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Ergometrische Belastungsuntersuchungen in der Sportmedizin

Dtsch Arztebl Int 2018; 115: 409-16; DOI: 10.3238/arztebl.2018.0409
MEDIZIN: Übersichtsarbeit
Löllgen, Herbert; Leyk, Dieter
Praxis für Kardiologie und Sportkardiologie, Johannes Gutenberg-Universität Mainz:
Prof. Dr. med. Herbert Löllgen
Institut für Physiologie und Anatomie, Deutsche Sporthochschule Köln;
Institut für Präventivmedizin der Bundeswehr, Koblenz:
Prof. Dr. med. Dr. Sportwiss. Dieter Leyk

Hintergrund: Fahrrad- und Laufbandtests werden zur Aufdeckung latenter Erkrankungen, zur Therapieüberwachung und zur Feststellung der körperlichen Leistungsfähigkeit und Belastbarkeit bei sportärztlichen und arbeitsmedizinischen Untersuchungen eingesetzt. Diese Übersichtsarbeit informiert über Indikationen, Kontraindikationen, Durchführung, Messgrößen, Beurteilungskriterien, (sub)maximale Ausbelastung sowie Einflussfaktoren, wie Alter, Geschlecht und Medikamente.

Methode: Es wurde eine selektive Literaturrecherche durchgeführt, und es wurden Ergometrie-Leitlinien von vier Fachgesellschaften ausgewertet.

Ergebnisse: Die Durchführung von Belastungstests verlangt eine qualifizierte Vorbereitung und Überwachung sowie standardisierte Untersuchungsbedingungen. Ergometrische Untersuchungen sind als klinisch-diagnostische Methode zur Früherkennung, Verlaufsbeobachtung und individuellen Beratung unverzichtbar. Die erzielte Maximalleistung gilt als Prognoseprädiktor für Morbidität und Mortalität. Bei der Prognosegenauigkeit im submaximalen Leistungsbereich sind Atemfrequenz, Herzfrequenz und Laktatleistungskurven den „Schwellenwerten“ („physical working capacity“, anaerob-aerobe Schwelle) überlegen. Mithilfe von ergometrischen Belastungstests können unter anderem latente Hochdruckerkrankungen, pulmonale Erkrankungen, wie Anstrengungsasthma, pathologische EKG-Veränderungen und kardiovaskuläre Funktionsstörungen (beispielsweise Ischämien, Arrhythmien, Herzinsuffizienz) nachgewiesen werden. Ergometrieergebnisse werden durch das gewählte Belastungsschema mit beeinflusst. Sie liefern wichtige Anhaltspunkte zur Trainings- und Therapieplanung für Patienten und Freizeitsportler und deren Überwachung, eignen sich aber weniger zur Trainingssteuerung im Hochleistungssport.

Schlussfolgerung: Ergometrische Belastungsuntersuchungen liefern wichtige präventivmedizinische und klinische Daten. Aufgrund der physiologischen Streubreite, unterschiedlicher Belastungsschemata und des Fehlens allgemein anerkannter Referenzwerte ist die Ergebnisbeurteilung nicht einfach. Der Aufbau eines nationalen Fitness-/Gesundheitsregisters aus Ergometriedaten würde die individuelle Beurteilung von Untersuchungsergebnissen, Trainings- und Therapieverläufen erheblich erleichtern.

Die Indikationen und Fragestellungen ergometrischer Belastungsuntersuchungen betreffen Sportler, asymptomatische Personen und Patienten mit verschiedenen Erkrankungen (Kasten 1). Im Vordergrund der sportärztlichen Belastungsuntersuchung steht die Diagnostik latenter Erkrankungen (Gesundheitsindikation), an zweiter Stelle, besonders bei Patienten, die Belastbarkeit und Leistungsdiagnostik sowie eine Prognoseabschätzung, ferner die Trainingsberatung und Trainingskontrolle. Dazu zählt bei Patienten auch die Therapieüberprüfung, Interventionsüberwachung und Prognoseabschätzung im Rahmen einer Krankheit (1 [S. 51], 2 [S. 60], 3, 4 [S. 268]). Die Zielgruppen medizinischer Leistungsdiagnostik unterscheiden sich erheblich und reichen von Profi- und ambitionierten Freizeitsportlern bis zu untrainierten Personen und Kranken (1 [S. 51], 2 [S. 60], 5, 6, 7 [S. 10]). Weitere diagnostischen Ziele sind in Kasten 1 aufgeführt.

