Alles, was Sie über ventilatorische Schwellenwerte wissen müssen

In diesem Artikel erfahren Sie alles Wissenswerte über die ventilatorischen Schwellenwerte, wie diese gemessen werden können und wie sie zur Steigerung der sportlichen Leistung genutzt werden können.

Was sind ventilatorische Schwellenwerte?

Die ventilatorischen Schwellenwerte (VTs) sind wichtige physiologische Übergangspunkte, die es uns ermöglichen, besser zu verstehen, bei welchen Trainingsintensitäten optimale Anpassungen an die Belastung stattfinden. Durch die Ermittlung der ventilatorischen Schwellenwerte können Sie Ihre individuellen Trainingszonen festlegen. Anhand dieser Informationen ist es möglich, Ihre Trainingseinheiten so anzupassen, dass Sie Ihre gewünschten Ergebnisse erzielen.

Die Atemschwellen werden im Rahmen eines stufenweisen Belastungstests (GXT) ermittelt, bei dem die Trainingsintensität schrittweise von niedrig auf hoch gesteigert wird. Diese schrittweise Steigerung der Trainingsintensität ermöglicht es uns zu messen, wie unser Körper auf unterschiedliche Belastungsgrade reagiert. Ein GXT hilft uns dabei festzustellen, welche Trainingsintensitäten über längere Zeiträume, über kürzere Zeiträume und welche überhaupt nicht aufrechterhalten werden können. Anhand dieser Informationen können wir Ihre individuellen Trainingszonen genau festlegen.

Was sind Trainingszonen?

Trainingszonen stehen für unterschiedliche Trainingsintensitäten, die auf der Grundlage der bei einem VO₂-Max-Test erfassten Daten festgelegt werden können, um bestimmte physiologische Anpassungen zu bewirken. Trainingszonen lassen sich anhand der Herzfrequenz, der Geschwindigkeit oder der Leistung in Watt festlegen, die mit den Trainingszonen (VTs) und der VO₂-Max in Verbindung stehen. Ergänzend zur VO₂-Max können auch andere physiologische Messgrößen wie SmO₂ (Muskeloxygenierung) oder Blutlaktat herangezogen werden, um optimale Trainingsintensitäten zu ermitteln.

Durch die Festlegung von Trainingszonen können Einzelpersonen, Trainer und medizinisches Fachpersonal Trainingsabläufe und -programme präzise steuern, um optimale physiologische Anpassungen zu erzielen.

Was bedeuten die ventilatorischen Schwellenwerte?

Bei einem stufenweisen Belastungstest gibt es zwei Belastungsintensitäten, bei denen deutliche physiologische Übergänge auftreten. 

Die Übergangspunkte werden als erste ventilatorische Schwelle (VT1) und zweite ventilatorische Schwelle (VT2) bezeichnet.

VT1 – ist der Punkt, an dem wir von der vorwiegend fetthaltigen Oxidation zu einer zunehmenden Nutzung von Glykogen und Glukose übergehen. Die Intensität knapp unterhalb der VT1 lässt sich über längere Zeiträume aufrechterhalten. Sie wird oft als Zone 2, aerobes Basistraining, Training an der aeroben Schwelle oder aerober Steady State bezeichnet. Sie entspricht einem Tempo, bei dem ein Gespräch ohne nennenswerte Schwierigkeiten geführt werden kann. Bei VT1 aktivieren und entwickeln wir in erster Linie die Physiologie der langsam zuckenden Muskelfasern, die für eine länger anhaltende Ausdauerleistung sowie für die Erholung nach hochintensiven Belastungen unerlässlich sind. Es ist gut dokumentiert, dass das Training in Zone 2 enorme Vorteile für die menschliche Gesundheit, Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit mit sich bringt.

VT2 – ist der Punkt, an dem die Trainingsintensität von einer noch durchhaltbaren zu einer nicht mehr durchhaltbaren Intensität übergeht. Das Ergebnis ist eine deutliche Veränderung der Ventilations- bzw. Atemstrategie. Die Intensität knapp unterhalb von VT2 kann je nach individueller Fitness über relativ lange Zeiträume (30–60 Minuten) mit Mühe durchgehalten werden. VT2 wird oft als anaerobe Schwelle bezeichnet und kann auch mit der funktionellen Schwellenleistung (FTP) in Zusammenhang stehen.

VT2 ist ein wichtiger Marker für Sportler in Ausdauersportarten, bei denen sie über längere Zeiträume (30–60+ Minuten) eine hohe Leistungsintensität aufrechterhalten müssen. Jenseits von VT2 greifen wir zunehmend auf schnell zuckende Muskelfasern zurück, um den Anforderungen der Belastung gerecht zu werden. Dies führt dazu, dass vorrangig Glukose und gespeichertes Glykogen als Energiequelle genutzt werden. Eine Trainingsleistung oberhalb von VT2 ist nur für kürzere Zeiträume möglich, bevor es zur Anreicherung von Wasserstoffionen und anderen ermüdungsrelevanten Stoffwechselprodukten kommt, was zu einem Rückgang der Muskelkraft führt (d. h., wir werden müde).

