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The German Journal of Sports Medicine is directed to translational science and clinical practice of Sports Medicine and its adjacent fields, which investigate the influence of physical activity, exercise, training and sports, as well as a lack of exercise affecting healthy people and patients of all age-groups. It addresses implications for prevention, diagnosis, therapy, rehabilitation and physical training as well as the entire Sports Medicine and research in sports science, physiology and biomechanics.

The Journal is the leading and most widely read German journal in the field of Sports Medicine. Readers are physicians, physiologists and sports scientists as well as physiotherapists, coaches, sport managers, and athletes. The journal offers to the scientific community online open access to its scientific content and online communication platform.

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Sportmedizin
ORIGINALIA
VALIDIERUNG SPORTMOTORISCHER TESTVERFAHREN

Die Validität des 6-Minuten-Laufs und 20m Shuttle Runs bei 9- bis 11-jährigen Kindern

Validity of a 6-min Endurance Run and a 20-m Shuttle Run in 9- to 11-Year Old Children

ZUSAMMENFASSUNG

Die aerobe Ausdauer stellt einen wichtigen Aspekt der motorischen Fähigkeiten und der Prävention kardiovaskulärer Risikofaktoren dar. Daher sollte sie bereits im Kindes- und Jugendalter gefördert werden. Um ein Ausdauertraining sinnvoll steuern zu können, müssen Ist-Zustand und Veränderungen regelmäßig analysiert werden. Sportmotorische Tests zur Erfassung der aeroben Ausdauer bei Kindern und Jugendlichen bieten eine Alternative zu kostspieligen, technisch hoch aufwändigen apparativen Verfahren. Um Vergleiche anstellen zu können, muss die Validitätsprüfung der Testverfahren ein Ziel wissenschaftlicher Forschung sein. Daher wurden in der vorliegenden Untersuchung zwei in der Praxis häufig eingesetzte Testverfahren anhand der Referenzgröße VO2max miteinander verglichen. 30 Kinder (16 Jungen) im Alter von 9-11 Jahren (10,1±0,7) absolvierten je einen 6-Minuten-Lauf und einen 20m Shuttle Run. Zur Ermittlung der VO2max absolvierten sie einen Laufbandstufentest mit Atemgasanalyse. Die Ergebnisse des 6 -Minuten-Laufs korrelieren höher mit der VO2max (r =0,69; p<0,01) als die Ergebnisse des 20m Shuttle Runs (r =0,52; p<0,01). Die geschlechtsspezifische Betrachtung zeigt bei den Jungen deutlich geringere Korrelationen zwischen 20 m Shuttle Run und der VO2max (r =0,29; p>0,05) im Vergleich zu den Mädchen (r =0,58; p<0,05). Der 6-Minuten-Lauf erweist sich somit im Vergleich zum 20 m Shuttle Run als valideres Testverfahren zur Ermittlung der aeroben Ausdauerleistungsfähigkeit bei 9- bis 11-jährigen Kindern.

Schlüsselwörter:  VO2max, aerobe Ausdauerleistungsfähigkeit, sportmotorische Tests, Testvalidierung.

SUMMARY

Aerobic fitness is an important aspect of motor skills and prevention of cardiovascular risk factors. Terefore, it should already be developed in childhood and adolescence. Momentary condition and changes have to be assessed regularly for rational control of aerobic fitness training. Field tests of fitness offer an alternative to expensive and sophisticated laboratory procedures for the assessment of aerobic fitness in children and adolescents. To be able to draw comparisons, validation of tests has to be a scientific goal. Tus, this study aimed at comparing two commonly-used tests using VO2max as reference. 30 children (16 boys) between 9 and 11 years of age (10.1±0.7) performed a 6-min endurance run and a 20m shuttle run. VO2max was determined via gas analysis during a progressive treadmill test. Te results of the 6-min endurance run show higher correlations with VO2max (r =0.69; p<0.01) than the results of the 20m shuttle run (r=0.52; p<.01). Genderspecific analyses show significantly lower correlations of the 20m shuttle run and VO2max for the boys (r=0.29; p>.05) compared to the girls (r =0.58; p<0.05). Tus, the 6-min endurance run proved to be more valid to assess aerobic fitness in 9- to 11-year-old children than the 20m shuttle run.

