Post on 17-Sep-2018
Beurteilung der körperlichen Leistungsfähigkeit in Abhängigkeit vom Lebensalter
H. Heck
Bochum 21. September 2009
Unter körperlicher Leistungsfähigkeit wird die Summe der individuell möglichen stütz- und zielmotorischen Aktionen verstanden. Die jeweilige
körperliche Leistungsfähigkeit in den unterschiedlichen sportlichen Bewegungsabläufen ist qualitativ durch den Einsatz der motorischen
Hauptbeanspruchungsformen und quantitativ durch Intensität, Dauer und Häufigkeit charakterisiert.
Qualitativer Aspekt der Leistung
Koordination Flexibilität Kraft Schnelligkeit Ausdauer
(nach HOLLMANN)
Quantitativer Aspekt der Leistung
Intensität Dauer Häufigkeit
AusdauerformenAusdauerformen
Nach der Grösse der beanspruchten Muskulatur
- Allgemeine A. (mehr als 1/6 der Skelettmuskulatur)
- Lokale Muskelausdauer (weniger als 1/6 der Skelettmuskulatur)
Nach der Arbeits-weise der Muskulatur
- Dynamische A. (Bewegungen mit Spannung undEntspannung)
- Statische A. (Bewegungen mit Dauerspannung)
(nach HOLLMANN)
Nach der Energie-bereitstellung
Aerobe Ausdauer:- Kurzzeit-A. 3 - 10 min- Mittelzeit-A. 10 - 30 min- Langzeit-A. über 30 min
Anaerobe Ausdauer:- Kurzzeit-A. 10 -20 s- Mittelzeit-A. 20 - 60 s- Langzeit-A. 60 - 180 s
Allgemeine aerobe dynamische AusdauerAllgemeine aerobe dynamische Ausdauer
(nach HOLLMANN)
Aerobe Ausdauerleistungen mittels dynamischer Arbeit unter Einsatz von mehr als 1/7 – 1/6 der gesamten Skelettmuskulatur.Die Leistungsfähigkeit wird vor allem von der Kapazität des Herz-Kreislauf-, Atmungs- und Stoffwechselsystems sowie von der Qualität der bewegungstypischen Koordination limitiert.
Allgemeine aerobe dynamische AusdauerAllgemeine aerobe dynamische Ausdauer
(nach HOLLMANN)
Limitierung durch die maximale Energieflussrate, die über längere Zeit aufrecht erhalten werden kann.
Direktes Maß: max. O2-Aufnahme (l/min)
50
55
60
65
70
75
80
85VO
2 max
(ml*k
g -1
*min
-1 )
400 800 800-1500
1500-5000
5000-10000
Marathon
Laufstrecke (m)
VO2max der Läufer der schwedischenLeichtathletik-Nationalmannschaft
VO2max der Läufer der schwedischenLeichtathletik-Nationalmannschaft
(nach SEVEDHAG/SJÖDIN, 1984)
Testverfahren
• Kniebeugen• Kletterstufe• Fahrradergometer• Laufbandergometer• Drehkurbelergometer• u. a.
(mod. Astrand)
Bergauflaufen 100
Laufen horizontal
Fahrrad sitzende Position
Fahrrad liegende Position
Fahrrad 1 Bein, sitzende Position
Armkurbel
Fuß + Armkurbel (10 –20 % f. Armarbeit)
Stufentest
95 - 98
90 - 96
82 - 85
62 - 70
65 - 70
100
- 97
Belastungsart VO2max (%)
Maximale Sauerstoffaufnahme in Prozent bei verschiedenen ergometrischen Belastungen, bezogen auf 100% = VO2max während Bergauflaufens.
.
.
