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Die Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin behandelt die klinische Praxis und deren angrenzende Felder im Sinne translationaler Forschung, die den Einfluss von körperlicher Aktivität, Bewegung, Training und Sport sowie Bewegungsmangel von gesunden Personen und Patienten aller Altersgruppen erforscht. Dies umfasst die Auswirkungen von Prävention, Diagnose, Therapie, Rehabilitation und körperlichem Training sowie das gesamte Feld der Sportmedizin und sportwissenschaftliche, physiologische und biomechanische Forschung.

Die Zeitschrift ist die führende und meistgelesene deutsche Zeitschrift für die gesamte Sportmedizin. Sie richtet sich an alle Ärzte, Physiologen und sportmedizinisch/sportwissenschaftlich interessierte Wissenschaftler aller Disziplinen sowie an Physiotherapeuten, Trainer, Praktiker und Sportler. Die Zeitschrift ermöglicht allen Wissenschaftlern online Open Access zu allen wissenschaftlichen Inhalten und viele Kommunikationsmöglichkeiten.

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Sportmedizin
ORIGINALIA
DER EINFLUSS DER KURBELFREQUENZ AUF DIE LAKTATLEISTUNGSKURVE

Der Einfluss der Kurbelfrequenz im Handcycling auf unterschiedliche Referenzpunkte der Laktatleistungskurve

Performance Diagnostic in Handcycling: The Influence of Cycling Cadence on Different Reference Points of the Lactate Power Curve

ZUSAMMENFASSUNG

In der Literatur zur Leistungsdiagnostik finden sich zahlreiche Untersuchungen über unterschiedliche Einflussgrößen auf die Laktatleistungskurve. Eine in Studien noch unberücksichtigte Einflussgröße ist die Veränderung der Kurbelfrequenz in  der  Ausdauersportart  Handcycling.  Ziel  dieser  Studie  war  es,  den  Einfluss der  Kurbelfrequenz  auf  die  Laktatleistungskurve  in  der  Behindertenradsportart während eines stufenförmigen Belastungsanstieges zu untersuchen. Da die Laktatleistungskurve  ein  Bewertungskriterium  für  die  Ausdauerleistungsfähigkeit ist, erfolgte zusätzlich der Vergleich zwischen einem Bestimmungsverfahren mit feststehender (Leistung bei 3mmol/l Laktat) und variabler Laktatkonzentration (+1,5mmol/l  Laktat  Methode).  15  männliche  querschnittgelähmte  Probanden führten  jeweils  4  Stufentests  (Anfangsbelastung:  40Watt,  Belastungsanstieg: 20Watt/3min.) auf einem Handcycling Ergometer mit unterschiedlichen Kurbelfrequenzen durch (50, 70, 90, 110U/min). Es erfolgte die Datenaufzeichnung der Leistung [P (Watt)], Laktat [LA  (mmol/l)] & Herzfrequenz [HF  (Schläge/min)]. Die maximale Blutlaktatkonzentration stieg (50-110U/min) von 8,2±2,05mmol/l auf 10,61±3,17mmol/l um 29,4% an (p<0,05), die maximale Leistung fiel dabei um  4%  ab  (p=0,068).  Die  +1,5mmol/l  Laktat  Methode  gab  von  50-110  U/min einen Verlust der Ausdauerleistungsfähigkeit von 8,7% (p<0,05) an, während die Leistung bei 3mmol/l Laktat ein Gefälle von 22,1% (p<0,001) prognostizierte. Die Ergebnisse zeigen, dass eine ansteigende Kurbelfrequenz (50-110U/min) zu einer „relativen“ Erhöhung der Blutlaktatkonzentration auf allen einzelnen Belastungsstufen führt. Da ein fixer Referenzpunkt lediglich horizontale Verschiebungen der Laktatleistungskurve berücksichtigt, führt dies zu einer unterschiedlichen Leistungsbewertung der untersuchten Bestimmungsverfahren.

Schlüsselwörter:  Handcycling,  Kurbelfrequenz,  Laktatleistungskurve, individuelle anaerobe Schwelle.

