Ausgehend von den Anforderungen an eine sportartspezifische Leistungsdiagnostik sowie der enormen Bedeutung der mechanischen Leistung als objektives Bewertungskriterium der belastungsbedingten Beanspruchungsreaktionen, kommt der Bestimmung der mechanischen Leistung im Schwimmsport eine große Rolle zu. Die Kopplung mit einer Spiroergometrie bringt den Vorteil, Aussagen zur kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit sowie zur Bewegungsökonomie im Rahmen einer komplexen Leistungsdiagnostik im Schwimmsport geben zu können. Der Einsatz erprobter und in ihren Aussagen als valide überprüfter Untersuchungsverfahren, wie das Verfahren und Vorrichtung zur Spiroergometrie im Wasser nach Niklas et al. (1988a) birgt neben vielen Vorzügen aber auch die Nachteile hoher apparativer, materieller und finanzieller Voraussetzungen. Des Weiteren ist ein mobiler Einsatz aufgrund des komplexen Aufbaus nur bedingt möglich. Das in dieser Untersuchung vorgestellte Seil-Gurt-Rollsystem greift das grundsätzliche Untersuchungsdesign von Niklas et al. (ebd.) auf, nur kommt ein deutlich vereinfachter und kostengünstigerer Messaufbau zum Einsatz. Dadurch laufen in diesem Verfahren die Interessen einer kostengünstigen, mobilen und vor allem sportartspezifischen Erfassung der Beanspruchungsreaktionen auf entsprechende Belastungen zusammen. Eine Grundfrage dieser Untersuchung war, ob beide hier vorgestellten Verfahren in den Ergebnissen ihrer Messungen übereinstimmen, bzw. ob es einen statistischen Zusammenhang gibt, um in der Folge beide Verfahren untereinander auszutauschen, bzw. in Zukunft das mobilere, praktikablere und kostengünstigere Seil-Gurt-Rollsystem zu verwenden.

Textprobe: Kapitel 3.4, Untersuchungsmethoden: Auf der Grundlage des dargestellten Untersuchungsansatzes und der Zielstellung der Untersuchung, dem Vergleich zweier Messverfahren zur indirekten Leistungsmessung, wird die individuelle Beanspruchungsreaktion zum Zeitpunkt des Schwimmens ohne Zusatzwiderstand sowie zum Zeitpunkt der individuellen Ausbelastung bestimmt und bewertet. Dabei kommen als Untersuchungsmethoden die Spiroergometrie und die 2-D Bewegungsanalyse zum Einsatz. 3.4.1, Spiroergometrie: Nach Hollmann & Hettinger (2000) wird mit der Spiroergometrie ein diagnostisches Verfahren bezeichnet, mit dem qualitativ und quantitativ die individuellen Reaktionen von Herz, Kreislauf, Atmung und Stoffwechsel auf muskuläre Arbeit sowie die kardiopulmonale Leistungsfähigkeit beurteilt werden kann. Es werden dabei drei Messsignale aufgezeichnet: der Anteil an Sauerstoff aus der ausgeatmeten Luft, der Anteil an Kohlendioxid der ausgeatmeten Luft sowie das Volumen der ausgeatmeten Luft (Macfarlane, 2001). Mit modernen Spiroergometriegeräten lassen sich diese Variablen mittels schneller Analysatoren messen (breath-by-breath-Analyse) und werden online mittels einer entsprechenden Software verarbeitet (Macfarlane, 2001). Zentrale Größe zur Bewertung der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit ist die pro Zeiteinheit registrierte Sauerstoffaufnahme (VsO2). Zur Kennzeichnung der physiologischen Beanspruchung wird als Parameter die maximale Sauerstoffaufnahme (VsO2 max) gemessen sowie der respiratorische Quotient (RQ) bestimmt. Die Berechnung der mechanische Leistung (Pmech) sowie des Wirkungsgrades (?netto) geben dabei die Möglichkeit zur Beurteilung und exakten Bewertung der leistungsphysiologischen Verlaufsparameter und kann somit zur Einschätzung der individuellen Belastungs- und Beanspruchungssituation herangezogen werden. 