Energetische und leistungsphysiologische Untersuchungen im Rollstuhlsport
Unter besonderer Berücksichtigung präventivmedizinischer Aspekte
- Art: Dissertation / Doktorarbeit
- Autor: Thomas Abel
- Abgabedatum: Juni 2002
- Umfang: 178 Seiten
- Dateigröße: 1,5 MB
- Note: 1,0
- Institution / Hochschule: Deutsche Sporthochschule Köln Deutschland
- ISBN (eBook): 978-3-8324-5951-2
-
ISBN (Paperback) :
978-3-8324-5951-2 P - ISBN (CD) :978-3-8324-5951-2 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Abel, Thomas Juni 2002: Energetische und leistungsphysiologische Untersuchungen im Rollstuhlsport, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: Energieverbrauch, Handbiken, Rennrollstuhl, Rollstuhl-Rugby, Rollstuhl-Tennis
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Dissertation / Doktorarbeit von Thomas Abel
Einleitung:
Präventivmedizinische Konzeptionen, welche die Situation von Menschen mit einer Rückenmarkserkrankung oder -verletzung berücksichtigen und auf systematischen Untersuchungen basieren, sind vor dem Hintergrund einer obligaten Kostenreduktion im Gesundheitswesen von großer Bedeutung. Die besondere Relevanz dieser Konzeptionen erschließt sich allerdings auch, weil für die Betroffenen neben der Rehabilitation zunehmend die individuelle Veränderung und Verbesserung der Lebenssituation und -qualität – in ihrer engen Verbindung mit der Prävention von sekundären Erkrankungen – in den Fokus des Interesses rückt. Dieser Wandel zur Selbstbestimmtheit und Eigenverantwortlichkeit impliziert eine Betonung der individuellen Kompetenzen und Ressourcen der betroffenen Menschen, die in ihrer Bildung auch auf Information angewiesen sind. Ziel aller – auch sportwissenschaftlichen und sportmedizinischen – Bestrebungen muss es deshalb sein, nicht nur die Integration in die Gesellschaft zu ermöglichen, sondern vor allem die selbstbestimmte, aktive Teilhabe in allen Bereichen unserer Gesellschaft nicht zu behindern. Diese Zielsetzung ist mittlerweile im Sozialgesetzbuch (SGB IX, § 1) gesetzlich festgeschrieben. Voraussetzung dieser hoffentlich sehr fruchtbaren Neuorientierung waren geradezu revolutionäre Veränderungen in der Behandlung und Versorgung von Menschen mit einer Rückenmarkserkrankung in der letzten Hälfte des 20. Jahrhunderts.
Im Bereich des Rollstuhlsports von Menschen mit einer Rückenmarkserkrankung oder -verletzung besteht aus präventivmedizinischer und leistungsphysiologischer Sicht ein erhebliches Wissensdefizit. Diese Vorenthaltung von Informationsressourcen ver- und behindert zweifelsfrei die gesetzlich geforderte aktive Teilhabe von Menschen, die vom Rollstuhl abhängig sind, da beispielsweise die selbstbestimmte aktive Prävention von Erkrankungen des atherogenen Formenkreises durch körperliche Aktivität aufgrund des Wissensdefizits nur unzureichend umsetzbar ist. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit war es möglich, umfangreiche physiologische Untersuchungen im Bereich des Rollstuhlsports durchzuführen, die darauf abzielten, diese Informationslücken zumindest teilweise zu schließen. Im Wesentlichen dienten die Untersuchungen dazu, folgende Fragen zu klären:
1. Wie hoch ist der belastungsbedingte Energieumsatz bei fünf ausgewählten, klassischen Rollstuhlsportarten? Durch welche zeitlichen Trainingsumfänge lassen sich die aus präventivmedizinischer Sicht empfohlenen Energieverbrauchswerte im Bereich des Rollstuhlsports erreichen und wie hoch ist der wöchentliche Energieverbrauchswert der Untersuchungsgruppe durch körperliche Aktivität?
2. Gibt es beim Handbiken aus leistungsphysiologischer Sicht Unterschiede hinsichtlich des mechanischen Wirkungsgrades zwischen den Zugformen Gleich- und Wechselzug?
