Häufig gestellte Fragen

Critical Power (Schwellenleistung)

"Critical Power" (CP) beschreibt die maximale Leistung eines Athleten, die über verschiedene Zeiträume aufrecht erhalten werden kann und gibt somit Zusatzinformationen über die Stärken und Schwächen eines Athleten. Die CP ist eine der Methoden, um die FTP (Functional Threshold Power) zu bestimmen.

 

Crossing Point

Der Crossing Point ist der Punkt an der die simulierte Laktatproduktion und
-elimination gemäß MaxLaSS (MLSS) Definition übereinstimmen.

Das Maximale Laktat Steady State entspricht der Belastung, bei der Laktatproduktion und Laktatabbau gerade noch im Gleichgewicht sind. Das MaxLaSS entspricht der Dauerleistungsgrenze.

 

Energieumsatzberechnung

Mit der indirekten Kalorimetrie kann man beim Menschen den Grundumsatz und den Leistungsumsatz ermitteln, ohne den Patienten körperlich allzu sehr zu strapazieren.
Als Maß für den Energieumsatz dient der Sauerstoffverbrauch während einer definierten Zeit. Beispiel für eine Messung:

Eingeatmetes Atemvolumen: 12 l/min Eingeatmete Sauerstoffkonzentration: 21 % Ausgeatmete Sauerstoffkonzentration: 17 %
=>Differenz: 4 %
Ermittlung des Sauerstoffverbrauchs pro Minute: 12 l/min * 0,04 = 0,48 l/min
Um vom Sauerstoffverbrauch auf die freigesetzte Energie schließen zu können, muss man wissen, wie viel Energie pro Liter Sauerstoff umgesetzt werden. Dieser Wert wird als kalorisches Äquivalent bezeichnet. Das kalorische Äquivalent (KÄ) ist von der Art der verbrannten Nährstoffe abhängig.

Beispiel für Kohlenhydrate:
Um 180 g Glucose zu verbrennen, werden 134,4 l Sauerstoff benötigt, dabei werden 2826 kJ Wärmeenergie erzeugt. Das Kalorisches Äquivalent für Kohlenhydrat lautet also: 2826 kJ / 134,4 l = 21 kJ/l Fazit: Bei reiner Kohlenhydraternährung beträgt der Energieumsatz ca. 21 kJ pro Liter verbrauchten Sauerstoffs.

Beispiel für Fette:
Um 880 g Fett zu verbrennen, werden 1848 l Sauerstoff benötigt, dabei werden 34285 kJ Wärmeenergie erzeugt. Das Kalorisches Äquivalent für Fett lautet also: 34285 kJ / 1848 l = 18,55 kJ/l
Bei reiner Fetternährung beträgt der Energieumsatz 18,55 kJ pro verbrauchtem Liter Sauerstoff.
Will man den Energieumsatz mithilfe des kalorischen Äquivalents ermitteln, muss man beachten, welchen Anteil die einzelnen Nährstoffgruppen an der Ernährung haben.

Die respiratorische Austauschrate RER (Lungenatmung)
Eine praktikable Möglichkeit, den Anteil von Kohlenhydraten, Fetten und Eiweißen am Energieumsatz zu bestimmen, bietet die respiratorische Austauschrate RER (respiratory exchange rate). Der RER beschreibt das Verhältnis von abgegebenem Kohlenstoffdioxid zu aufgenommenem Sauerstoff.
Bei einem normal ernährten Menschen liegt der RER in Ruhe bei 0,85. Das entspricht einem kalorischen Äquivalent von 20,41 kJ pro verbranntem Liter Sauerstoff.
Messen wir den Sauerstoffverbrauch pro Minute mittels Spiroergometrie, so können wir auf den Energieverbrauch schließen.
Je nach Stärke einer körperlichen Belastung ändert sich die Art der verstoffwechselten Nährstoffe (=oxidierten Substrate) und der RER steigt (0,7 bei reiner Fettverbrennung und 1.0 bei reiner Kohlenhydratverbrennung).

