machten SIMON et al. eine ähnliche Untersuchung wie KEUL et al. Ihr Ziel war eine altersspezifische Analyse des Laktatverhaltens bei Kindern, Jugendlichen und erwachsenen Normalpersonen. Auch sie errechneten die Mittelwertkurven der drei Gruppen und verglichen den Steigungswinkel an der 4 mmol/l Schwelle. Allerdings nahmen SIMON et al. als Kriterium für die anaerobe Schwelle eine Kurvensteigung von 45° an.
„Bei der Frage, welche Steigung im Verlauf der Lactatkurve als Ausdruck der anaeroben Schwelle anzunehmen ist, wurde davon ausgegangen, dass die Lactatkurve aus einem horizontalen Schenkel bei niedrigen Belastungen in einen vertikalen Verlauf bei hoher Belastungsintensität übergeht. Der Punkt, in welchem die größte Änderung der Kurvensteigung erreicht wird, wird durch den tan (x,y) = 1, entsprechend einer Tangentensteigung in diesem Punkt von 45° charakterisiert. Dieser Kurvenpunkt dürfte einen „Umschlag“ im Metabolismus signalisieren und – im Gegensatz zu einem festen Lactatwert – Ausdruck einer in allen Fällen gleichen Lactatzunahmerate sein.“
(SIMON et al., 1981)
Die Laktatkonzentrationen der Erwachsenen bei einer Kurvensteigung von 45° lagen knapp über dem 4 mmol/l - Wert, während die Werte der Kinder und Jugendlichen knapp darunter lagen. Deutliche Unterschiede waren im Vergleich mit Sportlern zu beobachten, welche bei einem Kurvenanstieg von 45°, Laktatwerte von nur 2.6 mmol/l aufwiesen.
SIMON et al. bestimmten auch die Herzgröße der Probanden und stellten eine positive Abhängigkeit in bezug auf das relative Herzvolumen und die Laktatkonzentration bei einer Kurvensteigung von 45° fest. Auf Grund dessen kamen sie zu der Annahme, dass die Verbesserung des Trainingszustandes mit einer Vergrößerung des Herzens und einem Absinken der Laktatkonzentration an der Ausdauerleistungsgrenze einher geht (SIMON et al., 1981).
Die Schlüsse für die Trainingsgestaltung waren ein großer Fortschritt, jedoch trägt die Methodik von KEUL et al. und SIMON et al. den modernen physiologischen Erkenntnissen nicht Rechnung.
Auch PESSENHOFER et al. versuchten 1981 ein Modell zur Bestimmung des individuell aerob-anaeroben Übergangs zu erarbeiten. PESSENHOFER et al. legten ihrer Studie die Definition des aerob-anaeroben Übergangs als „Beginn der kontinuierlichen Zunahme der Netto-Laktatbildungsgeschwindigkeit (= Brutto-Laktatbildung/Zeit minus Utilisation/Zeit) im Blutkompartment“ zugrunde (PESSENHOFER et al., 1981).
Sie schreiben an dieser Stelle, dass die Laktatkonzentration vor Erreichen des aerob-anaeroben Übergangs konstant sei.
Nachdem die Laktatbildungsgeschwindigkeit nach Überschreiten des aerob-anaeroben Übergangs zeitlich proportional zunimmt, wurde dies laut Definition als Grundlage zur Bestimmung der individuellen Schwelle festgelegt. Die Laktatbildungsgeschwindigkeit wird anhand der Bildung des ersten Differenzquotienten der Konzentration errechnet. Nach einem „least-square-Kriterium“ wird eine Gerade an den errechneten Geschwindigkeitsverlauf angepasst, um den Beginn der Zunahme, welcher dem aerob-anaeroben Übergang entspricht, festzustellen.
