DE102009044612A1

DE102009044612A1 - Method for determining performance and performance control in sports

Info

Publication number: DE102009044612A1
Application number: DE102009044612A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Weber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-05-26
Also published as: WO2011060780A3; WO2011060780A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Leistungsbestimmung und Trainingssteuerung im Sport auf der Basis einer Computersimulation des muskulären Energiestoffwechsels.The present invention relates to a new method for performance determination and training control in sport on the basis of a computer simulation of the muscular energy metabolism.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Leistungsbestimmung und Leistungssteuerung im Sport auf der Basis einer Computersimulation des muskulären Energiestoffwechsels.The present invention relates to a novel method for performance determination and power control in sports based on a computer simulation of muscular energy metabolism.

In Zahlreichen Sportarten spielt die konditionelle Leistungsfähigkeit eine übergeordnete Rolle. Die Wettkampfdauer und Wettkampfart aller Disziplinen haben gemein, dass die für die jeweilige Disziplin maximal zur Verfügung stehende Leistung und damit die maximal verfügbare Energie den größten Einfluss aller Einzelfaktoren auf das Wettkampfergebnis haben.In many sports, conditional performance plays a major role. The competition duration and type of competition of all disciplines have in common that the maximum available power for the respective discipline and thus the maximum available energy have the greatest influence of all individual factors on the competition result.

Aus diesem Grund wird der Bestimmung des Energiestoffwechsels im Sport allgemein eine große Bedeutung beigemessen.For this reason, the determination of energy metabolism in sport is generally given great importance.

Als Basistest aller Disziplinen wird meist der Laktatstufentest angewandt. Bei komplexeren Untersuchungen wird dieses Verfahren durch diverse kurze Maximaltests ergänzt, welche versuchen, Parameter wie die anaerobe Leistung und Kapazität oder die maximale Sauerstoffaufnahme zu erfassen.The basic test of all disciplines is usually the lactate level test. In more complex investigations, this method is supplemented by various short maximal tests which attempt to capture parameters such as anaerobic performance and capacity or maximum oxygen uptake.

Die bisher vorhandenen Verfahren bieten dabei nicht die Möglichkeit, die tatsächliche anaerobe laktazide (= glykolytische) Leistung oder die anaerob alaktazide Kapazität (Kapazität der muskulären Hochenergiephosphate) exakt zu erfassen.The existing methods do not offer the possibility of accurately detecting the actual anaerobic lactic acid (= glycolytic) performance or the anaerobic alactic acid capacity (capacity of the muscular high-energy phosphates).

Weiterhin bietet die Kombination der bislang angewandten Untersuchungen nicht die Möglichkeit, das Verhalten des muskulären Energiestoffwechsels als Folge einer Belastung exakt und differenziert sowie inhaltlich begründet darzustellen. Erschwerend kommt hinzu, dass sich die Bestimmungen zumeist nicht auf die leistungslimitierende Arbeitsmuskulatur beziehen, sondern eher globale Parameter wie Stoffkonzentrationen im Blut oder der Atemluft erfassen. Weiterhin ist man versucht anzunehmen, dass sich aufgrund der Ergebnisse solcher Untersuchungen Aussagen über die nötigen Reize im Training zur Verursachung der gewünschten Adaptationen im Sinne einer Leistungssteigerung treffen ließen, insbesondere zur Steuerung des Trainings anhand der Laktatleistungskurve aus Stufentestverfahren. Dieser Zustand ist beachtlich, da diese Vorgehensweise schon seit Jahrzehnten, zumeist von den Entwicklern der Testverfahren selber, in Frage gestellt wurde. Dies ist insbesondere problematisch, da sich bisher kein gesetzmäßiger Zusammenhang zwischen der im Stufentest gemessenen Parameter und der sich daraus abgeleiteten Angaben hinsichtlich der Trainingssteuerung, im Sinne einer kausalen Ursache-Wirkungs Verknüpfung, finden ließ.Furthermore, the combination of the examinations used so far does not offer the opportunity to present the behavior of the muscular energy metabolism as a result of a stress exactly and differentiated as well as justified in terms of content. To make matters worse, that the provisions are usually not related to the performance-limiting working muscles, but rather capture global parameters such as concentrations of substances in the blood or the respiratory air. Furthermore, it is tempting to assume that, based on the results of such examinations, statements about the necessary stimuli in the training for causing the desired adaptations in terms of an increase in performance could be made, in particular for controlling the training based on the lactate power curve from the step test procedure. This condition is considerable, since this procedure has been called into question for decades, mostly by the developers of the test methods themselves. This is particularly problematic, since so far no legitimate relationship between the parameters measured in the step test and the information derived therefrom with regard to the training control, in terms of a causal cause-effect link found.

Die Erstellung der Trainingsvorgaben anhand der oben beschriebenen Testverfahren geschieht basierend auf der ermittelten Blutlaktatkonzentration. Daraus resultiert die Problematik, dass versucht wird, mittels eines temporären Produkts des anaeroben laktaziden Stoffwechsels, welches sich zudem nicht ausschließlich auf das produzierende Organ bezieht, die Adaptation in einem Training zur Steigerung der aeroben Leistung zu steuern. Dabei handelt es sich nicht einmal um eine direkte Kontrolle des Parameters. Vielmehr wird aufgrund der Blutlaktatkonzentration bei einer definierten Belastung im Labor auf die Herzfrequenz, Leistung oder Geschwindigkeit im Labor und dann von diesem Parameter auf die Belastung im Training rückgeschlossen.The preparation of the training specifications based on the test methods described above is done based on the determined blood lactate concentration. This results in the problem that attempts are made by means of a temporary product of anaerobic lactic acid metabolism, which also does not exclusively refer to the producing organ to control the adaptation in a training to increase the aerobic performance. This is not even a direct control of the parameter. Rather, due to the blood lactate concentration at a defined load in the laboratory on the heart rate, performance or speed in the laboratory and then inferred from this parameter on the load in training.

Dieser Zustand in der Forschung und Praxis der Humanleistungsphysiologie behindert die Sicht auf eine inhaltlich begründete Regulation des Energiestoffwechsels und die daraus resultierenden Zusammenhänge mit der Leistungsfähigkeit. Mögliche Leistungsentwicklungen sowie Potentiale durch entsprechende Untersuchungen können mittels der üblichen Untersuchungsverfahren nicht dargestellt werden.This condition in the research and practice of human performance physiology obstructs the view of a content-based regulation of the energy metabolism and the resulting correlations with the performance. Possible performance developments as well as potentials through appropriate examinations can not be represented by the usual examination methods.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung des muskulären Energiestoffwechsels im Sport bereitzustellen, das als komplexes Instrument zur differenzierten Beschreibung der Leistungsentwicklung sowie des Potentials eines Athleten oder einer Athletin mittels in vivo leicht erfassbarer Parameter dienen kann.The present invention is therefore based on the object of providing a method for determining the muscular energy metabolism in sport, which can serve as a complex instrument for a differentiated description of the performance development and the potential of an athlete by means of in vivo easily detectable parameters.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung des muskulären Energiestoffwechsels im Sport, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man bei einem Probanden

a. anthropometrische Daten erhebt, die ausgewählt sind unter der Messung von Körpergröße und Gewicht, der Bestimmung des Unterhautfettgewebes und der Bestimmung der Körperzusammensetzung,
b. die maximale Sauerstoffaufnahme VO_2max bestimmt,
c. die maximale Glykolyserate G_max und/oder G_maxGLC und/oder als proportional Größe die maximale Laktatbildungsrate Vlamax bestimmt und
d. die funktionelle Kapazität des Hochenergiephosphatsystems des Probanden als Differenz zwischen erbrachter Energie abzüglich der Anteile aus Glykolyse und Atmung nach erschöpfender Arbeit gemäß der in Gleichung 5 beschriebenen Beziehung
bestimmt, wobei P die funktionelle Kapazität des Hochenergiephosphatsystems beschreibt, E_ges für die bis zur Erschöpfung gesamt erbrachte Energie steht, E_G für die anteilig aus der Glykolyse erbrachte Energie steht und E_A die entsprechend aus der Atmung erbracht Energie bezeichnet.