Leistung = Arbeit / ZeitArbeit = Kraft x WegLeistung = Kraft x Weg / Zeit = Kraft x Geschwindigkeit
Belastungsteigerung über Änderung des Bremswiderstands und/oder der Pedalumdrehungsgeschwindigkeit
Belastungssteigerung
• Bei Fahrradergometrie:Steigerung über Änderung des Bremswiderstands und/oder der Pedalumdrehungsgeschwindigkeit
• Bei Laufbandergometrie:Steigerung durch Änderung der Laufgeschwindigkeit und/oder des Anstiegwinkels
Leistung = Arbeit / ZeitArbeit = Kraft x WegLeistung = Kraft x Weg / Zeit = Kraft x Geschwindigkeit
Leistung x 100Wirkungsgrad (%) = __________________________
Energieumsatz
Kinetik der Sauerstoffaufnahme wKinetik der Sauerstoffaufnahme wäährend Belastunghrend Belastung
Kinetik der Sauerstoffaufnahme bei stufenförmiger (links) und rampenförmiger (rechts) Belastung (schematische Darstellung)
Stufentest mit langerBelastungsdauer
20 Watt/6 min
Stufentest mit hoherEingangsstufe50 Watt/3 min
Anfangs-belastung100 Watt
Stufentest mit mittlererBelastungsdauer
50 Watt/3 min
Stufentest mit kurzer Steigung25 Watt/1 min
Bel
astu
ng (W
att)
Zeit (min)
Verschiedene BelastungsschemataVerschiedene Belastungsschemataffüür die Fahrradergometrier die Fahrradergometrie
Intervallartiger Test
50 Watt/2min
50 Watt/3min
25 Watt/2min
HHääufig angewandte Belastungsschemataufig angewandte Belastungsschematabei der Fahrradergometriebei der Fahrradergometrie
0 5 10 15 20 25Zeit (min)
0
50
100
150
200
250
300
350
400Le
istu
ng( W
att)
Anfangs-belastung
Belastungs-stufe
Stufendauer(min)
Fahrrad
50 Watt(25 Watt)
50 Watt(25 Watt)
3(2)
Laufband
2,5 m/s3,0 m/s3,5 m/s
0,5 m/s
3(5)
Laufband
BelastungsschemaBelastungsschema
8 km/h10 km/h12 km/h
2 km/h
3(5)
Beurteilungskriterien der Leistungsfähigkeit
Beurteilungskriterien der Leistungsfähigkeit
Maximal-Test
max. Belastungsstufe
max. Sauerstoffaufnahme
Submaximal-Test
physical work capacity 170
aerob-anaerobe Schwelle
max. P (Watt)max. v (m/s)rel. max. P (Watt/kg)
max. VO2 (ml/min)rel. max. VO2 (ml/min*kg)
PWC 170 (Watt)rel. PWC (Watt/kg)
aS (Watt)aS (m/s)aS (VO2)
10 20 30 40 50 60 70Alter (Jahre)
1.50
1.75
2.00
2.25
2.50
2.75
3.00Le
istu
ng (W
att/k
g)
Frauen
Männer
Sollwert der maximalen Leistung fSollwert der maximalen Leistung füür Mr Määnner und nner und Frauen bei der Fahrradergometrie im Sitzen Frauen bei der Fahrradergometrie im Sitzen
Für Männer, älter als 30 Jahre
Solleistung (Watt) = 3 . G (kg) . [130 - A (Jahre)]/100
Für Frauen, älter als 30 Jahre
Solleistung (Watt) = 2,5 . G (kg) . [124 - 0,8 . A (Jahre)]/100
(G = Gewicht; A = Alter)
SollSoll--WattleistungWattleistungffüür Mr Määnner und Frauen nner und Frauen üüber 30 Jahreber 30 Jahre
Beispiel: Mann 80 kg, 28 Jahre
Soll-Leistung = 3* 80= 240W
Ist- Leistung = 350W
Prozentwert der Ist- Leistung bezogen auf die Soll- Leistung
= (350W/ 240W) *100=145, 8 %
0 10 20 30 40 50Zeit (min)
0
50
100
150
200
250
300
Bel
astu
ng (W
att)
6122030Belastungsanstieg (Watt/min)
Beziehung zwischen dem BelastungsBeziehung zwischen dem Belastungs--anstieg und der maximalen Leistunganstieg und der maximalen Leistung
Belastungsanstieg (Watt/min)
100
150
200
250
300
350
400
max
imal
e B
elas
tung
(Wat
t)
273,2301,2
325,8350,7
6 12 20 30
y = 3.16 x + 259.0r = 0.98
Sauerstoffaufnahme bei der Fahr-radergometrie in Abhängigkeit von der Leistung:
O2-Aufnahme (ml/min) = 300 + 12 . Leistung (Watt)
max. resp. Quotient
=max.VCO /max.VO
Abkürzung
max. AÄ
max. RQ
Wert
> 30
> 1.1