Der Respiratorische Quotient RQ (Innere Atmung)
Der oben beschriebene RER dient lediglich als Annäherung an den eigentlichen Respiratorischen Quotienten, kurz RQ. Während die RQ die tatsächliche Rate auf Ebene des Gewebes beschreibt, wird der RER indirekt durch Spirometrie bestimmt. Die Messung des RQ ist invasiv und aufwändig, weswegen sich klinisch die RER-Messung durchgesetzt hat.
Der RQ physiologisch kann nur in einem Bereich zwischen 0,7 und 1,0 liegen.
Bei laktaziden Belastungen entsteht durch die Bicarbonat-Pufferung des bei der Laktatbildung anfallenden Protons (H+) zusätzliches Kohlendioxid, sogenanntes „excess CO2“. Daher wird in der Spiroergometrie auch oberhalb der zweiten ventilatorischen Schwelle ein RER von >1,0 gemessen.

 

Fatmax

Die Fatmax bezeichnet den Leistungsbereich, bei dem Dein Körper die meiste Energie pro Zeiteinheit aus Fetten gewinnt.

 

Fette

Fette gehören neben Kohlenhydraten und Proteinen (Eiweiße) zu der Gruppe der unentbehrlichen Nährstoffe. Sie dienen als Bausubstanz von Körperzellen, als Lieferant von lebenswichtigen Freien Fettsäuren (FFS) und als Träger fettlöslicher Vitamine (A,D,E). Man unterscheidet ungesättigte und gesättigte Fettsären. Von größter biologischer Bedeutung sind die essentiellen, mehrfach ungesättigte Fettsäuren (z.B. Linolsäure), die der Organismus nicht selber herstellen kann. Für den sportlich Aktiven sind sie mit ihrem Gehalt an Vitamin E leistungsfördernd. Mit den Kohlenhydraten sind die Abbauprodukte der Fette, die freien Fettsäuren, ein wesentlicher Energielieferant für die Muskulatur in Ruhe und bei Belastungen. Für Sportler sind sie ein nicht erschöpfbare Energieträger (siehe Fettsäureabbau). Allerdings muss die Fähigkeit zur Mobilisierung der Fettenergie, der Fettstoffwechsel, durch entsprechendes Training speziell trainiert werden. z.B. durch Grundlagenausdauertraining.

Umrechnung Gramm in kJ/kcal:

  • 1 Gramm Fett liefert 37 kJ (9 kcal)
  • 1 Gramm Kohlenhydrate liefert 17 kJ (4 kcal)

 

Herzfrequenz (HF)

Die Herzschlagfrequenz wird in Schläge pro Minute (1/min) angegeben und ist beim Men-schen abhängig von der Belastung und vom Alter. Ein Neugeborenes hat in Ruhe eine Herzschlagfrequenz von ca. 120 Schlägen pro Minute, während ein 70-jähriger eine Fre-quenz um die 60 Schläge pro Minute aufweist. Die Herzschlagfrequenz beträgt bei einem gesunden Menschen in Ruhe 60 bis 80 Schläge pro Minute. Die Herzfrequenz des Gesun-den unterliegt vielfältigen Einflüssen. Die maximale Herzschlagfrequenz (auch: Maximal-puls) ist die Anzahl der Herzschläge pro Minute, die ein Mensch bei größtmöglicher kör-perlicher Anstrengung erreichen kann. Die maximale Herzschlagfrequenz ist eine indivi-duelle Größe und kann am besten durch Ergometrie bestimmt werden. Als Faustregel zur Bestimmung des eigenen Maximalpulses gilt: Maximalpuls = 220 - Lebensalter in Jahren. Diese Formel gibt jedoch nur einen groben statistischen Mittelwert wieder.

