Leistungsdiagnostik mit Spiroergometrie: was die Atmung über unsere Leistung aussagt – Datasport – Raphael Huber*

Ob erfahrener Leistungssportler oder motivierter Sportanfänger, ein Leistungstest erlaubt eine Aussage über die individuelle Leistungsfähigkeit und bildet die Grundlage für ein optimiertes, effizienteres und deshalb erfolgreicheres Training.

Die Sportklinik Basel in der Hirslanden Klinik Birshof in Münchenstein bietet deshalb allen Sportbegeisterten eine Reihe verschiedener Leistungstests an, um die individuelle Leistungsfähigkeit in Bezug auf verschiedene Faktoren zu bestimmen (zum Beispiel Kraft, Ausdauer, Schnellkraft, Sprungkraft etc.).

Ebenso unterstützt sie Sportler auch bei Fragen zur richtigen Sporternährung. Einer der möglichen Leistungstests ist die sogenannte Spiroergometrie. Was es mit dieser auf sich hat, erklärt uns der Sportwissenschaftler Raphael Huber.

Autor: Raphael Huber*

Die Aussagekraft der Atemgase unter Belastung

Die Spiroergometrie ist ein diagnostisches Verfahren, welches in Ruhe und unter Belastung den Gasaustausch (Sauerstoffaufnahme und CO2-Abgabe) misst. Es erlaubt Aussagen in Bezug auf die Leistungsfähigkeit von Herz und Lungen unter Belastung sowohl qualitativ als auch quantitativ. In Bezug auf die Sporternährung kann zudem über die Atmung der tatsächliche Ruhe-Grundumsatz gemessen werden und wie er sich in Bezug auf Fette und Kohlenhydrate aufteilt.

Die Messung der Atemgase ist daher sowohl in der sportmedizinischen Leistungsdiagnostik als auch in der Ernährungsberatung für den Breiten– und im Spitzensport eine nützliche diagnostische Untersuchung.

Das Atemgasmessgerät (Spirometriegerät) erfasst die wichtigsten Kenngrössen der Atmung, wie das Atemminutenvolumen (VE), die Atemfrequenz (AF), die Sauerstoffaufnahme (VO2) und die Kohlendioxidabgabe (VCO2). Daraus lassen sich weitere Parameter errechnen, wie zum Beispiel das Atemzugvolumen oder den sogenannten respiratorischen Quotienten. Der respiratorisches Quotient ergibt sich aus dem ausgeatmetem CO2 geteilt durch den eingeatmeten Sauerstoff (RQ = VCO2 / VO2) und gibt Hinweis auf den Anteil von Kohlenhydraten und Fetten in der jeweiligen Energiebereitstellung (lies dazu mehr weiter unten). Das Spirometriegerät analysiert die Ausatemluft der Testperson. Die Belastung erfolgt in der Regel auf einem (Fahrrad-) Ergometer. Während der Untersuchung wird eine Gesichtsmaske luftdicht angepasst und unter Belastung werden die verschiedenen Parameter der Ein- als auch Ausatmung aufgezeichnet.

Spiroergometrie – VO2max-Test

Eine besondere Kenngrösse bei der Spiroergometrie ist die so genannte maximale Sauerstoffaufnahmefähigkeit (VO2max). Sie ist wichtig, um die Ausdauerleistungsfähigkeit zu beurteilen. Je grösser dieser Wert ist, umso mehr Sauerstoff kann in der arbeitenden Muskulatur zur Energiebereitstellung umgesetzt werden, umso höher ist die entsprechende Ausdauerleistungsfähigkeit.

Die Sauerstoffaufnahmefähigkeit (VO2max) stellt die aerobe Ausdauerleistungsfähigkeit dar. Sie repräsentiert Prozesse wie die Sauerstoffzufuhr aus der Luft über die Atmungsorgane, Transport des Sauerstoffs im Blut über das Herz-Kreislauf-System und die Nutzung des Sauerstoffs in der Zelle der Arbeitsmuskulatur, Skelettmuskulatur wie Herzmuskulatur.

Die Analyse der Atemgase in der Spiroergometrie ist der zwar aufwändigste, dafür aber präziseste Weg, um seine individuelle Sauerstoffaufnahmefähigkeit (VO2max) zu ermitteln. Auf einem Ergometer oder einem Laufband werden die Atemgase des Athleten/Probanden unter stetig zunehmender Belastung ausgewertet.