„Der Schnittpunkt dieser Geraden mit der Abszisse repräsentiert den Zeitpunkt des Überschreitens des aerob-anaeroben Übergangs und kann, [...], als Schwellenbelastung oder Schwellenherzfrequenz angegeben werden, wobei der Zeitpunkt der Schwellenüberschreitung bei individuell unterschiedlichen Laktatkonzentrationen liegt.“
(PESSENHOFER et al., 1981)
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass ausdauertrainierte Athleten den Übergang bei niedrigeren Laktatwerten erreichen als Nichtsportler. PESSENHOFER et al. halten ihre Methode zur Bestimmung der individuellen anaeroben Schwelle für die Praxis relevant und geeignet. Diese Bezeichnung stiftet etwas Verwirrung, da PESSENHOFER et al. mit individueller anaerober Schwelle den Beginn des Laktatanstiegs definierten, also wie vorher unmissverständlicher ausgedrückt, den Übergang von rein aerober zu aerob-anaerober Energiebereitstellung. Diese Schwelle wird bei anderen Publikationen eher als aerobe Schwelle definiert, während die anaerobe Schwelle den Übergang von aerob-anaerob zu anaerob dominierten Energiebereitstellung bezeichnet.
STEGMANN et al. gingen an das Problem der Bestimmung der individuellen anaeroben Schwelle ganz anders heran. Sie versuchten anhand der Laktatrückbildungsrate in der Erholungsphase eine Schwelle zu bestimmen. Es wird ein stufenförmiger Stufentest durchgeführt, die Erholungsphase soll eine Belastung im Bereich der aeroben Schwelle darstellen. Jedenfalls erhöhen Belastungsstufen, welche unter jenen liegen, wo Blutlaktat zu steigen beginnt, die Laktatrückbildung. Blutlaktat wird in Ruhe, am Ende jeder Belastungsstufe und in der Erholungsphase in der 1., 2., 5. und 10. Minute gemessen. Die Stufendauer beträgt 3 Minuten. In dieser Zeit soll sich ein Laktatsteady-State (LSS)einstellen, welches für die jeweilige Geschwindigkeitsstufe repräsentativ ist. Durch den Punkt, an dem die Laktatkonzentration in der Erholungsphase wieder das Niveau des Belastungsendes erreicht, wird eine Tangente an die Laktatleistungkurve (LLK) gelegt. Der Berührungspunkt der Tangente mit der LLK kennzeichnet jenen Punkt, an dem die Laktatelimination am höchsten ist und gilt nach STEGMANN et al. als die individuelle anaerobe Schwelle.
Je höher die stufenförmige Belastung ist, desto stärker bleibt die Laktatelimination hinter der Diffusion zurück. Dies führt zu einer Beschleunigung des Laktatanstiegs (STEGMANN et al., 1981).
Steigt das Laktat in der Erholungsphase nicht mehr über den Level des Belastungsendes hinaus, kann keine Schwelle bestimmt werden. Da es aber Personen gibt, die nach Belastungsende kein zusätzliches Laktat mehr ausschwemmen, kann dieses Konzept nicht angewendet werden.
1991 beschreiben BRAUMANN et al. die überarbeitete Methode von DAVIS et GASS, 1979, der „Laktatsenke“. Hierbei wird einem stufenförmig ansteigenden Feldtest eine hoch intensive Belastung vorausgeschickt, um eine möglichst hohe Ausgangsmilchsäurekonzentration zu erreichen. Zwischen der Maximalbelastung und dem Stufentest liegt eine Pause von etwa 8 Minuten, da noch nach der Belastung Laktat aus der Muskulatur ins Blut diffundiert. Der Proband beginnt also den Stufentest mit einem möglichst hohen Ausgangslaktat. Da bei den niedrigen Stufen die Laktatelimination am größten ist, sinkt die Laktatkonzentration bis zu dem Punkt, wo die Laktatneubildung die Elimination wieder übersteigt. Aus der so entstandenen Kurve wird der Tiefpunkt, die sogenannte Laktatsenke, ermittelt. Sie repräsentiert laut BRAUMANN et al. die individuelle anaerobe Schwelle. BRAUMANN et al. haben diese Schwelle anhand einer Dauerbelastung mit 28 Athleten überprüft. Dabei konnte bei 90 % ein LSS beobachtet werden. Wurde die Intensität der Dauerbelastung geringfügig gesteigert, kam es bei 96 % zu einem signifikanten Anstieg der Laktatkonzentration. Daraus schließen BRAUMANN et al., dass diese Methode eine sehr sichere und praktikable Alternative zu anderen Schwellenkonzepten darstellt. Es wird auch auf den Vorteil hingewiesen, bei der intensiven Vorbelastung schon eine Aussage über die aktuelle Laktatbildungsfähigkeit zu erhalten. Wichtig ist aber, dass die Laktatkonzentration nach der Vorbelastung eine gewisse Höhe nicht unterschreitet. Hier wird eine Konzentration von mindestens 8 mmol/l empfohlen (BRAUMANN et al., 1991).