Allgemeine Faustformeln:

  • Ruheherzfrequenz: 60 - 80 Schläge pro Minute [S/min]
  • Maximale Herzfrequenz: 220 [S/min] - Lebensalter

 

Kohlenhydrate

Glykogen ist ein verzweigtes Polysaccharid (Vielfachzucker), welches die Speicherform der Kohlenhydrate in Mensch und Tier darstellt. Bei vermehrtem Energiebedarf des Körpers wird es wieder zu Glucose aufgespalten. Es findet sich vor allem in der Leber und der Muskulatur. Kohlenhydrate sind die wichtigsten und weit verbreiteten organischen Stoffe der Erde. Sie werden durch Pflanzen und Mikroorganismen aus Kohlendioxid und Wasser unter Ausnutzung der Sonnenenergie aufgebaut. Durch ihre günstige Zusammensetzung (Kohlenstoff, Wasser und Sauerstoff) sind sie ein ökonomischer Energiespeicher. Bei deren Oxidation (Glykolyse) steht die Energie schnell zur Verfügung. Die Grundbausteine der Kohlenhydrate sind die Einfachzucker (Monosaccharide). Die wichtigsten sind Traubenzucker (Glucose), Fruchtzucker (Fructose) und Galaktose. Glykogen ist die Speicherform der Glucose in Glykogenspeichern. Traubenzucker ist der wichtigste im Blut zirkulierende Zucker. Der Blutzuckerspiegel wird durch den Abbau des Leberglykogens weitgehend konstant gehalten. Er dient dem Organismus als schnelle Energiequelle.

Umrechnung Gramm in kJ/kcal:

  • 1 Gramm Kohlenhydrate liefert 17 kJ (4 kcal)
  • 1 Gramm Fett liefert 37 kJ (9 kcal)

 

Laktat

Aerob
Als aerob wird der Stoffwechsel beschrieben, der unter Hinzunahme von Sauer-stoff (O2) abläuft.

Anaerob
Als anaerob wird der Stoffwechsel beschrieben, der ohne Hinzunahme von Sauerstoff (O2) abläuft. (Siehe auch ‚Anaerobe Energiebereitstellung‘)

Aerobe Energiebereitstellung
Für eine effektive Tätigkeit der Muskeln ist die Bereitstellung von Energie notwendig. Bei leichter körperlicher Belastung erfolgt der Abbau von aus der Nahrung gewonnener Glucose und Fettsäuren über den aeroben (sauerstoffge-bundenen) Energiestoffwechsel. Man spricht hier von Zellatmung. Die Zellatmung stellt sich auf den Energiebedarf der Zelle ein, wobei der mögliche Energiefluss allerdings begrenzt ist.

Anaerobe Energiebereitstellung
Bei erhöhter muskulärer Belastung erfolgt die Ener-giebereitstellung daher zunehmend ohne Mitwirkung von Sauerstoff durch die so genannte anaerobe Glykolyse bzw. laktazide Energiebereitstellung. Als Stoffwechselprodukte entsteht Milchsäure, deren Salz als Laktat bezeichnet wird.
Bei körperlicher Belastung wird aber nicht nur Laktat gebildet, sondern auch abgebaut. Solange sich der Laktatwert auf einem Niveau befindet, bei dem das Verhältnis von Laktatbildung und Laktatabbau ausgewogen ist (steady state), kann die Trainingsbelastung weiter gesteigert werden.

Die aerob-anaerobe Schwelle
Ab einem bestimmten Belastungsniveau, abhängig von der individuellen Verfassung des Sportlers, nimmt der Laktatwert jedoch überproportional zu, wenn durch den zunehmend anaeroben Stoffwechselanteil mehr Laktat gebildet wird, als durch den aeroben Stoffwechselweg wieder abgebaut werden kann. Dann spricht von der aerob-anaeroben Schwelle.

Trainingseffekte und Trainingsziele
Es ist sportmedizinisch erwiesen und in der Fachliteratur oft dargestellt, dass bei einem gezielten Training im Bereich der aerob-anaeroben Schwelle eine deutliche Steigerung der Ausdauerleistung erfolgt. Dies erfolgt durch die Erhöhung der Konzentration der am aeroben Stoffwechsel beteiligten Enzyme, die Mitochondrien (Kraftwerke) werden größer und vermehren sich und eine verstärkte Kapillarisierung (Vermehrung der Blutgefäße) sorgt für eine verbesserte Sauerstoffaufnahme der Muskelzellen.

