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Inhalt

EINLEITUNG ....................................................................................................................... 3

1.1 Laufsport .............................................................................................................................................................. 5

1.1.1 Anforderungsprofil Laufen ................................................................................................................................... 5

1.1.2 Muskelbelastung .................................................................................................................................................. 6

1.1.3 Einfluss der Lauftechnik auf die Belastung des Bewegungssystems .................................................................... 6

1.2 Grundlagen des Ausdauertrainings bzw. des Lauftrainings ................................................................................... 7

1.2.1 Die Ausdauerleistungsfähigkeit ............................................................................................................................ 8

1.2.2 Der aerob-anaerobe Übergang ........................................................................................................................... 11

1.2.3 Metabolismus bei Ausdauerbelastungen ........................................................................................................... 11

Ziel der Untersuchung ...............................................................................................................................................11

Marathonzeiten unter Temperaturberücksichtigung .................................................................................................13

LITERATURBESPRECHUNG ........................................................................................... 17

2.1 Thermoregulation ................................................................................................................................................17

2.1.1 Thermoregulation bei hoher Umgebungstemperatur ........................................................................................ 18

2.1.2 Thermoregulation bei niedriger Umgebungstemperatur ................................................................................... 18

2.2 Parameter und Messverfahren ............................................................................................................................18

2.2.1 Laktat .................................................................................................................................................................. 18

2.2.2 Respiratorischer Quotient .................................................................................................................................. 21

2.2.3 Herzfrequenz ...................................................................................................................................................... 24

2.2.4 Subjektive Belastungseinschätzung .................................................................................................................... 25

2.2.5 Körperkerntemperatur ....................................................................................................................................... 26

METHODIK ........................................................................................................................ 27

3.1 Untersuchungsgut ................................................................................................................................................27

3.2 Untersuchungsgang .............................................................................................................................................28

3.3 Untersuchungsverfahren .....................................................................................................................................30

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3.3.1 Leistungsuntersuchung ....................................................................................................................................... 30

3.3.2 Trainingsuntersuchung ....................................................................................................................................... 31

3.4 Apparaturbesprechung ........................................................................................................................................32

3.4.1 Laufbandergometer ............................................................................................................................................ 32

3.4.2 Spirometrie ......................................................................................................................................................... 32

3.4.3 Herzfrequenzmessung ........................................................................................................................................ 32

3.4.5 Laktatmessung .................................................................................................................................................... 33

3.4.6 Borg-Skala ........................................................................................................................................................... 33

3.4.7 Heizlüfter ............................................................................................................................................................ 34

Statistik .....................................................................................................................................................................34

3.5.1 Deskriptive Statistik ..................................................................................................................................... 35

3.5.2 Analytische Statistik ............................................................................................................................................ 36

ERGEBNISSE ................................................................................................................... 38

4.1 Herzfrequenz (Hf) ................................................................................................................................................40

4.2 Respiratorischer Quotient (RPE) ..........................................................................................................................46

4.3 Laktat (La) ............................................................................................................................................................50

4.4 Körperkerntemperatur (KKT) ...............................................................................................................................55

4.5 Subjektives Belastungsempfinden (RPE) ..............................................................................................................61

DISKUSSION .................................................................................................................... 65

SCHLUSSFOLGERUNGEN FÜR DIE PRAXIS ................................................................ 65

METHODENKRITIK .......................................................................................................... 65

ZUSAMMENFASSUNG ..................................................................................................... 65

LITERATURVERZEICHNIS .............................................................................................. 65

ANHANG ........................................................................................................................... 65

3

Einleitung

Das Laufen speziell der Dauerlauf war in den letzten Jahren und Jahrzehnten

einem fortlaufenden Wandel unterzogen. Vom früheren Langlaufen mit aus-

schließlichem Wettkampfcharakter entwickelte sich das Laufen immer mehr

zum Volkssport, welcher mittlerweile Menschen jeder Schicht, jedes Alters

sowie jedes Geschlechts täglich auf die Laufstrecken bringt. Auf Grund stetig

steigender Beliebtheit erfreuen sich die Veranstalter von Laufveranstaltungen

jeglicher Art, jährlich mehr, ob der wachsenden Teilnehmerzahlen. Jedes

Jahr schnüren zig tausende von Läufern ihre Schuhe, um durch die Straßen

und Landschaften deutscher Länder – sei es mit oder ohne Wettkampfhinter-

grund – zu laufen. Nicht zuletzt trugen Initiativen wie „Trimm Dich“, „Aktion

Lauftreff“ und „Vom Volkslauf zum Marathon“ in hohem Maße dazu bei, dass

der Dauerlauf und der Marathonlauf heutzutage so beliebt sind. Die Gründe

warum so viele Menschen Laufen sind so vielfältig und individuell wie die

Menschen die dies tun. Ein simpler, aber wichtiger Grund für den Erfolg des

Laufens ist die einfache Ausführung der Disziplin. Kaum eine Sportart erfor-

dert so wenig Anleitung und Betreuung wie das Laufen. Darüber hinaus ist

der materielle Aufwand relativ gering. Man benötigt ausschließlich die pas-

sende Ausrüstung sowie die geeignete Strecke oder Natur.

4

Dadurch dass das Laufen – abgesehen vom Laufbandtraining in z.B. Fit-

nessstudios - ein Natursport ist, muss der Freizeitläufer sich zwangsläufig

mit der Natur und ihren Witterungsverhältnissen und Temperaturen ausei-

nandersetzen. Der regelmäßig aktive Läufer muss sich demnach im Laufe

des Jahres, je nach Jahreszeit, mit großen Temperaturunterschieden zu-

rechtfinden. So erfolgt das Training im Sommer teils bei hohen Temperaturen

bis zu 30 Grad und höher. Im Frühjahr und Herbst sind die Temperaturen

eher gemäßigt. Im Winter dagegen sind häufig Temperaturen um den Ge-

frierpunkt möglich. Die unterschiedlichen Umgebungstemperaturen im Jah-

resverlauf des Lauftrainings, lassen die Frage nach den Einflüssen der Tem-

peratur auf physiologische Parameter und Faktoren, bzw. die Veränderung

dieser Parameter aufkommen.

Es gehört zum Alltags- und Erfahrungswissen von Sportlern und Trainern,

dass insbesondere in Ausdauersportarten die Leistungsfähigkeit bei hohen

Umgebungstemperaturen eingeschränkt ist. Zusätzlich gibt es Hinweise auf

diesen Tatbestand auch in der einschlägigen Fachliteratur, in spezifischen

Trainingsempfehlungen und in einigen (Sport-) wissenschaftlichen Gesamt-

darstellungen. Es ist klar, dass einerseits zwischen der Wärmewirkung im

Ausdauerbereich und in Sportarten mit schnellkräftigem Bewegungshinter-

grund unterschieden werden muss, und dass andererseits die Notwendigkeit

besteht, die Aufwärm- und Vorbereitungsprogramme in diesen beiden Belas-

tungsanforderungsarten unterschiedlich zu akzentuieren. Auffällig ist aller-

dings, dass trotz dieses relativ eindeutigen Erfahrungs- und Wissenshinter-

grundes eine exakte Quantifizierung der Ausdauerleistungsminderung unter

den Bedingungen hoher Umgebungstemperaturen , insbesondere in den für

die Praxis relevanten Temperaturbereichen , durch experimentell gewonnene

Forschungsergebnisse bislang nur unzureichend erfolgt zu sein scheint. Be-

züglich der Auswirkung von niedrigen Umgebungstemperaturen auf die Aus-

5

dauerleistungsfähigkeit scheint die Fachliteratur noch weniger herzugeben

als es für die warmen Umgebungstemperaturen der Fall ist.

Die hier vorgelegte Arbeit beabsichtigt, einen entsprechend differenzierten

Quantifizierungsbeitrag zu leisten und dabei vor allem einige bedeutsame

Rahmenbedingungen der Ausdauerleistungsfähigkeit vergleichend zwischen

10, 20 und 30° C Umgebungstemperatur (Labor) zu berücksichtigen und zu

kontrollieren, nämlich die zur Leistungssteuerung notwendigen Parameter

Herzfrequenz und Laktatkonzentration im Blut, das subjektive Belastungs-

empfinden, der respiratorische Quotient sowie den Anstieg der Körperkern-

temperatur.

1.1 Laufsport

1.1.1 Anforderungsprofil Laufen

Phasen:

Laufen ist eine zyklische Sportart, das heißt es kommt zu einer rhythmischen

Wiederholung eines Bewegungsablaufes ohne zwischengeschaltete Pausen.

Der Bewegungszyklus kann in verschiedene Phasen zergliedert werden.

Sinnvoll scheint die Zergliederung in Stütz- und Schwungphase. Desweiteren

wird zwischen einer vorderen und hinteren Stütz- und Schwungphase unter-

schieden. Die Muskelaktivität unterscheidet sich in den einzelnen Bewe-

gungsphasen: Während der vorderen Stützphase kommt es zu einer dyna-

misch exzentrischen Dehnung der vorderen Oberschenkelmuskulatur und

der Wadenmuskulatur, insbesondere des M. gastrocnemius. Somit wird die

Bewegung des Beines abgebremst und der Stoß der Landung abgefangen.

Die Streckmuskulatur wird gleichzeitig durch eine Kontraktion der Beuger un-

terstützt. In der hinteren Stützphase (Abstoß vom Boden) kommt es frühzeitig

6

zu einer dynamisch-konzentrischen Muskelaktivität der vorderen Oberschen-

kelmuskulatur, welche zusammen mit dem Fußstreckern einen Großteil des

Impulses zur Vorwärtsbewegung gibt. Da jedoch insbesondere die Aktivität

der Fußstrecker nicht bis zum Ende der Stützphase anhält, tragen die Waden

und die ischiokrurale Muskulatur in der zweiten Hälfte der hinteren Stützpha-

se wesentlich zum Vorwärtsimpuls bei. Nach dem Ablösen des Fußes vom

Boden beginnt die hintere Schwungphase, in der insbesondere der M. rectus

femoris und der M. tibialis anterior aktiv sind. Der M. rectus femoris streckt

die Hüfte und reguliert die Kniebeugung. Die Dorsalflexion des Fußes wird

durch die Aktivität des M. tibialis anterior kontrolliert. Mit der Kniestreckung

des hinteren Schwungbeines setzt die vordere Schwungphase ein, in der

vorwiegend der M. tibialis anterior aktiv ist. Am Ende der vorderen Schwung-

phase wird erneut die Landung und damit die vordere Stützphase eingeleitet.

1.1.2 Muskelbelastung

Die Rumpf- und Nackenmuskulatur werden während des Laufens isomet-

risch-statisch beansprucht. Sie stabilisieren Kopf und Oberkörper und ermög-

lichen eine stabile Armarbeit. Es ist naheliegend, dass Lauftechnik, Achsen-

fehlstellungen und Ermüdung bzw. krankhafte Veränderungen der Muskula-

tur die Aktivität der Muskulatur beeinflussen. Dadurch verändern sich die Be-

lastungsspitzen während der Bewegung, wodurch mittel- bis langfristig be-

stimmte Verletzungsmuster prädisponiert sind.