Kritisch zu bemerken ist das Problem mit der Pause zwischen den beiden Belastungen. Wann genau ist die höchste Laktatkonzentration nach einer hoch intensiven Belastung erreicht? Wird nämlich der Stufentest begonnen, wenn die Diffusion von Muskellaktat ins Blut noch nicht abgeschlossen ist, verschiebt sich der Tiefpunkt nach rechts. Ist die Pause allerdings zu lang, so dass die Laktatkonzentration bei Beginn des Tests schon zu sinken begonnen hat, wird der Tiefpunkt zu früh erreicht und der Athlet in seiner Dauerleistungsfähigkeit unterschätzt. Ein weiteres Problem stellt die Wahl der Stufendauer dar. Sie muss so gewählt werden, dass sich das Verhältnis von Laktatproduktion und -elimination für die jeweilige Stufe eingependelt hat, sonst würde das Ergebnis ebenfalls verfälscht werden. Darüber hinaus erscheinen mir 5 bis 6 Messpunkte für die Darstellung einer Kurve und die anschließende Bestimmung des Tiefpunkts sehr gering.
MORTON et al. behaupten, es gäbe ihrer Kenntnis nach keine einzige Studie, welche von einem Model mit zwei Laktatturnpoints ausgeht, auch wenn die Existenz zweier Turnpoints schon früher in Betracht gezogen wurde. Sie stellten sich die Frage, ob ein zweiter Laktatturnpoint erkennbar ist, und wenn ja, ob eine statistische Verbesserung bei der Verwendung eines zweiten Turnpoints signifikant ist (MORTON et al., 1994).
„Accordingly, we propose that there may indeed exist two turnpoints in lactate concentration which can be discerned using an appropriately chosen model: The first could perhaps be represented by a combination of kinetic and circulatory transport delay. [...] The second could perhaps represent a threshold of the commonly perceived type.“
(MORTON et al., 1994)
Da auch bereits große Einigkeit über das Bestehen von zwei ventilatorischen Schwellen herrscht, scheint es nicht überraschend auch von zwei Laktatschwellen auszugehen. Der als ventilatorische Schwelle bezeichnete überproportionale Anstieg von Kohlendioxid während steigender Belastung wurde in der Literatur schon des öfteren mit der aeroben Schwelle in Zusammenhang gebracht (DAVIS et GASS, 1981). DAVIS et al. besprachen auch schon 1983 die Idee von einem ersten Laktatturnpoint, den sie durch ein plötzliches Ansteigen der Laktatkonzentration über das Ruheniveau definierten.
MORTON et al. konnten in dieser Studie noch keine detailierten statistischen Beweise für das Bestehen von zwei Laktatturnpoints vorlegen, jedoch gehen sie davon aus, dass es zwei zu bestimmende Schwellen der Laktatkonzentration gibt, welche die LLK in drei Phasen unterteilt (MORTON et al., 1994).
