Cardio Fitnesstrainer

Die allgemeine aerob-dynamische Ausdauer bezeichnet die psycho-physische Er- müdungswiderstands- und Regenerationsfähigkeit bei einer moderaten Belastungs- intensität im aeroben Stoffwechselbereich, bei der mehr als ein Sechstel der gesam- ten Skelettmuskulatur zur Bewegung eingesetzt wird

• eine Erhöhung der physischen Leistungsfähigkeit,

• eine Optimierung der Erholungsfähigkeit,

• eine Steigerung der psychischen Belastbarkeit,

• eine stabilere Gesundheit,

• einen optimalen Fettstoffwechsel und

• präventive Wirkungen im Herz-Kreislauf-Bereich gegenüber Bewegungsman-

  gelerkrankungen.

„Die maximale Sauerstoffaufnahme repräsentiert die maximale Leistungsfähigkeit der sauerstoffaufnehmenden, sauerstofftransportierenden und sauerstoffverwer- tenden Teilsysteme im Körper“

Sie gilt als entscheidende Größe bzw. als Bruttokriterium der aeroben Ausdauerleistungsfä- higkeit.

Sie wird definiert als die Sauerstoffmenge, die bei schwerer dynamischer körperlicher Arbeit großer Muskelgruppen maximal pro Minute aufgenommen werden kann

Zahlen- oder formelmäßig ausgedrückt ist die VO2max das Produkt aus der pro Minute maximal ausgeworfenen Blutmenge (maximales HMV = SVmax x Hfmax) und der maxi- malen Sauerstoffausschöpfung in der Arbeitsmuskulatur (maximale arteriovenöse Sauerstoffdifferenz = AVDO2max

VO2max = HMVmax x AVDO2max

- Die genetische Veranlagung

Die Höhe der maximalen Sauerstoffaufnahme ist zu etwa 50°% genetisch determiniert.

- Geschlecht

- Lebensalter

- Der Anteil der eingesetzten Muskulatur

- Körpergewicht

Lungenventilation beschreibt die Atmung in der Bedeutung Lungenbelüftung und damit die „Fähigkeit, den Brustraum zu vergrößern und zu verkleinern und damit Luft in ihn einzusaugen und aus ihm auszupressen“.

Die Lungendiffusionskapazität (die Aufnahme von O2 aus der Atemluft über die Alveolen in das Blut)

Herzminutenvolumen (HMV)

Ein besonders wichtiger Faktor für die Leistungsbegrenzung der aeroben Kapazität ist das Herzminutenvolumen. Die maximale Sauerstoffaufnahme besteht aus dem Pro- dukt von HMV und AVDO2. Da das HMV einen wichtigen Multiplikator der VO2max re- präsentiert, wird seine Bedeutung für die Ausdauerleistungsfähigkeit ersichtlich. Be- sonders die Leistungsfähigkeit der Muskulatur ist entscheidend von einem ausreichen- den Blutangebot abhängig. Die pro Minute vom Herzen beförderte Menge und der venöse Rückstrom bestimmen demnach, wie viel Liter Blut pro Zeiteinheit zu den ar- beitenden Muskeln befördert werden können.

Sauerstoffausnutzung in der Muskulatur

Die Fähigkeit der Sauerstoffausnutzung in der arbeitenden Muskulatur ist neben dem HMV wohl der wichtigste Einflussfaktor der maximalen Sauerstoffaufnahme. Als Maß hierfür steht die so genannte arteriovenöse Sauerstoffdifferenz (AVDO2). Sie be- schreibt die Differenz zwischen dem Sauerstoffgehalt im arteriellen und venösen Blut . Die AVDO2 hängt in entscheidendem Maße von dem Trainingszustand der Muskulatur ab, d. h. von der Typisierung der Fasern, der Kapillarisierung, der Anzahl und der Größe der Mitochondrien, der Anzahl der aeroben Enzyme etc.

Sauerstofftransportkapazität des Blutes

Die Sauerstofftransportfähigkeit wird im Wesentlichen durch die Anzahl der roten Blutkörperchen, die Menge des Hämoglobins als Träger des Sauerstoffes und die Höhe des Blutvolumens repräsentiert. Somit ist die maximale Sauerstoffaufnahme von der Kapazität dieser drei Komponenten abhängig. Je mehr rote Blutkörperchen vorhanden sind und je größer das Gesamtblutvolumen ist, desto größer wird auch die VO2max sein.