This object is achieved by a method for determining the muscular energy metabolism in sports, which is characterized in that one in a subject

a. collecting anthropometric data selected from the measurement of height and weight, determination of subcutaneous fatty tissue and determination of body composition,
b. the maximum oxygen uptake VO _{2max is} determined
c. the maximum glycolysis rate G _max and / or G _maxGLC and / or proportional size determines the maximum lactate formation rate Vlamax and
d. the functional capacity of the subject's high energy phosphate system as the difference between the energy delivered minus the glycolysis and respiration percentages after exhaustive work according to the relationship described in Equation 5
determines, where P is the functional capacity of the high-energy phosphate system, E _ges for the total energy produced to exhaustion, E _{G stands} for the pro-rata provided by the glycolysis energy and E _A corresponding to the energy provided by respiration called energy.

Die Erfindung umfasst zum einen die Methodik der Datenerhebung mittels geeigneter Messgeräte sowie zum anderen die Berechnung des Stoffwechsels mittels eines Modells sowie die Berechnung geeigneter Trainingsbelastungen, vorzugsweise durch eine geeignete Computersoftware.The invention comprises on the one hand the method of data collection by means of suitable measuring devices and on the other hand the calculation of the metabolism by means of a model as well as the calculation of suitable training loads, preferably by a suitable computer software.

Vorteilhafterweise lassen sich anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens für jeden Probanden steady state Kennlinien des Energiestoffwechsels berechnen, wobei die Genauigkeit in der Vorhersage der anaeroben Schwelle deutlich höher ist, als bei allen in der Literatur vorgestellten und validierten Verfahren.Advantageously, using the method according to the invention, steady state characteristics of the energy metabolism can be calculated for each subject, the accuracy in the prediction of the anaerobic threshold being significantly higher than in all the methods presented and validated in the literature.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit, anhand vorab im Feld und/oder im Labor durchführbarer Leistungsmessungen, das tatsächliche Verhalten des Energiestoffwechsels in Training und Wettkampf differenziert nachzuberechnen. Der Einfluss beliebiger Szenarien, z. B. einer trainingsinduzierten veränderten Leistungsfähigkeit oder Änderungen der Wettkampftaktik und deren Einfluss auf ein Wettkampfergebnis kann realitätsnah am Computer nachempfunden werden.The method according to the invention offers the possibility of differentiating the actual behavior of the energy metabolism in training and competition by means of performance measurements that can be carried out in the field and / or in the laboratory beforehand. The influence of arbitrary scenarios, eg. B. a training-induced change in performance or changes in the competition tactics and their influence on a competition result can be modeled realistic on the computer.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bietet sich eine inhaltlich begründete, exakte und differenzierte Leistungsbestimmung für die praktische Anwendung. Die Einsatzmöglichkeiten dieses Verfahrens werden primär in der Prognose und Beurteilung von Leistungsentwicklungen, in Optimierungsverfahren sowie der Trainings- und Wettkampfanalyse und der Trainingssteuerung (im Sinne der Planung und Analyse des Trainings) gesehen.The method according to the invention offers a content-based, exact and differentiated determination of the performance for practical application. The application possibilities of this procedure are primarily seen in the prognosis and evaluation of performance developments, in optimization procedures as well as the training and competition analysis and the training control (in the sense of the planning and analysis of the training).

Durch die Vorhersagbarkeit von Leistungsentwicklungen und Leistungspotentialen, basierend auf den in vivo erfassten Kenngrößen, ist es nun nicht mehr notwendig, durch zeitaufwendige praktische Versuche mögliche wie auch unmögliche Leistungen anzustreben.The predictability of performance developments and performance potentials, based on the characteristics recorded in vivo, means that it is no longer necessary to aim for possible as well as impossible performances through time-consuming practical trials.

Die weit verbreiteten mobilen Systeme zur Erfassung der Leistung in Echtzeit in Labor und Feld bieten die Möglichkeit, Belastungsprofile von Wettkämpfen auf zu erstellen. Solche Systeme sind beispielsweise Leistungsmesssysteme am Rad, GPS Module, Radarsysteme und Beschleunigungsmesser für die Bewegungsgeschwindigkeit, oder Videoanalysen zur Erfassung der Geschwindigkeiten in Mannschafts- und Spielsportarten.The widespread mobile systems for real-time performance in laboratory and field offer the possibility to create load profiles of competitions. Such systems include, for example, power metering systems on the wheel, GPS modules, radar systems and speedometer accelerometers, or video analyzes to record speeds in team and game sports.

Anhand der Leistungsdaten ist es mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens nunmehr ebenso möglich, nicht nur die Belastung, sondern vor allem die Beanspruchung des im Sport primär leistungsbestimmenden Energiestoffwechsels nachzuempfinden. Dadurch ist es möglich, Analysen und Prognosen von bzw. für Wettkämpfe anhand der persönlichen physiologischen Kenngrößen eines Athleten/einer Athletin zu erstellen.Based on the performance data, it is now also possible by means of the method according to the invention to emulate not only the stress but, above all, the stress on the energy metabolism primarily determining performance in sport. This makes it possible to create analyzes and forecasts of or for competitions based on the personal physiological characteristics of an athlete.

Die maximale Sauerstoffaufnahme wird vorzugsweise mittels üblicher Stufen-, Rampen oder anderer Maximaltests bestimmt. Dabei wird die maximale Sauerstoffaufnahme mittels entsprechender Analysegeräte gemessen oder gemäß der dem Fachmann bekannten Korrelationberechnungen aus der Geschwindigkeit bzw. Leistung im Test ermittelt.The maximum oxygen uptake is preferably determined by means of customary step, ramp or other maximum tests. In this case, the maximum oxygen uptake is measured by means of appropriate analyzers or determined in accordance with the correlation calculations known to those skilled in the art from the speed or power in the test.

Alternativ wird die VO_2max, unter Kenntnis von Gmax sowie G bei mindestens einer Intensität, berechnet. Hierzu wird die Gleichung 3a (siehe unten) nach X umgeformt. Gleichung 2 (siehe unten) wird nach VO_2max aufgelöst und das mittels der umgeformten Gleichung 3a ermittelte X eingesetzt.Alternatively, the VO _{2max is calculated} , knowing Gmax and G at least one intensity. For this purpose, equation 3a (see below) is transformed into X. Equation 2 (see below) is resolved to VO _2max and the X determined by the transformed Equation 3a is used.

Zur Bestimmung der maximalen anaerob laktaziden Leistung werden beispielsweise jeweils vor und nach einer maximalen Sprintbelastung Blutproben zur Bestimmung des Laktatwertes genommen. Die gebildete Menge Laktat ist die Differenz aus Ruhewert und maximalen Nachbelastungswert. Die so ermittelte Menge von Laktat wird durch die Bildungszeit dividiert. Weiterhin kann die Bildungsrate analog auch mit Hilfe der sogenannten Bateman-Funktion ( Dost F. H. (1968) Grundlagen der Pharmakokinetik. Thieme, Stuttgart ) berechnet werden. Die Bildungszeit ist die gesamte Belastungszeit (Dauer des Sprints) abzüglich eines kurzen Zeitraumes zu Beginn des Belastung in dem kein Laktat produziert wurde. Diese Verzögerungszeit wird als fester Wert angenommen oder aufgrund des Zeitverlaufs der im Sprint erbrachten Leistung ermittelt.To determine the maximum anaerobic lactic acid performance, for example, blood samples are taken before and after a maximum sprint load to determine the lactate value. The amount of lactate formed is the difference between the resting value and the maximum afterload value. The amount of lactate thus determined is divided by the time of education. Furthermore, the rate of education can be analogous with the help of the so-called Bateman function ( Dost FH (1968) Principles of Pharmacokinetics. Thieme, Stuttgart ) be calculated. The education time is the total load time (duration of the sprint) less a short one Period at the beginning of the stress in which no lactate was produced. This delay time is taken as a fixed value or determined based on the time course of the performance provided in the sprint.