Indikationen zur Ergometrie aus sportärztlicher Sicht *1
Indikationen zur Ergometrie aus sportärztlicher Sicht *1

Die häufigsten ergometrischen Standardmethoden sind in Europa die Fahrradergometrie und in den USA die Laufbandergometrie (1 [S. 21], 2 [S. 162], 4 [S. 238], 8–11). Andere Testverfahren, wie zum Beispiel Ruderergometrie, Feldstufentest, Drehkurbelergometrie, liegende Fahrradergometrie, Kletterstufen, 6-min-Gehtest, Kraftdiagnostik, werden im Rahmen sportartspezifischer Leistungsdiagnostik und spezieller klinischer Fragestellungen eingesetzt (4 [S. 238], 12 [S. 519], 13–17). Auf sie wird im Folgenden nicht näher eingegangen.

Methode

Diese Übersichtsarbeit informiert über die Indikationen/Kontraindikationen und die Durchführung ergometrischer Belastungstests, über Messgrößen und deren Aussagewert, Beurteilungskriterien submaximaler und maximaler Ausbelastung sowie Einflussfaktoren (zum Beispiel Alter, Medikamente, Vorerkrankungen). Dabei stützt sich die Studie auf die aktuellen Ergometrie-Leitlinien von Fachgesellschaften (9, 1113, 1820), auf die dort zitierte Literatur sowie auf eine selektive Literaturrecherche in den Datenbanken PubMed/MEDLINE, Cochrane Library, Embase, Scopus und Web of Science (Suchbegriffe „ergometry“, „exercise testing“, „functional capacity“, „fitness“, „stress testing“).

Indikationen

Bei der sportmedizinischen Ergometrie stehen die Bestimmung der Fitness („physical capacity“) und der Ausdauerleistungsfähigkeit im Vordergrund. Diese sind indiziert zur Verlaufsbeobachtung von Trainingseffekten bei Gesunden, zur Therapieüberwachung bei Kranken, bei Rehabilitationsmaßnahmen oder sonstigen Interventionen (Kasten 1). Weitere Indikationen sind die differenzialdiagnostische Abklärung von Krankheiten (Herz, Lunge) und Symptomen, wie zum Beispiel Brustschmerz oder Luftnot (1 [S. 173], 7, 13 [S. 329], 21, 22). Die Bestimmung der „physical capacity“ als Prognoseabschätzung hat erheblich an Bedeutung gewonnen. Die körperliche Fitness (Grafik 1) ist ein Indikator für zukünftige kardiovaskuläre, metabolische oder auch psychiatrische Ereignisse beziehungsweise ein Maß für die Risikoreduktion (1 [S. 355, 401], 2, 3, 5, 10, 15, 23, e1–e5). Neben den Ergebnissen aus den ergometrischen Standardtests (Fahrrad- und Laufbandergometrie) gilt dies auch für die Greifkraft (e6e9). In einer 2015 publizierten Längsschnittuntersuchung mit mehr als 140 000 Teilnehmern wurde berichtet, dass die Greifkraft ein stärkerer Prädiktor für Morbidität und Mortalität ist als der systolische Blutdruck (e6).

Wahrscheinlichkeit für einen schweren kardiovaskulären Zwischenfall in Abhängigkeit von der körperlichen Fitness (Einteilung der Fitnesskategorien über die auf dem Laufbandergometer erreichte Maximalleistung
Wahrscheinlichkeit für einen schweren kardiovaskulären Zwischenfall in Abhängigkeit von der körperlichen Fitness (Einteilung der Fitnesskategorien über die auf dem Laufbandergometer erreichte Maximalleistung

Durchführung der Ergometrie

Vor der körperlichen Belastung ist immer eine Voruntersuchung mit Anamnese, klinischem Befund und Ruhe-Elektrokardiogramm (EKG) erforderlich, um Risiken durch latente oder manifeste Erkrankungen, wie koronare Herzkrankheit oder Bluthochdruck, zu erkennen. Standardisierte Bedingungen im Untersuchungsraum (Raumtemperatur, Luftfeuchte et cetera, eKasten 1) sind einzuhalten (1 [S. 40], 4 [S. 250], 11, 13 [S. 14], 15). Die fortlaufende EKG-Anzeige, Beobachtung des Probanden, Herzfrequenz- und Blutdrucküberwachung sind notwendig, um bei Komplikationen die Ergometrie frühzeitig abzubrechen. Das Verhalten bei Notfällen muss regelmäßig mit den nichtärztlichen Mitarbeitern geübt werden (eKasten 1).