1.1.3 Einfluss der Lauftechnik auf die Belastung des Bewegungssys-

tems

Der Einfluss der Lauftechnik zeigt sich in dem Vergleich zwischen Vorfußläu-

fern und Fersenläufern: Beim Vorfußläufer kommt es zu einer deutlich erhöh-

ten Belastung der Wadenmuskulatur, der Zehengrundgelenke und der Mittel-

fußknochen, während beim Fersenläufer die Wadenmuskulatur stark gedehnt

7

wird und die vordere Schienbeinmuskulatur sich extrem kontrahieren muss,

um die Landung des Fußes abzufangen. Schrittlänge und Schrittfrequenz

haben ebenfalls einen Einfluss auf die Belastung der Gewebestrukturen: Eine

hohe Schrittfrequenz mit geringer Schrittlänge erzeugt zwar geringe Stau-

chungskräfte, führt jedoch langfristig zu einer Verkürzung der Hüftbeugemus-

kulatur und zu einer Abschwächung der Hüftstrecker. Damit entsteht eine

Ventralkippung des Beckens mit einer verstärkten Lendenlordose. Häufige

Folgen sind Rücken- oder Knieschmerzen. Andererseits steigt mit der Schritt-

länge die Belastung der Kniestrecker und der Wadenmuskulatur in der vorde-

ren Stützphase an. Daher gibt es für jeden Läufer einen individuell optimalen

Kompromiss zwischen Schrittlänge und Schrittfrequenz.

1.2 Grundlagen des Ausdauertrainings bzw. des Lauftrainings

Die Strukturierung der Ausdauer ist in Anbetracht der Vielzahl von Ausdauer-

sportarten (-formen, -fähigkeiten) nur sehr schwer möglich. Die Literatur

zeigt, dass es die Ausdauer nicht gibt, sondern der sportpraktische Gesamt-

komplex Ausdauer nur über mehrere Ausdauerfähigkeiten zu erfassen ist.

Nach Zintel & Eisenhut (2004) ist es aber aus Trainingsmethodischer Sicht

möglich, die große Zahl von Begriffen auf ein notwendiges Maß einzuschrän-

ken. Eine systematische Gliederung nach zwei grundsätzlichen Arten der

Ausdauer und in weiterer Differenzierung nach Ausdauertypen zu unter-

scheiden scheint hier sinnvoll zu sein. Die unten aufgeführte Tabelle soll ei-

nen Überblick über die Arten und deren verschiedenen Typen verschaffen.

8

Tabl.1: Übersicht zu den Arten und Typen der Ausdauer

1.2.1 Die Ausdauerleistungsfähigkeit

Im Dauerlauf dauern die Belastungen des Trainings und der Wettkämpfe oft

bis zu mehreren Stunden. Es werden hauptsächlich aerobe Stoffwechselwe-

ge beansprucht. Für die Trainingswissenschaft und die Sportmedizin war es

daher sehr interessant, ein Maß für die Ausdauerleistungsfähigkeit zu entwi-

ckeln. Wichtig für die historische Entwicklung war die Erfindung der Spiroer-

gometrie, also der Messung der Atemgase unter Belastung, sowie die Er-

kenntnis, dass bei intensiver körperlicher Belastung im Körper Laktat gebildet

wird.

9

In den 1920er Jahren entwickelte der spätere Nobelpreisträger A.V. Hill das

Konzept der maximalen Sauerstoffaufnahme (Hill und Lupton 1923). Danach

existiert eine maximal ausschöpfbare aerobe Kapazität eines Organismus,

die die individuelle Ausdauerleistungsfähigkeit begrenzt. In großen heteroge-

nen Bevölkerungsgruppen erlaubt die VO2max eine gute Differenzierung

ausdauerstarken und –schwachen Personen. In einer homogenen Gruppe

kann es trotz relativ ähnlicher VO2max-Werte zu deutlichen Unterschieden in

der Ausdauerleistungsfähigkeit kommen, bzw. können ähnliche Wettkampf-

leistungen bei unterschiedlichen VO2max-Werten erreicht werden (Barbeau

et al. 1993, Coyle et al. 1988, Meyer et al. 2000, Noakes 1997, Noakes

1998). Weiterhin ist die Messung der VO2max vom Belastungsprotokoll und

vom Grad der Ausbelastung abhängig, d.h. auch von der individuellen Moti-

vation und Tagesform.

Es wurde daher versucht Konzepte zu entwickeln, die anhand submaximaler

Messungen verschiedener Parameter die Ausdauerleistungsfähigkeit besser

beurteilen. Aus solchen Überlegungen entstanden eine Reihe sogenannter

„Schwellenkonzepte“.

In de n 1950er Jahren entwickelte Hollmann das Modell des „Punktes des

optimalen Wirkungsgrades der Atmung“ (PoW; Hollmann 1959), der durch

den ersten Anstieg des Atemäquivalents für Sauerstoff (AÄO2) während an-

steigender Belastungen gekennzeichnet ist. Hollmann bezeichnete diese

Schwelle auch als „O2-Dauerleistungsgrenze“, als diejenige Intensität, die

über längere Zeit (~90 min) durchgehalten werden kann. Wasserman (Was-

serman und McIlroy 1964, Wasserman et al. 1973) entwickelte in den 1960er

und 70er Jahren das ebenfalls auf spiroergometrischen Messungen beru-

hende analoge Konzept der „anaerobic threshold“ (anaerobe Schwelle), das

den Punkt des ersten Laktatanstiegs markieren soll.

10

Hauptsächlich in Deutschland wurden Modelle entwickelt, die die Ausdauer-

leistungsfähigkeit anhand des submaximalen Verhaltens von Laktat be-

schreiben. Während kontinuierlicher Belastungen ist ein exponentieller An-

stieg der Blutlaktatkonzentration zu beobachten. Mader et al. (1976) legten

die aerob- anaerobe Schwelle bei einem fixen Laktatwert von vier mmol/l

hauptsächlich aus zwei Gründen fest. Erstens ist bei konstanten Belastun-

gen, die in den ersten Belastungsminuten zu höheren Laktatwerten führen,

ein kontinuierlicher weiterer Anstieg der Laktatkonzentration und daher ein

früher Abbruch der Belastung zu beobachten. Und zweitens entspricht ein

Laktatspiegel von vier mmol/l derjenigen Intensität, die als die Grenze des

reinen Ausdauertrainings über längere Zeit im Ausdauersport gesehen wird.

In der Folge wurde allerdings beobachtet, dass diese über längere Zeit gera-

de noch erträglichen Laktatkonzentrationen interindividuell deutlich variierten

und dass konstante Belastungen , die an der im Stufentest ermittelten 4-

mmol-Schwelle durchgeführt wurden, zu höheren Azidosen und somit zu ei-

nem früheren Belastungsabbruch führten (Stegmann und Kindermann 1982).

Danach wurde international eine Fülle von Schwellenkonzepten entwickelt

(vgl. Heck 1991, S.108ff.), die eine individualisierte Bestimmung der anaero-

ben Schwelle erlauben sollten. Manche Autoren versuchten dies durch Fest-

legung eines festen Tangentenwinkels an den ansteigenden Schenkel der

Laktatleistungskurve (Keul et al. 1979, Simon et al. 1981) oder durch Addition

eines fixen Wertes zur Basislaktatkonzentration (Dickhuth et al. 1988, Simon

1986). Stegmann et al. (1981) entwickelten eine Methode, die auch den Ver-

lauf der Laktatkonzentration in der Erholungsphase nach Belastung berück-

sichtigt. Auf dieses Modell wird im Folgenden näher eingegangen.

Aufgrund der großen Anzahl an veröffentlichten Schwellenkonzepten, die

großenteils alle „anaerobe Schwelle“ genannt wurden, entstand eine begriffli-

che Verwirrung, die auch zu z.T. widersprüchlichen Studienergebnissen führ-

11

te (zur Entwicklung und zur Vielfalt der Schwellenkonzepte siehe auch Coen

(1997, S.7ff)und Heck (1991, S.108 ff)). Ein Versuch dies begriffliche Verwir-

rung zu klären, unternahmen Kindermann et al. (1979) mit der Einführung

des „aerob-anaeroben Übergangs“. Mit Hilfe dieses Begriffes, der im Folgen-

den näher beschrieben wird, soll die in dieser Untersuchung verwendete

Terminologie erläuter werden.

1.2.2 Der aerob-anaerobe Übergang

Bei einer Analyse der verschiedenen Schwellenkonzepte kommt man zu dem

Ergebnis, dass es sich im Grunde nahezu ausschließlich um zwei verschie-

dene Punkte handelt (Kindermann et al. 1979, McLellan 1987). Daher entwi-

ckelten Kindermann et al. (1979) das Konzept des „aerob-anaeroben Über-

gangs“. Dieser Bereich geht von der aeroben bis zur anaeroben Schwelle

und bezeichnet den Übergang von nahezu rein aerobem Metabolismus zu

vermehrtem anaeroben Stoffwechsel mit kontinuierlichem Laktatanstieg.

1.2.3 Metabolismus bei Ausdauerbelastungen

Ziel der Untersuchung

Ziel der Untersuchung

Diese Untersuchung war ein Bestandteil der Dissertation von Herrn Florian

Hanakam, welche das Thema ...beschreibt. Im Rahmen dieser Studie sollten

folgende Aspekte untersucht werden:

12

Vorrangiges Ziel war die Ermittlung eines möglichen Einflusses auf die meta-

bolischen und kardiozirkulatorischen Parameter bei einer Dauerbelastung

von 45 Minuten bei drei unterschiedlichen Raumtemperaturen

Es sollten die Unterschiede zwischen den verschiedenen Raumtemperaturen

bezügliche der physiologischen Reaktionen festgestellt

Weiterhin sollte dieser mögliche Einfluss der Umgebungstemperatur mög-

lichst exakt quantitativ festgehalten werden, um an Hand der Ergebnisse

Schlussfolgerungen und Vorgaben für die Trainingspraxis zu erstellen

Als Arbeitshypothesen dienten:

H1: Die Umgebungstemperatur hat einen Einfluss auf die metabolischen Pa-

rameter während einer Dauerbelastung von Freizeitsportlern

H2: Der Einfluss der Umgebungstemperatur ist im Fall der warmen Testung

bei 30 0 C am deutlichsten.

13

Marathonzeiten unter Temperaturberücksichtigung

Einfluss des Wetters auf Marathonzeiten

Was ist das ideale Marathonwetter? Spielt nur die Temperatur eine Rolle

oder auch zusätzlich noch andere Faktoren wie Luftfeuchtigkeit, Sonnenein-

strahlung, etc.?

Unumstritten war dass in warmen Wetterverhältnissen die Laufleistung bei

Marathonwettkämpfen sich verschlechtert. Welche Faktoren jedoch außer

der Temperatur eine Rolle spielen, und wie der Einfluss der Wetterverhält-

nisse sich rein quantitativ darstellt, war bisher noch ungeklärt.

Dieser Frage sind Wissenschaftler des American College of Sports medicine

nachgegangen. Dabei wurden die Rennergebnisse von hunderten von Mara-

thonläufern und hunderte von Wetterdaten gesammelt und ausgewertet. Als

Messgröße diente der so genannte WBGT (Wet Bulb Globe Temperature)-

Index, der neben der Lufttemperatur die Sonneneinstrahlung, die Luftfeuchte

und die Windgeschwindigkeit berücksichtigt.