3.4.1.1, Datenerfassung: Die Parameter der Spiroergometrie wurden durch das Spiroergometriegerät EOS Sprint (Fa. Jaeger, Würzburg) erfasst. Es kam dabei ein speziell für die Spiroergometrie im Wasser entwickelter Schnorchel zum Einsatz (Niklas et al., 1984). Dieser verband mittels Schlauch den Schwimmer mit dem Spiroergometriegerät. Durch den geringen Atemwiderstand erfolgte die Atemgasanalyse nahezu rückwirkungsfrei. Durch ein Y-Ventil wurde Inspirationsluft aus der Umgebung für die Atmung zugeführt und Expirationsluft an das Spiroergometriegerät weitergeleitet. Das Volumen wurde anschließend von einem Pneumatographen gemessen und die Gaskonzentration von O2 und CO2 durch paramagnetische Zellen in Intervallen von 15 s registriert. Die Werte wurden dann jeweils über eine Minute gemittelt. Dabei erfolgt die Berechnung der Sauerstoffaufnahme/Kohlendioxidabgabe durch eine Verrechnung des Sauerstoffdefizits/Kohlendioxidüberschuss der Expirationsluft gegenüber der Umgebungsluft mit dem Volumenstrom. Die Bestimmung der mechanischen Leistung wurde durch einen ansteigenden Stufentest mit dem Verfahren der Zusatzkraftbeaufschlagung realisiert. Um Zusatzkräfte rückwirkungsfrei auf den Schwimmer übertragen zu können, muss das entsprechende Verfahren kraftschlüssig sein, unbeeinträchtigte Atmung und Fortbewegung in allen Schwimmarten unter den Strömungsverhältnissen des Wassers zulassen. Dabei kamen als Messaufbauten zum Einen die kardanische Ankopplung nach Niklas (1988) und zum Anderen das eigens entwickelte Seil-Gurt-Rollsystem zum Einsatz. 3.4.1.2, Datenverarbeitung: Die Messwerte Volumenstrom, Konzentration O2 und CO2 werden online mittels Spiroergometriegeräts EOS Sprint (Erich Jaeger GmbH, Würzburg) registriert. Dabei werden die Gaskonzentrationen alle 15 s erfasst und über eine Minute gemittelt. Der Volumenstrom wird kontinuierlich (sog. Breath-by-breath Analyse) erfasst. Anschließend wurden die Daten in Matrizen der Statistik-Software SPSS (Statistical Package for Social Sciences V.17.0) aufgenommen. Ausgehend von einer physiologischen Einschwingzeit von ca. 1 Minute erfolgte ab diesem Zeitpunkt eine Bestimmung der Plateaus der einzelnen Belastungsstufen. 3.4.1.3, Datenauswertung: Zur umfassenden Beschreibung der physiologischen Beanspruchungsreaktionen sowie zur Bestimmung der mechanischen Leistung und des Gesamtwirkungsgrades werden relevante Kennwerte bestimmt. Dabei werden zum einen aus den gemessenen Gaskonzentrationen von O2 und CO2 der Expirationsluft sowie des zugehörigen Volumenstromes die physikalischen Kennwerte relative Sauerstoffaufnahme (relative VsO2) und maximale Sauerstoffaufnahme (VsO2 max) bestimmt sowie der Respiratorische Quotient (RQ) berechnet. In der Folge werden dann die physikalischen Kennwerte mechanische Leistung (Pmech) und Wirkungsgrad (Eta) berechnet. 3.4.1.3.1, Physiologische Kennwerte: Relative Maximale Sauerstoffaufnahme (rel. VsO2 max) Die relative maximale Sauerstoffaufnahme (rel. VsO2 max) definiert als ein objektives Maß das obere Ende der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit des Organismus bei definierten Belastungen. Zeitpunkt der Messung ist der Abbruch der Belastung, die sogenannte Peak VO2 (Fletcher et al., 2001). Des Weiteren erlaubt sie eine detaillierte Beurteilung der Schwimmökonomie und Schwimmtechnik, da eine Veränderung dieser Variablen schon im geringsten Maße durch die Sauerstoffaufnahme repräsentiert wird. Damit die Leistungen relativ unabhängig von der Belastungsart und besser vergleichbar sind, wurde die relative maximale Sauerstoffaufnahme zur weiteren Beschreibung der Beanspruchungsreaktion im Schwimmen gewählt. Dabei wird die maximale Sauerstoffaufnahme/kg Körpergewicht angegeben. Respiratorischer Quotient (RQ): Der respiratorische Quotient (RQ) bezeichnet den Quotienten aus VCO2/VO2. Er stellt unter stabilen Bedingungen (‘steady-state’) eine Möglichkeit dar die Stoffwechselsituation des Organismus zu kennzeichnen. (Wonisch et al., 2003) Bei normaler mitteleuropäischer Kost hat der liegt er bei Werten von 0,7 bei reiner Fettverbrennung/Hungerzustand, 0,85 bei Durchschnittsernährung und 1 bei Kohlenhydratmast. Werte über 1 können bei instabilen Bedingungen (non-steady state) und hohen Belastungsintensitäten (Wonisch, ebd.) sowie durch auf emotionalem Wege ausgelöste Hyperventilation zustande kommen (de Marées & Heck, 2006).

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