Maximale Sauerstoffaufnahme

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Die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max) gibt an, wie viele Milliliter Sauerstoff der Körper im Zustand der Ausbelastung maximal pro Minute verwerten kann. Die Angabe erfolgt in Milliliter Sauerstoff pro Minute (ml O2/min). Die VO2max kann als Kriterium für die Bewertung der Ausdauerleistungsfähigkeit eines Menschen herangezogen werden, stellt allerdings nur die obere Grenze für die Ausdauerleistung dar (vgl. unten, Abschnitt „Trainingszustand und VO2max“) und wird daher auch als das „Bruttokriterium“ der Ausdauerleistungsfähigkeit bezeichnet.

Der absolute VO2max (ml/min) berücksichtigt die Körpermasse nicht. Folglich weisen große und schwere Menschen prinzipiell höhere Werte auf als kleine und leichte. Oft wird daher die auf eine standardisierte Körpermasse von einem Kilogramm bezogene relative maximale Sauerstoffaufnahme verwendet (Angabe in (ml O2/min)/kg Körpermasse), da ihre Aussagekraft bezüglich der Bewertung der Ausdauerleistungsfähigkeit für Sportarten, bei denen das Eigengewicht und/oder das Volumen des Körpers eine Rolle spielen (Laufen, Radfahren), höher ist. Die entsprechenden Werte sind so auch von Individuum zu Individuum besser vergleichbar.

Die VO2max repräsentiert die Prozesse, die an der Verwertung von Sauerstoff im Körper beteiligt sind:

  • Zufuhr des Sauerstoffs aus der Luft über die Atmungsorgane
  • Transport des Sauerstoffs im Blut über das Herz-Kreislauf-System
  • Nutzung des Sauerstoffs in den Zellen der Arbeitsmuskulatur
  • Nutzung des Sauerstoffs in den Zellen der übrigen Skelettmuskulatur, des Herzmuskels, der glatten Muskulatur, der Nervenzellen und Zellen der Organe, die Sauerstoff benötigen.

Verbesserung der VO2max[Bearbeiten]

Das Ziel eines Trainings im Ausdauersport besteht unter anderem darin, die maximal mögliche Sauerstoffaufnahme zu erhöhen. Dies wird durch verschiedene Trainingsmethoden, hauptsächlich durch Grundlagenausdauertraining und im Bereich der anaeroben Schwelle erreicht.

Trainingszustand und VO2max[Bearbeiten]

Im Mittelpunkt des Trainings steht aber das Bestreben, die Dauerleistungsgrenzen wie den Respiratorischen Kompensationspunkt oder die Anaerobe Schwelle näher an die der VO2max entsprechenden Leistung zu bringen.

Die VO2max zeigt nämlich nicht unmittelbar die Ausdauerleistungsfähigkeit eines Sportlers an. Vielmehr zeigt sie, wie stark die maximale Sauerstoffaufnahme durch extrem hohe Leistung gesteigert werden kann. Die für die Momentanbelastung erforderliche Sauerstoffaufnahme wird dabei deutlich unterschritten (jedoch durch anaerobe Energiegewinnung kompensiert), so dass die maximale Sauerstoffaufnahme i.d.R. bei einer Intensität erreicht wird, die der Athlet nur wenige Sekunden bis etwa zwei Minuten aufrechterhalten kann.

Dauerleistungsgrenzen wie etwa die iANS zeigen demgegenüber auf, welche Intensität ein Sportler dauerhaft (man geht von mindestens 20 Minuten aus) aufrechterhalten kann.

Der Prozentsatz der Ausschöpfung der VO2max bei Erreichen dieser Dauerleistungsgrenze kann daher als Indikator für den Trainingszustand angesehen werden. Er spiegelt unter anderem wider, wie gut der Körper in der Lage ist, Prozesse zu koordinieren, die Sauerstoff erfordern, aber trainiert werden müssen, wie z.B. die Laktatverwertung in den langsam zuckenden Muskelfasern, im Herzen und durch die Leber.

Bestimmung der VO2max[Bearbeiten]

VO2 max Messung mit einem modernen Spiroergometrie-System während einer Belastungsuntersuchung am Laufband

Auf einem Laufband oder Ergometer (Fahrrad, Ruder, Handrad) wird eine Ausbelastung des Organismus herbeigeführt. Über die Messungen des Sauerstoffgehaltes der eingeatmeten Luft, des Sauerstoffgehaltes der ausgeatmeten Luft, des Volumens der ausgeatmeten Luft und der dafür benötigten Zeitspanne kann die VO2max berechnet werden. Für eine Normierung benötigt man fünftens das Körpergewicht.

Alternative Bestimmung der VO2max[Bearbeiten]

Ficksches Prinzip[Bearbeiten]

Die absolute VO2 max (in ml/min) kann auch über eine venöse und arterielle Blutgasbestimmung nach dem Fickschen Prinzip ermittelt werden:

\mathrm{VO_2\; max} = HMV(\mathrm{CaO_2} - \mathrm{CvO_2})

HMV = Herzminutenvolumen, CaO2 = arterieller Sauerstoffgehalt, CvO2 = venöser Sauerstoffgehalt

Der arterielle bzw. venöse Sauerstoffgehalt kann mit Hilfe der arteriellen bzw. venösen Sauerstoffsättigung, des Hämoglobingehaltes und der Hüfner-Zahl ermittelt werden.

Diese Messung ist die genaueste, wird aber aufgrund der Invasivität (arterielle und zentralvenöse Katheteranlage zur Blutentnahme unter Belastung) eher in Forschungsprojekten als zur Routinediagnostik eingesetzt.

Uth–Sørensen–Overgaard–Pedersen Schätzung[Bearbeiten]

Ein Schätzverfahren für die relative VO2 max, basierend auf der maximalen Herzfrequenz sowie auf der Ruhe-Herzfrequenz, wurde von Sørensen et al. formuliert.[1] Diese Schätzformel lautet:

\mathrm{VO_2\; max} =  {15{  \mbox{HR}_{max} \over \mbox{HR}_{Ruhe} }}

Diese Gleichung nutzt die maximale Herzfrequenz (HRmax) und die Ruhe-Herzfrequenz (HRRuhe), um die normierte VO2 max in (ml/min)/kg zu schätzen.

Cooper-Test[Bearbeiten]

Kenneth H. Cooper entwarf für die US Air Force den nach ihm benannten Test, um die Ausdauerleistungsfähigkeit der Soldaten zu testen. Dabei wird die maximale Strecke gemessen, die der Proband in 12 Minuten laufen kann. Aus der Strecke lässt sich die relative VO2 max [(ml/min)/kg] mit folgender Formel schätzen:

VO_2 max \approx {d_{12} - 505 \over 45}

d12 = Strecke in Metern, die in 12 Minuten gelaufen wurde

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Niels Uth, Henrik Sørensen, Kristian Overgaard, Preben K. Pedersen: Estimation of VO2max from the ratio between HRmax and HRrest--the Heart Rate Ratio Method. Eur J Appl Physiol. 2004 Jan;91(1):111-5. January 2004. Abgerufen am 3. November 2009.

Weblinks[Bearbeiten]