Bedingungen zur Durchführung eines Ergometertests*
Bedingungen zur Durchführung eines Ergometertests*

Methodische Anmerkungen

Die in Europa bevorzugte Fahrradergometrie hat im Vergleich zum Laufband den Vorteil, dass es während der Belastung seltener zu Störartefakten im Belastungs-EKG kommt. Bei der Laufbandergometrie treten mitunter Unsicherheit oder Angst wegen des bewegten Untergrunds auf (4, 7). Die Ausbelastung ist aber mit dem Fahrrad aufgrund der kleineren arbeitenden Muskelmasse um circa 10 % geringer als mit dem Laufband (12 [S. 619], 24 [S. 273]). Bei liegender Fahrradergometrie ist die maximale Leistung wegen der vorzeitigen muskulären Erschöpfung um circa 20 % niedriger.

Zur intra- und interindividuellen Vergleichbarkeit sind standardisierte Belastungsprotokolle zu nutzen: Je nach Fragestellung und Zielgruppen werden verschiedene Belastungsschemata verwendet (eTabelle 1), die sich hinsichtlich Anfangsleistung, Leistungsanstieg im Zeitverlauf und Belastungsdauer deutlich unterscheiden können (1 [S. 47], 9, 25 [S. 155], 26–31). Ein Vorteil von rampenförmigen Leistungssteigerungen beziehungsweise von Protokollen mit kurzer Stufendauer und kleinen Leistungssprüngen besteht darin, dass hier relativ schnell eine kardiozirkulatorische Ausbelastung möglich ist. Derartige Belastungsschemata (zum Beispiel 2-minütige Stufen mit Steigerungen um 25 W, eGrafik 1) eignen sich zum Beispiel für kardiologische Fragestellungen oder bei Heranwachsenden. Aufgrund des langsameren Einstellverhaltens von Sauerstoffaufnahme und Laktat ist hier die Zuordnung zu der aktuellen Leistungsstufe nicht immer möglich (32).

Verlauf des arteriellen Blutdrucks während sitzender Fahrradergometrie mit 2-minütigen Belastungsstufen
Verlauf des arteriellen Blutdrucks während sitzender Fahrradergometrie mit 2-minütigen Belastungsstufen
Empfehlungen zu Untersuchungsschemata für die Fahrradergometrie*1
Empfehlungen zu Untersuchungsschemata für die Fahrradergometrie*1

Um beide – kardiozirkulatorische und metabolische – Leistungskomponenten beurteilen zu können, werden oft 3- bis 5-minütige Stufendauern mit Belastungssteigerungen um 40 W beziehungsweise 1,5 km/h genutzt (8, 29, 33) (Grafik 2, eGrafik 2, eTabelle 1). Bei hochtrainierten Sportlern (Radprofis, Ruderer) wird mit höheren Leistungen (zum Beispiel 200–300 W) gestartet. Maximalleistungen über 500 W sind nicht ungewöhnlich. Bei diesen Belastungsintensitäten sind erhöhte Blutdruckwerte (bis zu 300 mm Hg) als normal anzusehen (4 [S. 248], 22, 24 [S. 31, 479], 34).

Herzfrequenz- und Laktatwertverläufe von gesunden 18- bis 35-Jährigen während Laufbandergometrie
Herzfrequenz- und Laktatwertverläufe von gesunden 18- bis 35-Jährigen während Laufbandergometrie
Herzfrequenz- (HF) und Laktatverläufe (Laktat) von gesunden 18- bis 35-jährigen Personen während Fahrradergometrie (4-minütige Belastungsstufen)
Herzfrequenz- (HF) und Laktatverläufe (Laktat) von gesunden 18- bis 35-jährigen Personen während Fahrradergometrie (4-minütige Belastungsstufen)

Unmittelbar nach Belastungsende sollte bei allen Personen eine mindestens 6-minütige Nachbeobachtung erfolgen, da in diesem Zeitraum vermehrt Komplikationen, wie Arrhythmien oder Blutdruckabfall, auftreten können (4, 20). Ein „Weitertreten“ mit geringer Intensität (zwischen 0–50 W) kann einen zu schnellen Blutdruckabfall verhindern (1 [S. 51], 4).