Beurteilungskriterien der AusbelastungBeurteilungskriterien der Ausbelastung
max. HF(1/min)
200 - Lebensalter(Fahrrad)
210 - Lebensalter(Laufband)
untere Grenze der max. Herzfrequenz
max. Atemäqivalent=max.VE/max.VO
max. Laktat max. LA(mmol/l)
> 8(> 5 z.B. Marathon-
Läufer)
2
22
3 4 5 6 7 8Lebensjahrzehnt
130
140
150
160
170
180
190
200
210m
axim
ale
Her
zfre
quen
z (1
/min
)Frauen
Männer
Altersabhängigkeit der maximalen Herzfrequenz bei Männern und Frauen
Altersabhängigkeit der maximalen Herzfrequenz bei Männern und Frauen
Belastung (Watt)
5060708090
100110120130140150160170180190
Her
zfre
quen
z (1
/min
)
NichtsportlerSprinter
Fußballspieler
Ruderer
Langstrecken-läufer
Radsportler
Ruhe 30 70 110 150 190 230
Herzfrequenzverhalten wHerzfrequenzverhalten wäährend Fahrradergometerarbeit im Sitzenhrend Fahrradergometerarbeit im Sitzenbei Spitzensportlern verschiedener Sportarten und Nichtsportlernbei Spitzensportlern verschiedener Sportarten und Nichtsportlern
(nach HOLLMANN/HECK)
PWCPWC170170 bei einem Nichtsportler undbei einem Nichtsportler undeiner ausdauertrainierten Personeiner ausdauertrainierten Person
Untrainiert
Trainiert
-10 30 70 110 150 190 230 270 310 350 390Leistung (Watt)
405060708090
100110120130140150160170180190H
erzf
requ
enz
(1/m
in)
Ruhe
(nach HECK, Therapiewoche 28, S.3928-33, 1978)
Richtwerte Männer FrauenPWC130 1,5 1,25 Watt/kgPWC150 2,0 1,6 Watt/kgPWC170 2,5 2,0 Watt/kg
Richtwerte Männer FrauenPWC130 1,5 1,25 Watt/kgPWC150 2,0 1,6 Watt/kgPWC170 2,5 2,0 Watt/kg
(nach ROST/HOLLMANN 1982)
Ermittlung pulsbezogener LeistungErmittlung pulsbezogener Leistung
0 25 50 75 100 125Leistung (Watt)
70
90
110
130
150
170
190
210
Her
zfre
quen
z (1
/min
)
190 Watt
150 Watt
3 4 5 6 7Lebensjahrzehnt
40
60
80
100
120
140
160
180H
erzf
requ
enz
(1/m
in)
110 Watt
70 Watt
30 Watt
Ruhe
Herzfrequenzwerte im LebensverlaufHerzfrequenzwerte im Lebensverlaufbei verschiedenen Belastungenbei verschiedenen Belastungen
. . . . .
Die Berechnung des PWC Wertes kann nach folgender Formel erfolgen:
PWC 170= P1+ (P2-P1)* (170-Hf1)/ (Hf2- Hf1)P= Leistung, Hf= Herzfrequenz
Beispiel: Mann 80 kg, 28 Jahre
P1= 300W, Hf1= 168/minP2= 350W, Hf2= 182/min
PWC 170= 300+ (350-300)* (170-168)/ (182-168)= 300+ 50* 0,14= 307W
Bei einer Hf von 170/min wurde eine Leistung von 307 W (= 3,8 W/kg) erreicht!
Ist- Soll- Wertvergleich:
3,8/ 2,5*100 = 152%
PWCPWC170170 bei verschiedenen maximalen Herzfrequenzenbei verschiedenen maximalen Herzfrequenzen
(nach HECK 1990)
0 50 100 150 200 250 300Leistung (Watt)
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220He
rzfre
quen
z(1
/min
)
max. Laktatmax. Laktat--steadysteady--state beim Drehkurbel state beim Drehkurbel -- DauertestDauertest
0 5 10 15 20 25 30Zeit (min)
0
2
4
6
8
10
12La
kta t
(mm
ol/ l)
Ruhe(nach HECK und ROSSKOPF 1994)
170 Watt
160 Watt
150 Watt
140 Watt
120 Watt
2.6 3.0 3.4 3.8 4.2 4.6 5.0Laufgeschwindigkeit (m/s)
0
1
2
3
4
5
6
7
Lakt
at (m
mol
/l)
Sprint(n=12)
400m(n=10)
800m(n=16)
1500m(n=22)
Marathon(n=6)
3,17 3,52 3,99 4,26 4,89
6:25 5:33 4:54 4:23 3:58 3:37 3:20 min/1000m
Laktatwerte im Laufbandstufentest bei LLaktatwerte im Laufbandstufentest bei Lääuferinnenuferinnenunterschiedlicher Laufdisziplinenunterschiedlicher Laufdisziplinen
(nach FÖHRENBACH et al. 1982)
Mader A, Liesen H, Heck H, Philippi H, Rost R, Schürch P, Hollmann W:Zur Beurteilung der sportartspezifischen Ausdauerleistungsfähigkeit im Labor. Sportarzt und Sportmedizin 27 (1976) 80-88, 109-112