Die Trainierbarkeit bzw. die Entwicklung der maximalen Sauerstoffaufnahme ist relativ gering. Eine Verbesserung durch ein Ausdauertraining von entsprechender Dauer und Intensität ist innerhalb eines 8-12-wöchigen Trainings nur um durchschnittlich 15- 25 % möglich . Durch intensives mehrjähriges Training kann die VO2max evtl. um bis zu 40 % gesteigert werden

So kann sich ein untrainierter Mann (VO2max von 3 l/min) anfangs nur mit ca. 40-50 % (entsprechend 1,2-1,5 l/min) seiner VO2max über einen längeren Zeitraum belasten. Durch ein regelmäßiges Ausdauertraining ver- größert sich insbesondere die Fähigkeit der Ausnutzung seiner maximalen Sauerstoff- aufnahme. Der Mann könnte durch ein mehrmonatiges Training erreichen, dass er sich auch mit ca. 2 l/min (65-prozentige Ausnutzung) über längere Zeit belasten kann. Der Vorteil einer besseren Ausnutzung seiner maximalen Sauerstoffaufnahme liegt z. B. in einem wesentlich höheren Energieumsatz während der Belastung, was gerade für Per- sonen, die an einer Gewichtsreduktion interessiert sind, durchaus von Bedeutung sein kann. Die Trainierbarkeit der prozentualen Ausnutzung der VO2max liegt im Vergleich zur Verbesserung der maximalen Sauerstoffaufnahme bei ca. 50-70 %.

Eine normale Leistungsfähigkeit des Herz-Kreislauf-Systems ist das Fundament für eine optimale Gesundheit und eine gute Fitness. Daher sollten gewisse Mindestanfor- derungen an die Funktionskapazität des Herz-Kreislauf-Systems von einer jeden Per- son erfüllt werden. Die Höhe der maximalen Sauerstoffaufnahme stellt ein wichtiges Mindestmaß für diese Leistungsfähigkeit dar.Unterhalb dieser Grenze steigt das Risiko für cardiovaskuläre Erkrankungen um ein Vielfaches an. Zielsetzung eines gesundheits- orientierten Ausdauertrainings sollte es sein, mindestens in den guten Bereich zu ge- langen.

Neben zahlreichen anderen leistungsdiag- nostischen Parametern wie z. B. Laktat erfolgt eine Belastungsdosierung für das Aus- dauertraining häufig anhand von prozentual abgeleiteten Intensitäten der VO2max. So lautet eine Empfehlung des renommierten American College of Sports Medicine (Ame- rican College of Sports Medicine [ACSM], 2006a; Meyer & Kindermann, 1999), dass die Grenze einer reizwirksamen Trainingsintensität für untrainierte Personen bei mindes- tens 45-50 % der VO2max liegen sollte . Für ausdauertrainierte Personen liegt der Grenzbereich in Abhängigkeit vom individuellen Leistungszustand noch um einiges höher (> 60-65 % VO2max).

1. Referenzdatenanalyse: Bestimmung des aktuellen Leistungszustandes einer

   Person anhand von alters- und geschlechtsspezifischen Normwerten (interin- dividueller Leistungsvergleich).

2. Trainingsplanung: Ableitung von Trainingsempfehlungen; Bestimmung der op- timalen Trainingsintensität für das Ausdauertraining.

3. Evaluation: Dokumentation der Leistungsentwicklung über einen längeren Zeitraum mit Hilfe von Re-Tests (intraindividueller Leistungsvergleich).

1. die erbrachte physikalische Leistung in Watt oder km/h,

2. die Herzfrequenz bzw. das Herzfrequenzverhalten unter Belastung,

3. die Blutlaktatkonzentration als Bezugsgröße der metabolischen Belastungssi- tuation (vgl. Kapitel 0),

4. die Spirometrie (Atemgasmessung), z. B. zur Bestimmung der maximalen Sau- erstoffaufnahme (VO2max),

5. der Blutdruck bzw. das Blutdruckverhalten unter Belastung,

6. das EKG und

7. die BORG-Skala zur Dokumentation des subjektiven Belastungsempfindens (vgl. Kapitel 6.6).