SUMMARY

There are numerous studies of factors influencing the lactate curve in the pertinent literature. However, a factor which has not been considered yet is the effect of cycling cadence in endurance handcycling. The aim of this study was to examine the effect of cycling cadence on the lactate power curve during an incremental handcycling test. Because the lactate power curve is a valuation criterion for the endurance  performance  capacity,  we  performed  a  comparison  between  a  testing  method  with  a  variable  (+1.5mmol/l  lactate  model)  and  a  fixed  (power  at 3mmol/l lactate) lactate concentration.15 male paraplegic subjects performed 4 graded tests on a handcycling ergometer (initial load: 40 watt, load increase: 20 watt/3min)  with  different  cadences  (50, 70, 90, 110  rev  min-1).  Power  [P  (watt)], blood lactate concentration [LA (mmol/l)] and heart frequency [HF (bpm)] were recorded during testing. With increasing cadences (50-110 rpm), maximal blood lactate concentration rose by 29.4%, from 8.2±2.05mmol/l to 10.6±3.17mmol/l (p<0,05), while the maximum power output simply decreased by 4% (p=0.068). The +1.5mmol/l lactate model reported an 8.7% decrease of the endurance performance capacity (p<0.05) for 50-110 rpm, while the power at 3mmol/l lactate presented a reduction of 22.1% (p<0.001). The results showed that an increasing cycling cadence (50-110 rpm) leads to an elevation of blood lactate concentration  at  each  exercise  level.  A  fixed  reference  point  simply  represents  horizontal movements  of  the  power  lactate  curve.  This  leads  to  a  significant  difference  in performance estimation by the two methods of determination.

Key Words: handcycling, cycling cadence, lactate power curve, individual anaerobic threshold.

EINLEITUNG

Handcycling ist eine sehr junge Behindertenradsportart, die überwiegend von Rollstuhlfahrern ausgeübt wird. Seit dem Debüt im Jahre 1998 hat sich die Sportart in vieler Hinsicht weiterentwickelt und dabei national und international eine große Anhängerschaft gefunden. Als paralympische Disziplin ist Handcycling seit 2004 eine fest etablierte Größe im Behindertenradsport. Auch an Großveranstaltungen wie den Stadt-Marathons findet sie ihren Platz und fördert so die Zusammenführung von Behinderten und Nichtbehinderten. Da  der  Leistungsgedanke  und  die  sportlichen  Höchstleistungen ständig zunehmen, erfordert dies eine optimale sportmedizinische und  leistungsphysiologische  Betreuung.  Bei  einer  Sportart,  die noch  in  den  Kinderschuhen  steckt,  ist  es  von  großer  Bedeutung, leistungsdiagnostische und klinische Untersuchungen durch standardisierte Verfahren zu vereinheitlichen und dabei die Belastungsuntersuchungen und Messmethoden mit der höchsten Validität heranzuziehen. Die Durchführbarkeit einer  Ergometrie in Form eines stufenförmigen  Belastungsanstieges  bis  hin  zu  einer  subjektiven Erschöpfung ist zweifelsohne für die  klinische Leistungsdiagnostik querschnittgelähmter  Rollstuhlsportler,  unter  Berücksichtigung der  behinderungsbedingten  Funktionseinschränkungen,  geeignet (17, 18, 28, 29, 30). Die Bestimmung der Ausdauerleistungsfähigkeit kann  auch  hier  über  die  Laktatleistungskurve  mit  einem  in  der Literatur als „Laktatschwellenmodell“ bezeichneten Verfahren erfolgen.  Die  leistungsbestimmende  Komponente  ist  demnach  die metabolische Beanspruchung, repräsentativ hierfür ist die gemessene Laktatkonzentration im kapillaren Blut.