Warum sind die ventilatorischen Schwellenwerte wichtig?

Die Durchführung eines GXT zur Ermittlung der ventilatorischen Schwellenwerte ist entscheidend, um das Beste aus Ihrem Trainingsprogramm herauszuholen. Diese Informationen können auf verschiedene Weise dazu beitragen, das Training zu optimieren:

1. Das Ermitteln der VTs kann Sportanfängern oder Personen, die wieder mit dem Training beginnen, dabei helfen, die Intensität zu verstehen, mit der sie nachhaltig und sicher trainieren können.
2. Durch die Messung von VT1 können Sie Ihre der Zone 2 entsprechende Herzfrequenz sowie Ihre Geschwindigkeit oder Leistung ermitteln, um Ihre Ausdauer im Steady-State-Modus mit optimaler Intensität zu trainieren. So lässt sich die richtige Menge an physiologischer Belastung aufbringen, ohne übermäßige Ermüdung zu verursachen, die dazu führt, dass wir vorzeitig aufhören oder daran gehindert werden, ein Trainingsprogramm fortzusetzen. Außerdem hilft dies wahrscheinlich dabei, Überlastungsverletzungen zu vermeiden, die dadurch entstehen, dass man „zu hart, zu früh“ oder „zu hart, zu oft“ trainiert.
3. Wenn Sie Ihre VTs kennen, können Sie einen Trainingsbereich bestimmen, in dem Sie trainieren können, um Fett als Energiequelle zu nutzen und Glykogen zu schonen. Dies kann Ihren Kunden im Rahmen einer Strategie zur Gewichtsabnahme helfen, aber auch Ihnen dabei helfen, metabolisch flexibler zu werden.
4. Mit diesem Ansatz können Sie intelligenter trainieren und so das Risiko von Trainingsinterferenzen minimieren, die auftreten können, wenn Sie Kraft und Ausdauer gleichzeitig trainieren (in derselben Trainingseinheit oder im selben Trainingsblock).
5. Durch die Ermittlung der VT und der VO₂max können Sie individuelle Trainingszonen für bestimmte Trainingseinheiten berechnen (z. B. Zone 2, Tempo, Schwelle/FTP, VO₂max-Intervalle usw.).

VO₂-Messwerte sind entscheidend für unser Verständnis der physiologischen Reaktion auf körperliche Belastung. Darüber hinaus können Ihnen Ventilationsdaten ein detaillierteres Bild der Stoffwechselgesundheit und der körperlichen Fitness vermitteln und Ihren Kunden und Sportlern umsetzbare Erkenntnisse liefern.

Wie lassen sich die ventilatorischen Schwellenwerte mit Ihrem VO2 Master Analyzer ermitteln?

Bei Tests mit dem VO2 Master werden die folgenden Daten erfasst bzw. gemessen:

• Gesamtmenge der pro Minute eingeatmeten und ausgeatmeten Luft (Minutenventilation oder Ve)
• Pro Atemzug eingeatmetes/ausgeatmetes Luftvolumen (Atemvolumen oder Tv)
• Die Atemfrequenz pro Minute (Atemfrequenz oder Rf)

Die klassische Methode zur Bestimmung der ventilatorischen Schwellenwerte besteht darin, zwei Knickpunkte im Diagramm der Minutenventilation (Ve) zu ermitteln.

Identifizierung von VT1 und VT2.

Im folgenden Beispiel ist bei 14 Minuten und bei 19,5 Minuten eine nichtlineare Veränderung bzw. ein Wendepunkt im Diagramm der Minutenventilation (grün) zu erkennen. Dieses Beispiel zeigt das typischste Muster, das in Ventilationsdaten zu beobachten ist.

Im nächsten Beispiel wird dieselbe Grafik dargestellt, diesmal jedoch einschließlich der geraden Linien, die zur Veranschaulichung der Wendepunkte eingezeichnet wurden.

Weitere Beatmungsmuster zur Erkennung von VTs

Die Ve-Slope-Methode kann zur Ermittlung von Schwellenwerten herangezogen werden, wenn ein Protokoll optimiert wurde (siehe weiter unten) und die Testperson ein typisches Atemmuster aufweist. In einigen Fällen weist das Ve-Diagramm keine eindeutigen Wendepunkte auf. In diesen Fällen können wir auch das Atemvolumen oder die Atemfrequenz heranziehen, um die VTs zu lokalisieren.

