Spiroergometrie

Das kommende Testverfahren der sportmedizinischen Leistungsdiagnostik ist die Spiroergometrie, die mittels Atemgasanalyse die Beurteilung der Ausdauerleistung ermöglicht. Anhand der Konzentration von abgeatmetem CO₂ und eingeatmeten O₂ wird im Rahmen der Spiroergometrie auf den Energiestoffwechsel zurückgeschlossen. Die direkte Erfassung der Atemgase ermöglicht außerdem die direkte Bestimmung der VO_2max im Rahmen eines Ausbelastungstests.

Die Spiroergometrie macht in den letzten etwa fünf Jahren eine ähnliche Entwicklung durch, wie sie auch bei der Laktat-Leistungsdiagnostik zu beobachten war: Die Entwicklung der Messgeräte schreitet stetig voran, auch die Softwarelösungen zur Auswertung der Spiroergometrie werden immer besser. War es in der Anfangszeit der Spiroergometrie noch notwendig, die gesamte Atemluft des Probanden in einem Sack (der sogenannte Douglas-Sack) zu sammeln, um in der Laboruntersuchung die Zusammensetzung zu bestimmen, existieren heute Systeme, die die Atemluft in Echtzeit analysieren und sogar mobil einsetzbar sind. 

Gegenüber der Laktat-Leistungsdiagnostik bedeutet der Einsatz der Spiroergometrie aber immer noch einen höheren materiellen und personellen Aufwand, da die Messgeräte in Anschaffung und Unterhalt um einiges kostenintensiver sind und das Personal entsprechend geschult und erfahren sein sollte. Die Spiroergometrie findet daher immer noch vor allem im Leistungssport statt.

Die Vorteile der Spiroergometrie liegen in der unblutigen Messung, in der Verwendung von kürzeren Belastungsprotokollen und der Möglichkeit der submaximalen Testung. Die Handhabung der Messinstrumente ist bei der Testung selber ebenfalls etwas einfacher, was aber einer unbedingt notwendigen Gerätepflege und Kalibrierung vor jeder Diagnostik gegenüber steht.

Im Rahmen der Spiroergometrie wird die Leistungsfähigkeit der Atemorgane (Ventilation) im Zusammenhang mit der Ein- und Abatmung von O₂ und CO₂ gemessen. Aus diesen Werten lassen sich dann weitere Parameter wie die absolute und relative Sauerstoffaufnahme (VO₂), Kohlendioxidabgabe, Atemäquivalent (AÄ) und der respiratorische Quotient (RQ) berechnen. Das Atemäquivalent (AÄ) ist ein Maß für die Effizienz der Atmung und gibt an, welche Menge Luft geatmet werden muss, um einen Liter O₂ in den Körper aufzunehmen. Das AÄ berechnet sich aus dem Atemminutenvolumen (AMV) geteilt durch die Sauerstoffaufnahme. Der respiratorische Quotient ist der Quotient aus abgegebenem CO₂-Volumen zu aufgenommenem O₂-Volumen und dient in der Spiroergometrie zur Bestimmung der ventilatorischen Schwelle. Unter stabilen Bedingungen ist der RQ abhängig vom hauptsächlich verstoffwechselten Energieträger und kann so zum Abschätzen des Anteils von Fett- und Kohlenhydratverbrennung verwendet werden. Bei einer reinen Fettverbrennung liegt der RQ bei 0,7, bei einer reinen Kohlenhydratverbrennung liegt der RQ bei 1. Übersteigt die CO₂-Produktion die O₂-Aufnahme (bei sehr hohen Belastungen), steigt der RQ auf einen Wert > 1 an. Ein RQ von 1,1 gilt während der Spiroergometrie als eines der Ausbelastungskriterien.

Die Auswertung der Spiroergometrie erfolgt über die Bestimmung der ventilatorischen Schwelle (ventilatory threshold, VT), auch ventilatory anaerobic threshold (VAT) genannt. Sie erlaubt eine objektive Abschätzung der aeroben Leistungsfähigkeit ohne maximale Ausbelastung (vgl. ITOH et al., 1990/ vgl. Wassermann, 1988). Durch den plötzlichen Anstieg der Laktatproduktion in der Muskulatur bei steigender Belastung und den folglich erhöhten Laktatwert im arteriellen Blut verändert sich der pH-Wert. Um diesen Effekt abzufangen, fungiert das Blut zunehmend als Puffer, was zur Folge hat, dass mehr CO₂ abgeatmet werden muss. Dies stimuliert die Ventilation und zeigt sich in einem ersten Anstieg des Ventilationsgraphen in der grafischen Auswertung der Spiroergometrie. Dieser Punkt des ersten Anstiegs wird als ventilatorische Schwelle bezeichnet und stimmt relativ gut mit der aeroben Schwelle der Laktatdiagnostik überein. Um Missverständnisse in der Terminologie zu vermeiden, sollte eher der Begriff ventilatorische Schwelle statt ventilatorische anaerobe Schwelle verwendet werden. Zur Bestimmung der VT wird üblicherweise die V-slope Methode nach Beaver (vgl. Beaver et al., 1986) verwendet. Als zweite Schwelle wird in der Spiroergometrie der respiratorische Kompensationspunkt (RCP) bestimmt, der das Ende des aerob-anaeroben Übergangsbereichs kennzeichnet. Steigt die Belastung nach Erreichen der VT weiter an, so kommt es ab einem bestimmten Punkt zur Übersäuerung infolge des überproportional ansteigenden Anteils der anaeroben Energiebereitstellung. Dieser Punkt lässt sich als zweiter Anstieg des Ventilationsgraphen erkennen und ist als respiratorischer Kompensationspunkt bezeichnet. Die Bestimmung der VT und des RCP erfolgt in der beruflichen Praxis ebenfalls über geeignete und spezialisierte Programme, die die Schwellen errechnen und darstellen. Die Zuordnung der Trainingsbereiche erfolgt dann ebenfalls anhand der Schwellen als prozentualer Wert der VT oder des RCP.

Die Beurteilung der Spiroergometrie erfolgt anhand der festgestellten Schwellen in Bezug zur erbrachten Leistung, anhand der maximalen Leistung und – falls es sich um einen Ausbelastungstest handelt – anhand der ermittelten VO_2max.

Du möchtest mehr über dieses Thema erfahren? Dann empfehlen wir dir die Ausbildung "Fachtrainer für Ausdauersport", in der die Themen Sportphysiologie, Ausdauertraining, Faktoren des Ausdauersports, Tests und Trainingsplanung im Ausdauersport, Leistungsdiagnostik im Ausdauersport und Trainingsplanung im Ausdauersport behandelt werden.