Leistungsdiagnostik mit NIRS

 

Einleitung

Wenn man sich mit dem Thema Leistungsdiagnostik (“LD”) auseinandersetzt, eröffnet sich eine schier unüberschaubare Flut an unterschiedlichen Modellen, Methoden und Testverfahren, die in den meisten Fällen alle für sich in Anspruch nehmen „korrekt“ zu sein und dem Athleten einen Mehrwert zu bieten. Tatsächlich sind beide Punkte in vielen Fällen kritisch zu hinterfragen und zusätzlich erfordern viele dieser Diagnostiken den Zugang zu einem Labor oder zumindest Zugriff auf einiges an Equipment und Ausstattung zur Durchführung. 

Die NIRS Diagnostik ist dagegen daheim oder draußen in Eigenregie möglich und liefert individuelle, verlässlich richtige Ergebnisse, mit denen sich sofort arbeiten und trainieren lässt. Auch aufgrund des günstigen Preises ist es möglich eine NIRS-LD regelmäßig(er) durchzuführen als eine Diagnostik im Labor, welche häufig nur 1-2x im Jahr gemacht wird. So kann man mit der NIRS LD schneller auf Veränderungen der Leistungsfähigkeit eingehen und das Training immer an den aktuellen Fähigkeiten und Bedürfnissen ausrichten.

Theoretischer Hintergrund

Mit Hilfe eines NIRS Sensors kann im Muskel die Durchblutung, sowie die Verfügbarkeit von Sauerstoff abgebildet werden. Vereinfacht gesagt wird also dargestellt, wieviel Sauerstoff im Muskel ankommt und wieviel Sauerstoff vom Muskel verbraucht wird. Dies kann man sich sowohl während des Trainings als auch in der Diagnostik zu Nutze machen. 

Grundlegend können drei unterschiedliche Phasen identifiziert werden, die in dem folgenden Diagramm dargestellt sind:

  • Phase 1: steigende Sauerstoffsättigung (SmO2)
      • Der Muskel wird mit mehr Sauerstoff versorgt als er verbraucht, es kommt also zu einem Anstieg der SmO2das Angebot an Sauerstoff ist größer als der Verbrauch
  • Phase 2: stabile SmO2
      • Die Versorgung des Muskels mit Sauerstoff deckt den Verbrauch des Muskels ab, die SmO2 befindet sich auf einem Plateau / in einem Steady-State  →
        das Angebot entspricht dem Verbrauch von Sauerstoff 
  • Phase 3: sinkende SmO2
      • Der Muskel verbraucht mehr Sauerstoff als er erhält, die SmO2 sinkt also ab (abhängig von der Ausprägung des Defizits)  →
        das Angebot ist kleiner als der Verbrauch von Sauerstoff 

In einem Stufentest kann es vorkommen, dass alle drei Phasen auftreten (symbolisch in der Darstellung unten aufgezeigt), es ist aber auch möglich, dass nicht alle Phasen durchlaufen werden. Wird der Stufentest bspw. zu intensiv begonnen und/oder ist das Grundlagen-Niveau schlecht ausgebildet, kann es sein, dass es nicht zu einer Phase 1 im Testdurchlauf kommt, also von Beginn an ein Absinken der SmO2 Beobachtet werden kann. Spätestens bei Testabbruch und dem Einstellen der Leistungserbringung würde dann aber eine Phase 1 eintreten, weil der Verbrauch von Sauerstoff deutlich reduziert wird und die Zufuhr noch auf hohem Niveau liegt (bis die Atmung und die Herzfrequenz wieder Ruheniveau erreicht haben).

Durchführung einer NIRS-Leistungsdiagnostik

Die Durchführung einer Leistungsdiagnostik mithilfe der Sauerstoffsättigung ist im Vergleich zur komplexen Labor-Diagnostik denkbar einfach. Grundlegend ist erstmal nur eine stufenförmige Belastung, sowie ein NIRS zur Messung der Sauerstoffsättigung notwendig. So ist ein Test sowohl indoor als auch draußen als Feldtest durchführbar, wobei das Halten einer konstanten Leistung / Belastung / Intensität ohne Ergometer oder Laufband höhere Ansprüche an die individuellen Pacing Fähigkeiten stellt, was aber so oder so einen lernens- und lohnenswerten Skill darstellt. 😉 

Am sinnvollsten ist die Messung in der leistungsbegrenzenden Muskulatur, es können aber auch andere Muskeln genutzt werden. Je nach Sportart sollten dann Bewegungsfrequenz (beispielsweise Trittfrequenz) und Länge (beispielsweise Sitzposition) des gemessenen Muskels den Test hindurch möglichst konstant gehalten werden, so dass Veränderungen der NIRS Parameter nicht auf veränderte Länge oder Bewegung des Muskels zurückzuführen sind, sondern auf veränderte Stoffwechsel Bedingungen. Praktisch heißt das: bei einer LD auf dem Rad sollte die Sitzposition nicht verändert und insbesondere nicht aufgestanden/aus dem Sattel gefahren werden. Bei einer Diagnostik im Laufen ist es wichtig, dass die Steigung konstant bleibt. Besonders konstant ist die Steigung auf einer Tartanbahn, dort liegt sie üblicherweise bei 0%. Stufentests können aber auch gut an einem langen, gleichmäßigen Anstieg absolviert werden.