Die Sprintzeiten betragen vorzugsweise zwischen 5 und 60 Sekunden, üblicherweise im Bereich von 10 bis 20 Sekunden, bevorzugtermaßen 15 Sekunden. Die Bewegungsgeschwindigkeit und der Bewegungswiderstand müssen so hoch sein dass maximale Leistungen erzielt werden können. Die Amplitude der Bewegung und die Frequenz sind entsprechend aufeinander abzustimmen. Die Bewegeungsgeschwindigkeit sollte beim Radfahren im Bereich von 30 bis 240 Kurbelumdrehungen je Minute liegen, vorzugsweise 80 bis 150 U/min, besonders bevorzugt 100 bis 140 U/min. Im Laufen liegen die Bewegungsfrequenzen im Bereich von 1 bis 9 Schritten/Sekunde. Im Schwimmen liegen die Frequenzen im Bereich von 20 bis 90 Armzüge/min. Im Rudern im Bereich von 10 bis 120 Schläge/min. Der geschätzte laktatbildungsfreie Zeitraum wird im Bereich von 1 bis 30 Sekunden angenommen, vorzugsweise bei etwa 2 bis 6 Sekunden. Erfindungsgemäß bevorzugt wird der laktatbildungsfreie Zeitraum pauschal als im Bereich von 10 bis 30% der Gesamtbelastungsdauer liegend angenommen. Die exakte Bestimmung ist mittels der Leistungsabgabe bzw. Geschwindigkeit möglich, da die maximale Leistung vor einer deutlichen Aktivierung der Glykolyse erbracht wird und da nach der deutlichen Glykolyseaktivierung die Konzentration von Kreatinphosphat in der Muskulatur bereits signifikant abgefallen ist. Aus diesem Grund fällt das Ende des Laktatbildungsfreien Zeitraum mit einer deutlichen, nicht reversiblen Abnahme der erbrachten Leistungs zusammen. Dabei ist eine Abnahme der Leistung von > 3% (bzw. einer Reduktion größer des Messfehlers des verwendetenen Messgeräts) als der Zeitpunkt des vermehrten Einsatzes der Glykolyse zu betrachten. Dieser Zeitraum, bzw. der Abfall der Leistung lässt sich z. B. durch eine kontinuierliche Messung der Leistung auf Rad/Ruderergometer oder z. B. durch die Geschwindigkeitsmessung im Laufen (z. B. via Lasersystem, Lichtschranken etc.) erfassen. Im Laufen wird dann die erbrachte Leistung und einbeziehung des Körpergewichts sowie der Laufbandsteigung berechnet, mittels dem Fachmann bekannten üblichen Formeln. Bei einem Test ist zu beachten, dass die kinetische Energie, welche benötigt wird, um auf die Zielbewegungsfrequenz (in Umdrehungen/Minute, Schritte/Minute etc.) zu beschleunigen, zwischen 20 und 120 j/kg des Körpergewichts betragen muss, damit dieser Zeitpunkt des Leistungrückgangs verlässlich bestimmt werden kann. Idealerweise beträgt die Energie 30–80 J/kg Körpergewicht bzw. 30–100 J/kg fettfreier Körpermasse. Die Fettfreie Körpermasse wird entweder durch eine Messung des Körperfettanteils mittels handelsüblicher Verfahren (Bio Impedanzanalyse, Calipometrie, Unterwasserwiegen etc.) oder mittels einer Abschätzung über den Body Mass Index bestimmt. Weiterhin kann die Energie ebenfalls (idealerweise) bezogen auf die eingesetzte bzw. vorhandene Muskelmasse angegeben werden. In diesem Fall liegt der Bereich zwischen 40 j/kg und 240 j/kg der absoluten Muskelmasse des Körpers. Die Energie ausgedrückt in j/kg eingesetzter Muskemasse hat dementsprechend einen Bereich zwischen 40 j/kg und 1500 j/kg. Die absolute Muskelmasse lässt sich mittels bekannter Verfahren bestimmen, oder mittels Körpergröße und Gewicht bestimmen.The sprint times are preferably between 5 and 60 seconds, usually in the range of 10 to 20 seconds, preferably 15 seconds. The movement speed and the resistance to movement must be so high that maximum performance can be achieved. The amplitude of the movement and the frequency are to be matched accordingly. The speed of travel during cycling should be in the range of 30 to 240 crank revolutions per minute, preferably 80 to 150 rev / min, more preferably 100 to 140 rev / min. While running, the movement frequencies are in the range of 1 to 9 steps / second. In swimming, the frequencies are in the range of 20 to 90 arms / min. In rowing in the range of 10 to 120 beats / min. The estimated lactation-free period is assumed to be in the range of 1 to 30 seconds, preferably about 2 to 6 seconds. According to the invention, the lactate-free period is generally assumed to be in the range of 10 to 30% of the total load duration. The exact determination is possible by means of the power output or speed, since the maximum power is provided before a significant activation of glycolysis and since the concentration of creatine phosphate in the muscle has already significantly dropped after the significant glycolysis activation. For this reason, the end of the lactation-free period coincides with a significant, non-reversible decrease in the service provided. In this case, a decrease in the power of> 3% (or a reduction greater than the measurement error of the measuring device used) is to be regarded as the time of increased use of glycolysis. This period, or the drop in performance can be z. B. by a continuous measurement of performance on the bike / rowing ergometer or z. B. by the speed measurement while running (eg via laser system, photoelectric sensors, etc.) capture. During running, the performance and inclusion of the body weight and the treadmill inclination are then calculated by means of conventional formulas known to the person skilled in the art. In a test, it should be noted that the kinetic energy needed to accelerate to the target movement frequency (in revolutions / minute, steps / minute, etc.) must be between 20 and 120 j / kg of body weight, hence this time of the decline in performance can be reliably determined. Ideally, the energy is 30-80 J / kg of body weight or 30-100 J / kg of lean body mass. Fat-free body mass is determined either by measuring the body fat percentage using commercially available methods (bio impedance analysis, calipometry, underwater weighing, etc.) or by estimating the body mass index. Furthermore, the energy can also (ideally) be given based on the muscle mass used or existing. In this case, the range is between 40 j / kg and 240 j / kg of the body's absolute muscle mass. The energy expressed in j / kg of muscle mass has accordingly a range between 40 j / kg and 1500 j / kg. The absolute muscle mass can be determined by known methods, or determined by body size and weight.

Um die korrekte Beschleunigungsenergie zu gewährleisten muss z. B. die Schwungmasse eines Ergometers, der Widerstand eines Laufbandes bzw. die Topographie der Teststrecke im Feld, so gewählt werden, dass die maximale Leistungsabgabe innerhalb der ersten 0,1–6 Sekunden, vorzugsweise 1 bis 5 Sekunden, des Tests, oder spätestens nach 30% der Testdauer erbracht werden. Weiterhin ist die Bewegungsfrequenz der Gliedmaßen (Kurbelumdrehungen/Minute, Ruderschläge/Minute, Armzüge/Minute, Schrittfrequenz und Vergleichbare) dem Leistungsstand anzupassen, so dass eine maximale Leistungsabgabe des Probanden möglich ist. Für Leistungsbestimmungen auf dem Laufband wird hierzu zu Testbeginn die Steigung des Laufbands in Prozent Anstieg in einem Bereich von 1/30 bis ¼ des Körpergewichts des Probanden in Kilogramm eingstellt. Idealerweise in einem Bereich von 1/15 bis 1/8. Für eine genauere Bestimmung kann auch hier die fettfreie Körpermasse herangezogen werden. Hierbei soll die Steigung des Laufbandes in Pozent 1/20 bis 1/3 des der fettfreien Körpermasse des Probanden in Kilogramm entsprechen. Idealerweise 1/10 bis ¼. Die Steigung des Laufbandes kann dabei während des Tests variiert werden, so daß die Steigung in Prozent bis auf 0% abnimmt um wie oben beschrieben eine maximale Bewegungsgeschwindigkeit zu gewährleisten. Das Laufband ist dabei so zu regeln, dass es eine maximale Leistungsabgabe des Probanden ermöglicht. Im Idealfall bedeutet dies eine frei wählbare Geschwindigkeit des Laufbandes, welche z. B. durch eine frei bewegliche Lauffläche erreicht wird, welche von dem Probanden selber angetrieben wird. Weiterhin eignen sich Laufbänder die durch einen Motor gesteuert werden, jedoch die Geschwindigkeit in ausreichend kurzer Zeit anpassen um stets eine maximale willkürlich bestimmte Laufgeschwindigkeit des Probanden zu gewährleisten.To ensure the correct acceleration energy z. B. the inertia of an ergometer, the resistance of a treadmill or the topography of the test track in the field, are selected so that the maximum power output within the first 0.1-6 seconds, preferably 1 to 5 seconds of the test, or at the latest 30% of the test duration. Furthermore, the movement frequency of the limbs (crankshaft revolutions / minute, oar strokes / minute, Armzüge / minute, step frequency and comparable) to the power level, so that a maximum power output of the subject is possible. For performance requirements on the treadmill, the slope of the treadmill in percent increase in a range of 1/30 to 1/4 of the subject's body weight in kilograms is set at the beginning of the test. Ideally in a range of 1/15 to 1/8. For a more accurate determination, the fat-free body mass can also be used here. Here, the slope of the treadmill in Pozent 1/20 to 1/3 of the fat-free body mass of the subject in kilograms correspond. Ideally 1/10 to ¼. The slope of the treadmill can be varied during the test, so that the slope in percent decreases to 0% in order to ensure a maximum movement speed as described above. The treadmill is to be regulated so that it allows a maximum power output of the subject. Ideally, this means a freely selectable speed of the treadmill, which z. B. is achieved by a freely movable tread, which is driven by the subject itself. Furthermore, treadmills are controlled by a motor, but adjust the speed in a sufficiently short time to always ensure a maximum arbitrarily determined running speed of the subject.