1.3.1 Trainingsadaptationen bei Training im Bereich der Laktatschwellen
Die Bestimmung von Laktatschwellen ist nur gerechtfertigt, wenn sie Bedeutung für das Training haben. HENRITZE et al. ließen Gruppen junger Frauen an der Lactate Threshold (LT) und 69 Watt über der LT 12 Wochen lang trainieren. LT bedeutet lactate threshold und ist mit der aeroben Schwelle gleichzusetzen. Jene Gruppe, welche über der aeroben Schwelle trainierte, verbesserte ihre maximale [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]und die[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]an der Schwelle. Das Verhältnis von[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]an der aeroben Schwelle und der maximalen[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]verbesserte sich bei beiden Trainingsgruppen signifikant gegenüber einer nicht aktiven Kontrollgruppe. Signifikante Steigerungen der maximalen [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] konnten in keiner der drei Gruppen festgestellt werden. Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass eine Anhebung der aeroben Schwelle intensitätsabhängig ist. Außerdem verbesserte sich die [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] an der aeroben Schwelle separat von der maximalen [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]. Auch die Laktatkonzentration war nach dem Training in der Gruppe, welche über der Schwelle trainierte, signifikant niedriger, als die der Gruppe, die nur an der Schwelle trainierte. Es traten also unterschiedliche Adaptationen der beiden Trainingsgruppen auf (HENRITZE et al., 1985).
BELMAN et GAESSER lieferte dazu konträre Ergebnisse, allerdings war ihre Zielgruppe ein wesentlich älteres Kollektiv (65-75 Jahre). Die Low-Intensity Gruppe (LI) trainierte unter der bei einem Stufentest ermittelten aeroben Schwelle, bei etwa 53 % der[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]max, und die High-Intensity Gruppe (HI) darüber, bei etwa 82 % der[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]max. Die Testgruppen erzielten eine signifikante Steigerung der [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]max und der Testdauer bei dem nach der 8-wöchigen Trainingsphase durchgeführten Stufentest, im Vergleich mit einer nicht trainierenden Kontrollgruppe. Zwischen den beiden Trainingsgruppen wurden keine signifikanten Unterschiede beobachtet, weder was die Sauerstoffaufnahme und die Testdauer des Stufentests, noch was die mittlere Verbesserung der aeroben Ausdauer betrifft. Auch änderte sich im Gegensatz zu HENRITZE et al. der Prozentsatz der[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]an der aeroben Schwelle nicht. Die aerobe Schwelle findet sich bei älteren Leuten in einem höheren Bereich der % [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten], jedoch scheint es nicht nötig, Trainingsintensitäten über der aeroben Schwelle zu wählen, um eine Effekt zu erzielen (BELMAN et GAESSER, 1990).
1.4 Ventilatorische Schwellenkonzepte
WASSERMANN et McILROY definierten die „anaerobic threshold“ als den Beginn des anaeroben Metabolismus. Dieser könne auf drei Arten eruiert werden:
- durch ein Ansteigen der Laktatkonzentration im Blut,
- durch ein Abfallen der arteriellen Blutbicarbonate und des pH-Werts und
- durch ein Ansteigen des respiratorischen Quotienten (respiratorische Gasaustauschrate).
Der letzte Punkt hat die Vorteile, dass eine Blutabnahme vermieden werden kann und dass die Schwelle schon während des Tests beobachtet werden kann. WASSERMANN et McILROY meinten, dies sei besonders günstig für Herz-Kreislaufpatienten, da es nicht notwendig sei, sie bis zur völligen Erschöpfung zu belasten. Zusätzliches Risiko könne so umgangen werden und der Untersucher sei auch entlastet (WASSERMANN et McILROY, 1964).
Legt man für WASSERMANN´s Schwelle aber KINDERMANNs Definition von 1978 zugrunde, dürfte man nicht von „anaerobic threshold“ sprechen, sondern von aerober Schwelle.
Auch REINHARD et al., 1979, machten eine Untersuchung mit der Hypothese, dass eine rein spiroergometrische Erfassung der Daten für eine korrekte Schwellenbestimmung ausreiche. Eine Blutlaktatabnahme sei nicht erforderlich. Die Bestimmung der „anaerobic threshold“ (AT) sei über die Kontrolle des ventilatorischen Äquivalents für O2, und die Bestimmung des „threshold of decompensated metabolic acidosis“ (TDMA) über die Kontrolle des Äquivalents für CO2 möglich. Die AT meint die Schwelle von WASSERMANN et al., welche durch die höchste Arbeitsbelastung ohne signifikanten Laktatanstieg gekennzeichnet ist.