Kontraindikationen für ergometrische Belastungsuntersuchungen sind

Die Abbruchkriterien (Kasten 2) richten sich auch nach der Erfahrung des untersuchenden Arztes und den Möglichkeiten, bei Komplikationen adäquate Sofortmaßnahmen wie Blutdruckstabilisierung, Arrhythmiebehandlung, Reanimation und Defibrillation einzuleiten. Daher wird man in der Praxis strengere Kriterien an die Kontraindikation anlegen; in Fachabteilungen können ergometrische Untersuchungen auch bei schwerwiegenden Erkrankungen, wie zum Beispiel Aortenklappenstenose, durchgeführt werden. Das Risiko eines lebensbedrohlichen Ereignisses oder gar eines Todesfalls ist bei Gesunden und Sportlern in den letzten Jahren und Jahrzehnten deutlich gesunken und liegt derzeit bei 0–0,5 Zwischenfällen pro 10 000 Untersuchungen (1 [S. 56], 4 [S. 248], 13). Eine ältere Studie berichtet von 17 Todesfällen (überwiegend bei liegender Fahrradergometrie) und 96 Komplikationen bei 712 285 Patienten mit koronarer Herzkrankheit (e10).

Abbruchkriterien in der Ergometrie*
Abbruchkriterien in der Ergometrie*

Messgrößen und Bewertung der Ergebnisse

Neben der Diagnostik klinischer Symptome (Dyspnoe, Schwindel, Erschöpfung, Schmerzen et cetera) geht es vor allem um die Quantifizierung leistungsphysiologischer Parameter zur Beurteilung von Belastung und Leistungsfähigkeit. Zu den wichtigsten Mess- und Überwachungsparametern zählen die erreichte Leistung (Watt beziehungsweise km/h), Herzfrequenz (HF), EKG, arterieller Blutdruck (RR), Laktatkonzentration (Lak) und die spiroergometrischen Messparameter Sauerstoffaufnahme (V̇O2), Kohlendioxidabgabe (V̇CO2), respiratorischer Quotient (RQ = V̇O2/V̇CO2), Atemfrequenz (AF), Atemminutenvolumen (V̇E) und Atemäquivalent (AÄ = V̇E pro l V̇O2).

Das subjektive Anstrengungssempfinden wird mit Hilfe der Borg-Skala erfasst (1 [S. 71], 35), die von 6 (sehr, sehr leicht) bis 20 (maximale Belastung) reicht. Borg wählte diesen Wertebereich in Anlehnung an die Herzfrequenzen gesunder Probanden bei körperlicher Arbeit: Werden die Borg-Werte mit 10 multipliziert, kann das subjektive Anstrengungssempfinden mit den Arbeitsherzfrequenzen verglichen werden. Differenzen können einerseits für ein Unter- oder Überschätzen der eigenen Belastbarkeit sprechen, andererseits zum Beispiel bei Patienten mit Betablockern auftreten. Für spezielle Fragestellungen gibt es auch kürzere Borg-Skalen, sogenannte CR10-Skalen (35, e11).

Allgemeine Aspekte zur Ergebnisbeurteilung

Die Bewertung der Messergebnisse erfordert Erfahrung und Fachkenntnisse. Dies liegt auch an der großen physiologischen Streubreite der Parameter (individuell und interindividuell). Bei Herzfrequenz und arteriellem Blutdruck unter Belastung werden in der Literatur zum Beispiel individuelle Streubreiten von 7–15 % angegeben (22 [S. 161], 36, 37). Außerdem gibt es bislang keine allgemein akzeptierten verbindlichen Referenzwerte: Für alle Messgrößen liegen zahlreiche Studien vor, jedoch mit deutlich unterschiedlicher methodischer Qualität (1 [S. 62], 10, 22 [S. 161], 28, 34).

Einige Metaanalysen führten – auch deshalb – nicht zu eindeutigen Referenzwerten und Evidenzen (10, 26, 28). Zudem werden die Messergebnisse maßgeblich vom Belastungsschema beeinflusst. Zum Beispiel ist die erreichte Maximalleistung bei einem Belastungsschema mit nur 2-minütigen Stufen verständlicherweise höher als bei 3-minütigen Stufen (4 [S. 240], 7, 33). Auch im submaximalen Bereich werden aufgrund des unterschiedlichen Einstellverhaltens (zum Beispiel HF, V̇O2, Lak) signifikante Wertedifferenzen zwischen verschiedenen Belastungsschemata auftreten (4 [S. 270], 32, 33).