14

Methode: Es wurden die Marathon Ergebnisse und die zugehörigen Wetter-

daten für sieben verschiedene Marathonwettkämpfe über verschiedene Zeit-

räume zwischen sechs und 36 Jahren festgehalten. Die Wettkampfergebnis-

se wurden in vier Kategorien unterteilt, basierend auf dem WBGT-Index (Q1=

5,1- 10°C; Q2= 10,1- 15°C; Q3= 15,1- 20°C; Q4= 20,1- 25°C). Analysiert

wurden jeweils die Top-Drei der männlichen und weiblichen Athleten, sowie

der jeweils 25., 50., 100. und 300. Platz der Wettkämpfe. Diese Wettkampf-

ergebnisse wurden mit den Streckenrekorden verglichen und anschließend

mit den jeweiligen Wetterdaten analysiert.

Ergebnisse: Ely et al. (2007) fanden heraus, dass die Wettkampfleistung der

männlichen Top-Läufer von Kategorie Q1 zu Kategorie Q4 stetig langsamer

wurde: Q1: 1,7% langsamer als der Streckenrekord (± 1,5%)

Q2: 2,5% ± 2,1

Q3: 3,3% ± 2,0

Q4: 4,5% ± 2,3

Es bestanden statistisch signifikante Unterschiede zwischen Kategorie Q4

und Q1, Q2 sowie zwischen Q3 und Q1 (p< 0,05). Die Ergebnisse der weibli-

chen Topläufer verhielten sich ähnlich wie die der männlichen Kollegen:

Q1: 3,2% ± 4,9

Q2: 3,2% ± 2,9

Q3: 3,8% ± 3,2

15

Q4: 5,4% ± 4,1

Die Unterschiede zwischen den Kategorien waren bei den weiblichen Athle-

ten jedoch nicht signifikant (p>0,05).

Des Weiteren stellte sich heraus, dass mit zunehmendem WBGT-Index, die

Läufer welche auf den Plätzen 25, 50, 100 und 300 das Ziel erreichten, sich

deutlicher verlangsamten als besser platzierte Läufer.

Zusammenfassung: Es besteht eine zunehmende Senkung der Marathonleis-

tungsfähigkeit bzw. der erreichten Wettkampfleistung parallel zur Steigung

des WBGT-Index von fünf bis zu 25 °C. Dieser Effekt scheint gültig für Athle-

ten aller Leistungsklassen, jedoch ist dieser negative Einfluss der Wetterver-

hältnisse deutlicher zu erkennen bei langsameren bzw. weniger leistungsfä-

higen Läufern.

Abb.1: Abweichung vom Kursrekord für Profi-Männer (A) und

Profi-Frauen (B) in Abhängigkeit von der WBGT

16

Trapasso, L.M. & Cooper, J.D. (1989) untersuchten die Top-Drei- Läufer des

Boston-Marathons über 30 Jahre, und stellten fest, dass nicht nur die Fakto-

ren Temperatur und Luftfeuchtigkeit bei Marathonzeiten eine Rolle spielen,

sondern auch weitere Faktoren Einfluss nehmen.

Methode: Es wurden die Zeiten der besten drei Athleten des Boston-

Marathons über 30 Jahre mit den stündlich gemessenen meteorologischen

Daten eines jeden Wettkampftages korreliert. Diese 90 Wettkampfleistungen

wurden in folgende Klassen eingeteilt:

Verbesserung des Streckenrekordes (n=31)

Durchschnittliche Wettkampfleistungen (n=35)

Unnormal langsame Wettkampfleistungen (n=24)

Die Faktoren welche bezüglich der Entstehung der Wettkampfzeiten unter-

sucht wurden waren folgende:

17

WBGT-Index

Prozentuale Bewölkung

Leichter Niederschlag (gegeben / nicht gegeben)

Ergebnisse: Verbesserungen des Streckenrekordes waren charakterisiert

durch einen WBGT-Index von 7,8°C und 100% Bewölkung. Auch ein leichter

Niederschlag stellte sich als förderlich für eine gute Wettkampfleistung her-

aus. Im Gegensatz dazu waren die unnormal langsamen Wettkampfleistun-

gen begleitet von einem WBGT-Index von über 7,8°C und einer prozentualen

Bewölkung von 50% und weniger. Leichter Niederschlag war zu keiner der

unnormal langsamen Wettkampfleistungen vorhanden.

Literaturbesprechung

2.1 Thermoregulation

In der Biologie wird hinsichtlich der Körpertemperatur zwischen Warmblütern

(=Homoiotherme) und Wechselwarmblüter (= Poikilotherme) unterschieden.

Wir Menschen zählen zu den Warmblütern und besitzen eine von den Um-

welttemperaturen relativ unabhängige Körpertemperatur. Für den normalen

Ablauf der Körperfunktionen ist sehr wichtig und lebensnotwendig die KKT

konstant zu halten. Die chemischen Prozesse die in unseren Körper ablaufen

18

sind temperaturabhängig und zudem funktionieren die Enzyme nur in einem

optimalen Temperatur Bereich optimal. Der Mensch besitzt ein sehr komple-

xes System, welches ihn von den Gefahren der Unterkühlung bzw. Überhit-

zung schützt und die KKT in etwa konstant hält (vgl. ???S.722).

2.1.1 Thermoregulation bei hoher Umgebungstemperatur

2.1.2 Thermoregulation bei niedriger Umgebungstemperatur

2.2 Parameter und Messverfahren

2.2.1 Laktat

Körperliche Leistungsfähigkeit hat als eine wesentliche Grundlage die Fähig-

keit zur ausdauernden Muskelarbeit. Für die effektive Tätigkeit der Muskeln

ist die Bereitstellung von Energienotwendig. In den Muskelzellen erfolgt die

Energiebereitstellung über sogenannte energiereiche Phosphatverbindungen

(Adenosintriphosphat, ATP), die jedoch nicht in großem Umfang in den Zel-

len gespeichert werden können. Bei einer Muskelbelastung werden die ener-

giereichen Phosphate schnell verbraucht und es muss für Nachschub bzw.

eine Regenerierung dieser Energielieferanten gesorgt werden. Der Körper si-

chert diesen Nachschub auf unterschiedlichen Wegen. (s. Abb. X)

19

Abb. 2: Vereinfachter Überblick zur Energiebereitstellung im Muskel

Bei moderater körperlicher Belastung und ausreichender Sauerstoffversor-

gung erfolgt die Resynthese der energiereichen Phosphate aus der Spaltung

der mit der Nahrung aufgenommenen Glucose und Fettsäuren bzw. deren

Speicherformen Glykogen und Fette. Diese Form der Energiegewinnung, die

an den Verbrauch von Sauerstoff gebunden ist, wird als aerober Energie-

stoffwechselweg (oder Zellatmung)bezeichnet. Er ist sehr effizient, ermöglicht

jedoch nur einen mäßigen Energiefluß pro Zeiteinheit. Die Zellatmung stellt

sich entsprechend der Belastung auf den Energiebedarf der Zelle ein. Bei

sehr starker muskulärer Belastung reicht der Sauerstoff für die höhere erfor-

derliche Abbaurate des Glykogens bzw. der Fette nicht mehr aus. Es ist eine

sehr hohe Energieflussrate pro Zeiteinheit erforderlich, die hauptsächlich

durch die anaerobe Glykolyse (auch laktazide Energiebereitstellung) gesi-

chert wird. Ohne Mitwirkung von Sauerstoff wird hierbei Muskelglykogen über

Glucose zu Milchsäure abgebaut, deren Salz als Laktat bezeichnet wird. Auf

diese Weise wird jedoch Milchsäure in den Muskelzellen angehäuft und das

Zellmilieu wird sehr sauer. Dadurch verschlechtern sich die Bedingungen für

die enzymatische Glykolyse in den Zellen und die Leistungsfähigkeit des

Muskels und damit des Sportlers nimmt ab.

Die Laktatkonzentrationen im Muskel führen zu einer entsprechenden

Laktatkonzentration im Blut. Diese Laktatkonzentration ist messbar und wird

auch als Laktatwert oder Laktatspiegel bezeichnet. Die Anteile der aeroben

und anaeroben Energiebereitstellung sind von der körperlichen Belastung

abhängig und ergänzen sich. Selbst im Ruhezustand finden beide Formen

der Energiebereitstellung statt. Da hier jedoch der Energiebedarf im Wesent-

20

lichen durch die Zellatmung erfolgt, wird das Laktat, das anaerob gebildet

wird, aerob wieder abgebaut. Dennoch beträgt der Laktatruhewert im Blut-

zwischen 1,0 mmol/l und 1,8 mmol/l. Bis zu einer Laktatkonzentration von 2

mmol/l im Blut geht man von einem aeroben Energiestoffwechsel aus. Wird

eine höhere Muskelarbeit abgefordert, stellen sich die Muskelzellen zuneh-

mend auf anaerobe Glykolyse um. Es wird jetzt mehr Laktat gebildet als ab-

gebaut werden kann und in der Folge erhöht sich die Laktatkonzentration im

Blut. Diese Phase wird als aerob-anaerober Übergang oder aerobe Schwelle

(AS) bezeichnet. (s. 1.2.2)

Laktat kann vom Körper auf unterschiedliche Weise abgebaut werden (Abb.

3). Wenn der Energiestoffwechsel wieder wesentlich über die Zellatmung er-

folgen kann, wird das Laktat in seine Vorstufe, das Pyruvat, zurückverwan-

delt und in den Kraftwerken der Zelle, den Mitochondrien, oxidiert. Ein ande-

rer Teil des Laktats gelangt über die Blutbahn in weniger belastete Muskel-

zellen und in Organe wie Leber, Nieren und Herz und wird dort verbrannt

oder dient zum Wiederaufbau des Kohlenhydratspeichers Glykogen. Die Ab-

baurate des Laktats im Blut beträgt bei einer leichten Nachbelastung der

Skelettmuskeln bis zu 0,5 mmol/l pro Minute. Wesentlich langsamer wird das

Laktat abgebaut, wenn die Muskelzellen nach der Laktatbildung nicht aktiv

bleiben.

2.2.2 Respiratorischer Quotient

21

Abb. 3: Schematische Darstellung des Laktatabbaus

2.2.2 Respiratorischer Quotient

Der Respiratorische Quotient wird aus Kohlendioxidabgabe (Zähler) und

Sauerstoffaufnahme (Nenner) berechnet. Er unterliegt während körperlicher

Belastung systematischen Schwankungen, die vorwiegend von der Belas-

tungsintensität abhängen. Der RQ erlaubt eine Beurteilung des Ausbelas-

tungsgrades bei ergometrischen Untersuchungen sowie zuverlässige Ab-

schätzungen der quantitativen Inanspruchnahme von Kohlenhydrat- und

Fettstoffwechsel während Dauerbelastungen. Bei der Bewertung sind aller-

dings aktuelles Ernährungsverhalten und Vorbelastungen zu berücksichtigen.

Der Respiratorische Quotient (RQ) ist eine spiroergometrische Messgröße

und als Quotient aus Kohlendioxidabgabe (VCO2) und Sauerstoffaufnahme

(VO2) definiert. Dementsprechend ist er eine dimensionslose Größe, die un-

ter körperlicher Belastung Änderungen unterworfen ist. Der RQ wird im We-

sentlichen benutzt, um momentane Stoffwechselzustände zu beschreiben

und um bei Maximaltests den Grad der Ausbelastung zu erfassen.

