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Die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max)

Einleitung und Definition

Die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max) während der maximalen Belastung ist eine Standardmessgröße der aeroben Leistungsfähigkeit. Dabei handelt es sich um die maximale O2 Menge die von eingeatmeten Atemgas pro Zeiteinheit aufgenommen wird. Die Bestimmung der VO2max wird im Leistungssport zur Einschätzung des aktuellen Ausdauertrainingszustandes durchgeführt. In der inneren Medizin können Schweregrade verschiedenen kardiopulmonalen Erkrankungen orientierend beurteilt werden.

Normwerte

Die VO2max wird in Litern/Minute angegeben. Sie beträgt bei untrainierten ca. 3-3,5 l/min und bei Ausdauertrainierten ca. 5-6 l/min. Zum individuellen Vergleich der Ausdauerleistungsfähigkeit ist sie, aufgrund der unterschiedlichen antropometrischen Daten ( Körperhöhe, Gewicht) nur bedingt geeignet. Zur besseren Vergleichbarkeit erfolgt eine Normierung auf das Körpergewicht. Man spricht von relativer maximalen Sauerstoffaufnahme (ml/min/kg). Sie liegt im Mittel zwischen dem 20.-30. Lebensjahr bei ca. 35-40 ml/min/kg. Frauen erreichen geringere Werte. Bezieht man die VO2max auf die fettfreie Körpermasse findet man kaum noch Unterschiede zwischen den Geschlechtern. Die Hochleistungssportler ( z.B. Radrennfahrer, Skilangläufer, Langstreckenläufer) können Spitzenwerte von 80-90 ml/min/kg erreichen. Bei Herzkranken Patienten werden Werte um 15-20 ml/min/kg gemessen. Die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max) definiert das obere Limit des kardiopulmonalen Systems.

Methode und Ausbelastungskriterien

Die direkte Messung des Gasaustausches während einer Spiroergometrie stellt die beste Methode zur Bestimmung der maximalen Sauerstoffaufnahme (VO2max) dar. Dies kann z.B. durch Verwendung kontinuierlichen Belastungsmethoden in Form von Rampenverfahren und Einzel-Atemzug-Analysen (Breath-by-Breath) geschehen. Eine genau Bestimmung der VO2max während der Spiroergometrie setzt eine hohe Ausbelastung voraus, die anhand verschiedener Kriterien beurteilt wird.

  • Einer dieser Kriterien ist das so genannte "levelling off"- es kommt trotz Steigerung der Belastung zu keiner weiteren Steigerung der Sauerstoffaufnahme. Häufig ist das "levelling off" nicht zuverlässig zu erkennen so das sein Fehlen nicht als Kriterium der fehlenden Ausbelastung herangezogen werden kann. In diesem Fall spricht man von Peak VO2 (oder VO2 peak). Es handelt sich dabei um höchste VO2 während der durchgeführten Belastung. Weitere objektive Ausbelastungskriterien sind:
  • maximal erreichte Herzfrequenz,
  • die maximale Laktatkonzentration (8-10 mmol/l)
  • maximaler respiratorischer Quotient (RQ>1,1)
  • max. O2- Atemäquivalent (>30).

Formen der Spiroergometrie

Trainingserfahrung, Trainingsgrad sowie Art der Belastung beeinflussen ebenfalls die VO2max Bestimmung. Die auf dem Laufband erreichbare VO2max ist in der Regel wegen der größeren eingesetzten Muskelmasse höher als VO2max bei der Fahrradergometrie. Ruderer- oder Radsportler sind jedoch in der Lage auf sportartspezifischen Ergometern ihre tatsächliche VO2max zu mobilisieren, da durch die sportartspezifische Bewegung trainierte Muskulatur maximal beansprucht und ausbelastet wird.

Die Wahl des Belastungsprotokolls hat ebenfalls einen Einfluss auf die gemessenen Ergebnisse. Heute werden meist ein steiles stufen- oder rampenförmiges Protokoll gewählt. Die Gesamtbelastungsdauer soll zwischen 7-12 Minuten dauern. Eine kürzere oder längere Belastungsdauer kann die Messergebnisse verfälschen.
Die maximale aerobe Leistungsfähigkeit kann in Form von metabolischen Einheiten (MET) angegeben werden.1 MET entspricht dem Energieumsatz in Ruhe mit einer Sauerstoffaufnahme von durchschnittlich 3,5 ml/min/kg. Demnach kann der maximaler Arbeitsumsatz abgeschätzt werden bei:

  • Patienten 5
  • Untrainierten 10
  • Trainierten 15
  • Hochtrainierten 20 MET's.

Aus Formeln zur indirekten Bestimmung der VO2max aus der Fahrradergometrischen Leistung in Watt oder der erreichten Laufbandgeschwindigkeit während einer Laufbandergometrie berechnete Werte, sind aufgrund vieler Einflussfaktoren einer starken Streuung unterworfen.