PROBLEM- UND ZIELSTELLUNG

Bei  der  Durchführung  und  der  Interpretation  einer  validen  Leistungsdiagnostik  müssen  mehrere  externe  Faktoren,  die  sich  auf die Laktatleistungskurve auswirken, berücksichtigt werden. In der Literatur haben sich bereits zahlreiche Arbeiten dieser Problematik angenommen. Die wichtigsten Untersuchungen befassen sich mit den disziplinären (24, 26) und interdisziplinären (3) Einflussgrößen und den Auswirkungen auf die Laktatleistungskurve bei Veränderung  des  Belastungsschemas  (15).  Auch  anthropometrische  (25) und metabolische (4) Einflussfaktoren, letztere durch eine unterschiedliche Glykogenkonzentration hervorgerufen, können unterschiedliche Ergebnisse bei einer Leistungsdiagnostik verursachen.
Eine  wenig  beachtete  Einflussgröße  auf  die  Laktatleistungskurve  ist  die  Veränderung  der  Bewegungsform  innerhalb  einer Sportart.  Kennzeichnende  Bewegungsform  im  Handcycling  ist ein zyklisches Bewegungsmuster der oberen Körperextremität, an dem hauptsächlich die Muskeln des m. biceps brachii, m. triceps brachii,  m.  deltoideus,  m.  pectoralis  major,  m.  teres  major  und die Muskelgruppen der Rotatorenmanschette beteiligt sind (5, 9). Die Leistung der Arbeitsmuskulatur wird wie im Radsport auf ein Kurbelsystem übertragen, mit der Ausnahme, dass die beiden Kurbelarme eine synchrone Position aufweisen. Die Veränderung der Bewegungsform erfolgt zeitlich über die Geschwindigkeit der Kurbelumdrehung, die als Kurbelfrequenz bezeichnet wird. Aufgrund der Tatsache, dass Handcycling eine sehr junge Sportart ist, sind die  Studien,  die  sich  annähernd  mit  Kurbelfrequenzen  auseinandersetzen,  zählbar  (11, 32).  Untersuchungen  im  Zusammenhang mit der Laktatleistungskurve gibt es keine.
Wenn die Studien aus der Literatur des Radsports im Vergleich betrachtet werden, finden sich zahlreiche Arbeiten, die vor allem die Leistungsunterschiede und die physiologischen Effekte, in Abhängigkeit  der  Kurbelfrequenz,  untersuchen.  Hierbei  sind  auch  Messungen zur Blutlaktatkonzentration vorzufinden (6, 8, 10, 12, 13, 19). Studien, die jedoch gezielt den Einfluss der Kurbelfrequenz auf die Laktatleistungskurve untersuchen, sind auch im Radsport nur vereinzelt vorzufinden (7, 21).
Bei der Wahl eines einheitlichen sogenannten „Laktatschwellenmodells“  herrscht  bis  heute  Uneinigkeit  und  das  nicht  nur  im Handcycling sondern auch in vielen anderen Ausdauersportarten. Hier stehen hauptsächlich die Bestimmungsverfahren mit feststehender  Laktatkonzentration,  ausgehend  von  Mader  et.  al.  (1976), den Bestimmungsverfahren mit variabler Laktatkonzentration von Wasserman  (1986),  Simon  (1983),  Aunola  und  Rusko  (1988)  und Röcker  et.  al.  (1998),  gegenüber  (2, 20, 26, 31, 33).  Die  Bestimmung der  Ausdauerleistungsfähigkeit  erfolgt  bei  beiden  Verfahren  über einen, anhand der Laktatleistungskurve ermittelten Referenzpunkt. Bei den Bestimmungsverfahren mit feststehendem Referenzpunkt wird die Belastung, die die Ausdauerleistungsfähigkeit beschreibt, als  „aerob-anaerobe  Schwelle“  bezeichnet  und  durch  eine  Laktatkonzentration  repräsentiert,  die  in  der  Literatur  mit  4mmol/l Laktat angegeben wird (15, 16, 20). Bei den Bestimmungsverfahren mit  variablen  Referenzpunkt  wird  die  Ausdauerleistungsfähigkeit durch eine so genannte „individuelle anaerobe Schwelle“ ermittelt. Der erste Anstieg der Blutlaktatkonzentration nach Belastungsbeginn  wird  „Lactate  Threshold“  (33)  bezeichnet,  ein  Nettoanstieg oberhalb dieser Laktatkonzentration von z.B. +1,5mmol/l definiert die Leistung an der individuellen anaeroben Schwelle (26).
Zusammenfassend  soll  in  dieser  Studie  der  Einfluss  der  unterschiedlichen  Kurbelfrequenzen  auf  die  Laktatleistungskurve während  eines  stufenförmigen  Belastungsanstiegs  untersucht werden. Da die Laktatleistungskurve ein Bewertungskriterium für die Ausdauerleistungsfähigkeit ist, erfolgt zusätzlich ein Vergleich zwischen  einem  Bestimmungsverfahren  mit  variablem  und  feststehendem Referenzpunkt. Dabei gilt es die Frage zu beantworten, welches Verfahren von der Kurbelfrequenz möglicherweise weniger fehlerhaft beeinflusst wird.