3. Wie verhalten sich die Katecholamine im Blut und Urin unter Belastung in Abhängigkeit von der Läsionshöhe?
4. Wie verhält sich die Laktatkinetik im Dauertest auf dem Rollband unterhalb und im Bereich der Dauerleistungsgrenze bei Querschnittgelähmten? Sind Trainingsempfehlungen aufgrund der Laktatkinetik, wie sie im Bereich des Fußgängersports zur sportwissenschaftlichen und sportmedizinischen Routine gehören, auf Athleten im Rollstuhl übertragbar?
Inhaltsverzeichnis:
| 1. | Einleitung | 1 |
| 2. | Fragestellung | 12 |
| 3. | Methodik | 13 |
| 3.1 | Energieverbrauch beim Rollstuhlsport | 13 |
| 3.1.1 | Untersuchungsteilnehmer | 13 |
| 3.1.1.1 | Rollstuhl-Rugby | 14 |
| 3.1.1.2 | Rollstuhl-Tennis | 16 |
| 3.1.1.3 | Rollstuhl-Basketball | 17 |
| 3.1.1.4 | Rennrollstuhlfahren | 18 |
| 3.1.1.5 | Handbiken | 20 |
| 3.1.2 | Untersuchungsablauf | 21 |
| 3.1.2.1 | Messung des Energieumsatzes unter Ruhebedingungen | 22 |
| 3.1.2.2 | Messung des Energieverbrauchs unter Belastungsbedingungen | 24 |
| 3.1.2.3 | Berechnung des Energieverbrauchs mit Hilfe der indirekten Kalorimetrie | 26 |
| 3.2 | Leistungsphysiologie im Handbiken und Rennrollstuhlfahren | 27 |
| 3.2.1 | Untersuchungsteilnehmer | 27 |
| 3.2.2 | Untersuchungsablauf | 28 |
| 3.2.2.1 | Ergometerstufentest im eigenen Handbike als Gleichzug oder Wechselzug | 31 |
| 3.2.2.2 | Rollbandstufentest im Rennrollstuhl | 33 |
| 3.2.2.3 | Dauertest | 34 |
| 3.2.3 | Analytische Methoden | 35 |
| 3.2.3.1 | Meßmethode Körperfettwerte | 35 |
| 3.2.3.2 | Blutbilder und blutchemische Werte | 36 |
| 3.2.3.3 | Katecholamine im Blut | 37 |
| 3.2.3.4 | Katecholamine im Urin | 38 |
| 3.3 | Bestimmung der Laktatkonzentration | 38 |
| 3.4 | Messung der Herzfrequenzen | 39 |
| 3.5 | Statistik | 40 |
| 3.5.1 | t-Test für abhängige Stichproben | 40 |
| 3.5.2 | Varianzanalyse | 41 |
| 3.5.3 | Korrelation und Regression | 41 |
| 3.6 | Verwendete Geräte | 42 |
| 4. | Untersuchungsergebnisse | 44 |
| 4.1 | Energieverbrauch im Rollstuhlsport | 44 |
| 4.1.1 | Energieumsatz unter Ruhebedingungen | 44 |
| 4.1.1.1 | Absoluter Energieverbrauch | 44 |
| 4.1.1.2 | Relativer Energieverbrauch | 45 |
| 4.1.1.3 | Respiratorischer Quotient | 47 |
| 4.1.1.4 | Korrelation zwischen Energieverbrauch und Lokalisation der Schädigung | 48 |
| 4.1.1.5 | Korrelation zwischen relativem Energieverbrauch und Lokalisation der Schädigung bei kompletter Lähmung | 48 |
| 4.1.2 | Energieumsatz unter Belastungsbedingungen | 49 |
| 4.1.2.1 | Arbeitsumsatz | 49 |
| 4.1.2.2 | Absoluter belastungsbedingter Energieumsatz | 51 |
| 4.1.2.3 | Relativer belastungsbedingter Energieumsatz | 52 |
| 4.1.2.4 | Metabolische Einheiten (METs) | 53 |
| 4.1.2.5 | Respiratorischer Quotient | 55 |
| 4.1.2.6 | Herzfrequenz | 56 |
| 4.1.2.7 | Blutlaktatkonzentration | 57 |
| 4.1.2.8 | Korrelation zwischen relativem belastungsbedingten Energieumsatz und der Lokalisation der Schädigung | 59 |
| 4.1.2.9 | Korrelation zwischen relativem belastungsbedingten Energieumsatz von Athleten mit einer kompletten Lähmung und der Lokalisation der Schädigung | 59 |