Key Words: VO2max , aerobic fitness, field tests, test validity.

EINLEITUNG

Die Ausdauer besitzt eine herausragende Rolle innerhalb der motorischen Fähigkeiten. Gemeint ist hier die allgemeine, aerobe Ausdauer, d.h. Belastungen, die mehr als 1/6 der Gesamtmuskulatur beanspruchen, dominant aerob sind und 6 Minuten oder länger dauern (16). Während der Zusammenhang zwischen aerober Ausdauerleistungsfähigkeit und kardiovaskulären Risikofaktoren im Erwachsenenalter belegt ist (6), sind die Zusammenhänge für das Kindes und Jugendalter gering bis moderat (21). Kardiovaskuläre Risikofaktoren haben ihre Ursprünge jedoch bereits in der Kindheit und lassen sich relativ gut bis ins Erwachsenenalter verfolgen (15, 21). Eine hohe Ausdauerleistungsfähigkeit im Kindes- und Jugendalter hat eine geringere Ausprägung des Risikofaktors Adipositas (21) und ein günstigeres kardiovaskuläres Profil von Kindern (15, 21) zur Folge. Vor diesem Hintergrund ist es wichtig, die Ausdauerleistungsfähigkeit bereits früh zu fördern.
Die sinnvolle Gestaltung eines Ausdauertrainings in Schule und Verein verlangt nach geeigneten Diagnoseinstrumenten, um den Leistungs- und Entwicklungsstand der Kinder und Jugendlichen zu ermitteln. Der Goldstandard zur Beurteilung der Ausdauerleistungsfähigkeit sind spiroergometrische und laktatdiagnostische Untersuchungen mit den entsprechenden Kenngrößen VO2max und ventilatorischer Schwelle sowie der Leistung an den anaeroben Schwellen (16). Diese in der Regel auf dem Laufband oder dem Fahrradergometer durchgeführten Untersuchungen sind jedoch apparativ aufwändig und kostspielig und scheiden somit für die Sportpraxis aus (2). Einfache Testverfahren zur Beurteilung der aeroben Ausdauerleistungsfähigkeit sind beispielsweise pulsbasierte Steptests (Harvard Step-Test), Streckenläufe (1000m, 3000m) und Zeitläufe (6-, 9-, 12-min), (16) sowie stufenförmige Lauftests wie der Conconi Test und der 20m Shuttle Run (9).
Unabhängig davon, welches Verfahren zum Einsatz kommt, sind diese auf ihre zielgruppenadäquate Reliabilität und Validität zu prüfen (7). Für die Reliabilität werden in der Literatur für den 6-Minuten-Lauf Werte von r =0,61- 0,92 und für den 20m Shuttle Run von r =0,89- 0,93 für 6- 15-jährige angegeben (9, 12, 18, 19). Auch zur Überprüfung der Validität von 6-Minuten-Lauf und 20m Shuttle Run liegen bereits einige Studien vor (vgl. Tab. 1).

Um die Leistungsfähigkeit von Personen desselben Altersbereichs zum Beispiel länderübergreifend vergleichen zu können, sind sowohl national als auch international standardisierte Testverfahren sinnvoll. Während in Deutschland vor allem Dauerläufe (6- (7), 8- (10), 12- (8) und 15-Minuten-Lauf (23)) eingesetzt werden, findet im internationalen Bereich auch der 20m Shuttle Run oft Anwendung (2, 9). Es finden sich zwei direkte Vergleichsstudien zwischen 6-Minuten-Lauf und 20m Shuttle Run in der Literatur. Allerdings verwenden Faude, Nowacki und Urhausen (2004) nicht die Spiroergometrie als Referenzmethode (11). Van Mechelen, Hlobil und Kemper (1986) verwenden ein von der heutigen Praxis leicht abweichendes Testprotokoll des 6-Minuten-Laufs und testen ältere Kinder (20).
Daher war das Ziel der vorliegenden Studie, die beiden in der Sportpraxis angewandten sportmotorischen Testverfahren bei 9- bis 11-Jährigen mittels der VO2max auf ihre Validität zu prüfen und zudem miteinander zu vergleichen. Darüber hinaus sollen dierentielle Unterschiede zwischen Jungen und Mädchen analysiert werden.