1. Definition der aerob-anaeroben Schwelle als Kriterium zur Beurteilung der Ausdauerleistungsfähigkeit.
2. Empfehlungen zur Intensitätssteuerung des Trainings anhand der Laktat-Leistungs-Kurve.
3. Entwicklung einer Mikromethode der Laktatbestimmung aus dem Kapillarblut.
Definition der aerob-anaeroben Schwelle nach Mader et al. (1976)
„Der Bereich des Übergangs zwischen der rein aeroben zur partiell anaeroben, laktazid gedeckten muskulären Energie-stoffwechselleistung wird als aerob-anaerobe Schwelle der Arbeitsmuskulatur unter den gegebenen Belastungsbe-dingungen bezeichnet. Dieser Bereich eignet sich zur Charakterisierung der Ausdauerleistungsfähigkeit, wenn man das Maximum der rein aerob abgedeckten energetischen Leistung mit dieser gleichsetzt.“
Definition der aerob-anaeroben Schwelle nach Mader et al. (1976)
„Der Bereich des Übergangs zwischen der rein aeroben zur partiell anaeroben, laktazid gedeckten muskulären Energie-stoffwechselleistung wird als aerob-anaerobe Schwelle der Arbeitsmuskulatur unter den gegebenen Belastungsbe-dingungen bezeichnet. Dieser Bereich eignet sich zur Charakterisierung der Ausdauerleistungsfähigkeit, wenn man das Maximum der rein aerob abgedeckten energetischen Leistung mit dieser gleichsetzt. …
…Als Kriterium zur Erfassung der aerob- anaeroben Schwelle bei spiroergometrischen Untersuchungen kann der Anstieg des Laktats auf 4mmol/l im peripheren Blut, z.B. bei stufenweiser Belastungssteigerung gewertet werden.“
AerobAerob--anaerobe Schwelleanaerobe Schwelle
3.4 3.8 4.2 4.6 5.0 5.4 5.8 6.2 6.6Laufgeschwindigkeit (m/s)
0
2
4
6
8
10
12La
kta t
(mm
o l/l)
Ruhe
(nach MADER et al.Sportarzt und Sportmed., 1976)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30Zeit (min)
0
2
4
6
8
10La
ktat
(mm
ol/l)
100 150 200 250 300 350 400 450 500 Watt
Individuelle anaerobe SchwelleIndividuelle anaerobe Schwelle
(nach STEGMANN et al. 1981)
tBtEm tA
tn
Em
BA
C
8 10 12 14 16 18 20 22 24Geschwindigkeit (km/h)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Lakt
at (m
mol
/l)
Schwellenbestimmung nach der +1,5mmol/lSchwellenbestimmung nach der +1,5mmol/l--MethodeMethode
1,5 mmol
aerobeSchwelleaerobe
SchwelleindividuelleanaerobeSchwelle
individuelleanaerobeSchwelle
(nach DICKHUTH 1991)
Laktatelimination>
Laktatproduktion
Laktatproduktion>
Laktateliminationvmax Pause
LaktatsenkeLaktatsenke(nach BRAUMANN et al., Dtsch Z Sportmed 42, 1991)
Stufentest
Laka
tat (
mm
ol/l)
SenkenbelastungSenkenbelastung
Einflussfaktoren auf die Laktat-Leistungskurve und die Schwellenwerte
Ausdauerleistungsfähigkeit
Belastungsschema
Glykogenzustand der Arbeitsmuskulatur
Blutabnahmeort
Analysekompartement des Blutes
Belastungsgerät
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45Zeit (min)
0
50
100
150
200
250
300
350Le
istu
ng (W
att)
50 W/ 2min50 W/ 3min25 W/ 2min30 W/ 5min
Verschiedene Testschemata fVerschiedene Testschemata füür die Fahrradergometrier die Fahrradergometrie
(nach HECK 1990)
0 50 100 150 200 250 300Belastung (Watt)
0
2
4
6
8La
ktat
(mm
o/l)
30 Watt/5 min
25 Watt/2 min
50 Watt/3 min
50 Watt/2 min
LaktatleistungswerteLaktatleistungswerte in Abhin Abhäängigkeit von Testschematangigkeit von Testschemata
(nach HECK 1990)
0 1 2 3 4 5 6Zeit (min)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100Pr
ozen
t (%
)τ = 2 min
τ = 3 min
(nach HECK 1987)