Vorzugsweise bestimmt man in Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens die maximale Glykolyse- bzw. Laktatbildungsrate mittels eines kurzen Sprinttests oder eines Stufentests oder eines vergleichbaren Verfahrens.Preferably, in step c) of the method according to the invention, the maximum rate of glycolysis or lactate formation is determined by means of a short sprint test or a step test or a comparable method.

Bei Stufentests oder Stufentest ähnlichen Verfahren, und bei Belastungen mit steady state oder quasi steady state Belastungen, wird mindestens eine Belastung mit bekannter Laktatproduktion identifiziert.In steady-state or step-test-like procedures, and under steady state or quasi-steady state stress conditions, at least one load of known lactate production is identified.

Ist die Laktatproduktion G bekannt, wird nach Gleichung 3a (siehe unten), nach Umformung dieser nach G_max, G_max berechnet. If the lactate production G is known, then according to equation 3a (see below), after transformation of this into G _max , G _{max is} calculated.

Die Ermittlung der Laktatproduktion bei einer bekannten Belastung erfolgt z. B. durch die Bestimmung der anaeroben Schwelle. In diesem Stoffwechselzustand ist die Laktatproduktion gleich dem Laktatabbau. Der Laktatabbau ist durch die Gleichung 6 (siehe unten) aufgrund der VO₂ bestimmbar. Die VO₂ muss dabei nicht gemessen werden, sondern kann auch nach Gleichung 1 berechnet werden. Die Bestimmung von G_maxGLC erfolgt indem die entsprechenden Untersuchungen zu einem Zeitpunkt mit ausreichendem Glucose Angebot (d. h. speziell der Muskelglykogenspeicher) durchgeführt werden.The determination of lactate production at a known load is z. B. by the determination of the anaerobic threshold. In this metabolic state, lactate production is equal to lactate degradation. Lactate degradation is determinable by equation 6 (see below) due to VO ₂ . The VO ₂ does not have to be measured, but can also be calculated according to Equation 1. The determination of G _maxGLC is carried out by performing the corresponding examinations at a time with sufficient glucose supply (ie specifically the muscle glycogen stores).

Für die Bestimmung der funktionellen Kapazität des Hochenergiephosphatsystems des Probanden in Schritt d) wird eine Belastung gewählt, die über 100% der Dauerleistungsgrenze entspricht. Die entsprechende Intensität wird nach Gleichung 1 (siehe unten) berechnet. Mittels der Belastungszeit und der Belastungsintensität wird die gesamt erbrachte Energie als Integral der Leistung über die Zeit bestimmt.For the determination of the functional capacity of the subject's high-energy phosphate system in step d), a load is selected which corresponds to more than 100% of the continuous power limit. The corresponding intensity is calculated according to equation 1 (see below). By means of the load time and the load intensity, the total energy produced is determined as the integral of the power over time.

Eine absolute Ausbelastung bis zur Kontraktionsunfähigkeit bzw. Insuffizienz der Leistungserbringung ist Voraussetzung. Während vor, und nach dem Test werden die Atemgase und die Laktatkonzentrationen gemessen. Die abgegebene Leistung, Laufgeschwindigkeit oder vergleichbare wird gemessen und abgespeichert.An absolute load up to the incapacity to contract or insufficiency of the service provision is a prerequisite. During and before the test, the respiratory gases and lactate concentrations are measured. The output power, running speed or similar is measured and stored.

Die Bestimmung der maximalen anaeroben laktaziden. Leistung entspricht der maximalen Laktatbildungsrate (VLamax). Weiterhin lässt sich mit diesem Parameter die Aktivität von glykolytischen Enzymen auf muskulärer Ebene in vivo abschätzen.The determination of the maximum anaerobic lactic acid. Performance corresponds to the maximum lactate production rate (VLamax). Furthermore, this parameter can be used to estimate the activity of glycolytic enzymes on the muscular level in vivo.

Hierfür wird die gemessene Laktatbildungsrate auf das gleiche Bezugssystem wie das der Enzymaktivitäten umgerechnet, also üblicherweise je Kilogramm Muskelfeuchtgewicht. Empirisch wurde gefunden, dass:
Die Aktivität der Phosphofruktokinase (PFK) in μmol/min/gww = Gmax (= VLamax)·0,2821 + 28,183 entspricht. Damit ist Gmax im Mittel doppelt so groß wie die Aktivität der PFK, was die Tatsache wiederspiegelt dass das Produkt der PFK-Reaktion im Verhältnis 1:2 zur gebildeten Menge Pyruvat steht.For this purpose, the measured lactate formation rate is converted to the same reference system as that of the enzyme activities, ie usually per kilogram muscle wet weight. Empirically it was found that:
The activity of phosphofructokinase (PFK) in μmol / min / gww = Gmax (= VLamax) x 0.2821 + 28.183 corresponds. Thus, Gmax is on average twice as large as the activity of PFK, reflecting the fact that the product of the PFK reaction is in the ratio 1: 2 to the amount of pyruvate formed.

Im Einzelnen wird die Berechnung des muskulären Energiestoffwechsels wie folgt durchgeführt:
Es besteht eine Beziehung zwischen der Belastungsintensität (Watt, Geschwindigkeit oder vergleichbare) sowie der benötigten Menge an Energie bzw. Sauerstoffaufnahme. Diese Beziehung kann, muss aber nicht linear verlaufen, sondern kann z. B. aufgrund eines sich ändernden Wirkungsgrades Schwankungen unterliegen (K₁ in Gleichung 1 abhängig von I).In detail, the calculation of the muscular energy metabolism is carried out as follows:
There is a relationship between the stress intensity (watts, speed or similar) as well as the required amount of energy or oxygen intake. This relationship may, but need not be linear, but may, for. B. due to a changing efficiency fluctuations (K ₁ in equation 1 depends on I).

Die Beziehung in allg. Form lautet:

The relationship in general form is:

Dabei ist A_SS die benötigte Menge an Sauerstoff im steady state (je Zeitschritt = VO₂) bzw. Energie (je Zeitschritt), I die Intensität (in Watt, Geschwindigkeit oder Äquivalente), K₁ ist die Energie/Sauerstoffmenge je Einheit der Intensität (variabel) und R der Grundbedarf.Here, A _{SS is} the required amount of oxygen in steady state (per time step = VO ₂ ) or energy (per time step), I the intensity (in watts, speed or equivalents), K ₁ is the energy / oxygen amount per unit of intensity (variable) and R the basic requirement.

Für nicht steady state Bedingungen wird die Kinetik der Sauerstoffaufnahme mittels üblicher Modelle (z. B. Barstow T. J. Med. Sci. Sports. Exerc. (1994) 26 (11) 1327–1334 ) bzw. mittels gekoppelter Differentialgleichungen ( Stirling et al. 2005, Bulletin of Mathematical Biology, 67 (2005) 989–1015) ) berechnet.For steady-state conditions, the kinetics of oxygen uptake is determined by means of common models (eg. Barstow TJ Med. Sci. Sports. Exerc. (1994) 26 (11) 1327-1334 ) or by means of coupled differential equations ( Stirling et al. 2005, Bulletin of Mathematical Biology, 67 (2005) 989-1015) ).