METHODIK

Stichprobe
An der Untersuchung nahmen 30 Kinder (16 Jungen) im Alter von 9- bis 11 Jahren (im Mittel 10,1±0,8) teil. Da für die Validierung von Ausdauertestverfahren eine exakte Ermittlung der Referenzgröße (VO2max) von grundlegender Bedeutung ist, wurden im Rahmen der Studie regelmäßig sportlich aktive Kinder ausgewählt (im Mittel an 4,5 (±1,6) Tagen/Woche für mindestens 60 Minuten). Diese wurden aus den Sportarten Hockey (m: 4; w: 5), Fußball (m: 5; w: 1), Judo (m: 1; w: 3), Handball (m: 3), Schwimmen (w: 2) und sonstige (m: 3; w: 3) rekrutiert.

Testverfahren
Die Kinder absolvierten in randomisierter Reihenfolge innerhalb von zwei Wochen und einem Abstand von 3- 5 Tagen zwischen den Tests einen 6-Minuten-Lauf, einen 20m Shuttle Run und als Referenzmessung einen Laufbandstufentest zur Ermittlung der VO2max. Um circadiane Einffüsse auszuschließen, fanden die Tests jeweils zur gleichen Tageszeit statt.

Ermittlung der VO2max
Die Ermittlung der VO2max erfolgte mithilfe eines Laufbandstufentests. Kindgerechte Laufbandprotokolle sollten eine zu lange Belastungszeit und eine lokale Ermüdung der Beinmuskulatur vermeiden (4). Die Stufendauer kann kürzer gewählt werden als bei Erwachsenen, da Kinder das „steady state“ bezüglich Herzfrequenz und VO2maxschneller erreichen (4). Daher wurde ein stufenförmiges Belastungsschema verwendet, wobei die Startgeschwindigkeit auf 6km/h festgelegt und alle zwei Minuten bei gleichbleibender Steigung von 1% bis zur Ausbelastung um 1km/h erhöht wurde. Die Kinder erzielten im Durchschnitt eine Endgeschwindigkeit von 10,7km/h. Die Herzfrequenz wurde mittels der RS 800 der Firma Polar vor der Belastung, nach jeder Stufe und in der Nachbelastungsphase erfasst. Es erfolgte eine „breath by breath“ Atemgasanalyse zur Ermittlung der VO2maxmit einem portablen System (MetaMax 3B) der Firma Cortex. Da bei Kindern nur selten ein VO2max-Plateau zu beobachten ist, galten folgende Größen als Ausbelastungskriterien: RQ≥1, Herzfrequenz >190 Schläge/min (14). Tab. 2 gibt einen Überblick über die deskriptiven Kennzifiern der Stichprobe nach Ausscheiden von 5 Probanden, die die Ausbelastungskriterien nicht erfüllten.

6-Minuten-Lauf
Die Probanden wurden angewiesen, ein alle neun Meter mit Hütchen gekennzeichnetes Volleyballfeld in 6 Minuten in gleichmäßigem Tempo möglichst oft zu umlaufen. In der ersten Runde wurde eine Richtgeschwindigkeit vorgegeben, die sich an einer durchschnittlichen Rundenzeit von 18- 20 Sekunden orientierte. Als Ergebnisparameter wurde die nach 6 Minuten anhand der Anzahl der komplett absolvierten Runden (á 54m) und der Reststrecke der letzten Runde ermittelte Laufstrecke in Metern verwendet (7).

20m Shuttle Run
Die Probanden sollten zwischen den beiden zwanzig Meter voneinander entfernten Seitenlinien des Handballfeldes so lange wie möglich bei einer via akustisches Signal vorgegebenen Geschwindigkeit hin und her laufen. Die Anfangsgeschwindigkeit von 8km/h wurde nach der ersten Minute um 1 km/h, nach jeder weiteren Minute um 0,5km/h gesteigert (9). Bei zweimaligem Nichterreichen der Seitenlinie (Abstand >3m) wurde der Test abgebrochen. Für die Auswertung wurde die Testdauer (in Sekunden) herangezogen.

