Maximale Sauerstoffaufnahme
Die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max) gibt an, wie viele Milliliter Sauerstoff der Körper im Zustand der Ausbelastung maximal pro Minute verwerten kann. Die Angabe erfolgt in Milliliter Sauerstoff pro Minute (ml O2/min). Die VO2max kann als Kriterium für die Bewertung der Ausdauerleistungsfähigkeit eines Menschen herangezogen werden, stellt allerdings nur die obere Grenze für die Ausdauerleistung dar (vgl. unten, Abschnitt „Trainingszustand und VO2max“) und wird daher auch als das „Bruttokriterium“ der Ausdauerleistungsfähigkeit bezeichnet.
Der absolute VO2max (l/min) berücksichtigt die Körpermasse nicht. Folglich weisen große und schwere Menschen prinzipiell höhere Werte auf als kleine und leichte. Oft wird daher die auf die Körpermasse bezogene relative maximale Sauerstoffaufnahme verwendet (Angabe in ml O2/min/kg Körpermasse), da ihre Aussagekraft bezüglich der Bewertung der Ausdauerleistungsfähigkeit für Sportarten, bei denen das Eigengewicht und/oder das Volumen des Körpers eine Rolle spielt (Laufen, Radfahren), höher ist. Die entsprechenden Werte sind so auch von Individuum zu Individuum besser vergleichbar.
Die VO2max repräsentiert die Prozesse, die an der Verwertung von Sauerstoff im Körper beteiligt sind:
- Zufuhr des Sauerstoffs aus der Luft über die Atmungsorgane
- Transport des Sauerstoffs im Blut über das Herz-Kreislauf-System
- Nutzung des Sauerstoffs in den Zellen der Arbeitsmuskulatur
- Nutzung des Sauerstoffs in den Zellen der übrigen Skelettmuskulatur, des Herzmuskels, der glatten Muskulatur, der Nervenzellen und Zellen der Organe, die Sauerstoff benötigen.
Verbesserung der VO2max
Das Ziel eines Trainings im Ausdauersport besteht unter anderem darin, die maximal mögliche Sauerstoffaufnahme zu erhöhen. Dies wird durch vielfältige Trainingsmethoden im Bereich der anaeroben Schwelle aber auch durch Grundlagenausdauertraining erreicht.
Trainingszustand und VO2max
Im Mittelpunkt des Trainings steht aber das Bestreben, die Dauerleistungsgrenzen wie den Respiratorischen Kompensationspunkt oder die Anaerobe Schwelle näher an die der VO2max entsprechende Leistung zu bringen.
Die VO2max zeigt nämlich nicht unmittelbar die Ausdauerleistungsfähigkeit eines Sportlers auf. Vielmehr zeigt sie, wie stark die maximale Sauerstoffaufnahme durch extrem hohe Leistung gesteigert werden kann. Die für die Momentanbelastung erforderliche Sauerstoffaufnahme wird dabei deutlich unterschritten, so dass die maximale Sauerstoffaufnahme i.d.R. bei einer Intensität erreicht wird, die der Athlet nur wenige Sekunden bis etwa zwei Minuten aufrechterhalten kann.
Dauerleistungsgrenzen wie etwa die iANS zeigen demgegenüber auf, welche Intensität ein Sportler dauerhaft (man geht von mindestens 20 Minuten aus) aufrechterhalten kann.
Der Prozentsatz der Ausschöpfung der VO2max bei Erreichen dieser Dauerleistungsgrenze kann daher als Indikator für den Trainingszustand angesehen werden. Er widerspiegelt u.a., wie gut der Körper in der Lage ist, Prozesse zu koordinieren, die Sauerstoff erfordern, aber trainiert werden müssen, wie z.B. die Laktatverwertung in den langsam zuckenden Muskelfasern, im Herzen und durch die Leber.
Bestimmung der VO2max
Auf einem Laufband oder Ergometer (Fahrrad, Ruder, Handrad) wird eine Ausbelastung des Organismus herbeigeführt. Über die Messung des Sauerstoffgehaltes der eingeatmeten Luft und der Menge der ausgeatmeten Luft kann die VO2max berechnet werden.
Alternative Bestimmung der VO2max
Ficksches Prinzip
Die VO2 max kann auch über eine venöse und arterielle Blutgasbestimmung nach dem Fickschen Prinzip ermittelt werden:
- $ \mathrm {VO_{2}\;max} =HMV(\mathrm {CaO_{2}} -\mathrm {CvO_{2}} ) $
HMV = Herzminutenvolumen, CaO2 = arterieller Sauerstoffgehalt, CvO2 = venöser Sauerstoffgehalt
Der arterielle, bzw. venöse Sauerstoffgehalt kann mit Hilfe der arteriellen bzw. venösen Sauerstoffsättigung, des Hämoglobingehaltes und der Hüfner-Zahl ermittelt werden.
Diese Messung ist die genaueste, wird aber aufgrund der Invasivität (Arterielle und zentralvenöse Katheteranlage zur Blutentnahme unter Belastung) eher in Forschungsprojekten als zur Routinediagnostik eingesetzt.
Cooper-Test
Kenneth H. Cooper entwarf für die US Air Force den nach ihm benannten Test, um die Ausdauerleistungsfähigkeit der Soldaten zu testen. Dabei wird die maximale Strecke gemessen, die der Proband in 12 Minuten laufen kann. Aus der Strecke lässt sich die relative VO2 max [ml/min/kg] mit folgender Formel schätzen:
- $ VO_{2}max\approx {d_{12}-505 \over 45} $
d12 = Strecke in Metern, die in 12 Minuten gelaufen wurde