| 4.1.2.10 | Korrelation zwischen Herzfrequenzwerten und der Lokalisation der Schädigung | 60 |
| 4.1.2.11 | Korrelation zwischen Herzfrequenzwerten von Athleten mit einer kompletten Lähmung und der Lokalisation der Schädigung | 61 |
| 4.2 | Übersicht der Mittelwerte des Energieverbrauchs | 63 |
| 4.3 | Leistungsphysiologische Aspekte im Handbiken und Rennrollstuhlfahren | 64 |
| 4.3.1 | Vergleich verschiedener Zugformen beim Handbiken | 64 |
| 4.3.1.1 | Maximale Wattleistung beim Gleich- und Wechselzugtest | 64 |
| 4.3.1.2 | Maximale Herzfrequenzen beim Gleich- und Wechselzugtest | 65 |
| 4.3.1.3 | Maximale Laktatwerte beim Gleich- und Wechselzugtest | 66 |
| 4.3.1.4 | Maximale Sauerstoffaufnahme beim Gleich- und Wechselzugtest | 66 |
| 4.3.1.5 | Herzfrequenzen bei definierten Wattleistungen | 67 |
| 4.3.1.6 | Laktatkonzentrationen bei definierten Wattleistungen | 69 |
| 4.3.1.7 | Sauerstoffaufnahme bei definierten Wattleistungen | 70 |
| 4.3.1.8 | Respiratorischer Quotient bei definierten Wattleistungen | 71 |
| 4.3.2 | Verhalten der Plasmakatecholamine und der Katecholaminausscheidung beim Handbiken und Rennrollstuhlfahren | 72 |
| 4.3.2.1 | Katecholaminkonzentrationen im Plasma | 72 |
| 4.3.2.2 | Katecholaminkonzentrationen im Urin | 74 |
| 4.3.2.3 | Korrelation zwischen den Noradrenalinkonzentrationen im Plasma und der Läsionshöhe | 76 |
| 4.3.2.4 | Korrelation zwischen den Adrenalinkonzentrationen im Plasma und der Läsionshöhe | 77 |
| 4.3.2.5 | Korrelation zwischen den Dopaminkonzentrationen im Plasma und der Läsionshöhe | 78 |
| 4.3.2.6 | Korrelation zwischen den Noradrenalinkonzentrationen im Urin und der Läsionshöhe | 79 |
| 4.3.2.7 | Korrelation zwischen den Adrenalinkonzentrationen im Urin und der Läsionshöhe | 80 |
| 4.3.2.8 | Korrelation zwischen den Dopaminkonzentrationen im Urin und der Läsionshöhe | 81 |
| 4.3.3 | Überprüfung von Trainingsempfehlungen im Dauertest beim Handbiken und Rennrollstuhlfahren | 82 |
| 4.3.3.1 | Herzfrequenzen | 83 |
| 4.3.3.2 | Laktatkonzentrationen | 87 |
| 4.3.3.3 | Sauerstoffaufnahme | 91 |
| 4.3.3.4 | Respiratorischer Quotient | 94 |
| 4.3.3.5 | Energieverbrauch | 97 |
| 5. | Diskussion | 101 |
| 5.1 | Energieumsatz unter Ruhebedingungen | 101 |
| 5.1.1 | Energieverbrauch | 101 |
| 5.1.2 | Respiratorischer Quotient | 104 |
| 5.1.3 | Korrelation der Energieverbrauchswerte mit der Lokalisation der Schädigung | 105 |
| 5.2 | Energieumsatz unter Belastungsbedingungen | 106 |
| 5.2.1 | Arbeitsumsatz | 107 |
| 5.2.2 | Absoluter und relativer belastungsbedingter Energieumsatz | 112 |
| 5.2.3 | Metabolische Einheiten (METs) | 113 |
| 5.2.4 | Respiratorischer Quotient | 114 |
| 5.2.5 | Herzfrequenz | 116 |
| 5.2.6 | Laktatkonzentration | 119 |
| 5.2.7 | Korrelation zwischen dem relativen belastungsbedingten Energieumsatz und der Läsionshöhe | 121 |
| 5.2.8 | Korrelation zwischen der Herzfrequenz und der Läsionshöhe | 123 |
| 5.3 | Leistungsphysiologische Aspekte: Handbiken und Rennrollstuhlfahren | 123 |