Statistik
Nach der Überprüfung auf Normalverteilung mittels KolmogorofiSmirnov-Test werden die Zusammenhänge via Produkt-MomentKorrelationen (r) mit dem Statistikprogramm SPSS 17.0 berechnet. Alle Ergebnisse werden als Mittelwerte und Standardabweichungen angegeben.

ERGEBNISSE

Die Kinder erreichen im Laufbandstufentest im Mittel eine relative VO2max (ml/min/kg) von 49,8(±6,4), wobei die Ergebnisse der Jungen (50,5±4,4) knapp über denen der Mädchen (49,2±8,0) liegen. Beim 6-Minuten-Lauf erreichen die Kinder im Durchschnitt 1088 (±111,7) Meter, die Jungen (1123±76,8) schafien 67 Meter mehr als die Mädchen (1056±131,4). Beim 20m Shuttle Run beträgt die erreichte Testdauer durchschnittlich 410 Sekunden (±91,8), die Jungen (434±60,7) halten 47 Sekunden länger durch als die Mädchen (387±111,1). Die geschlechtsspezischen Unterschiede aller Testergebnisse sind nicht signikant.
Die statistischen Analysen ergeben für die Gesamtstichprobe eine höhere Korrelation des 6-Minuten-Laufs mit der VO2max (r =0,69; p<0,01) im Vergleich zum 20m Shuttle Run (r =0,52; p<0,05). Die höhere Validität des 6-Minuten-Laufs gegenüber dem 20m Shuttle Run gilt sowohl für die Jungen (r =0,80 vs. r =0,29) als auch für die Mädchen (r =0,68 vs. r =0,58), (vgl. Abb. 1). In einem weiteren Schritt wird die Korrelation der beiden Tests (6-ML und SR) berechnet. Dabei zeigt sich insgesamt ein hoher Zusammenhang (r =0,74; p<0,01).
Die geschlechtsspezische Betrachtung bestätigt für die Mädchen einen hohen (r =0,90; p<0,01), für die Jungen einen geringen Zusammenhang (r =0,08; p>0,05). Das Streudiagramm (Abb. 2) veranschaulicht eine deutlich geringere Varianz bei den Jungen im Vergleich zu den Mädchen. Der Prozentsatz der Standardabweichung am Mittelwert der Mädchen ist sowohl beim 6-Minuten-Lauf (12,4%) als auch beim 20m Shuttle Run (28,6%) deutlich höher als der der Jungen (6-ML: 6,8%; SR: 14%).