Das Atemäquivalent für O2 nahm von Anfang der Belastung an ab und erreichte seinen Tiefpunkt bei etwa 1/3 der maximalen Arbeitskapazität (MEC – maximum exercise capacity). Das Atemäquivalent für CO2 erreichte sein Minimum bei 2/3 der MEC.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 1: Darstellung der Schwellenwerte eines 29-jährigen gesunden Mannes aus REINHARD et al., 1979
Nach Vergleich mit der LLK stellen REINHARD et al. folgendes fest:
„Therefore, the work load level with a minimum of VEO2 (VEO2 min) represents the AT. The definite increase of VECO2 after its minimum (VECO2 min) determines approximately the work load level where a markes fall of capillary pH occurs. This point can be called, in analogy, „threshold of decompensated metabolic acidosis“ (TDMA).“
(REINHARD et al., 1979)
Sie sagen aber auch, dass die Bestimmung der AT zuverlässiger ist als die des TDMAs. Weiters konnte eine negative Korrelation zwischen dem Alter und der [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]an der AT festgestellt werden.
BHAMBHANI et SINGH stimmten mit REINHARD et al. überein, was die Existenz und Bestimmungsmethode von AT und TDMA betrifft. Sie bestimmten die AT ebenfalls über den Tiefpunkt der[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]und über das Minimum der ausgeatmeten O2-Fraktion. Nach diesem Punkt steigt die Ventilation nichtlinear auf Grund der vermehrten Sauerstoffaufnahme an. Die zweite Schwelle geht mit einem Tiefpunkt der[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]und einem gleichzeitigen Maximum der ausgeatmeten CO2-Fraktion einher. Ein überproportionaler Anstieg der Ventilation ist diesmal auf Grund der gesteigerten CO2-Produktion zu verzeichnen.
Im Unterschied zu REINHARD et al., die die AT bei 1/3 der MEC (maximum exercise capacity) beobachteten, kamen BHAMBHANI et SINGH zu dem Ergebnis, dass die AT bei etwa 40 % der MEC festzulegen sei. TDMA war bei beiden Untersuchungen im Bereich von 2/3 der MEC (BHAMBHANI et SINGH, 1985).
1986 entwickelten BEAVER et al. die „V-Slope“ Methode zur Bestimmung der AT. Hierbei wird anhand einer computergesteuerten Regressionsanalyse der Kurve der O2-Aufnahme ([Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]) gegen die CO2-Aufnahme ([Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]) der Beginn der überschießenden CO2-Abgabe eruiert. Andere Methoden arbeiten mit der visuellen Beurteilung von Grafiken der ventilatorischen Äquivalente, der End-tidal gas concentration und der respiratorischen Gasaustauschrate. BEAVER et al. halten diese Methoden für ungenau, da sie sich auf die metabolische Azidose stützen, welche aber erst über der AT einsetzt.
BEAVER et al. Absicht war es, unabhängig von ventilatorischen Kontrollmechanismen, eine zuverlässige mathematische Methode zur Bestimmung der AT zu entwickeln, welche auf dem Puffersystem der laktatziden Azidose basiert. Nach dem die Kurven von [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]und [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]aufgezeichnet sind, wird jeder Kurve eine lineare Regressionsgerade angepasst. Der Schnittpunkt der zwei Regressionsgeraden kennzeichnet die AT (V-Slope Methode). Diese Technik sei nach BEAVER et al. viel zuverlässiger und genauer als Bestimmungen, die sich auf die Reaktionen der Ventilation stützen, da diese durch Dinge wie Übergewicht, obstruktive Erkrankungen u.a. beeinflusst werden könnten.
„Methodes relying on [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] changes are not effective in these cases, but V-slope analysis, which detects the increased CO2 production from buffering metabolic acid, addresses the central mechanism of the anaerobic threshold and is therefore more widely applicable.“
(BEAVER et al., 1986)
VAGO et al. versuchten in ihrer Studie 1987 herauszufinden, ob die ventilatorische anaerobe Schwelle die Ausdauerkapazität widerspiegelt. Die ventilatorische anaerobe Schwelle wurde durch mehrere Kennpunkt bestimmt:
- durch den Punkt des nichtlinearen Anstiegs der [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten],
- durch die nichtlineare Steigerung der [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]und
- durch eine systematische Steigerung von [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]ohne einer begleitenden Steigerung von [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten].