| 5.3.1 | Vergleich verschiedener Zugformen beim Handbiken | 123 |
| 5.3.1.1 | Maximale Wattleistung beim Gleich- und Wechselzugtest | 124 |
| 5.3.1.2 | Maximale Herzfrequenzen beim Gleich- und Wechselzugtest | 126 |
| 5.3.1.3 | Maximale Laktatwerte beim Gleich- und Wechselzugtest | 126 |
| 5.3.1.4 | Maximale Sauerstoffaufnahme beim Gleich- und Wechselzugtest | 127 |
| 5.3.1.5 | Herzfrequenzen bei definierten Wattleistungen | 127 |
| 5.3.1.6 | Laktatkonzentrationen bei definierten Wattleistungen | 128 |
| 5.3.1.7 | Sauerstoffaufnahme bei definierten Wattleistungen | 129 |
| 5.3.1.8 | Respiratorischer Quotient bei definierten Wattleistungen | 130 |
| 5.3.2 | Katecholamine beim Handbiken und Rennrollstuhlfahren | 130 |
| 5.3.2.1 | Katecholamine unter Ruhebedingungen und beim Stufentest | 131 |
| 5.3.2.2 | Korrelation zwischen den Katecholaminwerten und der Läsionshöhe | 133 |
| 5.3.3 | Überprüfung von Trainingsempfehlungen im Dauertest beim Handbiken und Rennrollstuhlfahren | 134 |
| 5.3.3.1 | Herzfrequenzen und Laktatkonzentrationen | 135 |
| 5.3.3.2 | Sauerstoffaufnahme und Respiratorischer Quotient | 138 |
| 5.3.3.3 | Energieverbrauch | 140 |
| 6. | Zusammenfassung | 142 |
| Literatur | 150 | |
| Danksagung | 161 | |
| Lebenslauf | 162 | |
| Anhang | I |
Diskussion eingesetzten großen Muskelmasse erscheint der Unterschied zwischen dem Basketball der Fußgänger und dem der Rollstuhlsportler erstaunlich gering. Unter Umständen sind die hohen Energieverbrauchswerte, die BURKE et al. (1985) ermittelten, wesentlich auf die Verwendung des Douglassacks zurückzuführen (21). Die vereinzelte Analyse der Atemgase ist zweifelsfrei weniger akkurat als die Verwendung eines breath-to-breath Systems, wie es in der vorliegenden Untersuchung verwendet wurde, 1985 aber noch nicht zur Verfügung stand. Bei den Sportarten Handbike, Tennis, Basketball und Rennrollstuhlfahren konnte bezüglich des Arbeitsumsatzes kein statistisch signifikanter Unterschied nachgewiesen werden. Dies war zunächst nicht zu erwarten, da insbesondere beim Tennis relativ lange Pausen in Erwartung des nächsten Balls bzw. zwischen den Ballwechseln entstehen, die zu einer Verminderung des durchschnittlichen Energieverbrauchs führen müssten. Um dieser Frage genauer nachzugehen, wurde der absolute und relative belastungsbedingte Energieumsatz (Arbeitsumsatz minus Ruheumsatz) der einzelnen Sportarten verglichen (s. 5.2.2). Nach den Untersuchungen von PAFFENBARGER et al. (1993) führt ein zusätzlicher wöchentlicher Energieverbrauch von 2000 bis 2500 kcal respektive ein täglicher zusätzlicher Energieverbrauch von etwa 300 bis 350 kcal zur größtmöglichen Reduzierung des Myokardinfarktrisikos (99). Übertragen auf – in den Studien von PAFFENBARGER nicht berücksichtigte – Rollstuhlsportler, müsste in den einzelnen Sportarten mit den in Tabelle 69 dargestellten zeitlichen Umfängen trainiert werden, um die Vorgaben zu realisieren. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die erhobenen Werte sich auf ein moderates Training (Borgwert ca. 12-14 bei [...]