DISKUSSION

Die Entwicklung geeigneter Diagnoseinstrumente zur Ermittlung der aeroben Ausdauer bei Kindern und Jugendlichen ist die Voraus setzung für intra- und interindividuelle Vergleiche, für die Talentsuche und die motorische Förderung in der Schule.
Ziel der vorliegenden Untersuchung war die Überprüfung der Validität der in der Praxis häufig eingesetzten motorischen Tests 6-Minuten-Lauf und 20m Shuttle Run zur Ermittlung der aeroben Ausdauerleistungsfähigkeit bei 9- bis 11-jährigen Kindern. Dafür wurden die Ergebnisse dieser beiden Testverfahren mit den Ergebnissen eines Laufbandstufentests zur Bestimmung der VO2max als Goldstandard-Parameter für die aerobe Ausdauerleistungsfähigkeit (16) verglichen. Die ermittelten Werte für die relative VO2max (m: 50; w: 49,2; ges: 49,6ml/min/kg) entsprechen den Ergebnissen anderer Studien (19, 20) bzw. liegen etwas darüber. Der in der vorliegenden Untersuchung ermittelte Zusammenhang zwischen 20m Shuttle Run und VO2max (r =0,52) fällt etwas geringer aus als in anderen Studien (19, 20, 22). Möglicherweise führt die intermittierende Charakteristik des 20m Shuttle Runs aufgrund der Wende dazu, dass vermehrt anaerobe Anteile der Energiebereitstellung leistungsrelevant sind. Eventuell kann die aerobe Ausdauerleistungsfähigkeit nicht adäquat abgebildet werden, da eine unzureichende anaerobe Ausdauerleistungsfähigkeit zum Testabbruch führt (13). In der Literatur wird eine geringere anaerobe Kapazität bei Kindern, insbesondere aufgrund geringerer Glykogenkonzentration und -umsatzrate bei intensiven und maximalen Belastungen (2, 3, 5), diskutiert. Falls sich diese erst nach der Pubertät verbessert (2, 3), könnte dies eine mögliche Erklärung für die höhere Validität des 20m Shuttle Runs in den Studien, die ältere Kinder testeten (19, 20), sein.
Der zwischen 6-Minuten-Lauf und VO2max ermittelte hohe Zusammenhang (r =0,69) liegt über den Befunden von van Mechelen et al. (1986) mit (r =0,63), jedoch unter denen von Jackson und Coleman (17) mit (r =0,71- 0,82). Auch Faude, Nowacki und Urhausen (2004) ermitteln höhere Korrelationen (r =0,87). Allerdings verwenden sie als Referenzmethode die Fahrradergometrie ohne Atemgasanalyse (11).
Während die geschlechtsdifferenzierende Analyse von van Mechelen et al. (1986) keine Unterschiede ermittelte (20), fallen in der vorliegenden Studie zwei weibliche Ausreißer mit deutlich höherer VO2max (65, 63 ml/min/kg) auf (vgl. Abb. 1). Diese erbringen in den Ausdauertests nicht die hohe Leistung, die anhand der VO2max Werte zu erwarten wäre. Bei Ausschluss der Ausreißerinnen zeigt sich bei den Mädchen eine höhere Validität des 6-Minuten-Laufs (r =0,77; p<0,01) und des 20m Shuttle Runs (r =0,71; p<0,05) im Vergleich zu den Ergebnissen, die die Ausreißerinnen einschließen. Möglicherweise liegt hier ein Problem der beiden Testverfahren, eine besonders gute Ausdauerleistungsfähigkeit adäquat abzubilden. In diesem Zusammenhang sollte der Aspekt berücksichtigt werden, dass nicht nur die VO2max, sondern vielmehr ihre aerobe Ausschöpfung bei der Beurteilung der aeroben Ausdauer von Bedeutung ist (2, 16).
Die geringe Korrelation des Shuttle Runs mit der VO2max bei den Jungen deutet darauf hin, dass der Test die Ausdauerleistungsfähigkeit der Jungen zumindest in der vorliegenden Untersuchung nicht adäquat wieder gibt. Möglicherweise ist die anaerobe Kapazität der Jungen in der vorliegenden Untersuchung gering ausgeprägt und die Korrelation mit dem Bruttokriterium der aeroben Ausdauer (VO2max) deshalb geringer, weil die oben diskutierte intermittierende Charakteristik des Shuttle Runs eine gute anaerobe Kapazität erfordert.
Anhand der vorliegenden Befunde kann der 6-Minuten-Lauf als valideres Testverfahren zur Ermittlung der aeroben Ausdauer bei 9- bis 11-Jährigen eingestuft werden. Allerdings gilt die Validität aufgrund der aus methodologischer Sicht erforderlichen Auswahl lauferfahrener Kinder in erster Linie für diese Zielgruppe und ist nicht ohne Weiteres generalisierbar. Zukünftig gilt es zu prüfen, wie valide der 6-Minuten-Lauf bei Kindern und Jugendlichen mit sehr stark ausgeprägter aerober Ausdauerleistungsfähigkeit ist.
Der 6-Minuten-Lauf stellt einen Test mit gleichförmiger Bewegung und einer für Kinder angemessenen Belastungsart dar. Der Testablauf ist einfach zu erklären und die Motivation aufgrund der kurzen Testdauer relativ leicht zu erhalten. Kinder zeigen unter Belastung eine beschleunigte Umstellung auf den oxidativen StoTwechsel. Bei allen Belastungen, die länger als eine Minute dauern, wird die Energieversorgung hauptsächlich über den aeroben StoTwechselweg gesichert (2).

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Korrespondenzadresse:
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Institut für Sport und Sportwissenschaft
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
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