RQ = VCO2 / VO2

VCO2 entstammt unter Ruhebedingungen überwiegend dem Zitrat-Zyklus und

steht – je nach oxidiertem Substrat – in einem stöchiometrisch festgelegten

Verhältnis zur VO2. Theoretisch führt eine reine Energiegewinnung über die

22

Verstoffwechslung von Fettsäuren (im wesentlichen im Rahmen der β-

Oxidation) zu einem RQ von etwa 0,71, reine Kohlenhydratverstoffwechslung

(Glykolyse) zu einem von 1,0. Es liegen jedoch in der Regel Mischverhältnis-

se vor, für die anhand des RQ Fett- und Kohlenhydratanteil bestimmt werden

können. So ergibt sich beispielsweise für einen RQ von 0,80 ein Verhältnis

von 33,4% Kohlenhydratverbrennung zu 66,6% Fettverbrennung an der

Energiegewinnung (1). Die alleinige Verbrennung von Eiweiß würde ebenfalls

zu einem RQ von 0,80 führen, stellt jedoch abseits von Hungerperioden bzw.

Dauerbelastungen von mehr als 60 Minuten Dauer keine zu berücksichtigen-

de Einflussgröße dar.

Unter ansteigender Belastung erhöht sich mit zunehmender Sauerstoffauf-

nahme je nach verstoffwechseltem Substrat in einem bestimmten Verhältnis

(s.o.) auch die Abgabe von Kohlendioxid. Bei ausgeprägter Anhäufung von

Laktat während ansteigender ergometrischer Belastungen, können durch

sog. „excess CO2“ (nicht metabolisches CO2) sogar RQ-Werte von über 1,0

auftreten. Aufgrund der nicht-metabolischen CO2-Entstehung bei

Laktatbildungkönnen valide Rückschlüsse vom RQ auf das aktuelle

Stoffwechselgeschehennur bei konstanten Dauerbelastungen im Intensitäts-

bereich bis zum maximalen Laktat-steady state gezogen werden.

Darüber hinaus spielt die Ernährung der Probanden ebenfalls eine Rolle bei

der Entstehung bzw. Berechnung des respiratorischen Quotienten. So wer-

den im Hungerzustand RQ-Werte unter 0,7 und während Kohlenhydratmast

ebenfalls Werte über 1,0 gemessen. Daher sind vor spiroergometrischen

Messungen die Probanden darauf hinzuweisen, sowohl einen Tag vor Belas-

tung sowie am Tag der Belastung sich durchschnittlich kohlenhydratreich zu

ernähren, um eine unnötige Absenkung des RQ’s durch entleerte

Glykogenspeicher zu vermeiden. Des Weiteren sollten am Vortag möglichst

keine intensiven oder umfangreichen Ausdauerbelastungen absolviert wer-

23

den, was ebenfalls zu einer Senkung des RQ’s und somit zu verfälschten

Werten führen kann (vgl. Meyer, 2003).

Im Rahmen einer indirekten Kalorimetrie dient der RQ der präzisen Bestim-

mung des zu verwendenden Kalorischen Äquivalents. Je nach oxidiertem

Substrat schwankt das Kalorische Äquivalent zwischen 4,69 kcal/l O2 bzw.

19,6 kJ/l O2 (Fettverbrennung) und 5,05 kcal/l O2 bzw. 21,1 kJ/l O2 (Kohlen-

hydratverbrennung) (1). Dieser Wert ist mit der entsprechenden Sauerstoff-

aufnahme zu multiplizieren, um den Energieverbrauch hochzurechnen.

RQ während Propangasverbrennung:

Die Methode der Beheizung des Labors auf 30 0 C bestand während der vor-

liegenden Studie darin, die Klimaanlage sowie bereits Tags zuvor alle Heiz-

körper auf ihr Maximum zu stellen. Dadurch wurden jedoch lediglich Tempe-

raturen um 24 0 C erreicht. Um den restlichen benötigten Temperaturanstieg

umzusetzen wurde ein Heizbrenner mit Propangasverbrennung eingesetzt,

welcher vor der Belastung sowie zwischendurch eingesetzt wurde. Dadurch

wurde die Temperatur relativ konstant auf 30 0 C gehalten.

Eine solche Verbrennung ist eine sog. Redoxreaktion von Propangas mit

Luftsauerstoff. Hierbei reagiert das Propangas chemisch mit dem Sauerstoff,

wodurch Wärme freigesetzt wird.

24

Abb. 1 Verbrennungsdreieck (….)

Bei dieser Reaktion verbrennt das Propan zu CO2 und Wasser.

C3 H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O

Durch die erwähnten Vorgänge bei der Verbrennung von Propangas ist eine

Veränderung der Gasverhältnisse im der Umgebungsluft, und somit von einer

Beeinflussung der Atemgase und folglich der RQ-Werte nicht auszuschlie-

ßen. Der prozentuale Anteil des Sauerstoffes in der Luft würde durch die

Verbrennung des Propangases sinken, der prozentuale Anteil des Kohlendi-

oxids dagegen steigen (s. obige Gleichung).

2.2.3 Herzfrequenz

Die Herzfrequenz wird durch die Umgebungstemperatur und die Luftfeuchtig-

keit beeinflusst ( ). Alle körperlichen Leistungen sind abhängig von kompli-

25

zierten chemischen Reaktionen in Muskeln und Nerven. Bei einer Erhöhung

der KKT laufen die Körperprozesse schneller ab, bei niedrigen langsamer.

Die Hf ist eingebunden in die Wärmeregulation und zeigt die niedrigsten Wer-

te bei einer Außentemperatur von 20°Celsius ( ). Eine gleiche Belastung bei

einer KKT von ca.37°C zu 38°C führt zu einer Zunahme der Hf von 10 bis 15

Schlägen die Minute. Bei hohen Umgebungstemperaturen werden bei einer

langen Körperlichen Belastung zum Beispiel der Marathon höhere Anforde-

rungen an den Körper gestellt. Bleibt die Geschwindigkeit bei einem Wett-

kampf gleich, verursachen diese Umgebungsbedingungen eine Steigerung

der Hf. Steigen die Temperaturen weiter an und wird die Luftfeuchtigkeit grö-

ßer sinkt die Leistungsreserve für Dauerbelastungen.

2.2.4 Subjektive Belastungseinschätzung

Das Anstrengungsempfinden ist das subjektive Empfinden einer Ver-

suchsperson oder eines Patienten darüber, wie schwer und anstrengend eine

vorgegebene Leistung ist. Das Anstrengungsempfinden gibt die subjektive

Antwort wieder auf die Reizintensität einer physikalischen Leistung. Es wird

dabei mit einer numerischen Skala erfasst (Borg-Skala, "Rate of perceived

exertion"[RPE]). Die Leistung ist zumeist eine körperliche Belastung (Ergo-

meter oder Wettkampf), doch lassen sich mit der Borg-Skala auch andere

Empfindungen erfassen: Schmerz, muskuläre Anstrengung oder Dyspnoe.

Mit dem Anstrengungsempfinden können sowohl globale als auch regionale

Empfindungen abgeschätzt werden (z.B. muskuläre Anstrengung, isometri-

sche Belastung oder Dyspnoe).

Vor einer Belastungsuntersuchung wird der Proband/Patient über die Skala

des Anstrengungsempfindens informiert. Man kann die Skalaauch dem Pro-

banden vor dem Belastungstest zum Lesen geben mit der entsprechenden

Anleitung. Die Skala des Anstrengungsempfindens wird während der Belas-

26

tung in Augenhöhe gehalten. Der Proband soll in der Endphase, also noch

während der Belastung, angeben, wie anstrengend das Laufen für ihn ist. Er

soll eine Zahl nennen, die beschreibenden Worte dienen zur Orientierung für

das Ausmaß der Anstrengung.

Die ursprünglich eingeführte Skala zum RPE reichte von 1-20. Es zeigte sich

eine nichtlineare Beziehung des Anstrengungsempfindens zur Leistung, so

dass die Skala auf eine Einteilung von 6-20 geändert wurde, was sich über

viele Jahrzehnte bewährt hat. Diese Skala hat daneben die Eigenschaft, dass

durch Multiplikation mit 10 die zugehörige Herzfrequenz unter dynamischer

Belastung näherungsweise bestimmt werden kann (Skalenwert x 10 = Herz-

frequenz).

2.2.5 Körperkerntemperatur

Im menschlichen Organismus wird durch ständig ablaufende Verbrennungs-

prozesse fortlaufend Wärme produziert, die zur Regulierung der Körpertem-

peratur zu Verfügung steht. Das Gleichgewicht zwischen Wärmeproduktion

und Wärmeabgabe ist hierbei maßgeblich verantwortlich für die Konstanz der

Körpertemperatur, welche normalerweise etwa 37° C beträgt.

Man unterscheidet zwischen zwei verschiedenen Temperaturzonen beim

menschlichen Körper. Zum Einen den weitgehend temperaturkonstanten

Körperkern, welcher hauptsächlich aus den inneren Bestandteilen des Rump-

fes und des Kopfes besteht. Zum Anderen die mehr temperaturvariable Kör-

perschale, die sich überwiegend aus Extremitäten und Haut zusammensetzt.

Die Grenzen zwischen diesen beiden Temperaturzonen sind jedoch anato-

misch nicht festgelegt, sondern sind funktionell variierend, abhängig davon,

unter welchen Umweltbedingungen man den Körper betrachtet.

27

Bei der Temperaturmessung geht es darum, die Körpertemperatur zu mes-

sen, die der Temperatur der inneren lebenswichtigen Organe wie Herz und

Gehirn entspricht. Neben der rektal gemessenen Körpertemperatur, spiegelt

die im Ohr gemessene Temperatur die Körperkerntemperatur besonders ge-

nau wieder, da das Trommelfell und das Temperaturkontrollzentrum im Ge-

hirn, der Hypothalamus, von gemeinsamen Blutgefäßen versorgt werden.

Methodik

Die Durchführung der praktischen Studie zur vorliegenden Diplomarbeit fand

von Februar bis März 2008 statt. Die Laboruntersuchungen wurden im Lehr-

stuhl für Sportmedizin und Sporternährung der Ruhr-Universität Bochum

durchgeführt.

3.1 Untersuchungsgut

Insgesamt nahmen zwölf männliche, durchschnittlich ausdauertrainierte

Amateur-Sportler (n=12) an der Hauptuntersuchung teil. Die Probandengrup-

pe setzte sich aus sieben Sportstudenten der Ruhr-Universität Bochum mit

unterschiedlichen Hauptsportarten zusammen, sowie einem Dozenten der

Sportfakultät der Ruhr- Universität und vier Hobby-Sportlern aus dem enge-

ren Bekanntenkreis. Aufnahmekriterium war, dass jeder der Sportler regel-

mäßig sportlich aktiv ist, und dadurch alle durchschnittlich ausdauertrainiert

sind. Das Durchschnittsalter der Teilnehmer lag bei 28,9 Jahren (±6,2), die

durchschnittliche Größe bei 177,9 cm (±4,2). Im Durchschnitt wogen die Pro-

banden 76,2 kg (±5,9) bei einem durchschnittlichen BMI von 24,07 (±1,8).