VT1 wird häufig mit einem Anstieg des Atemvolumens in Verbindung gebracht. Bei VT1 geht eine Person oft zu einem tieferen Atemrhythmus über. Im folgenden Beispiel scheint die Ve-Kurve (Minutenventilation) zwar keine Unterbrechung in der Linearität aufzuweisen, doch lässt sich bei der 13-Minuten-Marke eine deutliche Verschiebung des Atemvolumens erkennen. 

VT2 geht häufig mit einem nichtlinearen Anstieg oder einer Spitze der Atemfrequenz sowie einer Abflachung oder Abnahme des Atemvolumens einher. Die folgende Grafik veranschaulicht diesen Zusammenhang sowie den Wendepunkt, der VT2 entspricht:

In diesem Fall trat VT2 nach 26 Minuten auf. Ein Wendepunkt im Rf-Diagramm ist deutlich zu erkennen.

Festlegung von Trainingszonen mithilfe der VTs

Es ist wichtig, die VT genau an dem Punkt zu ermitteln, an dem sich die Atemstrategie zu ändern beginnt, da dies einen physiologischen Übergang als Reaktion auf die Belastung signalisiert. Die Trainingszonen 2 und 4 sollten in Abhängigkeit von der Belastung und der damit verbundenen Herzfrequenz festgelegt werden, die in der Phase unmittelbar vor der Erkennung der VT auftraten.

Sobald wir den Übergangspunkt ermittelt haben, lassen sich die zugehörigen Herzfrequenzen sowie Geschwindigkeiten oder Wattwerte ermitteln, indem wir vertikale Linien durch die Belüftungsdiagramme und die Herzfrequenz-/VO₂-Diagramme ziehen. 

Zeichnen Sie anschließend horizontale Linien vom Schnittpunkt von Zeit und Herzfrequenz aus, um die zugehörige Herzfrequenz sowie die dieser Herzfrequenz entsprechende Geschwindigkeit oder Leistung in Watt zu ermitteln (siehe Abbildung am Ende dieses Abschnitts).

In den meisten Fällen liegen die VTs in den folgenden Bereichen, ausgedrückt als Prozentsatz der maximalen Herzfrequenz. Dieses Wissen ist in manchen Fällen hilfreich, in denen die Beatmungskurven weniger eindeutig sind:

VT1 – zwischen 65 und 75 % der maximalen Herzfrequenz

VT2 – Zwischen 82 und 93 % der maximalen Herzfrequenz.

Hier sind einige gängige Trainingszonen und ihr Zusammenhang mit den VTs:

• Zone 1: Erholungstraining. In der Regel leichtes Ausdauertraining bei 50–60 % der maximalen Herzfrequenz und 10–15 Schläge pro Minute unterhalb der VT1.
• Zone 2: Diese Intensität sollte knapp unterhalb der VT1 liegen (bevor es zu einer Veränderung der Atmung kommt) und somit über relativ lange Zeiträume ohne Schwierigkeiten aufrechterhalten werden können.
• Zone 3: Die„graue“ Zone. Das Training in dieser Intensitätsstufe ist mit einem höheren Energieaufwand verbunden und führt daher zu einer stärkeren Ermüdung als das Training in Zone 2.
• Zone 4: Funktionelle Schwellenleistung / Tempo / Wettkampftempo: Diese beziehen sich auf die Phase vor dem Erreichen der VT2. Das Tempo lässt sich mit Mühe über einen relativ langen Zeitraum aufrechterhalten.
• Zone 5: VO₂-max-Intervalltraining – wird in der Regel bei 90–95 % der VO₂-max bzw. der maximalen Herzfrequenz über einen Zeitraum von 3–8 Minuten in mehreren Intervallen durchgeführt.
• Zone 6: Maximale Belastung – in der Regel Sprinttraining oder Ähnliches mit einer Dauer von 15–30 Sekunden und längeren Pausen (2–3 Minuten). 

Die folgenden Diagramme veranschaulichen, wie anhand der Wendepunkte der jeweilige Herzschlag identifiziert wird, der mit den ventrikulären Tachykardien (VT) in Verbindung steht.

In diesem Fall lag die maximale Herzfrequenz bei 195 Schlägen pro Minute. VT1 wurde bei einer Intensität festgelegt, die einer Herzfrequenz von 147 Schlägen pro Minute (75 % der maximalen Herzfrequenz) entsprach. VT2 wurde bei einer Intensität gemessen, die einer Herzfrequenz von 168 Schlägen pro Minute (86 % der maximalen Herzfrequenz) entsprach. Diesem Sportler wurde ein Training in Zone 2 mit 140–145 Schlägen pro Minute und 125–135 Watt verordnet.