Durch die rechnerisch und/oder durch entsprechende Untersuchungen ermittelte maximale Sauerstoffaufnahme (VO_2max), sowie der aus Gleichung 1 berechneten oder mittels entsprechenden Untersuchungen gemessenen Energie/Sauerstoffbedarfs lässt sich die Aktivierung des Stoffwechsels herleiten.The maximum oxygen uptake (VO _2max ) determined by calculation and / or by appropriate tests, as well as the energy / oxygen requirement calculated from equation 1 or measured by means of appropriate examinations, can be used to derive the activation of the metabolism.

Diese Aktivierung lässt sich z. B. Ausdrücken in Form der sich ändernden Konzentration von ADP und/oder AMP in der Zelle oder als Potential an der Mitochondrienmembran.This activation can be z. B. terms in terms of the changing concentration of ADP and / or AMP in the cell or as potential on the mitochondrial membrane.

Eine geeignete Form zur Beschreibung ist:

A suitable form for description is:

Dabei ist X der Aktivator (Konzentration, Membranpotential an der inneren Mitochondrienmembran, eine Kombination aus mehreren unterschiedlichen Faktoren, oder Vergleichbare), n der Exponent der Aktivators welcher den Einfluss von X verändert z. B. um weitere, die Aktivierung des Stoffwechsels beeinflussende Faktoren mit einzubeziehen und trotzdem sich nur auf einen Aktivator (X (bzw. eine Aktivatorgruppe) zu beschränken. n muss nicht konstant sein, sondern ändert sich mit der Intensität und damit der prozentualen Nutzung der VO_2max, was den sich ändernden Einfluss weiterer, den Stoffwechsel aktivierender, Faktoren Rechnung trägt. (Da das Gleichgewicht von ADP z. B. abhängig vom Energiezustand der Zelle ist, vergleichbares gilt für das Potential an der inneren Mitochondrienmembran.)Where X is the activator (concentration, membrane potential at the inner mitochondrial membrane, a combination of several different factors, or similar), n is the exponent of the activator which changes the influence of X z. For example, in order to include other factors influencing the activation of the metabolism and yet to limit itself to one activator (X (or one activator group), n does not have to be constant, but changes with the intensity and thus the percentage use of the VO _2max , which _accounts for the changing influence of other factors that activate the metabolism (since the equilibrium of ADP depends, for example, on the energy state of the cell, the same applies to the potential of the inner mitochondrial membrane).

K₂ ist eine konstante welche die halbmaximale Aktivierung in Abhängigkeit von n beschreibt, m ist die Körpermasse des Probanden. K₁ und R entstammen der Gleichung 1.K ₂ is a constant which describes the half-maximal activation as a function of n, m is the body mass of the subject. K ₁ and R are from Equation 1.

Berechnung der Glykolyse Aktivierung:Calculation of glycolysis activation:

Unter Kenntnis von X lässt sich die Aktivierung der Glykolyse, bzw. der Laktatproduktion beschreiben:

Knowing X, the activation of glycolysis or lactate production can be described:

m beschreibt hier den Einfluss von X auf die Glykolyse (2 bis 4, üblicherweise 3), m kann sich ebenfalls in Abhängigkeit der relativen Belastung, ausgedrückt z. B. als Prozentsatz der VO_2max, ändern. G ist die Aktivierung der Glykolyse bzw. die Laktatproduktion, K₃ eine von m abhängige Konstante welche die halbmaximale Aktivierung der Glykolyse/Laktatproduktion beschreibt, X der Aktivator (Gl. 2). G_max ist die maximale Laktatproduktion bzw. Glykolyserate.Here, m describes the influence of X on the glycolysis (2 to 4, usually 3), m can also be expressed as a function of the relative load, expressed in terms of e.g. As a percentage of VO _2max . G is the activation of glycolysis or lactate production, K _{3 is} a constant dependent on m, which describes the half-maximal activation of glycolysis / lactate production, X the activator (equation 2). G _max is the maximum lactate production or glycolysis rate.

Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Glykolyse, insbesondere die Phosphofruktokinase, stark pH abhängig ist. Gleichung 3a wird dementsprechend erweitert:

It should be noted that glycolysis, in particular phosphofructokinase, is strongly pH-dependent. Equation 3a is extended accordingly:

H⁺ ist die Konzentration der Wasserstoffionen, K4 die 50% Inaktivierungskonstante (10^–18 bis 10^–22, im Mittel 10^–20 entsprechend einem pH Wert von 6,7 bei m = 3).H ⁺ is the concentration of hydrogen ions, K4 the 50% inactivation constant (10 ^-18 to 10 ^-22 , on average 10 ^-20 corresponding to a pH of 6.7 at m = 3).

Weiterhin ist die Glykolyserate abhängig vom Angebot des Ausgangsubstrats der Glucose.Furthermore, the glycolysis rate is dependent on the supply of the starting substrate of glucose.

Dementsprechend wird das Angebot von Glucose berücksichtigt:

Accordingly, the offer of glucose is considered:

Dabei ist G_max die maximale Glykolyse bzw. Laktatbildungsrate, G_maxGLc die maximale Glykolyserate bei maximalem Glucose Angebot, GLC das Angebot von Glucose und I der Exponent welcher den Einfluss der Glucoseverfügbarkeit beschreibt.Here G _{max is} the maximum glycolysis or lactate formation rate, G _maxGLc the maximum glycolysis rate at maximum glucose supply, GLC the supply of glucose and I the exponent which describes the influence of the glucose availability.

Berechnung von Laktataufnahme und Verteilung:Calculation of lactate intake and distribution:

Der maximale Abbau von Laktat kann berechnet werden:

The maximum degradation of lactate can be calculated:

Dabei ist K₄ ein Umrechnungsfaktor Laktat-VO₂ (0,014–0,025, üblicherweise 0,02049), K₅ ist ein Faktor der das Verteilungsvolumen beschreibt (0,25 bis 0,5, je nach Disziplin, Geschlecht, Sportart, Konstitutionstyp ca. 0,35–0,45). VO₂ ist die auf das Körpergewicht bezogene Sauerstoffaufnahme je Zeitschritt.Here, K _{4 is} a conversion factor lactate VO ₂ (0.014-0.025, usually 0.02049), K ₅ is a factor that describes the volume of distribution (0.25 to 0.5, depending on discipline, gender, sport, constitution type approx. 0.35-0.45). VO ₂ is the body weight based oxygen uptake per time step.

Da der reale Abbau von Laktat jedoch abhängig von der Konzentration ist, wird diese mit einbezogen:

However, since the actual degradation of lactate is dependent on the concentration, it is included:

Dabei beschreibt CLa die Konzentration von Laktat Kel ist die Eliminationskonstante welche die Halbmaximale Aktivierung des Laktatabbaus beschreibt.Here, CLa describes the concentration of lactate Kel is the elimination constant which describes the half-maximal activation of lactate degradation.

Kel kann ermittelt werden indem die Gleichung 6b nach Kel aufgelöst wird:

Kel can be determined by solving equation 6b for Kel:

Damit lässt sich Kel für mittels beliebiger Belastungen ermitteln sofern die VO_2max und VLa_max bekannt sind und während der Belastung VO_2ss und Cla_ss (was der Konzentration von Laktat in einem Steady State Zustand entspricht) gemessen wird.This allows Kel to be determined by means of arbitrary loads as long as the VO _2max and VLa _{max are} known and measured during the load VO _2ss and Cla _ss (which corresponds to the concentration of lactate in a steady state state).

Berechnung der funktionellen Kapazität des Hochenergiephosphatsystems:Calculation of the functional capacity of the high energy phosphate system:

Die funktionelle Kapazität des Hochenergiephosphatsystems lässt sich beschreiben als Differenz zwischen erbrachter Energie abzüglich der Anteile aus Glykolyse und Atmung nach erschöpfender Arbeit. Daraus lässt sich folgende Beziehung ableiten:

The functional capacity of the high-energy phosphate system can be described as the difference between the energy released minus the levels of glycolysis and respiration after exhaustive work. From this, the following relationship can be derived:

P beschreibt dabei die funktionelle Kapazität des Hochenergiephosphatsystems, E_ges ist die bis zur Erschöpfung gesamt erbrachte Energie, E_G ist die anteilig aus der Glykolyse erbrachte Energie, E_A die entsprechend aus der Atmung erbracht Energie.P describes the functional capacity of the high-energy phosphate system, E _ges is the total energy delivered to exhaustion, E _G is the energy produced pro-rata from glycolysis, E _{A is} the energy produced from respiration.