Beispiel für einen Testablauf auf dem Rad

Hier ist ein exemplarischer Testablauf auf dem Rad skizziert:

 

  • Den Moxy auf dem Oberschenkel fixieren, für möglichst zuverlässige Werte sollte der Sensor auf dem Musculus rectus femoris ( lat.: gerader Muskel des Oberschenkels) fest getaped sein um ein Verrutschen während des Tests zu verhindern.
  • Herzfrequenz Sensor, Rollentrainer und Moxy mit dem Endgerät (Tacho, Uhr, Computer) koppeln und sicherstellen, dass alle Geräte valide (Ruhe-)Daten ausgeben.
  • Den Stufentest abhängig vom Leistungsniveau bei X Watt beginnen und alle 3 Minuten um Y Watt steigern (ein sicheres Protokoll ist bswp. bei 60 Watt zu starten und alle 3 Minuten zu steigern). Die Trittfrequenz und Sitzposition sollten den Test hindurch möglichst konstant gehalten werden. 
  • Zum Ende in die Ausbelastung gehen und nach Testabbruch die Trainingseinheit abspeichern.
  • Das Testfile an office@trainalyzed.com senden zur Auswertung

In der obigen Abbildung kann man einen exemplarischen Testablauf sehen. Der Stufentest ist anhand der Leistungsdaten (Grün) zu erkennen, die Sauerstoffsättigung (Pink) und die Herzfrequenz (Rot) folgen der stufenweise steigenden Intensität. Ideal wären noch Daten zur Frequenz, um etwaige Schwankungen in der Durchblutung und/oder Sättigung erklären zu können.  


Grundsätzlich sind nach diesem Schema Tests in verschiedensten Sportarten und Diszipinen durchführbar, aktuell konzentrieren wir uns aber vor allem auf die Durchführung und Auswertung von Rad- und Lauftests, bevor dann zukünftig nach und nach weitere Sportarten dazu kommen werden. Falls Interesse an weiteren / anderen Sportarten besteht, bitte gerne Kontakt mtit uns aufnehmen, wir sind an Kooperationen und Zusammenarbeit interessiert und könnten diese ggfs. priorisiert behandeln. 😉

Ergebnisse

Quasi sekündliche “Laktatmessung” vor Ort

Eines der wichtigsten Argumente für die Effektivität der NIRS Diagnostik ist die kontinuierliche Messung am Muskel, also dem Ort des Geschehens. Hier wird sowohl während des Trainings als auch in der Leistungsdiagnostik Live wiedergegeben was im Muskel passiert, ohne den zeitlichen Versatz bspsw. einer Laktatmessung und vor allem ohne weitere Einflüsse von außen: es wird da gemessen wo die Leistung erbracht wird.
Als Ergebnis wird transparent was vorher nur indirekt und schwierig abschätzbar war: wo genau im Leistungs- und Muskelfaserspektrum ist ein Athlet / eine Athletin besser oder schlechter ausgebildet. Dies wird auch in der folgenden Abbildung ersichtlich, wo beispielhaft vier unterschiedliche Verläufe eines Stufentests zu sehen sind, die zu unterschiedlichen Auswertungen führen – unterschiedliche, individuelle Ergebnisse obwohl die getretenen Leistungen vergleichbar sind. Als Ergebnis der NIRS Diagnostik können unsere erfahrenen Diagnostiker unter Zuhilfenahme des TRAINALYZERs, markante Breakpoints im Sättigungsverlauf identifizieren und damit die aktuellen wichtigen physiologischen Stützstellen (maximales Pyruvat Defizit, maximales Laktat Steady State, minimale SmO2) definieren und Trainingsbereiche erstellen. Ergänzend kann auch der Durchblutungsverlauf wertvolle Hinweise auf die Güte der Sitzposition und Frequenz geben.

Damit und anhand des aktuellen Sättigungsverlaufs lässt sich nicht nur die Ausgestaltung des bisherigen Trainings gut abschätzen (bspw. zu viel / zu wenig Intensität, zu wenig Volumen, … ) sondern vor allem auch das effektivste individuelle Training für die kommende Trainingsphase vorhersagen.

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