MATERIAL UND METHODEN

Probanden
Die  Untersuchungsgruppe  umfasste  15  männliche  querschnittgelähmte  Probanden  (180,8±5,1  cm,  73,3±7,7  kg,  42,9±5  Jahre, Lähmungshöhe: C6- L2). Bei allen Probanden handelte es sich um Wettkampfsportler der Sportart Handcycling. Aufgrund der behinderungsbedingten Leistungsunterschiede zwischen Tetraplegikern und  Paraplegikern  (17, 18, 29, 30),  wurden  für  die  Untersuchung lediglich  zwei  Tetraplegiker  aquiriert,  die  jedoch  ein  inkomplette Lähmung aufwiesen und somit eine entsprechend hohe muskuläre Restfunktion aufweisen konnten.
Ein weiteres Kriterium für die Aquise war der Nachweis eines Aktivitätslevels. Dabei sollten die Sportler eine jährliche Trainings- und  Wettkampfkilometerleistung  von  mindestens  4000  km  (Vorjahr 2008) erreichen.
Im Handcycling gibt es zwei unterschiedliche Typen von Sportgeräten (Handbikes), bei denen die Sportler entweder eine liegende oder kniende Position einnehmen. Für diese Untersuchung wurden ausschließlich Probanden akquiriert, die eine liegende Position im Handbike  einnahmen.  Alle  Teilnehmer  waren  vor  Testbeginn  in einem gesunden und ausgeruhten Zustand, wurden über mögliche Risiken  aufgeklärt  und  gaben  ihr  Einverständnis,  dass  mit  aufgezeichneten Daten in anonymer Form gearbeitet werden darf.


Messgeräte
Die Messung der Leistung [P (Watt)] erfolgte mit dem elektromagnetisch gebremsten Fahrrad & Handbike Ergometer Cyclus 2 (Firma RbM elektronik- automation GmbH, Leipzig, Deutschland). Die Herzfrequenz [HF (Schläge/min)] wurde ebenfalls über das Ergometer - Display dargestellt. Hierzu wurde das Ergometer mit einem Empfänger (Firma Polar Electro, Kempele, Finnland) versehen. Ein Herzfrequenzgurt derselben Firma diente als Sendeeinheit. Für die Laktatbestimmung  [LA  (mmol/l)]  des  kapilär  am  Ohrläppchen entnommenen  Blutes  kam  das  Gerät  EpioPlus  (Firma  Eppendorf AG,  Hamburg,  Deutschland)  zum  Einsatz,  das  auf  einem  enzymatischen  Analyseverfahren  basiert.  Die  leistungsdiagnostische Auswertung der erfassten Daten zur Leistung, Laktat und Herzfrequenz erfolgte mit der PC Software Ergonizer (Software für sportmedizinische Ausdauerleistungsdiagnostik. Version 3.2.1 Build 11. Roecker, K., Freiburg i.Br., Deutschland)MessablaufZur  Bestimmung  der  Ausdauerleistungsfähigkeit  wurde  ein  Leistungstest auf dem Handcycling Ergometer mit stufenförmigem Belastungsanstieg  durchgeführt.  Die  Aufwärmphase  vor  jedem  Test betrug 10min bei einem konstanten Widerstand von 40Watt. Direkt im Anschluss absolvierten die Probanden den Stufentest mit einer Anfangsbelastung von 40Watt, einer Stufendauer von 3min. und einem Belastungsanstieg von 20Watt pro Stufe.
Mit der beschriebenen Belastungsform absolvierte jeder Proband  4  Stufentests  in  randomisierter  Reihenfolge  und  mit  den Kurbelfrequenzen  50, 70, 90  und  110  U/min.  Die  exakte  Einhaltung  der  Kurbelfrequenz  war  durch  das  Display  des  Ergometers gewährleistet. Um das individuelle Leistungsniveau bei allen Tests konstant zu halten, absolvierte jeder Proband die 4 Tests innerhalb eines Zeitfensters von 2- 4 Wochen und mit einer Pausendauer zwischen den einzelnen Tests von 2- 5 Tagen.
Die Bestimmung einer individuellen anaeroben Schwelle (iaS) erfolgte  mit  der  „+1,5mmol/l  Laktat  Methode“  (26).  Als  Referenz wurde  die  Laktatkonzentration  an  der  „Lactate  Threshold“  (LT) nach Wasserman et al. (33) verwendet. Im Zeitraum der Testreihen wurde  mit  den  Probanden  ebenfalls  ein  Stufentest  mit  einer  frei gewählten Kurbelfrequenz durchgeführt. Das nahezu übereinstimmende Ergebnis der Leistung an der iaS (118Watt) und der Leistung bei 3mmol/l Laktat (119Watt) gab zum Anlass, als Bestimmungsverfahren mit feststehender Laktatkonzentration die „Leistung bei 3mmol/l Laktat“ zu wählen. Das Blut für die Bestimmung der Laktatkonzentration wurde kapilär am Ohrläppchen abgenommen.
Nach  dem  Ruhewert  (LARuhe)  erfolgte  die  Blutabnahme  am Ende jeder Belastungsstufe, unmittelbar nach Belastungsabbruch (LAMax) und 3 Minuten nach Ausbelastung (LA3P). Die statistischen Analysen wurden mit SPSS 17 (SPSS Inc., Chicago, USA) durchgeführt. Für die t-Tests mit gepaarten Stichproben wurde das Signifikanzniveau mit p<0,05 als signifikant und p<0,001 als hoch signi