Allgemeine Faustformeln zu Laktatwerten:

  • In Ruhe: 1-1,5 [mmol/L Blut]
  • Aerobe Schwelle: < 2 [mmol/L]
  • Aerobe/Anaerober Mischbereich: 2 – 4 [mmol/L]
  • Ausbelastungskriterium: > 8 [mmol/L]

 

Laktatschwellen

LT1 (aerobe Laktatschwelle)
Leistung am Minimum des Verhältnisses „Laktat/Leistung“ (Laktatäquivalent) im Laktatstufentest. Ab dieser Belastung steigt die Laktatkonzentration erstmalig gegenüber dem Ruhelaktatwert. Die erste Schwelle LT1 spielt bisher im Rahmen der Laktat- Leistungsdiagnostik eine untergeordnete Rolle. Ein älterer Begriff für die LT1 ist die AeS („aerobe Schwelle“).
LT2 (anaerobe Laktatschwelle)
Leistung, an der die Laktatbildung (aus dem aktiven Muskel) gleich der Laktatelimination (passive Muskulatur, Leber, Herz) entspricht, also dauerhaft ein Gleichgewicht hergestellt wird. Die LT2 wird in der Praxis im Laktatstufentest bestimmt, bei der je nach Leistungsklasse des Probanden und Belastungsprofils verschiedene Berechnungsmodelle zum Einsatz kommen. Ein älterer Begriff für LT2 ist die iANS oder auch IAS („individuelle anaerobe Schwelle“).
Die Charakterisierung der „Schwelle“ durch eine Gleichgewichtssituation von Produktion und Elimination von Laktat entspricht dem mittlerweile gängigen Begriff des maximalen Laktat Steadystate (MLSS oder auch MaxLaSS). Daher entspricht im Optimalfall der LT2 dem MLSS. Das maximale Laktat Steadystate kann mittels Laktat-Dauertest mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
Man geht davon aus, dass die Leistung am MLSS für etwa 60 min aufrecht erhalten werden kann. Daraus entstand die Idee, die mittlere Leistung in einem einstündigen maximalen Test zu bestimmen. Diese sollte folglich in etwa mit der MLSS übereinstimmen. Die mittlere Leistung (MPO) über 60 min wird auch als FTP (Functional Threshold Power) oder TT60 bezeichnet. Da die Durchführung dieses einstündigen Tests unpraktikabel ist verkürzt man den Test oft auf 20 min (TT20) und reduziert dann von der hierbei erreiche MPO rechnerisch um 5% zum Erhalt der FTP. Diese rechnerische Korrektur wird aber häufig in Frage gestellt.
Die Festlegung der LT2 bei einer Leistung an der fixen Laktatkonzentration von 4 mmol/l ist nicht mehr üblich, da diese nicht individuell (iANS) ist. Daher bezeichnet man die 4 mmol/l-Laktatschwelle zur Unterscheidung auch als ANS (früher: anaerobe Schwelle nach MADER).

 

LASS (Akkumuliertes Laktat im Muskel)

 

Maximale Laktatbildungsrate/Glykolyserate (VLamax)

Die bei kurzer, maximaler Belastung bestimmte VLamax trifft eine Aussage über anaerob-laktazide Leistungsfähigkeit. Es wird das maximale Nachbelastungslaktat (am besten über eine Kurveninterpolation) bestimmt und in Bezug zur laktatbildenden Belastungszeit gesetzt. In den ersten (2-3) Sekunden der max. Belastung wird noch Kreatinphosphat als Energieträger genutzt, erst danach setzt die Glykogennutzung (unter Bildung von Laktat) ein.
Die VLamax beschreibt die Leistungsfähigkeit des glykolytischen Stoffwechsels. Sie wird in mmol/l/sec angegeben.
Man nennt daher den Probanden mit einer hohen VLamax den „Glykolytischen Typ“ während man Probanden mit niedriger VLamax als „Aerobe Typen“ bezeichnet. Es sind hiermit lediglich Unterschiede im Energiebereitstellungsverhalten gemeint. Bei glykolytischen Typen ist der laktazide Anteil der Energiebereitstellung in einer Belastung prozentual höher als bei einem aeroben Typen, bei denen der Anteil der aeroben Energieanteile (über die Fettverbrennung) stärker ausgeprägt ist.