15 junge Schwimmer absolvierten einen Stufentest bis zu Erschöpfung. Nach einer zweistündigen Pause, in der den Probanden „Zucker und Wasser“ verabreicht wurde, wurde ein Dauertest durchgeführt. Diese rasch aufeinanderfolgende Absolvierung der Tests wurde mit dem Argument begründet, dass die Ausdauerkapazität von der Motivation und nicht von der Pausendauer abhänge (GLESER et VOGEL, 1973). Die Jugendlichen wurden dazu angehalten, bei einer Intensität, die der Intensität von 80 % der ermittelten[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]max des Stufentests entsprach, solange am Fahrradergometer zu fahren bis völlige Ermüdung eintrat oder eine Trittfrequenz von 40 rpm nicht mehr aufrecht erhalten werden konnte (Ausdauerzeit).
Obwohl die maximale[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]ein beliebter und häufig verwendeter Parameter in der Leistungsdiagnostik ist, zeigen sich oft sehr unterschiedliche Ausdauerleistungen bei ähnlichen[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]max – Werten. So konnten auch VAGO et al. in ihrer Studie keine signifikante Korrelation zwischen der maximalen[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]und der Ausdauerzeit der Probanden feststellen. Die Ergebnisse ergaben aber eine signifikante Korrelation zwischen der[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]an der ventilatorischen anaeroben Schwelle und der Ausdauerzeit, außerdem zeigte sich eine lineare Korrelation bezüglich der ventilatorischen anaeroben Schwelle als Prozentsatz der maximalen[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]und der Ausdauerzeit. Die Korrelation der ventilatorischen Schwelle als Prozentsatz der [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]mit der Ausdauerzeit ist deutlich höher als die der[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]an der ventilatorischen anaeroben Schwelle und der Ausdauerzeit. Dies bedeutet, dass je höher die ventilatorische anaerobe Schwelle lag, desto länger konnten die Probanden den Dauertest durchhalten. Daraus schließen VAGO et al., dass die ventilatorische anaerobe Schwelle ein gutes Mittel zur Bestimmung der Ausdauerkapazität darstellt (VAGO et al., 1987).
SIMONTON et al.,1988 verglichen gesunde Personen mit Personen mit einer chronischen Herzerkrankung bezüglich der ventilatorischen Schwellen. Während der Belastung wurden folgende ventilatorische Parameter gemessen:
- Ventilation[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]
- Atemäquivalent für Sauerstoff[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]
- Atemäquivalent für Kohlendioxid[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]
- end-tidal oxygen partial pressure
- end-tidal carbon dioxide pressure und
- respiratory gas exchange ratio[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] (RQ)
Die ventilatorische Schwelle wurde durch die[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]bei Auftreten eines oder mehrerer der folgenden Dinge definiert:
- ein nichtlinearer Anstieg der[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]
- ein Anstieg der[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]ohne einen gleichzeitigen Anstieg der[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]
- ein Anstieg des end-tidal oxygen dioxide partial pressure ohne einen gleichzeitigen Abfall des end-tidal carbon dioxide partial pressure und
- ein Anstieg des respiratorischen Quotienten.
Aus der Ventilation alleine lässt sich nur in wenigen Fällen eine ventilatorische Schwelle herauslesen. Die Bestimmung der AT über die Aufzeichnung des end-tidal partial pressures von O2 und CO2 korrelierte gut mit den anderen Parametern, war aber leider in 50 % der Fälle bei den Herzkranken nicht bestimmbar. Die AT konnte über den RQ beim Großteil der gesunden Personen aber nur bei 2/3 der Patienten eruiert werden.
„The[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]co-plotted with[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]was the most reliable variable for identifying the ventilatory threshold.“
[...]
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