ERGEBNISSE

Ausgangswerte & Ausbelastung
LARuheund die Herzfrequenz in körperlicher Ruhe (HFRuhe) zeigten im  Verlauf  der  vier  Testreihen  keine  signifikanten  Unterschiede (Tab.1). Ein unverändertes Ausgangsniveau bei allen untersuchten Kurbelfrequenzen  war  somit  gegeben.  Auf  der  ersten  Belastungsstufe von 40Watt (50- 110 U/min) hingegen, stieg die Herzfrequenz (HF40Watt) um 26,1% an (p<0,001) (Tab.1). Die kardiovaskuläre Ausbelastung, gemessen anhand der maximalen Herzfrequenz (HFMax), zeigte  in  den  Testreihen  mit  70U/min,  90U/min  und  110U/min keine  signifikanten  Unterschiede.  Lediglich  bei  der  Testreihe  mit 50U/min  war  ein  Abfall  (p<0,001)  der  HFMax von  4%  erkennbar (Tab.1).

Die  höchste  maximal  erreichte  Leistung  (PMax)  wurde  in  der Testreihe  mit  70U/min  (169,1±35,4Watt)  erzielt.  Dieses  Ergebnis unterschied sich dabei signifikant (p<0,05) von der Testreihe mit 90U/min  (162,9±39Watt)  –  zwischen  diesen  Datenpaaren  war der  Leistungsabfall  am  größten  –  und  der  Testreihe  mit  110  U/min  (158,2±40,7  Watt)  (Tab.1).  Daraus  ergab  sich  ein  Leistungsgefälle zwischen 70U/min und 110U/min von 6,5%, mit der Tendenz, dass bei der niedrigsten Kurbelfrequenz (50U/min) ein weiterer  Leistungsanstieg  ausblieb.  Vielmehr  war  hier  ein  geringer Leistungsabfall  (164,7±33,9  Watt)  gegenüber  der  nächst  höheren Frequenz  zu  erkennen  (Tab.1).  Der  Leistungsabfall  zwischen  der niedrigsten (50/min) und höchsten (110U/min) Kurbelfrequenz lag somit bei 4% (p=0,068).
Analog zu diesem Leistungsgefälle erhöhte sich LAMax mit ansteigender Kurbelfrequenz kontinuierlich. Vergleicht man die niedrigste (50U/min) mit der höchsten (110U/min) Kurbelfrequenz, war ein Anstieg der LAMax von 8,2±2,05mmol/l auf 10,61±3,17mmol/l zu  erkennen  (p<0,05),  was  einer  Erhöhung  von  29,4%  entsprach (Tab.1). Die Messungen der Laktatkonzentration LA3P bestätigten die Ergebnisse der LAMAX (Tab.1). Mit 8,79±2,14 mmol/l bei 50 U/min  und  11,1±2,88mmol/l  bei  110U/min  resultierte  ein  Anstieg von 26,3% (p<0,05).

Ergebnisse zum Bestimmungsverfahren mit variabler Laktatkonzentration (+1,5mmol/l Laktat Methode)
Die  erhöhte  Blutlaktatkonzentration  zwischen  50- 110U/min machte  sich  nicht  nur  bei  den  Absolutwerten  bemerkbar,  sondern hatte auch Einfluss auf die Laktatkonzentration an der Lactate  Threshold  (LALT)  und  der  individuellen  anaeroben  Schwelle (LAiaS).  Zwischen  50U/min  (2,77±0,86mmol/l)  und  110U/min (3,87±1,26mmol/l) erhöhte sich LAiaSum 39,7% (p<0,001).
Der  Anstieg  der  LAiaS zwischen  90- 110U/min  war  dabei  am höchsten (p<0,05) (Abb.2). Die gemessene Leistung an der iaS (PiaS) nahm ebenfalls mit ansteigender Kurbelfrequenz kontinuierlich ab.
Zwischen  der  Testreihe  mit  50/min  (126±29,6Watt)  und 110U/min  (115,1±26,9Watt)  ergab  sich  ein  Leistungsgefälle  von 8,7%  (p<0,05),  bei  einer  Spannweite  von  10,9Watt.  Den  größten Leistungsabfall  (p<0,001)  prognostizierte  das  Bestimmungsverfahren zwischen den Datenpaaren 70- 90U/min (Abb.1). Auch die Herzfrequenz  an  der  iaS  (HFiaS)  stieg  von  143±17,1  Schläge/min (50U/min)  auf  154,3±17,4  Schläge/min  (110U/min)  um  7,9%  an (p<0,001) (Tab.1).