 

Maximale Laktat Oxidationsrate

 

Maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max)

Bekanntester spiroergometrischer Kennwert zur Beurteilung der Ausdauerleistungsfähigkeit ist die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max), die bei hochtrainierten Ausdauersportlern in Einzelfällen bis 90 ml/min/kg erreichen kann und bei untrainierten Männern und Frauen mittleren Alters etwa 30 bis 50 ml/min/kg beträgt. Im Vergleich zu Männern weisen Frauen 10 bis 15 % niedrigere Werte auf. Oft wird die auf das Körpergewicht bezogene relative maximale Sauerstoffaufnahme verwendet (Angabe in ml O2/min/kg Körpergewicht), da ihre Aussagekraft bezüglich der Bewertung der Ausdauerleistungsfähigkeit höher ist.

Die VO2max repräsentiert das Maximum der verstoffwechselten Sauerstoffmenge zur Energiegewinnung unter Einbeziehung aller Sauerstoff austauschenden, transportierenden und utilisierenden Systeme. Gleichwohl hängt die Ausdauerleistung nicht allein von der VO2max ab, sondern wird u. a. auch von der Energiebereitstellung bei submaximalen Belastungsintensitäten und der Bewegungsökonomie beeinflusst.
Die VO2max ist ein Maß für die aerobe Leistungsfähigkeit.

Allgemeine Werte und Faustformeln der rel. VO2max:

  • In Ruhe: 3,5 [ml/min/kg]
  • Sportler: 40 – 50 [ml/min/kg]
  • Leistungssportler: 50 – 60 [ml/min/kg[
  • Hochleistungssportler: 60 – 90 [ml/min/kg[

 

Pyruvat Defizit

Pyruvat ist das Salz der Brenztraubensäure. Es spielt als Zwischenprodukt zahlreicher Stoffwechselwege eine wichtige Rolle. In der anaeroben Energiegewinnung bauen Milchsäurebakterien, die keinen Sauerstoff benötigen, Kohlenhydrate zu Milchsäure ab. Der Ausgangsstoff bei der Milchsäuregärung ist das Pyruvat (Brenztraubensäure), welches durch die Glykolyse entsteht. Das Pyruvat wird also bei der Milchsäuregärung unter anaeroben Bedingungen zu dem Salz der Milchsäure, dem sogenannten Laktat abgebaut.

Pyruvat steht also mit Laktat im Gleichgewicht und eine Pyruvat-Erhöhung bedeutet  auch eine Erhöhung des Laktata ohne dass ein Sauerstoffmangel Voraussetzung dafür sein muss.

Relative Muskelmasse

 

Sauerstoffökonomie

Der Begriff „Sauerstoffökonomie“ bezieht sich auf die Menge Sauerstoff, die bei einer gegebenen Belastung von den aktiven Muskeln benötigt wird. Während des Radfahrens kann eine standardisierte Ausgangsleistung als Vergleichswert genutzt werden.

Allgemeine Faustformel zur Berechnung der Sauerstoffökonomie beim Radfahren:

  • 11 – 12,5 [ml O2/W]

 