Kriterien der Ausbelastung

Wesentliche Kriterien der Ausbelastung sind maximal erreichte Leistung, maximale Herzfrequenz (HFmax), maximaler Laktatwert (Lakmax), maximale Sauerstoffaufnahme (V̇O2max) und andere spiroergometrische Parameter (1 [S. 147], 11, 13) (Tabelle). Die Ausbelastungskriterien sind altersabhängig und bei über 65-Jährigen niedriger anzusetzen (38). Die in der Tabelle aufgeführten Zahlen sind Anhaltswerte, die bei Ausbelastung überschritten werden. Erst wenn mindestens einer dieser Werte überschritten wird, kann von einer Ausbelastung gesprochen werden. Der gesunde Proband kann und sollte sich nach Erreichen dieser Anhaltswerte weiter bis zur Erschöpfung ausbelasten.

Ausbelastungskriterien – Mindestwerte Erwachsener*1
Ausbelastungskriterien – Mindestwerte Erwachsener*1

Die maximal erreichte Leistung ist nicht nur eine wichtige Kenngröße in der Trainingsdiagnostik (eTabelle 2). Sie wird mittlerweile als guter Prädiktor bei Schwereeinschätzung einer Krankheit angesehen, gilt als prognostisches Kriterium bei kardiopulmonalen Erkrankungen und wird im Rahmen der Prävention verwendet (Grafik 1) (1 [S. 335, 401], 3, 15, 23, 39). Mit Blick auf die medizinische Leistungsdiagnostik ist die maximale Leistung von der Belastbarkeit zu unterscheiden. Die Belastbarkeit ist die höchste Leistung, die noch ohne krankhafte Veränderungen (zum Beispiel ST-Hebungen, Arrhythmien) einhergeht (1 [S. 243], 4 [S. 279]).

Sollwerte für die maximale Leistung (Watt) bei ansteigender Belastung; nach Alter, Geschlecht und Körpergewicht (nach [e31])
Sollwerte für die maximale Leistung (Watt) bei ansteigender Belastung; nach Alter, Geschlecht und Körpergewicht (nach [e31])

Die maximale Sauerstoffaufnahme gilt als wichtigstes spiroergometrisches Bruttokriterium der Ausdauerleistungsfähigkeit. Während gesunde Untrainierte V̇O2max-Werte von 30–45 mL O2/kg/min erreichen, kommen Weltklasseathleten aus dem Rudern, Skilanglauf und Marathon auf Werte um 80 mL O2/kg/min. Die V̇O2max kann ohne Messung des Gasstoffwechsels über die maximal erreichte Leistung (zum Beispiel Fahrradergometrie V̇O2max = 360 + 11 × Leistung [W] beziehungsweise Laufbandergometrie V̇O2max = 4,25 + 2,98 × Geschwindigkeit [km/h]) grob abgeschätzt werden, da der Wirkungsgrad bei Fahrrad-/Laufbandergometrie weitgehend konstant ist (15, 16, 24, e12, e13). Die V̇O2max kann näherungsweise auch mit dem klassischen „Astrand-Rhyming-Nomogramm“ (über Körpergewicht, HF und maximale Leistung) ermittelt werden (2, 24 [S. 273]). Dennoch ist die von verschiedenen Autoren empfohlene indirekte Abschätzung aus der Herzfrequenz im Vergleich zu direkten Messungen mit größeren Unsicherheiten verbunden, zumal die HF-Streuung im Maximalbereich beträchtlich ist (Standardabweichung von circa 10 %) (1, 4, 9, 18, e14).

Die maximale Herzfrequenz von Gesunden unter Belastung hängt in erster Linie vom Alter und kaum vom Trainingszustand ab (28, 33, e15). Ein weiterer wichtiger Einflussfaktor ist die Masse der arbeitenden Muskulatur, sodass auf dem Laufband höhere Frequenzen als auf dem Fahrradergometer erreicht werden. Zur Beurteilung der erreichten HFmax wird heute bei Fahrradergometrie die Formel 208 − 0,7 × Alter (Jahre) (e15) und bei Laufbandergometrie 209,3 − 0,72 × Alter (Jahre) (28) empfohlen. Beide beruhen auf gemessenen Werten von großen Probandenkollektiven und gelten für Frauen und Männer gleichermaßen.