AINSWORTH et al. (1993) zitiert, wobei das Antreiben des Rollstuhls (pushing wheelchair) dort allgemein mit 8 METs angegeben wird, ohne eine entsprechende Quelle zu nennen (5). Die von BURKE et al. (1985) angegebenen Werte des Energieverbrauchs in der Sportart Basketball liegen 1,5 METs oder 170,7 kcal/h höher als die in der vorliegenden Untersuchung gemessenen Werte (21). Ursächlich ist dies auf methodische Unterschiede bei den durchgeführten Untersuchungen zurückzuführen. Einerseits verwendeten BURKE et al. (1985) einen Douglassack, in dem Atemgase zu drei Zeitpunkten des Wettspiels gesammelt wurden, um sie später zu analysieren, andererseits wurde eine ausschließliche Wettkampfdiagnostik durchgeführt. Bei den hier vorliegenden Ergebnissen handelt es sich im Gegensatz dazu um Messungen des Energieverbrauchs im Training, wobei der Anteil des simulierten Wettkampfs bei etwa 50 % lag. Dieser Unterschied in den Intensitäten bei den Messungen des Energieverbrauchs in der Sportart Basketball äußert sich auch in den unterschiedlichen durchschnittlichen Herzfrequenzwerten, die BURKE et al. (1985) mit 141,5 S/min angeben, während in der vorliegenden Studie die mittlere Herzfrequenz beim Basketballtraining bei 133,5 S/min lag (21). SCHMIDT et al. (1995) konnten bei Nationalspielerinnen aus dem Bereich Rollstuhlbasketball unter Wettkampfbedingungen mit 151 S/min noch höhere Werte der durchschnittlichen Herzfrequenz nachweisen (121). Im Gegensatz dazu zeigten sich bei den Untersuchungen, die SCHÜLE im Rahmen von Trainingsanalysen bereits 1972 durchführte, durchschnittliche Herzfrequenzwerte unterhalb des von BURKE angegebenen Wertes (125). Die von den amerikanischen Autoren ermittelten Energieverbrauchswerte der BasketballSpieler erweisen sich aber auch im Vergleich zu nichtbehinderten Sportlern als erstaunlich hoch (5;21). AINSWORTH et al. quantifizieren den Energieverbrauch beim Basketballtraining von Fußgängern beispielsweise allgemein mit 6 METs (Basketball nongame general), während für das Wettkampfspiel 8 METs (Basketball game) angegeben werden (5). Unter Berücksichtigung der hohen Dynamik des Basketballspiels allgemein und der bei Fußgängern 109 [...]
Diskussion möglich, die Intensität der Trainingsbelastung vorzugeben bzw. zu standardisieren. Darüber hinaus sind Ballsportarten im Gegensatz zu den gleichförmigen Belastungen beim Handbiken oder Rennrollstuhlfahren durch einen azyklischen Verlauf gekennzeichnet, bei dem sich Belastungs- und Erholungsphasen in unregelmäßiger Folge abwechseln. Dadurch kommen die Analysen der Spielsportarten dem Anspruch auf Reproduzierbarkeit der erhobenen Ergebnisse nur eingeschränkt nach. Es ist allerdings zu berücksichtigen, dass dieses Problem für eine Vielzahl der von AINSWORTH et al. (1993) quantifizierten körperlichen Aktivitäten gilt (5). Vergleichswerte des Energieverbrauchs von Rollstuhlsportlern liegen nur aus dem Bereich Basketball vor. BURKE et al. (1985) wiesen unter Belastung einen Energieverbrauch von 6,5 [...]
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Arbeit zitieren:
Abel, Thomas Juni 2002: Energetische und leistungsphysiologische Untersuchungen im Rollstuhlsport, Hamburg: Diplomica Verlag
Schlagworte:
Energieverbrauch, Handbiken, Rennrollstuhl, Rollstuhl-Rugby, Rollstuhl-Tennis