Anstieg der Exponentialfunktion y=100 (1Anstieg der Exponentialfunktion y=100 (1--ee--t/t/ττ))ffüür verschiedene Zeitkonstantenr verschiedene Zeitkonstanten
30 Watt5 min
6 12,5 16,7 25
50 Watt3 min
50 Watt2 min
25 Watt2 min
iaS-Keul
aaS-Mader
iaS-Stegmann
+1,5mmol/l-Methode
maximales Laktat-steady-state
SchwellenkonzepteSchwellenkonzepte
(nach HECK und ROSSKOPF 1994) Belastungsanstieg (Watt/min)
150
160
170
180
190
200
210
220
230Sc
hwel
len
(Wat
t)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500Leistung (Watt)
0
2
4
6
8
10
12
14La
ktat
(mm
ol/l)
H.D. Nachwuchs nicht talentiert184cm 90kg 18J
T.A. Nachwuchs talentiert186cm 78kg 17J
K.N. Elite Nov. 1974187cm 89kg 24J
K.N. Elite Juni 1975verbesserte Ausdauer
Laktatwerte bei NachwuchsLaktatwerte bei Nachwuchs-- und Eliteathletenund Eliteathleten
(nach MADER und HOLLMANN, Leistungssport 9, S.8-62, 1977)
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0Geschwindigkeit (m/s)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Laka
tat (
mm
ol/l)
14.04.8920.04.9002.04.91
(nach VASSILIADES und MADER 1991)
Trainingsbedingte VerTrainingsbedingte Veräänderungnderungder Laktatleistungskurveder Laktatleistungskurve
Verschlechterung der Belastbarkeit bei einem Verschlechterung der Belastbarkeit bei einem HerzinfarktpatientenHerzinfarktpatienten
25 50 75 100 125 150 175 200 225 250Leistung (Watt)
60
80
100
120
140
160
180H
erzfrequenz(1/m
in)
0
2
4
6
8
10
12
Lakt
at (m
mol
/l)Herzfrequenz 08.10.98Herzfrequenz 11.09.00Laktat 08.10.98Laktat 11.09.00
nach Heitkamp H-C u. Hipp A, Herz 26, 2001, Nr.7
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0Laufgeschwindigkeit (m/s)
1
2
3
4
5
6
Lakt
at (m
mol
/l)
100%-Intensität (Marathon): 2,5±0,5 mmol/l Laktat
Regeneration
< 80%
extensiver Dauerlauf
intensiver Dauerlauf
Tempo-Dauerlauf
Fahrtspiel
extensiveWiederh.-läufe
TempoläufeintensiveWiederh.-läufe
80-90% 90-97% 100±3%
Trainingsempfehlung fTrainingsempfehlung füür Marathonlr Marathonlääuferufer
(nach FÖHRENBACH 1986)
N = 21Y = -0.26 + 1.06 Xr = 0.96
p < 0.001
N = 21Y = -0.26 + 1.06 Xr = 0.96
p < 0.001
Linie gleicherGeschwindigkeiten
4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6Geschwindigkeit bei 2,5mmol/l Laktat (m/s)
4.0
4.2
4.4
4.6
4.8
5.0
5.2
5.4
5.6
Mar
atho
nges
chw
indi
gkei
t (m
/s) n=9 Männer
n=12 Frauen
Vergleich zwischen der MarathongeschwindigkeitVergleich zwischen der Marathongeschwindigkeitund der Geschwindigkeit bei 2,5mmol/l Laktatund der Geschwindigkeit bei 2,5mmol/l Laktat
.
(nach FÖHRENBACH 1986)
0 40 80 120 160 200 240 280Belastung (Watt)
0
2
4
6
8
10
Lakt
at (m
mol
/l)
ohne Medikament
Propranolol
Aceebutolol
Atenolol
0 40 80 120 160 200 240 280Belastung (Watt)
60
80
100
120
140
160
180
200
Her
zfre
quen
z (1
/min
)
ohne Medikament
Acebutolol
Propranolol
Atenolol
Wirkung verschiedener Betarezeptorenblocker auf Laktat und Herzfrequenz während ansteigender Arbeit auf dem Fahrradergometer
R. Rost 1987
0 25 50 75 100 125 150 175 200Leistung (Watt)
80
100
120
140
160
H er zfreq uen z(1/m
i n)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
L akt
at(m
mol
/ l)
FahrradergometerFahrradergometer--Test bei einem Herzinfarktpatienten Test bei einem Herzinfarktpatienten
nach Heitkamp H-C u. Hipp A, Herz 26, 2001, Nr.7
Angina-pectoris-Schwelle
Stufendauer: 3 minStufenhöhe: 25 Watt
β-Blockade