28

Tabelle 1: Anthropometrische Daten der Probanden

Probanden

n=12

Gewicht

[kg]

Größe

[cm]

BMI

[kg/m2]

Alter

[Jahre]

v4

[m/s]

85%

[v4*0,85]

Hf

[85% v4]

VO2max

[ml/min/kg]

A.T. 74 173 24,73 29 3,6 3,1 165,6 39,58

K.R. 72 182 21,74 22 4,2 3,5 150,0 46,86

J.M. 78 183 23,29 29 4,0 3,4 159,4 41,60

M.E. 76 173 25,39 26 4,0 3,4 149,0 52,72

J.G. 69 178 21,78 25 3,1 2,6 150,7 43,54

M.G. 83 177 26,49 26 2,7 2,3 161,2 45,94

I.G. 84 179 26,22 30 3,5 3,0 156,8 32,99

W.V. 72 180 22,22 32 3,7 3,2 166,5 34,64

S.V. 70 172 23,66 27 3,7 3,2 176,5 30,57

L.L. 78 175 25,47 27 4,4 3,8 164,3 37,56

P.S. 71 178 22,41 27 3,6 3,0 174,5 39,26

A.F. 87 185 25,42 47 3,7 3,2 131,4 39,65

Mw 76,2 177,9 24,07 28,9 3,7 3,1 158,8 40,4

S ±5,9 ±4,2 ±1,8 ±6,2 ±0,5 ±0,4 ±12,4 ±6,26

3.2 Untersuchungsgang

Zu Begin der Studie mussten alle Probanden einen Eingangsstufentest auf

dem Laufergometer absolvieren. Dieser Stufentest erfolgte bis zur Ausbelas-

tung der jeweiligen Teilnehmer unter Messung der Atemgase (RQ, rel.

VO2max), mittels Spirometrie sowie Laktatbestimmung zu jeder Belastungs-

stufe und Messung der Herzfrequenz mittels einer Herzfrequenzuhr. Diese

Eingangstests dienten der Bestimmung der individuellen v4-Werte, aus de-

nen die letztendliche Laufgeschwindigkeit (85 % der individuellen v4) für die

drei folgenden Dauerbelastungen bei unterschiedlichen Raumtemperaturen

errechnet wurde. Die Temperaturen konnten wie folgt erreicht werden: Die

kalte Umgebungsluft bei ca. 10°C ließ sich durch herunter stellen der Klima-

anlage auf 0°C und anbringen von Ventilatoren außerhalb des Labors, wel-

che die frische Außenluft (ca.5°C) nach Innen brachten, erreichen. Die heiße

Umgebungstemperatur konnten wir mit Hilfe der Klimaanlage (Einstellung

50°C) und der zwei Heizungen auf ca. 25°C bringen. Der Einsatz eines Pro-

29

pan Heizlüfters mit einer Leistung von maximal 30 kw brachten die letzten

5°C. Der Lüfter wurde immer nur Zeitweise ca. alle 20 Minuten für 3-5 Minu-

ten eingeschaltet um die Raumtemperatur konstant auf 30°C zu halten.

Anschließend mussten alle Probanden drei 45-minütige Dauerbelastungen

auf dem Laufbandergometer bei drei unterschiedlichen Raumtemperaturen,

bei der individuell errechneten Geschwindigkeit absolvieren. Auch hierbei

wurden die Atemgase mittels Spirometrie sowie die Laktatwerte und Herzfre-

quenzen vor der Belastung, jeweils in Neun-Minuten-Abständen während der

Belastung sowie eine Minute nach Ende der Belastung gemessen. Des Wei-

teren wurden die RPE-Werte für die einzelnen Messstufen sowie das Kör-

pergewicht der Teilnehmer vor und nach der Belastung festgehalten. Der Ab-

lauf der einzelnen Tests wurde wie folgt gestaltet: Die Dauerbelastung wurde

auf 45 Minuten bei einer Belastung von 85% v4 festgelegt. Die Stufendauer

betrug 9 Minuten mit einer 30 Sekunden dauernden Pause. Die Hf und der

RQ wurden schriftlich in den letzten 5 Minuten der jeweiligen Stufe notiert

und zusätzlich auf der Uhr und im Computer aufgezeichnet. Kurz vor der

Pause wurde nach dem subjektiven Belastungsempfinden gefragt. In der

Pause wurde Kapillarblut (2µl) aus dem Ohrläppchen entnommen und zudem

die KKT gemessen.

30

Abb.1: Schematische Darstellung der Testdurchführung

3.3 Untersuchungsverfahren

3.3.1 Leistungsuntersuchung

Um eine standardisierte Leistungsdiagnostik zu erreichen, haben wir uns an

den Vorschlag von Heck et al (1982) aus dem Artikel der Deutschen Zeit-

schrift für Sportmedizin „Vorschlag zur Standardisierung leistungsdiagnosti-

scher Untersuchung auf dem Laufband“ gehalten. In diesem Artikel wird ein

Belastungsschema für die Laufbanduntersuchung zur Beurteilung der Leis-

tungsfähigkeit vorgeschlagen und zwar in Form eines Stufentests. Die Belas-

tungssteigerung erfolgte über die Steigerung der Laufbandgeschwindigkeit.

Die Anfangsbelastung haben wir auf 2,0 m/s festgelegt und die Belastungs-

abstufung auf 0,5 m/s. Wir sind dem Vorschlag gefolgt aus praktischen

Gründen die Stufendauer auf 3 Minuten festzulegen. Die Pausendauer be-

trug 30 s zwecks Blutabnahme aus dem Ohrläppchen.

31

Tabl.3: Belastungsschema der Leistungsuntersuchung

Belastungsschema

Belastungsmodus Stufenförmige Belastung

Belastungssteigerung Änderung der Geschwindigkeit

Anfangsbelastung 2,0 m/s

Belastungsabstufung 0,5 m/s

Stufendauer 3 min

Pausendauer 30 s

3.3.2 Trainingsuntersuchung

Die Trainingsuntersuchung haben wir auf eine Dauer von 45 Minuten festge-

legt….

32

3.4 Apparaturbesprechung

3.4.1 Laufbandergometer

Der Eingangstest wurde auf einem festinstallierten Laufband (Woodway, Weil

am Rhein, Deutschland) durchgeführt. Die drei Dauerbelastungen fanden auf

einem portablen Laufband (Kettler, Ense-Parsit, Deutschland)statt.

3.4.2 Spirometrie

Die Spiroergometrie wurde beim Eingangstest mit dem Gerät ZAN 600 USB

CPX und bei der Dauerbelastung mit dem portablen Gerät der Firma Cortex

MetaMax durchgeführt. Ermittelt wurden hier die Kohlendioxid-Abgabe, sowie

die Sauerstoff-Aufnahme, um letztendlich auf den Respiratorischen Quotient

zu schließen.

3.4.3 Herzfrequenzmessung

Die Herzfrequenzmessung erfolgte bei allen vier leistungsdiagnostischen

Tests mittels Uhren der Firma Polar Electro Oy, Kempele, Finnland (Modell

Vantagens). Die Herzfrequenzen wurden in einer 15sekündigen Frequenz in

der Armbanduhr gespeichert und mit Hilfe des Programms Polar Precision

Performance ausgelesen. Die Herzfrequenzen haben annähernd EKG Quali-

tät und gelten als verlässliche und solide Werte. Diese portable Möglichkeit

der Herzfrequenzmessung mittels eines auf der Haut zu tragenden Brustgur-

tes hat sich speziell in Feld- und Labortestuntersuchungen als praktikabel für

die Probanden erwiesen. Der Kontakt von Brustkorb und Brustgurt wurde mit

Hilfe von Kontaktgel verbessert. Zudem führt diese Messung zu keinerlei

subjektiven wie objektiven Einschränkungen im Bewegungsverhalten oder

gar Leistungsverhalten.

33

3.4.4 Körperkerntemperaturmessung

Die Körperkerntemperatur (KKT) wurde durch den Einsatz eines Ohrthermo-

meters (Braun, Thermoscan Typ 6022) ermittelt.

3.4.5 Laktatmessung

Die Blutlaktatmessung erfolgte aus dem Kapillarblut des Ohrläppchens. Die

Auswertung der Proben wurde im Labor des Lehrstuhls für Sportmedizin und

Sporternährung der Ruhr-Universität Bochum vorgenommen. Jedem Pro-

banden wurde mit Hilfe einer end-to-end Kapillare 2 µl Blut entnommen und

in das zugehörige 2 ml Safe-Lock Gefäß gegeben. Das Safe-Lock Gefäß

enthält 1 ml Systemlösung, so dass die Verdünnung 1:50 ergab. Die Aus-

wertung erfolgte mit dem Gerät EBIOplus der Firma Eppendorf.

3.4.6 Borg-Skala

Das subjektive Belastungsempfinden wurde mittels der Borg-Skala als «Rate

of perceived exertion» (rpe) am Ende der jeweiligen Stufen erfasst, wobei

«6» den geringsten, «20» den höchsten subjektiven Erschöpfungsgrad be-

zeichnet. Nach Borg (1973) weisen physiologische Parameter wie die Herz-

Abb.2: Braun Thermoscan

34

frequenz hohe Korrelationen zu den subjektiv geäußerten Belastungsempfin-

den auf. Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit sind demnach möglich. Die

Probanden gaben zum Ende jeder Stufe der 45minütigen Dauerbelastung ihr

Belastungsniveau anhand der vorliegenden Skala an.

Tab.1: Skala des Anstrengungsempfindens nach Borg (©1998 by Gunnar Borg)

3.4.7 Heizlüfter

Es handelt sich hier um ein Propan-Heizgebläse mit einer Heizleistung von

16-30 kw. Der Verbrauch von Propan wird laut Hersteller auf maximal 2,1 -

2,4 kg/h beziffert. Der Luftstrom erreicht bei voller Auslastung 1000 m3/h.

Statistik

35

3.5.1 Deskriptive Statistik

Die deskriptive oder beschreibende Statistik ist jener Zweig der Statistik, in

dem beobachtete Daten summarisch dargestellt werden. Die deskriptive Sta-

tistik macht keine Aussagen über die zugrundeliegende Grundgesamtheit,

sondern beschreibt lediglich die Verhältnisse so wie sie sind. Dabei kommen

folgende Möglichkeiten zum Einsatz:

Tabellarische Auflistung: Die tabellarische Auflistung ist wohl die ursprüng-

lichste Form, da die Rohdaten einfach so aufgelistet werden wie sie gemes-

sen wurden, meist in Form einer Datenmatrix bei der die Spalten die Variab-

len beinhalten und die Zeilen die Objekte.

Grafische Darstellung: Eine grafische Darstellung eignet sich wesentlich

besser um auf einen Blick zu erkennen, welchen Sachverhalt die Daten be-

schreiben und ob es Zusammenhänge zwischen Teilen der Daten gibt.

Statistische Kennwerte: Die wohl neutralste Darstellung von Daten erfolgt

durch statistische Kennwerte, wie z.B. Mittelwert, Median, Standardabwei-

chung, oder Korrelation. Allerdings erfolgt hier eine starke Reduktion der in

den Daten enthaltenen Information, so dass z.B. vorhandene Zusammen-

hänge zwischen mehreren Variablen übersehen werden.