E_ges lässt sich dabei als Integral der über die Zeit bis zur Erschöpfung erbrachten Leistung ermitteln. E_A ist aus der berechneten oder während erschöpfender Arbeit gemessenen VO₂, ebenfalls als Integral, zu berechnen.E _ges can be determined as the integral of the performance over time to exhaustion. E _A is to be calculated from the calculated or during exhaustive work measured VO ₂ , also as an integral.

E_G kann dabei auf zwei unterschiedliche Art und Weisen ermittelt werden:

1.) kongruent zu der in Gl. 3b aufgeführten Berechnung der Glykolyserate,
2.) mittels Messung des Belastungs- und Nachbelastungslaktatwertes.

E _G can be determined in two different ways:

1.) Congruent to that in Eq. 3b, the calculation of the glycolysis rate,
2.) by measuring the load and Nachlastungslaktatwertes.

Zu 1.): Da es sich bei der erschöpfenden Arbeit um Belastungen oberhalb der maximalen aeroben Leistungsfähigkeit handelt, wird der Aktivator X auf einen ausreichenden Wert gesetzt (Alternativ kann X auch aus Gleichung 2 für die entsprechende Intensität extrapoliert werden). Damit ist G in Gl. 3b nur noch von H⁺ abhängig.To 1.): Since the exhaustive work is loads above the maximum aerobic efficiency, the activator X is set to a sufficient value (Alternatively, X can also be extrapolated from Equation 2 for the corresponding intensity). Thus G is in Eq. 3b only dependent on H ⁺ .

Zu 2.): Es erfolgen Laktatmessungen aus dem Blut oder der Arbeitsmuskulatur. Bei Probenentnahme aus dem Blut wird ein entsprechender Umrechnungsfaktor berücksichtigt. Aus der Differenz von Ruhewert (vor Belastung) und maximalem Nachbelastungswert geteilt durch die Zeit wird die mittlere Bildungsrate errechnet. Weiterhin wird der Anteil welcher oxidativ beseitigt wurde berechnet:

To 2.): There are lactate measurements from the blood or the working musculature. When sampling from the blood, a corresponding conversion factor is taken into account. From the difference between resting value (before load) and maximum afterload value divided by time, the mean rate of education is calculated. Furthermore, the proportion which was removed oxidatively was calculated:

Ohne eine Nachsimulation des Stoffwechsels während der Ausbelastung kann der Anteil der Kreatinphosphats mittels der mittleren Laktatbildungsrate, der Sauerstoffkinetik sowie der aeroben Leistung gemäß Gleichung 7 abgeschätzt werden:

Without replicating the metabolism during exercise, the proportion of creatine phosphate can be estimated by means of mean lactate formation rate, oxygen kinetics and aerobic power according to Equation 7:

Dabei sind m₁, m₂, m₃, b₁, b₂ und b₃ die empirisch gefundenen Werte aus gekoppelten Regressionsanalysen.
m1 = 0,001–0,2, vorzugsweise 0,06–0,1, besonders bevorzugt 0,087
m2 = 300 bis 700, vorzugsweise 500–550, besonders bevorzugt 539,19
m3 = –0,9 bis –0,3, vorzugsweise –0,8 bis –0,4 besonders bevorzugt –0,632
b1 = 3–7, vorzugsweise 5,5 bis 6,5, besonders bevorzugt 5,75
b2 = –90 bis –30, vorzugsweise –65 bis –60, besonders bevorzugt –63,36
b2 10 bis 30, vorzugsweise 16 bis 22, besonders bevorzugt 18,5
E_anaerob ist der anaerobe Energiebeitrag an der Gesamtanenergie, Via die mitt
lere Laktatbildung im Test, Tau_VO2 und Latenz_VO2 die Zeitkonstante bzw. Zeitverzögerung der Sauerstoffkinetik.M ₁ , m ₂ , m ₃ , b ₁ , b ₂ and b _{3 are} the empirically found values from coupled regression analyzes.
m1 = 0.001-0.2, preferably 0.06-0.1, more preferably 0.087
m2 = 300 to 700, preferably 500-550, more preferably 539.19
m3 = -0.9 to -0.3, preferably -0.8 to -0.4, more preferably -0.632
b1 = 3-7, preferably 5.5 to 6.5, more preferably 5.75
b2 = -90 to -30, preferably -65 to -60, more preferably -63.36
b2 10 to 30, preferably 16 to 22, particularly preferably 18.5
E _anaerobic is the anaerobic energy contribution to the total energy, Via the mitt
Leak formation in the test, Tau _VO2 and latency _VO2 the time constant or time delay of the oxygen _kinetics .

Für die Steuerung, Analyse und Planung eines Trainingsprogrammes, lassen sich anhand der Ergebnisse der Analysen und Berechnungen Richtlinien für eine Trainingsgestaltung und Analyse erstellen.To control, analyze, and plan a training program, you can use the results of the analysis and calculations to create guidelines for training design and analysis.

Ein weiterer Gegestand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Trainigssteuerung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man

a) den Anteil an langsam zuckenden Muskelfasern des Typs 1 gemäß Gleichung 8 bestimmt,
wobei die Konstanten e1, e2, e3 und e4 empirisch gefundene Werte darstellen, für die folgende Wertebereiche gelten: e₁ liegt im Bereich von 0,06 bis 01, e₂ liegt im Bereich von 0,15 bis 0,5, e₃ liegt im Bereich von 0,05–0,15, e₄ liegt im Bereich von 1 bis 1,8; tdec die Zeitdifferenz zwischen dem irreversiblen Leistungsabfall im Sprinttest und dem Beginn des Tests ist; tges die effektive Belastungszeit des selbigen Sprinttests beschreibt und F1(%) den prozentualen Anteil der Muskelfasern des langsam zuckenden Typs 1 beschreibt;
b) den Anteil an Fasern des Typs 1 steigert, indem man den Anteil an Trainingseinheiten mit einem Sauerstoffumsatz von mindestens 1–3% der auf den entsprechenden Zeitraum umgerechneten maximalen Sauerstoffaufnahme, verglichen mit den gesamten Tagen des Bezugszeitraumes, auf ein Verhältnis von 1:4 bis 3:3, besonders bevorzugt 2,8:3 oder höher einstellt, oder
c) den Anteil an Fasern des Typs 1 zu Gunsten der schnell zuckenden Fasern des Typs 2 verringert, indem man den Anteil an Trainingseinheiten mit einem Sauerstoffumsatz von mindestens 1–3% der auf den entsprechenden Zeitraum umgerechneten maximalen Sauerstoffaufnahme, verglichen mit den gesamten Tagen des Bezugszeitraumes, auf ein Verhältnis von unter 2:4, vorzugsweise 2,8:3 oder weniger einstellt.

Another feature of the present invention is a method for trainigssteuerung, which is characterized in that one

a) determines the proportion of slow-twitch Type 1 muscle fibers according to Equation 8,
where the constants e1, e2, e3 and e4 represent empirically found values for which the following value ranges apply: e ₁ is in the range of 0.06 to 01, e ₂ is in the range of 0.15 to 0.5, e ₃ is in the range of 0.05-0.15, e ₄ is in the range of 1 to 1.8; tdec is the time difference between the irreversible performance drop in the sprint test and the beginning of the test; tges describes the effective loading time of the same sprint test and F1 (%) describes the percentage of slow-twitch Type 1 muscle fibers;
(b) increase the level of Type 1 fibers by setting the proportion of exercise units with an oxygen turnover of at least 1-3% of the maximum oxygen uptake converted to the corresponding period to a ratio of 1: 4 compared to the whole days of the reference period to 3: 3, more preferably 2.8: 3 or higher, or
(c) reduce the proportion of Type 1 fibers in favor of the Type 2 fast - twitch fibers by increasing the proportion of exercise units with an oxygen turnover of at least 1-3% of the maximum oxygen uptake converted to the corresponding period compared to the total days of Reference period, to a ratio of less than 2: 4, preferably sets 2.8: 3 or less.