Beurteilung von Messgrößen im submaximalen Leistungsbereich

Die bei körperlicher Ausbelastung erreichten Maximalwerte stehen häufig im Vordergrund der Untersuchung. Demgegenüber haben die im submaximalen Leistungsbereich erhobenen Werte einige große Vorteile:

Letzteres gilt zum Beispiel für eine latente Hochdruckerkrankung: Bei Personen, die in Ruhe noch normale Blutdruckwerte haben, kann es unter Belastung zu überschießenden Blutdruckantworten kommen (e17). Ein unzureichender Blutdruckanstieg kann hingegen auf kardiale Funktionsstörungen (zum Beispiel systolische Herzinsuffizienz, arterieller Bluthochdruck) hinweisen. Auch das HF-Verhalten kann pathologische Veränderungen sichtbar machen: Ein niedriger beziehungsweise langsamer Anstieg kann auf eine chronotrope Inkompetenz hinweisen (zum Beispiel koronare Herzkrankheit, Herzinsuffizienz), was anamnestisch von einer trainingsbedingten bradykarden Reaktion abzugrenzen ist. Überschießende Herzfrequenzreaktionen können durch Trainingsmangel, eine Hyperthyreose, Herzinsuffizienz oder Vorhofflimmern verursacht werden (1 [S. 287], 7, 13 [S. 387]). Auch pathologische EKG-Veränderungen (zum Beispiel ST-Hebung, -Senkung, Arrhythmien) können bereits bei geringen Belastungsintensitäten auftreten. Blutdruckmessungen, HF- und EKG-Überwachung im submaximalen Leistungsbereich sind somit wichtige und obligate Sicherheitskontrollen, die Ischämien, Arrhythmien und Herzinsuffizienzen aufdecken können (2 [S. 130], 9, 11, 13 [S. 351], 23, e18).

Zu den wichtigsten Beurteilungskriterien im submaximalen Leistungsbereich gehören die Verlaufskurven von Atemfrequenz-, Herzfrequenz- und Laktatwerten (Grafik 2, eGrafik 2, eTabellen 3a, b, eTabellen 4a, b). In der Vergangenheit wurden über diese Kenngrößen immer wieder „Schwellenkonzepte“ zur Leistungsdiagnostik, Trainingssteuerung und Verlaufskontrolle entwickelt (29, 33, e19). Mithilfe der HF wurde zum Beispiel die „physical working capacity“ (zum Beispiel PWC 170 oder PWC 150) bestimmt, das heißt die Leistung ermittelt, die bei einer Herzfrequenz von 170 oder 150 erreicht wird. Für eine Person mit hoher (beziehungsweise niedriger) maximaler HF wird über dieses Verfahren jedoch eine zu geringe (beziehungsweise zu hohe) Leistungsfähigkeit ausgewiesen. Außerdem sind die PWC-Werte unter anderem vom Körpergewicht und Geschlecht abhängig (1 [S. 76], e14, e20, e21). Daher ist die Verwendung der PWC mit Unsicherheiten verbunden und spielt in der Sportmedizin und Klinik keine Rolle mehr (33).