Für alle Parameter wurden die Mittelwerte (x) und die Standardabweichun-

gen (s) in Ruhe, nach jeweils neun Minuten der Belastung sowie eine Minute

nach Ende der Belastung, für die grafische Darstellung, berechnet. Die

Rohwerte wurden mittels SPSS Version 16.0 bearbeitet. Durch den

Kolmogorov-Smirnov-Test war eine Ermittlung über das Vorliegen einer

Normalverteilung der einzelnen Variablen(Hf, RQ, KKT, La, RPE) möglich.

Es wurde die Nullhypothese

36

H0 (Die Verteilung gleicht einer Normalverteilung)

Und die Alternativhypothese

H1 (Die Verteilung gleicht nicht einer Normalverteilung)

formuliert.

Bei einer Signifikanz von p< 0,05 muss die Nullhypothese abgelehnt und die

Alternativhypothese angenommen werden. Bei Werten der Signifikanz von

p> 0,05 muss die Nullhypothese angenommen und die Alternativhypothese

abgelehnt werden.

Bei fast allen Daten….

3.5.2 Analytische Statistik

Die analytische Statistik (auch Inferenzstatistik genannt) geht von den Be-

obachtungen aus und versucht Schlüsse auf das zu Grunde liegende Wahr-

scheinlichkeitsmodell zu ziehen, um somit die Daten bewerten zu können.

Aufbauend auf den Zufallsmodellen und Zufallsgesetzen (hergeleitet in der

Wahrscheinlichkeitstheorie) versucht die analytische Statistik unter anderem

möglichst einfache und begründete oder bewährte statistische Modelle an die

Daten anzupassen (Schätzungen) und die Güte der Anpassung an Hand

verschiedener Tests zu prüfen.

Eines dieser Testverfahren ist die sog. Varianzanalyse, welche eine univer-

selle Auswertungsmethode für Untersuchungen, bei denen mehrere Einfluss-

37

faktoren zu berücksichtigen sind, darstellt. Dabei wird der Einfluss eines bzw.

mehrerer Faktoren auf ein betreffendes Merkmal untersucht. Infolgedessen

gibt es verschiedene Arten einer Varianzanalyse (VA):

Die einfaktorielle VA überprüft die Auswirkungen einer mehrfach gestuften

Variablen auf die abhängige Variable. Von einer zweifaktoriellen VA ist zu

sprechen, wenn zwei unabhängige Variablen zugleich in ihrer Bedeutung für

die abhängige Variable kontrolliert werden. Des Weiteren werden in einer

mehrfaktoriellen VA mehr als zwei unabhängige Variablen hinsichtlich ihrer

Bedeutung für eine abhängige Variable ermittelt. Außerdem gibt es noch die

mehrdimensionale VA, die sich auf mindestens zwei abhängige Variablen

bezieht.

Beispielsweise existiert bei der zweifaktoriellen VA eine Wechselbeziehung

zwischen je zwei Faktoren (s. Abb.).

Es gilt laut Abb. X folgende Beziehung:

Abb.2: Typen der Varianzanalyse (Backhaus et al., S. 121)

Abb.3: Aufteilung des Gesamtstreuung im zweifaktoriellen Design

(Backhaus et al., S. 133)

38

SSt = SSa + SSb + SSAxB + SSw

Basierend auf den zu analysierenden Daten der vorliegenden Untersuchung

sind folgende Faktoren gegeben: Faktor A = Umgebungstemperatur; Faktor

B = Messzeitpunkt. Daraus ergibt sich eine zweifaktorielle VA mit Meßwie-

derholungen, die den Einfluss der Umgebungstemperatur auf die abhängigen

Variablen Hf, RQ, La, RPE und KKT ermittelt. Der Innersubjektfaktor hierbei

war der Messzeitpunkt (Ruhe, 9 min, 18 min, 27 min, 36 min, 45 min, 1 min

n.B.), der Zwischensubjektfaktor die Umgebungstemperatur (10, 20, 30° C).

Ziel dieses Verfahrens ist es, Mittelwertsunterschiede zwischen den Tempe-

raturen, den Messzeitpunkten sowie Interaktionen zwischen verschiedenen

Faktoren herauszufinden. Interaktionen sind dabei solche Effekte, die nur

über die Kombination mehrer Variablen erreicht werden (Bortz, 1993).

Wie bei allen statistischen Tests muss eine Wahrscheinlichkeit vorgegeben

werden, damit das Vertrauen in die Verlässlichkeit des Testergebnisses aus-

gedrückt werden kann. Normalerweise wird hierbei eine Vertrauenswahr-

scheinlichkeit von 0,95 ausgewählt, was bedeutet, dass der Test mit einer

Wahrscheinlichkeit von 95% verlässlich zu einer Annahme der Nullhypothese

(H0) führen wird. Entsprechend ergeben sich für die Irrtumswahrscheinlichkeit

(Signifikanzniveau p) Werte von p < 0,05, die als signifikant (*) bezeichnet

werden.

Die Nullhypothesen (H0) in dieser Untersuchung lauten:

H01: ….

Ergebnisse

39

Im Folgenden dargestellt sind, die Ergebnisse der deskriptiven und analyti-

schen Statistik der zugrunde liegenden Studie im Ganzen. Im weiteren Ver-

lauf wird auf die einzelnen Untersuchungsparameter im Detail eingegangen

wobei stets auf Tabelle 4 und 5 verwiesen wird.

Tabelle 4: Kardiozirkulatorische, metabolische und respiratorische Parameter (Mw±S) während einer

Dauerbelastung bei verschiedenen Temperaturen, einschließlich Haupteffekte der

zweifaktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen

n=12 Temp Ruhe 9 18 27 36 45 1 n.B. Mzp Temp MxT

Normal 68 ± 14 149 ± 15 155 ± 14 158 ± 13 161 ± 14 162 ± 15 128 ± 16

Hf Kalt 66 ± 14 147 ± 13 152 ± 13 154 ± 14 155 ± 14 156 ± 14 118 ± 15 0,000 0,000 0,000

[S/min] Warm 72 ± 12 152 ± 14 161 ± 14 168 ± 15 174 ± 15 177 ± 14 146 ± 16 ** ** **

Normal 0,97 ± 0,41 1,80 ± 0,45 1,73 ± 0,55 1,61 ± 0,33 1,68 ± 0,45 1,67 ± 0,44 1,60 ± 0,44

La Kalt 1,11 ± 0,50 1,78 ± 0,70 1,37 ± 0,55 1,27 ± 0,51 1,24 ± 0,49 1,27 ± 0,52 1,12 ± 0,48 0,068 0,031 0,018

[mmol/l] Warm 0,89 ± 0,15 1,9 ± 0,54 1,74 ± 0,54 1,86 ± 0,67 2,03 ± 0,85 2,28 ± 1,15 2,00 ± 0,99 * *

Normal 0,85 ± 0,05 0,94 ± 0,02 0,94 ± 0,02 0,94 ± 0,02 0,93 ± 0,03 0,93 ± 0,02 0,94 ± 0,03

RQ Kalt 0,84 ± 0,05 0,89 ± 0,04 0,88 ± 0,03 0,88 ± 0,03 0,87 ± 0,03 0,87 ± 0,04 0,89 ± 0,04 0,049 0,001 0,007

[VCO2/VO2] Warm 0,87 ± 0,05 0,91 ± 0,04 0,92 ± 0,03 0,91 ± 0,03 0,91 ± 0,04 0,91 ± 0,03 0,93 ± 0,04 * ** **

Normal 36,5 ± 0,5 36,5 ± 0,5 36,6 ± 0,6 36,7 ± 0,5 36,8 ± 0,4 36,9 ± 0,4 36,8 ± 0,4

KKT Kalt 36,0 ± 0,6 35,7 ± 0,5 35,8 ± 0,5 36,0 ± 0,6 36,1 ± 0,6 36,0 ± 0,5 35,9 ± 0,6 0,000 0,000 0,000

[°C] Warm 36,7 ± 0,3 37,0 ± 0,4 37,4 ± 0,4 37,8 ± 0,4 38,1 ± 0,5 38,4 ± 0,6 38,3 ± 0,5 ** ** **

Normal 11 ± 2 12 ± 1 12 ± 2 13 ± 1 13 ± 2

RPE Kalt 11 ± 1 11 ± 1 12 ± 1 12 ± 1 13 ± 1 0,000 0,000 0,000

[Borg-Skala] Warm 11 ± 1 12 ± 1 14 ± 2 15 ± 2 15 ± 2 ** ** **

[min] p-Wert

Tabelle 8: Durchschnittliche Messwerte der erhobenen Parameter bei unterschiedlichen Umge-

bungstemperaturen, einschließlich der Ergebnisse des gepaarten t-Tests für unabhängige

Stichproben (Newman-Keuls Test)

Dauerbelastung Normal Kalt Warm N x K N x W K x W

HF [S/min] 157,05 ± 14,53 152,87 ± 13,42 166,37 ± 16,44 0,05 * 0,01 ** 0,01 **

RQ [VCO2/VO2] 0,94 ± 0,02 0,88 ± 0,03 0,91 ± 0,03 0,01 ** 0,10 0,01 **

La [mmol/l] 1,70 ± 0,44 1,39 ± 0,58 1,96 ± 0,77 0,1 n.s. 0,01 **

KKT [°C] 36,7 ± 0,5 35,9 ± 0,5 37,7 ± 0,6 0,000 ** 0,000 ** 0,000 **

RPE [Borg-Skala] 12 ± 2 12 ± 1 13 ± 2 n.s. 0,01 ** 0,01 **

(n=12) Temperatur Sign.

40

4.1 Herzfrequenz (Hf)

Der Verlauf der Herzfrequenzen über die 45 minütige Belastung bei unter-

schiedlichen Umgebungstemperaturen zeichnete sich bei allen drei Tempera-

turen durch einen stetigen Anstieg aus, dies allerdings mit unterschiedlicher

Qualität. Bereits das Ausgangsniveau lies deutliche Unterschiede erkennen.

Der niedrigste Einzelwert der Ruhe-Hf bei kalter Temperatur lag bei 50

S/min, bei normaler Temperatur bei 52 S/min und bei warmer Temperatur bei

57 S/min. Der Verlauf der Hf-Kurve bei kalter Temperatur wies den gerings-

ten Anstieg auf, und erreichte einen maximalen Einzelwert von 182 S/min.

Der Anstieg der Hf-Kurve bei normaler Temperatur verlief steiler und erreich-

te einen maximalen Einzelwert von 191 S/min. Den deutlichsten Anstieg der

Hf-Kurve war bei warmer Temperatur zu erkennen. Hierbei wurde ein maxi-

maler Einzelwert von 210 S/min erreicht. (s. Abb.1)

In der zweifaktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholung war jeweils ein

hochsignifikanter Einfluss der Faktoren Umgebungstemperatur und Mess-

zeitpunkt sowie der Interaktion auf die gemessenen Herzfrequenzwerte fest-

zustellen (p= 0,000). Daraufhin wurden die genannten Faktoren im nächsten

Schritt einzeln auf signifikante Unterschiede hin untersucht.