Einsatz des VO2 Master zur Identifizierung von VTs

Die VO2 Master verfügt über einen integrierten Algorithmus zur Ermittlung der ventilatorischen Schwellenwerte. Dieser Algorithmus funktioniert, wenn die Testperson während des Tests auf vorhersehbare bzw. typische Weise atmet und das Protokoll optimiert ist.

Wir empfehlen unseren Kunden, sich mit der Überprüfung der VTs anhand der dargestellten Methode vertraut zu machen und sich nicht ausschließlich auf einen Algorithmus zu verlassen, der die VTs aus komplexen und oft unvorhersehbaren Atemmuster berechnet. In vielen Fällen funktioniert der Algorithmus zwar gut, doch oft gibt es zu viele unvorhersehbare Variablen, um sie alle zu berücksichtigen.

Wie man ein Protokoll für erfolgreiche stufenweise Belastungstests und die Erkennung von Herzrhythmusstörungen entwickelt

1. Der Test sollte mit einer Intensität beginnen, die einer Herzfrequenz von höchstens 100 Schlägen pro Minute entspricht. Diese niedrige Anfangsintensität ermöglicht es, VT1 zu erkennen. Wenn der Test mit einer zu hohen Intensität begonnen wird, wird VT1 wahrscheinlich übersehen.
2. Die Dauer der Schrittphase sollte in der Regel 1–3 Minuten betragen. Für die meisten Menschen ist ein 1-minütiger Schritttest völlig ausreichend. Längere Schrittphasen ermöglichen es, ein Gleichgewicht zwischen Sauerstoffangebot und -bedarf herzustellen, was jedoch bei einer Belastung bis zur VO₂-Max eine größere Herausforderung darstellt.
3. Die Gesamtdauer des Tests sollte zwischen 8 und 15 Minuten liegen. Ist der Test zu kurz, besteht die Gefahr, dass Sie VT1 verpassen oder die VO2max nicht erreichen. Ist der Test zu lang, kann Ermüdung eine größere Rolle spielen, was dazu führen kann, dass bei Erreichen der VO2max geringere Leistungswerte oder Geschwindigkeiten erzielt werden.

Bitte beachten Sie: Wenn Ihr Ziel darin besteht, die VTs zu ermitteln, und Sie keinen VO2max-Wert benötigen, muss Ihr GXT-Protokoll keine maximale Anstrengung beinhalten.  In diesem Fall könnten Sie einen submaximalen Test durchführen und 1–2 Stufen vor der maximalen Belastung (8–9/10 auf der subjektiven Belastungsskala) aufhören. Submaximale Tests eignen sich auch hervorragend, um Ihren Kunden an physiologische Tests heranzuführen, und sind möglicherweise besser geeignet für Personen, die weniger fit sind und/oder noch kein hochintensives Training absolviert haben.

Wie lassen sich die Daten zur ventilatorischen Schwelle in der Praxis nutzen?

Die Ermittlung der ventilatorischen Schwellenwerte ist sowohl für die Gesundheit als auch für die sportliche Leistung von Bedeutung, da sie es Ihrem Kunden ermöglicht, die für seine individuelle Physiologie geeignete Trainingsintensität festzulegen. Hier sind einige weitere Möglichkeiten, wie die Daten zu den ventilatorischen Schwellenwerten genutzt werden können:

1. Um einem Sportler, Kunden oder Patienten zu zeigen, wie leistungsfähig sein aerobes System ist, und ihm anschließend die Verbesserung der physiologischen Reaktion im Laufe der Zeit aufzuzeigen (z. B. durch Tests alle 4–6 Wochen, um festzustellen, wie er sich verbessert hat).
2. Trainingszonen für einen Kunden festlegen.
3. Zum Vergleich mit Normdaten (Vergleich mit Gleichaltrigen).
4. Ineffiziente Atemmuster zu erkennen und diese anschließend durch gezielte Trainingsmaßnahmen zu beheben.

Beachten Sie, dass Trainingsverbesserungen mit dem SAID-Prinzip (Specific Adaptations to Imposed Demand) zusammenhängen. Um beispielsweise die Regenerationsfähigkeit und die aerobe Effizienz zu verbessern, wäre eine schrittweise Steigerung des Trainingsvolumens in Zone 2 wirksam. Bei Befolgung dieses Trainingsprotokolls wäre jedoch keine signifikante Verbesserung der VO₂max zu erwarten. 

Abschließend hoffen wir, dass dieser Artikel Ihnen dabei geholfen hat, die ventilatorischen Schwellenwerte und deren Zusammenhang mit Ihren Testprotokollen besser zu verstehen und Trainingszonen für Sportler, Kunden und Patienten festzulegen.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an unser Support-Team.