Herzfrequenzwerte von gesunden 18- bis 35-Jährigen mit unterschiedlichen Maximalleistungen auf dem Fahrradergometer (erreichte maximale Leistung 160–320 W, 4-minütige Belastungsstufen, Beginn mit 40 W, Leistungssteigerung 40 W); aufgelistet sind die Minimal- und Maximalwerte sowie das 5., 25., 50., 75. und 95. Perzentil (p) auf jeder Belastungsstufe.*
Herzfrequenzwerte von gesunden 18- bis 35-Jährigen mit unterschiedlichen Maximalleistungen auf dem Fahrradergometer (erreichte maximale Leistung 160–320 W, 4-minütige Belastungsstufen, Beginn mit 40 W, Leistungssteigerung 40 W); aufgelistet sind die Minimal- und Maximalwerte sowie das 5., 25., 50., 75. und 95. Perzentil (p) auf jeder Belastungsstufe.*
Herzfrequenzwerte von gesunden 18- bis 35-Jährigen mit unterschiedlichen Maximalleistungen auf dem Laufbandergometer (erreichte maximale Laufleistung 10–19 km/h, 4-minütige Belastungsstufen, Beginn mit 8,5 km/h, Leistungssteigerung 1,5 km/h), aufgelistet sind die Minimal- und Maximalwerte sowie das 5., 25., 50., 75. und 95. Perzentil (p) auf jeder Belastungsstufe.*
Herzfrequenzwerte von gesunden 18- bis 35-Jährigen mit unterschiedlichen Maximalleistungen auf dem Laufbandergometer (erreichte maximale Laufleistung 10–19 km/h, 4-minütige Belastungsstufen, Beginn mit 8,5 km/h, Leistungssteigerung 1,5 km/h), aufgelistet sind die Minimal- und Maximalwerte sowie das 5., 25., 50., 75. und 95. Perzentil (p) auf jeder Belastungsstufe.*
Laktatwerte von gesunden 18- bis 35-Jährigen mit unterschiedlichen Maximalleistungen auf dem Fahrradergometer (erreichte maximale Leistung 160–320 W, 4-minütige Belastungsstufen, Beginn mit 40 W, Leistungssteigerung 40 W); aufgelistet sind die Minimal- und Maximalwerte sowie das 5., 25., 50., 75. und 95. Perzentil (p) auf jeder Belastungsstufe.*
Laktatwerte von gesunden 18- bis 35-Jährigen mit unterschiedlichen Maximalleistungen auf dem Fahrradergometer (erreichte maximale Leistung 160–320 W, 4-minütige Belastungsstufen, Beginn mit 40 W, Leistungssteigerung 40 W); aufgelistet sind die Minimal- und Maximalwerte sowie das 5., 25., 50., 75. und 95. Perzentil (p) auf jeder Belastungsstufe.*
Laktatwerte von gesunden 18- bis 35-Jährigen mit unterschiedlichen Maximalleistungen auf dem Laufbandergometer (erreichte maximale Laufleistung 10–19 km/h, 4-minütige Belastungsstufen, Beginn mit 8,5 km/h, Leistungssteigerung 1,5 km/h), aufgelistet sind die Minimal- und Maximalwerte sowie das 5., 25., 50., 75. und 95. Perzentil (p) auf jeder Belastungsstufe.*
Laktatwerte von gesunden 18- bis 35-Jährigen mit unterschiedlichen Maximalleistungen auf dem Laufbandergometer (erreichte maximale Laufleistung 10–19 km/h, 4-minütige Belastungsstufen, Beginn mit 8,5 km/h, Leistungssteigerung 1,5 km/h), aufgelistet sind die Minimal- und Maximalwerte sowie das 5., 25., 50., 75. und 95. Perzentil (p) auf jeder Belastungsstufe.*

Über Rechts- beziehungsweise Linksverschiebung der Laktatleistungskurve lassen sich Leistungsänderungen, Trainingseffekte wie auch Verlaufskontrollen gut beurteilen (33, e18, e19, e22). Die zahlreichen Laktatschwellenkonzepte aus früherer Zeit zielten darauf ab, diejenige Belastung (in km/h oder Watt) zu ermitteln, bei der sich gerade noch ein Laktatgleichgewicht einstellt (33). Ziel war es, anhand der ermittelten Laktatschwellen Trainingsempfehlungen zu geben (1 [S. 213]). Es zeigte sich allerdings, dass dieser Transfer selbst in den Ausdauersportarten nur begrenzt möglich ist (29, 3133).

Beurteilung der Nachbelastungsphase

In der frühen Erholungsphase können Komplikationen (wie Arrhythmien, Kollaps) auftreten, sodass eine engmaschige Kontrolle von Blutdruck, Herzfrequenz und EKG erfolgen sollte. Das HF-Verhalten kann zudem zur weiteren Diagnostik genutzt werden: Die HF sollte zum Beispiel nach der ersten Erholungsminute um mindestens zwölf Schläge/min abfallen (e23, 22), was auf eine gute autonome Balance zwischen Sympathikus und Parasympathikus hinweist (e24). Verzögerte HF-Erholungskinetiken können für eine gestörte neurohumorale Funktion sprechen (zum Beispiel bei Stress, Hochdruck, Trainingsmangel) (4 [S. 287, 291], e24). Physiologisch sind dagegen langsamere HF-Erholungskinetiken und erhöhte Erholungspulssummen nach körperlicher Arbeit oberhalb der Dauerleistungsgrenze (e23).

Einflussfaktoren auf ergometrische Messgrößen

Sollwerte für die maximale Leistung (in Watt) in Abhängigkeit der wichtigen physiologischen Einflussfaktoren Alter, Geschlecht und Körpergewicht sind in eTabelle 2 aufgelistet. Auch die Nahrungsaufnahme und körperliche Belastung im Vorfeld der Ergometrie können erheblichen Einfluss auf Leistung und Laktatwerte haben, die unter anderem von den muskulären Glykogenspeichern abhängen (1 [S. 216], 13, 24 [S. 31, 71], 32).