41

Abbildung 1: Herzfrequenzwerte im Verlauf einer 45min Dauerbelastung bei unterschiedlichen Um-

gebungstemperaturen

Faktor Umgebungstemperatur: Zu jedem Zeitpunkt des Testverlaufs lagen

sowohl die individuellen Herzfrequenzwerte der einzelnen Probanden, als

auch die gesamtdurchschnittlichen Werte, bei kalter Temperatur unterhalb

der Werte bei normaler Temperatur. Ebenfalls lagen sämtliche Herzfre-

quenzwerte (individuell & gesamtdurchschnittlich) bei warmer Temperatur

oberhalb der Werte bei normaler Temperatur (s.Abb x).

42

Abbildung 2: Gesamtdurchschnittliche Herzfrequenzwerte bei verschiedenen Umgebungstemperatu-

ren (Mw+S)

Die durchschnittliche Herzfrequenz zwischen Messzeitpunkt 9 und 45 lag bei

normaler Umgebungstemperatur (20°C) mit 157,05±05 S/min um 2,7% höher

als bei kalter Umgebungstemperatur bzw. 10°C (152,87±13,42 S/min). Hin-

gegen bei warmer Umgebungstemperatur (30°C) lag die durchschnittliche

Herzfrequenz mit 166,37±16,44 S/min weitere 5,93% höher als bei normaler

Umgebungstemperatur. Der prozentuale Unterschied zwischen kalter und

warmer Umgebungstemperatur betrug im Mittel +8,83% (s.Abb.2). Zwischen

allen drei Umgebungstemperaturen waren hinsichtlich der gemessenen Herz-

frequenzwerte signifikante bis hoch signifikante Unterschiede zu erkennen

(s.Abb.“statistik2“).

43

Ebenfalls waren Unterschiede zwischen den Ruhewerten der Herzfrequenz

bzw. bei den eine Minute nach Belastung gemessenen Werten bei den un-

terschiedlichen Umgebungstemperaturen zu verzeichnen. Die gemittelten

Ruhewerte der Herzfrequenz bei kalter Temperatur lagen mit 65,58±13,92

S/min 3,43% niedriger als bei normaler Temperatur (67,83±14,09 S/min).

Dieser Wert lag wiederum um 5,89% niedriger als bei warmer Temperatur

(71,83±11,48 S/min). Als hochsignifikant stellte sich jedoch lediglich der Un-

terschied zwischen der kalten und der warmen Umgebungstemperatur dar

(p= 0,08).

Die gemittelten Herzfrequenzwerte zum Messzeitpunkt 1 Minute nach Belas-

tung bei kalter Temperatur lagen mit 118,08±15,16 S/min um 8,33% niedriger

als bei normaler Temperatur (127,92±15,87 S/min). Der gemittelte Wert bei

warmer Temperatur lag mit 145,67±16,39 um weitere 13,88% höher als bei

normaler Temperatur. Alle Unterschiede zwischen allen drei Temperaturen

stellten sich als hochsignifikant heraus (p=0,000).

Faktor Messzeitpunkt: Zwischen allen Messzeitpunkten waren bei den mul-

tiplen Mittelwertvergleichen hochsignifikante Unterschiede zu erkennen

(p=0,000). Lediglich zwischen Messzeitpunkt 36 und 45 war kein signifikanter

Unterschied zu erkennen (p= 0,126)

44

Interaktion:

Tabelle 2: Statistische Einzeleffekte für den Faktor Temperatur bezüglich der Herzfrequenz

Messzeit [min] Temperatur Normal Kalt Warm

Normal

Kalt *

Normal **

Kalt **

Normal **

Kalt **

Normal ** **

Kalt ** **

Normal ** **

Kalt ** **

9

18

27

36

45

Abbildung 3: Grafische Darstellung der statistischen Einzeleffekte für den Faktor Temperatur bezüg-

lich der Herzfrequenz

45

Tabelle 3: Statische Einzeleffekte für den Faktor Messzeitpunkt bezüglich der Herzfrequenz

Temperatur 9 18 27 36 45

9 ** ** ** **

18 ** ** ** **

27 ** ** * **

36 ** ** *

9 ** ** ** **

18 ** * ** **

27 ** *

36 ** **

9 ** ** ** **

18 ** ** ** **

27 ** ** ** **

36 ** ** ** **

Normal

Kalt

Warm

Abbildung 4: Grafische Darstellung der statistischen Einzeleffekte für den Faktor Messzeitpunkt be-

züglich der Herzfrequenz

46

4.2 Respiratorischer Quotient (RPE)

In der zweifaktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholung waren signifi-

kante bzw. hochsignifikante Einflüsse der Faktoren Umgebungstemperatur

und Messzeitpunkt sowie der Interaktion auf die gemessenen RQ-Werte fest-

zustellen (Temperatur: p= 0,001**; Messzeitpunkt: p= 0,049*; Interaktion: p=

0,007**). Daraufhin wurden die genannten Faktoren im nächsten Schritt ein-

zeln auf signifikante Unterschiede hin untersucht.

Abbildung 5: RQ-Werte im Verlauf einer 45min Dauerbelastung bei unterschiedlichen Umgebungs-

temperaturen

47

Faktor Umgebungstemperatur: Der durchschnittliche RQ zwischen Messzeit-

punkt 9 und 45 lag bei warmer Umgebungstemperatur mit 0,91±0,03 um

3,9% höher als bei kalter Temperatur (0,88±0,03). Am höchsten lag der

durchschnittliche RQ bei normaler Temperatur mit 0,94±0,02 und damit um

2,7% höher als bei warmer und 6,7% höher als bei kalter Temperatur. So-

wohl zwischen kalter und normaler Umgebungstemperatur als auch zwischen

kalter und warmer Umgebungstemperatur war ein hochsignifikanter Unter-

schied zu verzeichnen (p=0,01).

Abbildung 5: Gesamtdurchschnittliche RQ-Werte bei verschiedenen Umgebungstemperaturen

(Mw+S)

Ebenfalls waren Unterschiede zwischen den Ruhewerten des RQ bzw. bei

den eine Minute nach Belastung gemessenen Werten bei den unterschiedli-

chen Umgebungstemperaturen zu verzeichnen. In Ruhe lag der RQ bei war-

mer Temperatur mit 0,87±0,05 am höchsten von allen drei gemessen Tem-

peraturen. Der Ruhe-RQ bei normaler Temperatur lag um 2,4% niedriger bei

0,85±0,05. Der Ruhe-RQ bei kalter lag mit 0,84±0,05 am niedrigsten und so-

48

mit um 3,6% niedriger als bei warmer Temperatur. Ein hochsignifikanter Un-

terschied war nur zwischen normaler und warmer Umgebungstemperatur zu

erkennen (p=0,009).

Eine Minute nach Belastung war der durchschnittliche RQ bei normaler Tem-

peratur am höchsten. Er lag bei 0,94±0,03. Der RQ bei warmer Temperatur

lag mit 0,93 um 1,1% darunter, der RQ bei kalter Temperatur mit 0,89±0,04

um 5,6% darunter. Ein signifikanter Unterschied bestand lediglich zwischen

kalter und normaler Umgebungstemperatur (p=0,013).

Tabelle 4: Statistische Einzeleffekte für den Faktor Temperatur bezüglich des RQ‘s

Messzeit [min] Temperatur Normal Kalt Warm

Normal ** *

Kalt **

Normal **

Kalt ** **

Normal ** *

Kalt ** *

Normal **

Kalt ** **

Normal **

Kalt ** **

18

27

36

45

9

49

Abbildung 6: Grafische Darstellung der statistischen Einzeleffekte für den Faktor Temperatur bezüg-

lich des RQ’s

Tabelle 5: Statistische Einzeleffekte für den Faktor Messzeitpunkt bezüglich des RQ‘s

Temperatur 9 18 27 36 45

9

18

27

36

9 * **

18 *

27

36 *

9

18

27

36

Normal

Kalt

Warm

50

Abbildung 8: Grafische Darstellung der statistischen Einzeleffekte für den Faktor Messzeitpunkt be-

züglich des RQ‘s

4.3 Laktat (La)

Der Verlauf der Laktatkurven über die 45 minütige Belastung bei unterschied-

lichen Umgebungstemperaturen zeichnete sich bei allen drei Temperaturen

durch einen stetigen Anstieg bis Messzeitpunkt neun aus. Anschließend folg-

te bei allen drei Temperaturen ein Abfall des Laktatspiegels bis Messzeit-

punkt 18. Der Kurvenverlauf des Laktats bei kalter und bei normaler Tempe-

ratur sank im Folgenden noch weiter, pendelte sich daraufhin aber auf einem

in etwa gleichbleibenden Niveau ein. Die maximalen Einzelwerte lagen bei

kalter Temperatur bei 2,91 mmol/l zum Messzeitpunkt 9 bzw. bei normaler

Temperatur bei 3,22 mmol/l zum Messzeitpunkt 18. Der Kurvenverlauf bei

warmer Temperatur dagegen wies einen stetigen Anstieg des Laktats bis

Messzeitpunkt 45 auf, und erreichte einen maximalen Einzelwert von 4,7

mmol/l am Messzeitpunkt 45.

51

In der zweifaktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholung war jeweils ein

signifikanter Einfluss der Faktoren Umgebungstemperatur und Messzeitpunkt

sowie der Interaktion auf die gemessenen Laktat-Werte festzustellen (Tem-

peratur: p= 0,031; Interaktion: p= 0,018). Daraufhin wurden die genannten

Faktoren im nächsten Schritt einzeln auf signifikante Unterschiede hin unter-

sucht.

Abbildung 9: Laktat-Werte im Verlauf einer 45min Dauerbelastung bei unterschiedlichen Umge-

bungstemperaturen

Faktor Umgebungstemperatur: Die durchschnittlichen Laktatwerte zwischen

Messzeitpunkt 9 und 45 lagen bei normaler Temperatur mit 1,70±0,58 um

22,38% höher als bei kalter Temperatur. Hingegen bei warmer Temperatur

lagen die durchschnittlichen Laktatwerte mit 1,96±0,77 um 15,17% höher als

bei normaler Temperatur. Der prozentuale Unterschied zwischen kalter und

warmer Umgebungstemperatur betrug +40,95%. Lediglich zwischen kalter

52

und warmer Temperatur war ein hochsignifikanter Unterschied bezüglich der

gemittelten Laktatwerte zu verzeichnen (p= 0,01).

Abbildung 10: Gesamtdurchschnittliche Laktat-Werte bei verschiedenen Umgebungstemperaturen

(Mw+S)

Ebenfalls waren Unterschiede zwischen den Ruhewerten der Herzfrequenz

bzw. bei den eine Minute nach Belastung gemessenen Werten bei den un-

terschiedlichen Umgebungstemperaturen zu verzeichnen. Die gemittelten

Ruhelaktatwerte lagen bei warmer Temperatur am niedrigsten mit 0,89±0,15

mmol/l. 9% höher als diese Werte lagen die durchschnittlichen Laktatwerte

bei normaler Temperatur mit 0,97±0,41 mmol/l. Am höchsten lagen jedoch

die Laktatruhewerte bei kalter Temperatur mit 1,11±0,49 mmol/l. Für diese

Unterschiede waren jedoch keine Signifikanz festzustellen (p>0,5).