Ergebnisse  zum  Bestimmungsverfahren  mit  feststehender Laktatkonzentration (Leistung bei 3mmol/l Laktat)
P3mmol/l nahm ebenfalls mit ansteigender Kurbelfrequenz kontinuierlich ab. Zwischen der Testreihe mit 50/min (127,5±38,6Watt) und 110U/min  (99,3±42,5Watt)  ergab  sich  ein  errechneter  Leistungsabfall  von  22,1%  bei  einer  Spannweite  von  28,3Watt  (p<0,001). Zwischen  den  Datenpaaren  90- 110U/min  lag  dabei  der  größte Leistungsabfall vor (p<0,05) (Abb.1). Die HF3mmol/lzeigte zwischen 50- 110U/min hingegen keine signifikante Veränderung.

Gegenüberstellung: +1,5mmol/l Laktat Methode & Leistung bei 3mmol/l Laktat
Während  PMax (50- 110U/min)  eine  Leistungsdifferenz  von  4% zeigte,  prognostizierte  die  +1,5mmol/l  Laktat  Methode  ein  Leistungsgefälle  an  der  iaS  von  8,7%  (p<0,05).  Die  Leistung  bei 3mmol/l Laktat hingegen fiel um 22,1% ab (p<0,001) (Abb.1). Zwischen den Testreihen 70- 90U/min war der Leistungsabfall von PMax am größten (p<0,05) (Tab.1). PiaS gab ebenfalls in diesem Kurbelfrequenzspektrum den größten Leistungsverlust an (p<0,001).  P3mmol/l dagegen  zeigte  neben  einem  Leistungsverlust  zwischen  70- 90U/min  (p<0,05),  den  größten  Leistungsabfall  zwischen  90- 110U/min  (p<0,05).  Diese  Gegebenheiten  führten  zu  einer  wesentlich größeren  Leistungsdifferenz  von  P3mmol/l und  einer  unterschiedlichen Leistungsbewertung bei 110U/min (p<0,05) (Abb.1).
Die  Angaben  zur  Herzfrequenz  offenbarten  ebenfalls  Gegensätze. Während die HFiaS, wie bereits HF40Watt, zwischen 50- 110 U/min signifikant anstieg (p<0,001) und eine zunehmende kardiovaskuläre Beanspruchung mit steigenden Kurbelfrequenzen vermuten lässt, konnten bei HF3mmol/l keine unterschiedlichen Ergebnisse beobachtet werden (Tab.1).