Trainingsbereiche Lauf

Zone1a
Dauerlauf (DL) extensiv – Intensität niedrig (Farbe: Blau)
Der extensive Dauerlauf wird i.d.R. für mittlere bis längere Trainingseinheiten in der Dauermethode verwandt. Wichtigste Aufgabe des ruhigen Dauerlaufs ist es die Kom-pensation und Pufferung von aneroben Trainingseinheiten, die Anpassung des Binde- und Stützgewebes und die Entwicklung/Weiterentwicklung  des Fettstoffwechsels.
Zone 2
Dauerlauf (DL) intensiv – Intensität mittel (Farbe: Grün)
Der intensive Dauerlauf dient u.a. der Erhöhung der Grundschnelligkeit mit einer mittleren Intensität unterhalb der aerob-anaeroben Schwelle.
Wegen seiner Wirkung auf die aerobe Ausdauerentwicklung ist ein hoher Umfang am Gesamt-Dauerlauf wünschenswert. Das Training in diesem Bereich ist Basis für das angestrebte aerobe Niveau.
Zone 3
Dauerlauf (DL) Tempo – Intensität hoch (Farbe: Hellgrün)
Der Tempodauerlauf ist ein Lauf mit einer hoher Intensität, mit dem wir die wett-kampfspezifische Leistungsfähigkeit und die anaerobe Mobilisationsfähigkeit entwi-ckeln. Die Geschwindigkeit wird im Schwellenbereich angesetzt und entwickelt sich zur jeweiligen Zielgeschwindigkeit hin.
Diese intensive Trainingsform muss durch unterschiedliche Trainingsinhalte gut vor-bereitet und dosiert eingesetzt werden, z.B. erst nach ausreichendem Grundlagen-training DL extensiv/intensiv.
Dabei wird auch der Bewegungsablauf bei hohen Geschwindigkeiten und in Ermüdung trainiert. Trotz der hohen Anstrengung sollte man versuchen, so entspannt und locker wie möglich zu laufen und gerade die ersten Kilometer nicht zu überpacen.
Bitte beachtet: Die Herzfrequenz ist von vielen Faktoren abhängig: Streckenprofil, Temperatur, Wind, Kleidung, Gesundheitszustand, Flüssigkeitsversorgung, Ernährung, etc. und unterliegt daher größeren Schwankungen.
Zone 4
Intervalle extensiv - Intensität mittel bis hoch (Farbe: Gelb)
Beim klassischen Intervalltraining werden Intervalle verschiedener Länge unterbrochen von Trabpausen absolviert. Es handelt sich dabei um sehr intensives Training, bei welchem oberhalb der aeroben/anaeroben Schwelle gelaufen wird. Je nach Gusto und Trainingszweck werden Intervalle ab 200 Meter gelaufen. Die Trabpausen variieren zwischen 50% und 100% der gelaufenen Strecke.
Zone 5
Intervalle intensiv (Farbe: Rot)
 

Trainingsbereiche Rad

Zone1a
Zone 2
Zone 3
Zone 4
Zone 5


Trittfrequenz (RPM)

Die Trittfrequenz in RPM (‚revolutions per minute‘) beschreibt die Anzahl der Kurbelum-drehungen beim Ergometer pro Zeiteinheit. Meist wird die Trittfrequenz als Umdrehungen pro Minute angegeben. Die zu fahrende Trittfrequenz während eines Ausbelastungstests ist individuell unterschiedlich und abhängig von der üblich gefahrenen Trittfrequenz. Wir empfehlen allerdings während eines Tests eine Trittfrequenz zwischen 70 und 90 Umdre-hungen pro Minute.

 

Ventilatorische Schwellen

VT1 (erste ventilatorische Schwelle, wird in der Spiroergometrie bestimmt)
An der VT1 findet eine Steigerung der Ventilation (Menge der eingeatmeten Luft pro Minute) und der Kohlendioxidabgabe jeweils im Verhältnis zur Sauerstoffaufnahme aufgrund von vermehrt anfallendem Kohlendioxid aus der Laktatpufferung statt.
VT2 (zweite ventilatorische Schwelle, wird in der Spiroergometrie bestimmt)
Die VT2 entspricht dem respiratorischen Kompensationspunkt (RCP), der gekennzeichnet ist durch eine überproportionale Ventilation infolge einer zunehmenden metabolische Azidose (Übersäuerung). An der VT2 beginnt die (meist hörbare) Hyperventilation. Die VT2 liegt in der Regel bei einer höheren Leistung als die LT2. Über den kausalen Zusammenhang zwischen ventilatorischen und Laktatschwellen besteht derzeit keine Einigkeit.

Quellen

  • M. Westhoff,  B. Lehnigk, K.3H. Rühle, A. Greiwing, R. Schomaker, H. Eschenbacher, M. Siepmann: Positionspapier der AG Spiroergometrie (Bezug)
  • Dr. phil. Friederike Scharhag-Rosenberger: Standards der Sportmedizin, Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin JG 61,  No. 6 (2010)