Für die Steuerung des Belastungsumfangs zur Steigerung der maximalen Sauerstoffaufnahme gilt folgendes:
Mittels üblicher Modelle (z. B. Barstow T. J. Med. Sci. Sports. Exerc. (1994) 26 (11) 1327–1334 ) bzw. mittels gekoppelter Differentialgleichungen ( Stirling et al. 2005, Bulletin of Mathematical Biology, 67 (2005) 989–1015) ), oder der Gleichung 1 wird die umgesetzte Menge Sauerstoff berechnet. Der Umsatz an Sauerstoff für einen Trainingszeitraum (Belastungsbedingt + Ruhe) zwischen 3 und 14 Tagen sollte dabei 2–20%, besonders bevorzugt 3–10% der auf den gleichen Zeitraum umgerechneten aktuell nach o. g. Verfahren gemessenen oder berechneten maximalen Sauerstoffaufnahme betragen. Als Zielsetzung für das Training sollte eine Ziel max. Sauerstoffaufnahme formuliert werden. Die Trainingsbelastung (inkl. Ruhe und aller sonstigen Umsätze) sollte dann mehr als 3% dieser Zielsauerstoffaufnahme betragen. The following applies to the control of the load extent to increase the maximum oxygen uptake:
Using standard models (eg Barstow TJ Med. Sci. Sports. Exerc. (1994) 26 (11) 1327-1334 ) or by means of coupled differential equations ( Stirling et al. 2005, Bulletin of Mathematical Biology, 67 (2005) 989-1015) ), or Equation 1, the converted amount of oxygen is calculated. The conversion of oxygen for a training period (stress-related + rest) between 3 and 14 days should be 2-20%, more preferably 3-10% of the measured over the same period currently measured or calculated by the above method maximum oxygen uptake. The objective for the training should be a goal max. Be formulated oxygen uptake. The training load (including rest and all other sales) should then amount to more than 3% of this target oxygen intake.

Ein weiterer Parameter, welcher in einem unmittelbaren, gesetzmäßigen Zusammenhang zur mitochondrialen Belastungsanpassung steht, ist die Konzentration von AMP (Adenosinmonophosphat). Die Konzentration von AMP lässt sich ermitteln, indem in Gleichung 2 der Aktivator X rein auf das Substrat ADP bezogen wird. Dafür muss n auf 1,4 bis 2 gesetzt werden. Die Konzentration von AMP ist dann: [AMP] = (z·[ADP]²)/[ATP]. Der Term [ATP] beschreibt dabei die Konzentration von Adenosinmonophosphat in mmol/kg Muskelmasse. Der Wert kann als fix in einem Bereich von 2,5 bis 7,5, typischerweise 5, angenommen werden. Die Konstante z entspricht der Gleichgewichtskonstante, welche in einem Bereich von 0,6 bis 1,2, besonders bevorzugt 0,85 bis 1,05 liegt.Another parameter directly related to mitochondrial exercise adaptation is the concentration of AMP (adenosine monophosphate). The concentration of AMP can be determined by referring to Activator X in Figure 2 purely on the substrate ADP. For this, n must be set to 1.4 to 2. The concentration of AMP is then: [AMP] = (z · [ADP] ² ) / [ATP]. The term [ATP] describes the concentration of adenosine monophosphate in mmol / kg muscle mass. The value may be assumed to be fixed in a range of 2.5 to 7.5, typically 5. The constant z corresponds to the equilibrium constant, which is in a range from 0.6 to 1.2, more preferably 0.85 to 1.05.

Innerhalb eines Abschnitts sportlichen Trainings von 4 bis 12 Tagen, sollte die akkumulierte AMP Menge am Tag zwischen 0,1 und 1 mmol/kg Muskelmasse betragen. Für den Betrachtungszeitraum sollte aus Gründen des Überlastungsschutzes und damit einer Leistungsabnahme anstatt einer Zunahme, einen Wert von 5 nicht übersteigen.Within a 4 to 12 day workout period, the AMP accumulated amount per day should be between 0.1 and 1 mmol / kg muscle mass. For the period under consideration, a value of 5 should not be exceeded for reasons of congestion protection and therefore a decrease in performance rather than an increase.

Da sich die Trainingsbelastung (als Produkt von Belastungsdauer und Belastungshöhe) sowohl durch die Konzentration von AMP (s. o.) als auch nach %tualer Nutzung der Sauerstoffaufnahme ausgedrückt (s. o.), durch die Belastungsdauer sowie die Belastungsintensität beeinflussen lässt und mit hoher sowie geringer Trainingsdichte (Trainingsdichte = Trainingseinheiten/Zeitraum, z. B. Einheiten pro Woche) erbracht werden kann, muss den weiteren Aspekten der Trainingsgestaltung, also Belastungsintensität und Belastungsdichte, Rechnung getragen werden. Daher wird auf diese weiteren Aspekte der Trainingsplanung unten eingegangen.Since the training load (as a product of load duration and load level) can be influenced both by the concentration of AMP (see above) and by% of oxygen uptake (see above), by the duration of the load and the intensity of exercise, and with high and low training density (exercise density = Training units / period, eg units per week), the further aspects of the training design, ie load intensity and load density, must be taken into account. Therefore, these other aspects of training planning are discussed below.

Aus den o. g. Verfahren lässt sich die Zusammensetzung der eingesetzten Arbeitsmuskulatur bestimmen. Nach empirischen Erkenntnissen aus gekoppelten Regressionsgleichungen lässt sich feststellen, dass der Anteil an langsam zuckenden Typ 1 Fasern wie folgt zu bestimmen ist:

From the above-mentioned methods, the composition of the working muscles used can be determined. According to empirical findings from coupled regression equations, it can be stated that the proportion of slow-twitch type 1 fibers is to be determined as follows:

Die Konstanten e1, e2, e3, e4 sind empirisch gefundene Werte. e1 liegt im Bereich von 0,06–01, e2 im Bereich von 0,15–0,5, e3 im Bereich von 0,05–0,15, e4 im Bereich von 1 bis 1,8.The constants e1, e2, e3, e4 are empirically found values. e1 is in the range of 0.06-01, e2 in the range of 0.15-0.5, e3 in the range of 0.05-0.15, e4 in the range of 1 to 1.8.

Dabei ist tdec die Zeitdifferenz zwischen dem o. g. irreversiblen Leistungsabfall im o. g. Sprinttest und dem Beginn des Tests. Tges beschreibt die effektive Belastungszeit des selbigen Sprinttests. F1(%) beschreibt den prozentualen Anteil der Muskelfasern des langsamen zuckenden Typs 1.Where tdec is the time difference between the o. G. irreversible loss of performance in o. g. Sprint test and the beginning of the test. Tges describes the effective load time of the same sprint test. F1 (%) describes the percentage of slow twitch type 1 muscle fibers.

Für eine Steigerung des Anteils an Typ 1 Fasern ist die Trainingsdichte ein entscheidender Faktor. Um den Anteil an Typ 1 Fasern zu steigern, muss der Anteil an Trainingseinheiten mit einem Sauerstoffumsatz von mindestens 2–3% der auf den entsprechenden Zeitraum umgerechneten maximalen Sauerstoffaufnahme (s. o.), verglichen mit den gesamten Tagen des Bezugszeitraumes in einem Verhältnis von 2:3 bis 2,8:3 liegen. Für eine Abnahme der Typ 1 Fasern zu Gunsten der schnell zuckenden Typ 2 Fasern muss das o. g. Verhältnis unter 2,8:3 liegen.For an increase in the proportion of type 1 fibers training density is a crucial factor. In order to increase the proportion of Type 1 fibers, the proportion of training sessions with an oxygen turnover of at least 2-3% of the maximum oxygen uptake converted to the corresponding period (see above) must be compared to the whole days of the reference period in a ratio of 2: 3 to 2,8: 3 are. For a decrease of the type 1 fibers in favor of the fast twitch type 2 fibers the o. G. Ratio below 2.8: 3 lie.

Ebenfalls lässt sich die Trainingsintensität anhand der Erkenntnisse des erfindungsmäßigen Verfahrens herleiten. Dies ist möglich da sich bekanntermaßen schnellzuckende Muskelfasern effektiver bei höheren Belastungsintensitäten anpassen, langsamere eher bei geringeren Intensitäten. Dabei steigt der Anteil der eingesetzten Fasern des Typs 2 sprunghaft nach überschreiten einer Intensität welcher der anaeroben Schwelle entspricht.The training intensity can also be derived from the findings of the method according to the invention. This is possible because it is known that fast-acting muscle fibers adapt more effectively at higher exercise intensities, slower ones at lower intensities. The proportion of fibers used of type 2 increases abruptly after exceeding an intensity which corresponds to the anaerobic threshold.