DISKUSSION

Das  Untersuchungsergebnis  zeigt,  dass  bei  Handbikern  während eines stufenförmigen Belastungsanstieges eine Erhöhung der Kurbelfrequenz  (50–110  U/min)  zu  einer  insgesamt  erhöht  gemessenen Blutlaktatkonzentration führt. Repräsentativ hierfür stehen die  Referenzwerte  für  die  Laktatkonzentration  LALT,  LAMax und LA3P(Tab.1).
Zahlreiche Studien aus dem Radsport zeigen bereits ähnliche Effekte. Aus Untersuchungen mit stufenförmigen Belastungsanstiegen und ansteigender Kurbelfrequenz (60- 120 U/min), beobachteten Buchanan (7) und Mora-Rodriguez et al. (21) einem relativen Anstieg der Blutlaktatkonzentration auf den einzelnen Belastungsstufen.  Darüber  hinaus  zeigen  weitere  Studien  mit  konstantem Belastungswiderstand  signifikante  Anstiege  der  maximalen  Blutlaktatkonzentration, überwiegend ab mittleren Belastungsintensitäten (>200 Watt) und hohen Kurbelfrequenzen (100- 120 U/min) (6, 8, 10, 13, 19). Die hier beobachteten erhöhten Laktatkonzentrationen im Blut begründen einige Autoren mit einer vermehrten kardiovaskulären Beanspruchung infolge eines verringerten Wirkungsgrads  bei  den  höheren  Kurbelfrequenzen.  Zudem  wurden  auch bereits bei niedrigen Belastungsintensitäten (>50 Watt) und ansteigender  Kurbelfrequenz  (80- 120  U/min)  signifikante  Anstiege  der maximalen Herzfrequenz beobachtet (10). Infolgedessen soll eine zunehmende  Perfusion  stattfinden,  die  eine  höhere  Ausschwemmung des Laktats aus dem Muskel in das Blut verursacht (12, 13). Gemäß dieser Theorie erfassten auch wir zwischen den Test reihen mit 50- 110 U/min einen deutlichen Anstieg der Herzfrequenz auf der ersten Belastungsstufe (HF40Watt; p<0,001) (Tab.1).
Löllgen et al. (19) beobachtete hingegen einen simultanen Anstieg (p<0,05) der maximalen Laktatkonzentrationen im Blut und auch  im  Muskel  mit  ansteigenden  Kurbelfrequenzen  (40- 100  U/min)  und  konstanter  metabolischer  Beanspruchung  (70%,  100% VO2Max). Dem zufolge kann es sich bei den erhöhten Blutlaktatkonzentrationen nicht allein um einen Ausschwemmeffekt handeln.
Folglich wird als weitere Ursache auch eine zusätzliche muskuläre  Beanspruchung  angenommen.  Zwar  nehmen  bekanntlich die Pedalkräfte bei gleicher Leistungsabgabe mit ansteigender Kurbelfrequenz  ab  (27),  um  jedoch  den  Oberkörper  und  den  Rumpf bei hohen Kurbelfrequenzen zu stabilisieren, soll eine zusätzliche Muskelrekrutierung  aus  der  Peripherie  erfolgen,  die  zugleich  die intermuskuläre Koordination erschwert (10, 13).
Bei Querschnittgelähmten könnten noch weitere Effekte hinzu  kommen,  was  in  unserem  Fall  die  bereits  erhöht  gemessenen Blutlaktatkonzentrationen auf den niedrigen Belastungsstufen erklären  würde.  Den  untersuchten  Sportlern  fehlte  die  Muskulatur der  Beine  und  großen  Teilen  des  Rumpfes.  In  diesen  Körpersegmenten  kann  daher  nur  ein  geringerer  Laktatabbau  erfolgen.  In unserer Beobachtung während der Testreihen hatten wir ebenfalls den Eindruck, dass vor allem bei hohen Kurbelfrequenzen (90- 110 U/min) die Stabilisierung von Oberkörper und Rumpf deutlich beeinträchtigt war.
Die Veränderung der Kurbelfrequenz bei konstanter Leistungsabgabe  hat  zudem  eine  modifizierte  Rekrutierung  der  Muskelfasertypen (Typ I & II) zur Folge (1, 23). In welchem Ausmaß dieser Aspekt jedoch Einfluss auf die gemessene Blutlaktatkonzentration in einem bestimmten Spektrum von Kurbelfrequenzen nimmt, ist bisher nicht abschließend untersucht.
Für  den  sportpraktischen  Einsatz  der  Laktatmessung  bei Handbikern ist hingegen von großer Relevanz, dass wir eine sehr deutliche  Steigerung  der  Blutlaktatkonzentration  mit  der  Kurbelfrequenz  auf  allen  Belastungsstufen  beobachten  konnten.  Diese Erhöhung  der  Blutlaktatkonzentration  in  Relation  zur  Leistung hat eine unterschiedliche Bewertung der Ausdauerleistungsfähigkeit zur Folge und dies wiederum abhängig vom verwendeten leistungsdiagnostischen Referenzwert [Leistung bei P3mmol/l Laktat (P3mmol/l);  +1,5mmol/l  Laktat  Methode  (PiaS);  maximale  Leistung, (PMax)]  (Abb.1).  Während  die  Leistungsdifferenzen,  hervorgerufen durch unterschiedliche Kurbelfrequenzen für PiaS(8,7%) und PMax(6,5%), eher gering waren, ergab die maximale Leistungsdifferenz für  P3mmol/l deutlich  höhere  Werte  (22,1%).  Insbesondere  für  die Trainingssteuerung  hat  dieser  Umstand  entsprechende  Konsequenzen  in  der  Festlegung  der  resultierenden  Empfehlungen  für Ausdauertrainingsbereiche durch PiaSoder P3mmol/l.