Auch die Einnnahme von Medikamenten kann sich deutlich auf die ergometrischen Messdaten auswirken (eKasten 2). Medikamente können die belastungsinduzierten Reaktionen verfälschen und falschpositive (zum Beipiel ST-Senkung im EKG) oder falschnegative Befunde (keine ST-Hebung trotz Krankheit) im Belastungs-EKG verursachen. Die aktuelle Medikation wie auch die Vor- oder Begleiterkrankungen sind daher im Vorfeld genau zu eruieren und zu dokumentieren. Im Übrigen können auch Genussmittel (Nikotin, Koffein, Energydrinks) die Untersuchungsergebnisse durch Tachykardie oder Arrhythmien beeinflussen (1 [S. 335], 2 [S. 153], 9, e25).

Medikamentöse Beeinflussung der Belastungsuntersuchung*
Medikamentöse Beeinflussung der Belastungsuntersuchung*

Fazit und Ausblick

Die Ergometrie zählt zu den wichtigen sportärztlichen Vorsorgeuntersuchungen (5, e26e28). Diese umfassen obligat Anamnese, klinische Untersuchung und digitalisiertes Ruhe-EKG mit computerunterstützter Auswertung. Ergeben sich abnormale Befunde, so ist der ergometrische Belastungstest der nächste Untersuchungsschritt, bevor Herzecho und weiterführende Untersuchungen angezeigt sind (39, e26, e29). Es ist bedenklich, dass gerade ältere Sporteinsteiger und Freizeitsportler deutlich seltener als leistungsorientierte Sportler eine sportärztliche Gesundheitsüberprüfung in Anspruch nehmen. So haben Befragungen von mehr als 10 000 Langstreckenläufern gezeigt, dass 59,9 % der ambitionierten Sportler, 46,8 % der Freizeitsportler und 42,0 % der Sporteinsteiger einen derartigen Gesundheitscheck durchführen ließen. Bei den Befragten im Alter von über 50 Jahren lag die Untersuchungsquote nur bei 40 % (1, 5, e26, e29).

Ergometrische Belastungsuntersuchungen liefern wichtige Anhaltspunkte für die Trainings- beziehungsweise Therapieplanung und Überwachung. Dies gilt insbesondere auch mit Blick auf die zunehmende Verbreitung von „Fitness-Trackern“, die fitness- und gesundheitsrelevante Parameter (zum Beispiel Herzfrequenz, Laufstrecke, Laufgeschwindigkeit, Schlafdauer) über Armband- oder Brustgurtsensoren erfassen können. Im Leistungssport ist dagegen der Transfer ergometrischer Labordaten in die detaillierte Trainingsplanung schwieriger, da sich das sportartspezifische Belastungsmuster zumeist deutlich von den eingesetzten sportmedizinischen Belastungsschemata unterscheidet. Weitere Hinweise zu Trainingsempfehlungen sind unter anderem bei der European Federation of Sports Medicine (www.efsma-scientific.eu) zu finden.

Der Aufbau eines nationalen Fitness- und Gesundheitsregisters würde die individuelle Beurteilung von Untersuchungsergebnissen, Trainings- und Therapieverläufen erheblich erleichtern (5, 25, e28). Ein bundesweites Fitness-/Gesundheitsregister würde außerdem umfassende statistisch-epidemiologische Analysen ermöglichen sowie die Entwicklung und Evaluierung von Gesundheitsinitiativen erleichtern (e28).

Danksagung

Die Autoren bedanken sich bei Matthias Krapick (Institut für Präventivmedizin der Bundeswehr) für seine Mitarbeit.

Interessenkonflikt
Die Autoren erklären, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Manuskriptdaten
eingereicht: 9. 10. 2017, revidierte Fassung angenommen: 21. 3. 2018

Anschrift für die Verfasser
Prof. Dr. med. Herbert Löllgen
Praxis für Kardiologie und Sportkardiologie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Bermesgasse 32b
42897 Remscheid

Zitierweise
Löllgen H, Leyk D: Exercise testing in sports medicine.
Dtsch Arztebl Int 2018; 115: 409–16. DOI: 10.3238/arztebl.2018.0409

►Die englische Version des Artikels ist online abrufbar unter:
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Zusatzmaterial
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