Dem entgegengesetzt stellten sich die 1 Minute nach Belastung gemessenen

Laktatwerte dar. Hierbei waren die durchschnittlichen Laktatwerte bei kalter

Temperatur mit 1,12±0,48 mmol/l am niedrigsten und somit um 42,85% un-

53

terhalb der Werte bei normaler Temperatur mit 1,60±0,44 mmol/l. Die durch-

schnittlichen Laktatwerte bei warmer Temperatur lagen mit 2,00±0,99 mmol/l

um 25% über denen bei normaler Temperatur und 78,57% über denen bei

kalter Temperatur. Hierbei war ein signifikanter Unterschied zwischen kalter

und normaler Temperatur festzustellen (p=0,033). Des Weiteren bestand ein

hochsignifikanter Unterschied zwischen kalter und warmer Temperatur

(p=0,004).

Faktor Messzeitpunkt: Der Faktor Messzeitpunkt war bezüglich der gemes-

senen Laktatwerte nicht signifikant, und daher nicht näher zu untersuchen.

Interaktion:

Tabelle 6: Statistische Einzeleffekte für den Faktor Temperatur bezüglich der Laktatwerte

Messzeit [min] Temperatur Normal Kalt Warm

Normal

Kalt

Normal

Kalt

Normal

Kalt *

Normal *

Kalt * **

Normal **

Kalt **

9

18

27

36

45

54

Abbildung 11: Grafische Darstellung der statistischen Einzeleffekte für den Faktor Temperatur be-

züglich der Laktatwerte

Tabelle 7: Statistische Einzeleffekte für den Faktor Messzeitpunkt bezüglich der Laktatwerte

Temperatur 9 18 27 36 45

9

18

27

36

9 ** ** ** **

18 **

27 **

36 **

9 **

18 **

27 **

36

Normal

Kalt

Warm

55

Abbildung 12: Grafische Darstellung der statistischen Einzeleffekte für den Faktor Messzeitpunkt be-

züglich der Laktatwerte

4.4 Körperkerntemperatur (KKT)

Das Ausgangsniveau der KKT-Kurven bei unterschiedlichen Umgebungs-

temperaturen lies bereits Unterschiede erkennen. Bei kalter Temperatur lag

das Ausgangsniveau am niedrigsten. Der kleinste Einzelwert lag bei 34,5°C.

Darüber lag das Ausgangsniveau bei normaler Temperatur mit einem kleins-

ten Einzelwert von 35,7°C. Am höchsten lag das Ausgangsniveau bei warmer

Temperatur, und wies einen minimalen Einzelwert von 36,3°C auf. Im folgen-

den Verlauf war bei allen drei Temperaturen ein Anstieg der Körperkerntem-

peratur zu erkennen. Jedoch auch von unterschiedlicher Qualität. Bei warmer

Temperatur wurde mit 39,5°C der höchste maximale Einzelwert zum Mess-

zeitpunkt 45 erreicht. Bei normaler Temperatur lag der höchste maximale

56

Einzelwert bei 37,6°C zum Messzeitpunkt 45. Bei kalter Temperatur lag der

höchste maximale Einzelwert bei 37,0°C zum Messzeitpunkt 27.

In der zweifaktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholung war jeweils ein

hochsignifikanter Einfluss der Faktoren Umgebungstemperatur und Mess-

zeitpunkt sowie der Interaktion auf die gemessenen Herzfrequenzwerte fest-

zustellen (p= 0,000). Daraufhin wurden die genannten Faktoren im nächsten

Schritt einzeln auf signifikante Unterschiede hin untersucht.

Abbildung 13: Körperkerntemperaturen im Verlauf einer 45min Dauerbelastung bei unterschiedlichen

Umgebungstemperaturen

Faktor Umgebungstemperatur: Zu jedem Zeitpunkt des Testverlaufs lagen

sowohl die individuellen Herzfrequenzwerte der einzelnen Probanden, als

auch die gesamtdurchschnittlichen Werte, bei kalter Temperatur unterhalb

der Werte bei normaler Temperatur. Ebenfalls lagen sämtliche Herzfre-

quenzwerte (individuell & gesamtdurchschnittlich) bei warmer Temperatur

oberhalb der Werte bei normaler Temperatur (s.Abb x).

57

Abbildung 14: Gesamtdurchschnittliche Laktat-Werte bei verschiedenen Umgebungstemperaturen

(Mw+S)

Die durchschnittliche Körperkerntemperatur zwischen Messzeitpunkt 9 und

45 lag bei normaler Umgebungstemperatur mit 36,7±0,5 °C um 2,1% höher

als bei kalter Umgebungstemperatur (35,9±0,5 °C). Hingegen bei warmer

Umgebungstemperatur lag die durchschnittliche KKT mit 37,7±0,6 °C weitere

2,8% höher als bei normaler Umgebungstemperatur. Der prozentuale Unter-

schied zwischen kalter und warmer Umgebungstemperatur betrug im Mittel

+5% (s.Abb.x). Zwischen allen drei Umgebungstemperaturen waren hinsicht-

lich der gemessenen Körperkerntemperaturwerte hoch signifikante Unter-

schiede zu erkennen (p= 0,000) (s.Abb.“statistik2“).

Ebenfalls waren Unterschiede zwischen den Ruhewerten der KKT bzw. bei

den eine Minute nach Belastung gemessenen Werten bei den unterschied-

lichen Umgebungstemperaturen zu verzeichnen. Die gemittelten Ruhewerte

der KKT bei kalter Temperatur lagen mit 36,0±0,6 °C um 1,4% niedriger als

bei normaler Temperatur (36,5±0,5 °C). Dieser Wert lag wiederum um 0,5%

58

niedriger als bei warmer Temperatur (36,7±0,3 °C). Als hochsignifikant stell-

ten sich jeweils die Unterschiede zwischen der kalten und der normalen Um-

gebungstemperatur (p= 0,009) sowie zwischen der kalten und der warmen

Umgebungstemperatur dar (p= 0,01).

Die gemittelten KKT-Werte zum Messzeitpunkt 1 Minute nach Belastung bei

kalter Temperatur lagen mit 35,9±0,6 °C um 2,5% niedriger als bei normaler

Temperatur (36,8±0,4 °C), und als einziger der drei gemessenen Werte un-

terhalb des Ruhewertes. Der gemittelte Wert bei warmer Temperatur lag mit

38,4±0,5 °C um weitere 4,3% höher als bei normaler Temperatur und 7%

über den Werten bei kalter Temperatur. Alle Unterschiede zwischen allen

drei Temperaturen stellten sich als hochsignifikant heraus (p=0,000).

Faktor Messzeitpunkt: Zwischen allen Messzeitpunkten waren bei den mul-

tiplen Mittelwertvergleichen hochsignifikante Unterschiede zu erkennen (p<

0,01). Lediglich zwischen Messzeitpunkt 27 und 36 sowie 36 und 45 war kein

signifikanter Unterschied zu erkennen (p> 0,05).

Interaktion:

Tabelle 8: Einzeleffekte für den Faktor Temperatur bezüglich der Körperkerntemperatur

59

Messzeit [min] Temperatur Normal Kalt Warm

Normal ** **

Kalt ** **

Normal ** **

Kalt ** **

Normal ** **

Kalt ** **

Normal ** **

Kalt ** **

Normal ** **

Kalt ** **

9

18

27

36

45

Abbildung 15: Grafische Darstellung der statistischen Einzeleffekte für den Faktor Temperatur be-

züglich der Körperkerntemperatur

60

Tabelle 9: Statistische Einzeleffekte für den Faktor Messzeitpunkt bezüglich der Körperkerntempera-

tur

Temperatur 9 18 27 36 45

9 * ** **

18 * **

27 *

36 ** *

9 ** ** **

18

27 **

36 **

9 ** ** ** **

18 ** ** ** **

27 ** ** ** **

36 ** ** ** *

Normal

Kalt

Warm

Abbildung 16: Grafische Darstellung der statistischen Einzeleffekte für den Faktor Messzeitpunkt be-

züglich der Körperkerntemperatur

61

4.5 Subjektives Belastungsempfinden (RPE)

In der zweifaktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholung war jeweils ein

hochsignifikanter Einfluss der Faktoren Umgebungstemperatur und Mess-

zeitpunkt sowie der Interaktion auf die gemessenen Herzfrequenzwerte fest-

zustellen (p= 0,000). Daraufhin wurden die genannten Faktoren im nächsten

Schritt einzeln auf signifikante Unterschiede hin untersucht.

Abbildung 17: Subjektives Belastungsempfinden im Verlauf einer 45min Dauerbelastung bei unter-

schiedlichen Umgebungstemperaturen

Faktor Umgebungstemperatur: Die durchschnittlichen RPE-Werte zwischen

Messzeitpunkt 9 und 45 lagen bei normaler Temperatur mit 12,2±1,7 um

2,9% höher als bei kalter Temperatur (11,9±1,3). Hingegen bei warmer Tem-

peratur lagen die durchschnittlichen RPE-Werte mit 13,4±2,2 um 9,7% höher

als bei normaler Temperatur. Der prozentuale Unterschied zwischen kalter

und warmer Umgebungstemperatur betrug +13%. Es waren zwischen kalter

62

und warmer Temperatur sowie zwischen normaler und warmer Temperatur

war ein hochsignifikanter Unterschied bezüglich der gemittelten RPE-Werte

zu verzeichnen (p= 0,01).

Abbildung 18: Gesamtdurchschnittliche Werte des subjektiven Belastungsempfindens bei verschie-

denen Umgebungstemperaturen (Mw+S)

Faktor Messzeitpunkt: Zwischen allen Messzeitpunkten waren bei den multip-

len Mittelwertvergleichen hochsignifikante Unterschiede zu erkennen (p<

0,01). Lediglich zwischen Messzeitpunkt 9 und 18 war ein signifikanter Un-

terschied zu erkennen (p= 0,013).Des Weiteren war zwischen Messzeitpunkt

36 und 45 als einziger Fall kein signifikanter Unterschied zu erkennen (p=

0,486).

Interaktion:

63

Tabelle 10: : Einzeleffekte für den Faktor Temperatur bezüglich des subjektiven Belastungsempfin-

dens

Messzeit [min] Temperatur Normal Kalt Warm

Normal

Kalt

Normal

Kalt

Normal **

Kalt **

Normal **

Kalt **

Normal **

Kalt **

18

27

36

45

9

Abbildung 19: : Grafische Darstellung der statistischen Einzeleffekte für den Faktor Temperatur be-

züglich der Körperkerntemperatur

64

Tabelle 11: Statistische Einzeleffekte für den Faktor Messzeitpunkt bezüglich des subjektiven belas-

tungsempfindens

Temperatur 9 18 27 36 45

9 * ** ** **

18 * * ** **

27 ** *

36 ** **

9 * ** **

18 * **

27 *

36 ** *

9 ** ** ** **

18 ** ** ** **

27 ** ** ** **

36 ** ** **

Normal

Kalt

Warm

Abbildung 20: Grafische Darstellung der statistischen Einzeleffekte für den Faktor Messzeitpunkt be-

züglich des subjektiven Belastungsempfindens

65

Diskussion

Schlussfolgerungen für die Praxis

Methodenkritik

Zusammenfassung

Literaturverzeichnis

Anhang