Entwicklung und Anwendung eines nicht-invasiven Verfahrens zur Abschätzung der muskulären Sauerstoffaufnahmekinetik im aeroben Belastungsbereich - Drescher, U. (Deutsche Sporthochschule Köln, 2012)
Zusammenfassung: Die Kinetik der respiratorisch gemessenen O2-Aufnahme (V'O2-Kinetik) nach Belastungswechseln erlaubt Rückschlüsse auf die aerobe Leistungsfähigkeit. Bei der Interpretation der respiratorischen V'O2-Kinetik wird in der Regel davon ausgegangen, dass es sich bei dieser um ein einfaches, zeitlich verzögertes Abbild der muskulären _O2-Kinetik handelt. Die schnellere V'O2-Kinetik nach einem Ausdauertraining wäre dann ausschließlich und unverzerrt einer schnelleren muskulären O2-Aufnahme zuzuschreiben. Diese Annahme übersieht jedoch, dass es auf dem Weg vom Muskel zur Lunge Einflüsse gibt, welche das muskuläre V'O2-Signal verzerren und dadurch Unterschiede zwischen muskulärer und respiratorischer V'O2-Kinetik erzeugen. Die muskuläre und respiratorische V'O2-Kinetik unterscheiden sich aufgrund der Dynamiken des Herzzeitvolumens, des venösen Transports sowie der O2-Speicherfunktion im venösen Blut und der Lunge. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die muskuläre V'O2-Kinetik abzuschätzen. Dazu wurde neben der respiratorischen V'O2 das Herzzeitvolumen nicht-invasiv bestimmt. Gleichzeitig wurden die Verzerrungen durch ein Übertragungsmodell erfasst. Zur Analyse der dynamischen Vorgänge der V'O2-Kinetik wurden Kreuzkorrelations-funktionen genutzt. Die Kombination dieser Verfahren erlaubt ein Zurückrechnen von der respiratorischen auf die muskuläre V'O2-Kinetik. Zugleich wurde eine Abschätzung physiologischer Modellvariablen (venöses muskuläres Blutvolumen, Perfusion der nicht an der Arbeit beteiligten Körpersegmente) erzielt. Zur Abschätzung der Fehler-variation der muskulären _O2-Kinetik wurden Variationen des Herzzeitvolumens durchgeführt. In der praktischen Umsetzung wurden 17 Probanden getestet, die dynamische Belastungswechsel zwischen 30 Watt und 80 Watt auf dem Fahrradergometer absolvierten. Dabei wurde die Herzfrequenz (HR, Elektrokardiographie) und das Schlagvolumen (SV, Impedanzkardiographie) beat-to-beat sowie der Gasaustausch breath-by-breath aufgezeichnet. Das Herzzeitvolumen wurde als Produkt von HR und SV berechnet. Insgesamt haben 12 von 17 Probanden alle entwickelten Kriterien erfüllt. Die restlichen 5 Probanden zeigten geringe Abweichungen in der Zeitreihen-analyse. Die Anwendung des neuen Analyseverfahrens veranschaulicht, dass a) das Übertragungsmodell erfolgreich eingesetzt werden konnte, b) die Modellvariablen im physiologisch plausiblen Rahmen liegen, c) eine sinnvolle Abschätzung der muskulären V'O2-Kinetik möglich ist, d) sich die muskuläre und die respiratorische V'O2-Kinetik signifikant unterscheidet.