Dabei beträgt der chronische Anteil von Belastungen entsprechend der anaeroben Schwelle nie mehr als durchschnittlich (bezogen auf einen Trainingszeitraum von z. B. einer Woche) 30 min/24 h. Tagesbelastungen entsprechend oder höher als die anearobe Schwelle sind dabei nie mehr als 120 min/24 h. The chronic proportion of burdens corresponding to the anaerobic threshold is never more than average (based on a training period of, for example, one week) 30 min / 24 h. Daily loads corresponding to or higher than the anearobe threshold are never more than 120 min / 24 h.

Der Anteil von Belastungen oberhalb 85% der Intensität entsprechend der anaeroben Schwelle ist bestimmt durch: t85% = F1(%)·r The proportion of burdens above 85% of the intensity corresponding to the anaerobic threshold is determined by: t85% = F1 (%) · r

Wobei t85% den prozentualen Anteil von Belastungen von 85% oder mehr der anaeroben Schwelle im Trainingszeitraum von 3–25 Tagen beschreibt. r ist ein empirisch gefundener Faktor im Bereich von 0,8 bis 1,2, besonders bevorzugt 0,9 bis 1,1. Dabei ist zu beachten dass die durchschnittliche Belastung ausgedrückt als %satz der anaeroben Schwelle weiterhin abhängig vom Belastungsumfang ist (welcher sich aus o. g. Verfahren zur Bestimmung der Belastung als % der Sauerstoffaufnahme oder AMP bestimmen lässt). Bezogen auf einen Trainingszeitraum von 3 bis 25 Tagen ist das Verhältnis „Vtr” für ein durchschnittliches Trainingsaufkommen von 0,25 bis 4,5 h Training je 24 h zu beachten. Für die durchschnittle Intensität des Trainings (lavg) bezogen auf die anaerobe Schwelle und einen Trainingszeitraum von 3 bis 25 Tagen: lavg = j1·Vtr² – j2·Vtr+ j3. Where t85% describes the percentage of loads of 85% or more of the anaerobic threshold in the training period of 3-25 days. r is an empirically found factor in the range of 0.8 to 1.2, more preferably 0.9 to 1.1. It should be noted that the average exposure expressed as% of the anaerobic threshold is still dependent on the extent of exposure (which can be determined from the above-mentioned method for determining the exposure as% of oxygen uptake or AMP). Based on a training period of 3 to 25 days, the ratio "Vtr" for an average training volume of 0.25 to 4.5 h training per 24 h is to be considered. For the average intensity of the training (lavg) related to the anaerobic threshold and a training period of 3 to 25 days: lavg = j1 * Vtr ² - j2 * Vtr + j3.

Die Konstanten j1, j2 und j3 sind empirisch gefundene Werte. Wobei j1 im Bereich von 2 bis 4,5 liegt, j2 im Bereich von 20 bis 40 und j3 im Bereich von 80 bis 140.The constants j1, j2 and j3 are empirically found values. Where j1 ranges from 2 to 4.5, j2 ranges from 20 to 40, and j3 ranges from 80 to 140.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Dost FH (1968) Principles of Pharmacokinetics. Thieme, Stuttgart [0020]
Barstow TJ Med. Sci. Sports. Exerc. (1994) 26 (11) 1327-1334 [0034]
Stirling et al. 2005, Bulletin of Mathematical Biology, 67 (2005) 989-1015) [0034]
Barstow TJ Med. Sci. Sports. Exerc. (1994) 26 (11) 1327-1334 [0064]
Stirling et al. 2005, Bulletin of Mathematical Biology, 67 (2005) 989-1015) [0064]

Claims

Method for determining the muscular energy metabolism in sport, characterized in that a subject is a. collecting anthropometric data selected from the measurement of height and weight, and / or the determination of subcutaneous fatty tissue and / or the determination of body composition, b. the maximum oxygen uptake VO _2max determined, c. the maximum glycolysis rate G _max and / or G _maxGLC and / or the maximum lactate formation rate Vlamax determined and d. the functional capacity of the subject's high energy phosphate system as the difference between the energy delivered minus the glycolysis and respiration percentages after exhaustive work according to the relationship described in Equation 5

where P is the functional capacity of the high-energy phosphate system, E _{ges is} the total energy delivered to exhaustion, E _{G is} the proportion of energy produced by the glycolysis, and E _{A is} the energy produced by respiration.

Process according to Claim 1, characterized in that, in step b), the maximum oxygen uptake VO _{2max is determined} by methods selected from step, ramp or other maximum _tests , or by determining the VO _2max with knowledge of Gmax and G at least one Intensity calculated.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that in step c) the maximum rate of glycolysis or lactate formation is determined by means of a short sprint test or a step test or a comparable method.

Method for determining the maximum anaerobic lactic acid performance in sport, characterized in that a. takes blood samples before and after maximum exposure to determine lactate levels, b. determines the amount of lactate formed as the difference between the resting value and the maximum afterload value, c. in step b. divided amount of lactate divided by the education time, the education time is defined as the total load time, minus a short delay time at the beginning of the load in which no lactate is produced and this delay time is assumed to be a fixed value, or due to the timing of during the Load is determined.

A method according to claim 4, characterized in that the loading time in the case of Sprints preferably between 5 and 60 seconds, in particular in the range of 10 to 20 seconds, preferably 15 seconds, wherein the movement speed and the resistance to movement must be so high that maximum power can be achieved.

A method according to claim 4 or 5, characterized in that the movement speed is depending on the sport in an area which is selected from a. 30 to 240 crank revolutions per minute, preferably 80 to 150 rev / min, more preferably 100 to 140 rev / min while cycling, b. 1 to 9 steps / second while running, c. 20 to 90 Arms / min while swimming and d. 10 to 120 beats / min while rowing.

Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that the lactate formation free period a. is assumed to be in the range of 1 to 30 seconds, preferably about 25 seconds, or b. assumed to be in the range of 10 to 30% of the total duration of the load, or c. by using the power output or speed, taking advantage of the fact that the end of the lactation-free period coincides with a significant, non-reversible decrease in the power delivered, with a decrease in power of> 3% or a power reduction greater than the measurement error of the meter used as the time of increased use of glycolysis is considered and this lactate formation-free period is detected by a continuous measurement of performance on wheel / rower or by the speed measurement in running.

A method according to claim 7, characterized in that in a continuous measurement according to step c. It should be noted that the kinetic energy needed to accelerate to the target motional frequency must be between 20 and 120 j / kg of body weight, preferably 30 to 80 J / kg of body weight or 30-100 J / kg of lean body mass , or analogously thereto, the slope of a treadmill in percent 1/30 to ¼ of the body mass of the subject in kilograms equivalent

Method according to one of claims 4 to 8, characterized in that the maximum power output within the first 0.1-6 seconds, preferably 1 to 5 seconds, or at the latest after 30% of the test period of the test is provided.

Use of the method according to one of claims 1 to 9 for the control, analysis and / or planning of a training program in sports.

Method for training control, which is characterized in that a. determines the proportion of slow-twitch Type 1 muscle fibers according to Equation 8,

where the constants e1, e2, e3 and e4 represent empirically found values for which the following value ranges apply: e ₁ is in the range of 0.06 to 01, e ₂ is in the range of 0.15 to 0.5, e ₃ is in the range of 0.05-0.15, e ₄ is in the range of 1 to 1.8; tdec is the time difference between the irreversible performance drop in the sprint test and the beginning of the test; tges describes the effective loading time of the same sprint test and F1 (%) describes the percentage of slow-twitch Type 1 muscle fibers; b. increase the proportion of Type 1 fibers by setting the proportion of training sessions with an oxygen turnover of at least 1-3% of the maximum oxygen uptake converted to the corresponding period to a ratio of 1: 4 to 3, compared to the total days of the reference period : 3, more preferably 2.8: 3 or higher, or c. reduce the proportion of Type 1 fibers in favor of the Type 2 fast-twitch fibers by increasing the proportion of training sessions with an oxygen turnover of at least 1-3% of the maximum oxygen uptake converted to the corresponding period compared to the total days of the reference period; to a ratio of less than 2: 4, preferably 2.8: 3 or less.