Der eingeatmete Sauerstoff und das ausgeatmete CO2 werden in Abhängigkeit zur Belastungsstufe gemessen. So können Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit und den Energiestoffwechsel (jeweiliger Anteil von Kohlenhydraten und Fetten am gesamten Energiebedarf) gezogen werden. Die Spiroergometrie dient also dazu, die individuelle Sauerstoffaufnahmefähigkeit (VO2max) zu bestimmen wie auch das Ausmass der Fett- und Zuckerverbrennung unter Belastung zu messen.

Das Verhältnis zwischen Herzfrequenz, Sauerstoffaufnahme und Belastung ermöglicht nicht nur die Ermittlung der maximalen Sauerstoffaufnahme, sondern auch eine optimierte Beratung in Bezug auf ein effizientes Ausdauertraining. VO2max und Herzfrequenz stehen in einem gewissen Abhängigkeitsverhältnis zueinander. So werden im Durchschnitt beispielsweise bei 50% des VO2max 65% der maximalen Herzfrequenz (HFmax) erreicht, bei 80% der VO2max 87% der HFmax.

Dies bietet uns die Möglichkeit, die Herzfrequenzwerte als Referenz zu nehmen, wenn eine Verbesserung der aeroben Ausdauerfähigkeit, der VO2max, erzielt werden möchte.

Die gute Nachricht ist, dass diese aerobe Ausdauerfähigkeit, also der VO2max, trainierbar ist. Eine professionelle Leistungsdiagnostik inkl. Trainingsberatung ist hier sicher die beste Wahl.

Diese Methode ist vor allem für die Leistungsdiagnostik und Trainingsberatung bei leistungsorientierten Ausdauersportlern sinnvoll. Für Gelegenheitssportler und Hobbyläufer reicht hingegen meist der viel weniger aufwändigere Laktatstufentest für eine individuelle Trainingsberatung.

Individuell optimierte Ernährung, je nach Stoffwechseltyp

Jeder Mensch besitzt einen individuellen Energiestoffwechsel, mit unterschiedlichem Anteil an Fetten und Kohlenhydraten. Manche Menschen bevorzugen Kohlenhydrate, bei anderen dominieren wiederum die Fette in der Energiebereitstellung.

Durch die Bestimmung der Sauerstoffaufnahme und CO2-Abgabe unter Ruhebedingungen können wir deren Verhältnis, den so genannten respiratorischem Quotienten (RQ) ermitteln. Dadurch lässt sich einerseits der gesamte Energieumsatz bestimmen, andererseits auch seine Aufteilung in Bezug auf Fette und Kohlenhydrate, denn bei der Verbrennung von Fetten entsteht ein anderer CO2-Anteil als bei der Verbrennung von Kohlenhydraten. Bei fast ausschliesslicher Verwertung von Kohlenhydraten beträgt der RQ 1.0; je höher der Fettanteil an der Energiebereitstellung ist, umso eher nähert sich der RQ gegen 0.7, für Proteine liegt der RQ bei 0.8.

Die Bestimmung des respiratorischen Quotienten und des Ruhe-Grundumsatzes erlaubt uns also eine Aussage in Bezug auf die bevorzugten Substrate für die Energiebereitstellung (Stoffwechseltyp) und gibt uns damit Hinweise auf die optimale Sporternährung. So können wir den Sportler individuell beraten betreffend Energiezufuhr, Lebensmittelauswahl und Essgewohnheiten. Für die Leistungsfähigkeit im Sport spielt die richtige Ernährung eine tragende Rolle. Ohne die zum richtigen Zeitpunkt passende Energiezufuhr können keine Höchstleistungen vollbracht werden.

Die Ermittlung des Stoffwechseltypus über den respiratorischen Quotienten erlaubt uns, die Ernährung vor, während und nach dem Sport masszuschneidern und damit die sportliche Leistung zu optimieren. Konkret heisst das zum Beispiel, dass es für den einen Sportler zwar optimal ist, kurz vor dem Wettkampf einen Teller Spaghetti zu essen, für den anderen sind allenfalls Nüsse mehrere Stunden vorher sinnvoller, weil er ein ganz anderer Stoffwechseltyp ist.

Eine Person kann mit dem kohlenhydratreichen Riegel gut leistungsfähig sein, die andere Person sollte aber eher auf fett- und proteinreiche Zwischenverpflegungen setzen.

Um effizienter und optimaler zu trainieren und essen, bietet eine professionelle Trainings – und Sporternährungsberatung die Grundlage für längerfristigen Erfolg im Sport und für ein körperlich gutes Wohlbefinden.

DATASPORT – *Raphael Huber

Raphael Huber ist Leiter der Abteilung für Leistungsdiagnostik der Sportklinik Basel. Er verfügt über einen Masterabschluss in Bewegungs- und Sportwissenschaften. Er berät Hobby- und Profisportler im Bereich Leistungsdiagnostik und Ernährung. 

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