Um aussagekräftige Ergebnisse eines Ausdauerleistungstestes zu erhalten, muss das Testverfahren unter standardisierten Bedingungen erfolgen, d. h. der Test muss exakt dosierbar und jederzeit reproduzierbar sein. Außerdem müssen wissenschaftlich ab- gesicherte Normwerttabellen als Bezugssystem zum interindividuellen Leistungsver- gleich existieren. Des Weiteren sollte das Testverfahren möglichst wenig zeitaufwän- dig, einfach durchführbar und vor allem universell anwendbar sein, also ein gleichar- tiges Belastungsschema für eine große Zielgruppe beinhalten.

Das Prinzip der stufenförmigen Belastungsuntersuchung besteht darin, die Belas- tungsintensität langsam und kontinuierlich zu steigern und zu untersuchen, wie der Organismus auf diese Belastungsveränderung reagiert.

1. Die Eingangsbelastung ist von der Leistungsfähigkeit der jeweiligen Person abhän-gig. Für untrainierte Personen eignen sich eine Eingangsbelastung zwischen 25 und 50 Watt auf dem Fahrradergometer, für trainierte Personen zwischen 50 und 100 Watt.

2. Die Steigerung der Belastung ist ebenfalls vom Leistungszustand der Testperson abhängig. Die gängigen Belastungssteigerungen liegen in Abhängigkeit von dem angewandten Testverfahren zwischen 25 und 50 Watt. Je höher die einzelnen Be- lastungssteigerungen gewählt werden, desto früher ist mit einem vorzeitigen Tes- tabbruch wegen muskulärer Erschöpfung zu rechnen.

3. Die Stufendauer liegt im Regelfall zwischen zwei und drei Minuten, um annähernd so genannte Steady-State-Bedingungen (Einstellung eines Stoffwechselgleichge- wichtes bei einer definierten Belastung) auf jeder Belastungsstufe zu erreichen.

4. Die Höhe der Trittfrequenz wird in Abhängigkeit vom Ausbelastungsgrad des Test- verfahrens gewählt. Bei einem submaximalen Test werden Umdrehungszahlen zwischen 60 und 80 U/min und bei einem maximalen Test zwischen 80 und 100 U/min empfohlen

5. Die Abbruchkriterien richten sich zum einen nach der spezifischen Zielsetzung des Testverfahrens (Maximaltest vs. Submaximaltest), zum anderen existieren allge- mein gültige Abbruchkriterien, die vorschreiben, die Belastung vorzeitig abzubre- chen, um gesundheitliche Zwischenfälle zu vermeiden.

Die Gesamtdauer eines Stufentests sollte in etwa zwischen 10 und 18 Minuten bei entsprechend vier bis sechs Belastungsstufen liegen.

1. Im Gegensatz zum Stufentest muss bei einem Dauertest eine definierte Belastung (z. B. 2 km, wie beim Walking-Test) über einen längeren Belastungszeitraum aufrecht- erhalten werden, so dass annähernd ein Steady-State (Gleichgewichtszustand) er- reicht werden kann. Es ist auch die umgekehrte Vorgehensweise möglich, dass ein Be- lastungszeitraum vorgegeben (z. B. 12 min, wie beim Cooper-Test) und die in diesem Zeitraum erbrachte Leistung (z. B. zurückgelegte Wegstrecke) anschließend mit Norm- werten verglichen wird. Das so ermittelte Ergebnis lässt allgemeine Aussagen über den Ausdauerleistungszustand der betreffenden Testperson zu.

