Cardiorespiratorische Metriken für Training und Erholung

Die Messung und Interpretation cardiorespiratorischer Parameter ist grundlegend für das Monitoring von Trainingszustand, Erholung und Leistungsfähigkeit. Sie liefert sowohl objektive als auch subjektive Informationen über die physiologische Anpassung, Ermüdung und Trainingsbereitschaft.

1. VO2max – Maximale Sauerstoffaufnahme

Definition:
VO2max beschreibt das maximale Volumen an Sauerstoff (ml/kg/min), das der Körper unter Belastung aufnehmen und verwerten kann. Es ist ein zentraler Indikator der aeroben Kapazität und Ausdauerleistungsfähigkeit.

Physiologie:
VO2max wird bestimmt durch:

VO2max= Herzzeitvolumen (HZV)×(CaO2−CvO2)

• Herzzeitvolumen (HZV) = Herzfrequenz × Schlagvolumen

• CaO₂ = arterieller Sauerstoffgehalt

• CvO₂ = venöser Sauerstoffgehalt

Eine größere Fähigkeit zur Sauerstoffaufnahme ermöglicht längeres und intensiveres Training.

Trainingswirkung:

·       Aerobes Ausdauertraining verbessert VO2max durch:

o   Erhöhtes Schlagvolumen

o   Größere Kapillardichte

o   Höhere mitochondriale Dichte

o   Effizienteren Sauerstofftransport

Anwendung:
VO2max wird zur Leistungseinschätzung, Trainingsprogression und Erholungskontrolle genutzt. Sinkende Werte können auf Übertraining oder unzureichende Erholung hinweisen.

2. Herzfrequenz (HR)

Ruhepuls (RHR):
Die Herzfrequenz in Ruhe spiegelt den kardiovaskulären Grundzustand wider. Ein niedriger Ruhepuls deutet auf gute kardiovaskuläre Fitness und effiziente Herzarbeit hin.

Belastungspuls:

• Während Belastung steigt die HR proportional zur Intensität.

• Maximale Herzfrequenz (MaxHR) ≈ 220 − Lebensalter (individuell variabel).

Herzfrequenz-Erholung (HRR):

• Geschwindigkeit, mit der die HR nach Belastung fällt.

• Schnelle HRR → gute autonome Regulation (Parasympathikusdominanz).

Monitoring:
Veränderungen in Ruhe- und Belastungspuls zeigen frühzeitig Ermüdung, Übertraining oder Stress an.

3. Herzfrequenzvariabilität (HRV)

Definition:
HRV beschreibt die Variation der Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen (R-R-Intervalle).

Bedeutung:

• Hohe HRV → flexible, anpassungsfähige autonome Regulation → optimale Erholung, Resilienz

• Niedrige HRV → Sympathikusdominanz → Stress, Überlastung, Krankheit

Messverfahren:

• Zeitbereichsanalyse (z. B. RMSSD): zeigt parasympathische Aktivität

• Frequenzbereichsanalyse: zeigt Verhältnis Sympathikus/Parasympathikus

Praktischer Nutzen:
HRV ist ein validierter Biomarker zur Trainingssteuerung, Belastungs-/Erholungsbalance und mentalen Gesundheit.

4. Atemfrequenz (AF)

• Normalbereich: 12–16 Atemzüge/min in Ruhe

• Belastung: AF steigt physiologisch

• Dauerhaft erhöhte Ruhe-AF → Müdigkeit, Stress, beeinträchtigte aerobe Kapazität

Atmungseffizienz:

• VE = Atemminutenvolumen (Minute Ventilation) = Atemfrequenz × Atemzugvolumen

• VE/VO2 = Verhältnis der Atemminutenventilation zur Sauerstoffaufnahme (Effizienz der Atmung)

• Hohe VE/VO2 → ineffiziente Sauerstoffaufnahme, Anzeichen von Ermüdung

5. Zusammenhänge & Monitoring

Parameterinteraktion:

• VO2max → physiologische Kapazität

• HR & HRV → aktuelle Belastungs-/Erholungszustände

• AF → Atemeffizienz & Ermüdungszeichen

Training & Erholung:

• Niedrige HRV + erhöhter Ruhepuls → Warnsignal für reduzierte Erholung

• Monitoring mittels Wearables → datenbasierte Steuerung der Belastungsintensität

6. HRV – Goldstandard für Recovery

Warum HRV wichtig ist:

• Spiegel des autonomen Nervensystems

• Feiner als Ruhepuls: zeigt Stresslevel, Schlafqualität, Trainingsbereitschaft, Immunstatus

Einflussfaktoren:

• Positiv: Schlaf, Ernährung, moderate Bewegung, Atemübungen, Entspannung

• Negativ: Intensives Training, Schlafmangel, Dehydration, Stress, Alkohol, Krankheit

Messmethoden:

• Kurzzeit: 1–5 min, morgens nach Aufwachen

• Langzeit: 24h Wearables (z. B. Polar, Garmin, WHOOP, Oura Ring)

• Parameter: RMSSD (Parasympathikus), SDNN (Gesamtvariabilität)

Trainingseinfluss:

• Grüne Zone → Körper bereit für intensive Einheiten

• Rote Zone → Deload, Techniktraining, aktive Erholung

• Langfristiger Trend > einzelne Werte

Individuelle Unterschiede:

• Absolute Werte variieren (30–100 ms)

• Entscheidender ist der eigene Trend

7. Vagusnerv & Regeneration

Funktion:

• Längster Hirnnerv, Hauptakteur des Parasympathikus

• Steuert Herz, Blutdruck, Verdauung, Entzündungshemmung, Stressreaktion

Regeneration auf Zellebene:

• Umschalten von Sympathikus → Parasympathikus

• Senkt Herzfrequenz, reguliert Blutdruck, verbessert Durchblutung, steuert Entzündung

HRV als Spiegel der Vagusaktivität:

• Hohe HRV → belastbar, stressresistent, anpassungsfähig

• Niedrige HRV → Warnsignal für Übertraining, Stress, Infektion

Darm-Hirn-Achse:

• Vagus überwacht Magen-Darm-Bewegungen, Speichel, Säure, Nährstoffaufnahme, Hungergefühl, Immunstatus

Atmung als Werkzeug:

• Tiefe Nasenatmung aktiviert Vagus, senkt Puls, steigert Erholung

• Techniken: 4:7:8, Box-Breathing, lange Ausatmung, linksnasale Atmung

Cholinergische Entzündungsachse:

• Vagus unterdrückt pro-inflammatorische Zytokine via Acetylcholin

• Schwacher Vagus → erhöhte chronische Entzündungen, langsame Heilung

Praktische Strategien:

• Bewusstes Atmen, moderate Ausdauer, Kälte, Singen/Summen, Schlaf, Achtsamkeit

8. Werkzeugkasten Monitoring

Subjektiv:

• Hooper-Index: tägliche Einschätzung Müdigkeit, Muskelkater, Schlaf, Stress

• RPE (Borg Skala 6–20 / 0–10): subjektive Belastungssteuerung

Objektiv:

• Sprungtests (CMJ): Explosivkraft, neuromuskuläre Ermüdung

• Krafttests: Maximalkraft, isometrische Tests → Ermüdung erkennen

Belastung: Monotonie & Strain

• Monotonie: Mittelwert/SD täglicher Belastung → Risiko Überlastung

• Strain: Monotonie × Gesamtbelastung → Risiko Ermüdung/Verletzung

9. Protektive vs. Risikobehaftete Marker

Protektiv:

• Hohe HRV, niedriger Ruhepuls, geringe subjektive Ermüdung

• Stabile/steigende Sprung-/Kraftleistung

• Normale bis hohe VO2max, gute hormonelle Balance

Risikobehaftet:

• Niedrige HRV, erhöhter Ruhepuls, negative Hooper-Scores

• Leistungseinbruch, steigende RPE

• Hohe Monotonie/Strain, hormonelles Ungleichgewicht

• Symptome Übertraining: Motivationseinbruch, Schlafstörungen, Muskelschmerzen, geschwächtes Immunsystem

Weitere Marker:

• Autonome Dysbalance, Rate-Pressure-Product ↑

• Physiologische Biomarker: CK, CRP, LDH

• Kognitive Symptome: Konzentrationsstörung, mentale Ermüdung

Empfehlungen:

• Regelmäßiges Monitoring (subjektiv + objektiv + Biomarker)

• Individuelle Schwellen für Warnsignale

• Frühzeitige Intervention: Training anpassen, Erholung fördern

10. Statistische Integration

• Z-Score: standardisierte Abweichung vom Gruppenmittelwert

• SWC (Smallest Worthwhile Change): kleinste relevante Veränderung

• T-Test: Signifikanzprüfung zwischen Messzeitpunkten

• Individuelle Analyse: Kombination aus subjektiven, objektiven und statistischen Daten

Praxis:

• Initial Baseline erfassen, regelmäßige Tests mit SWC/Z-Score auswerten

• Auffälligkeiten → Trainingsplanung anpassen

• Ziel: objektive Leistungsoptimierung, Überlastungsprävention, nachhaltige Anpassung

Fazit

Die Kombination aus VO2max, Herzfrequenz, HRV, Atemfrequenz, Vagusaktivität und statistischer Analyse bildet ein robustes System, um Training und Erholung evidenzbasiert zu steuern.

1. Früherkennung von Überlastung

2. Optimale Trainingsanpassung

3. Nachhaltige Leistungssteigerung

4. Verbesserte Erholung & Stressresistenz