Aus  den  vorliegenden  Resultaten  kann  jedoch  allenfalls  indirekt abgeleitet werden, welcher der beiden Referenzpunkte PiaSund P3mmol/ldie letztlich in der Sportpraxis besser verwendbaren Ergebnisse  zur  Trainingssteuerung  liefert.  Ein  Anhaltspunkt  ergibt  sich  über  PMax,  die  in  unserer  Untersuchung  ebenfalls  durch die Kurbelfrequenz beeinflusst wurde, jedoch weniger variierte als PiaSoder gar P3mmol/l. Da PMax ebenfalls als guter Prädiktor für die Leistungsfähigkeit im Ausdauersport gilt (14), ergäbe sich hier ein Argument  für  den  Einsatz  des  submaximalen  Verfahrens  mit  der ebenfalls geringeren Variation (PiaS) und der fehlenden Notwendigkeit  zur  maximalen  Ausbelastung.  Ein  weiteres  Indiz  zur  vergleichenden Bewertung von PiaS und P3mmol/lfindet sich in der sportpraktischen  Erfahrung,  dass  eine  Variation  der  Kurbelfrequenz unter  wettkampf ähnlichen  Bedingungen  kaum  je  eine  Leistungseinbuße zur Folge hat, die über 10% hinausgeht. Bei einem solchen Vergleich muss allerdings berücksichtigt werden, dass die prozentuale Einschränkung einer in Watt gemessenen Ergometerleistung nicht unbedingt linear auf die reale Fahrleistung übertragbar ist.
Ein  für  die  untersuchten  Probanden  typisches  Einzelbeispiel verdeutlicht  den  Unterschied  der  beiden  Bestimmungsverfahren (Abb.3). In dieser Darstellung wird gut erkennbar, in welcher Weise PiaS deutlich geringer auf die beschriebene generelle Erhöhung der Blutlaktatkonzentration reagiert als P3mmol/l. Aus dem dargestellten Einzelbeispiel wird allerdings auch ein methodisches Problem unserer Arbeit deutlich: Im Einzelfall bleibt unklar, ob die LALT nicht eventuell unterhalb der Startleistung von 40 Watt liegt und somit auch die tatsächlichen Werte für PiaS eventuell noch deutlicher von der Kurbelfrequenz beeinflusst werden. Weitere Messungen mit Belastungsstufen unterhalb 40 Watt könnten das Ergebnis also möglicherweise zusätzlich präzisieren. Allerdings war die Durchführung solcher  Messungen  in  der  vorliegenden  Untersuchung  nicht  realisierbar, da das verwendete Ergometer (Cyclus2) für die Leistung von 20 Watt und niedriger keine reproduzierbaren Resultate liefert Präzise  Angaben  über  die  Leistungsfähigkeit  sind  von  entscheidender Bedeutung in der Leistungsdiagnostik und der damit verbunden  Trainingssteuerung  von  Leistungssportlern.  Die  Ergebnisse  dieser  Arbeit  bestätigen  ältere  Studien  aus  dem  Radsport und deuten daraufhin, dass von der Änderung der Kurbelfrequenz ein  recht  deutlicher  Einfluss  auf  Aspekte  der  Energiebereitstellung  und  den  Wirkungsgrad  der  erbrachten  Leistung  ausgeht (6, 8, 10, 12, 13, 19, 22).  Diese  Umstände  müssen  daher  wie  im  Radsport bei der Planung, Durchführung und Interpretation leistungsdiagnostischer Untersuchungen auch von Handbikern berücksichtigt  werden.  Idealerweise  sollte  eine  mittlere  Kurbelfrequenz  zur Testdurchführung  standardisiert  werden,  von  der  dann  während des  Tests  nicht  mehr  abgewichen  wird.  Auch  bei  Folgeuntersuchungen  sollte  eine  einmal  vorgegebene  Kurbelfrequenz  erneut verwendet und kontrolliert werden. Dies setzt zudem eine entsprechende Dokumentation der Kurbelfrequenzen voraus.
Zusammenfassend kommen wir in dieser Studie zu dem Ergebnis, dass eine ansteigende Kurbelfrequenz (50- 110 U/min) zu einer  generellen  Erhöhung  der  Blutlaktatkonzentration  auf  allen einzelnen  Belastungsstufen  auch  bei  Handbikern  führt.  Entsprechend ergeben sich recht unterschiedliche Leistungsbewertungen durch  die  untersuchten  Referenzpunkte  PiaS (Variation  bis  8,7%), P3mmol/l (Variation bis 22,1%) und Pmax(Variation bis 6,5%), was im sportpraktischen Einsatz der Ausdauerleistungsdiagnostik berücksichtigt werden muss. Eine abschließende Empfehlung zur Verwendung einer bestimmten Methodik zur Ausdauerleistungsdiagnostik setzt hingegen weitere Untersuchungen zur Relation der Messergebnisse mit der realen Leistungsfähigkeit der Sportler voraus.

Danksagung:
Das Forschungsvorhaben wurde vom Bundesinstitut für Sportwissenschaft unterstützt.

Angaben zu finanziellen Interessen und Beziehungen, wie Patente, Honorare oder Unterstützung durch Firmen: Keine.

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Korrespondenzadresse:
Patrick Kromer
Institut für Sport und Sportwissenschaft
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Schwarzwaldstr. 75
79117 Freiburg
E-Mail: Patrick.Kromer@sport.uni-freiburg.de
 
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