„Unter Ergometrie versteht man die quantitative Messung und Beurteilung der kör- perlichen Leistungsfähigkeit und Belastbarkeit von Gesunden und Kranken. Die Er- gometrie erfolgt mit einer definierten Belastung, sie soll reproduzierbar sein, dosier- bar, vergleichbar und objektiv“

Zu den anaeroben Testverfahren der Leistungsdiagnostik gehören Tests zur Ermittlung der maximalen anaeroben Leistung (5-30 sek. Belastungsdauer bei 100 % Belastungs- intensität, z. B. Wingate-Test) und zur Messung der anaeroben Kapazität (30-90 sek. Belastungsdauer, z. B. 300 m Shuttle Test). . Bei anaeroben Testverfahren werden in der Regel die maximale Leistung, die durchschnittlich erbrachte Leistung sowie die Ge- samtleistung und das Ausmaß des Leistungsabfalls über die Belastungsdauer gemes- sen. Auf- grund der hohen physischen und psychischen Belastung bei danaeroben Testverfah- ren ist vor der Durchführung immer zu überdenken, ob diese Art der Testung für den Sportler sinnvoll ist und in Rücksprache mit einem Arzt abzuklären, ob die zu testende Person alle gesundheitlichen Voraussetzungen erfüllt, um diesen Belastungen ausge- setzt werden zu können.

• Individuelle Positionierung der Testperson auf dem Ergometer

• Fein abgestufte Belastungsdosierung (beim Fahrrad sollte die Wattleistung idealer Weise in fünf Wattstufen bzw. beim Laufband die Geschwindigkeit in 0,5 km/h-Schritten verstellbar sein)

• Messbarkeit der Tritt- bzw. Schritt- oder Schlagfrequenz

• Drehzahlunabhängigkeit des Ergometers

• Exakte Messung der Herzfrequenz

• Anzeige der Zeitdauer

• Persönliche Daten wie Alter, Gewicht, Geschlecht

• Ideal: Ausgabe eines Testprotokolls inklusive Bewertung mittels Drucker

• akute fieberhafte Erkrankungen

• Infektionen

• Entzündungen

• organische Schäden (Leber, Niere etc.)

• Diabetes mellitus

• Herzrhythmusstörungen

• Hypertonie

• Beta-Rezeptoren-Blocker-Einnahme

• subjektives Unwohlsein

1. Exkurs: PWC-Test
   Beim PWC-Test (Physical Work Capacity) handelt es sich, ähnlich wie beim IPN-Test, um einen Ausdauertest, der die Zuordnung einer erbrachten Leistung bei stufenförmig ansteigender Belastung zu einer vorgegebenen Herzfrequenz (PWC 130, 150, 170) er- möglicht (Güllich & Krüger, 2013, S. 175). Aufgrund seiner weiten Verbreitung und gu- ten Verfügbarkeit weist der PWC-Test eine große Popularität im Fitness- und Gesund- heitssport auf und ist auf Ausdauergeräten vieler Hersteller bereits vorprogrammiert. Daher lässt sich dieser Test einfach und ohne großen Vorbereitungsaufwand durch- führen. Hinsichtlich der Durchführung und der verwendeten Belastungsprotokolle (WHO und BAL) ist dieser Test analog zum IPN-Test. Allerdings werden hierbei die Grenzwerte für die Herzfrequenz nicht anhand individueller Eigenschaften, wie bei- spielsweise Ruheherzfrequenz, Alter und Trainingsstand, sondern durch subjektive Einschätzung der Testperson auf eine Herzfrequenz von 130, 150 oder 170 S/min fest- gelegt. Eine sinnvolle Ableitung von Trainingsempfehlungen anhand der Ergebnisse ei- nes PWC-Tests ist daher eigentlich nicht möglich. Auch der interindividuelle Vergleich der Testleistungen unterschiedlicher Sportler ist kritisch zu betrachten. Allerdings er- weist sich der PWC-Test in der Praxis als einfaches und schnell durchzuführendes Testverfahren zur Erfassung und Dokumentation der Trainingsfortschritte bei Ausdauer- leistungen und gewährleistet somit, unter Berücksichtigung potentieller Einflussfakto- ren (z. B. Tagesform), eine gute intraindividuelle Vergleichbarkeit der Testleistungen.

Der Vorteil eines maximalen Ausbelastungstests liegt darin, dass durch den maximalen Ausbelastungsgrad die maximal erreichbare Herzfrequenz individuell ermittelt werden kann. Die spätere Festlegung der Trainingsbereiche über die Herzfrequenzformeln kann so wesentlich exakter erfolgen als über die theoretische Berechnung der maximalen Herzfrequenz.