SCHNEEvital - "Präventions- und Gesundheitsaspekte des Skisports"

Hans-Herbert Vater am 19.01.2006 - 10:28 Uhr

Einleitung
Die täglichen Anforderungen der modernen Dienstleistungsgesellschaft haben originäre menschliche Fähigkeiten wie Bewegung, Nahrungsverhalten und soziale Integration nachhaltig verändert und in Randbereiche der täglichen Aktivität verdrängt. Demzufolge ist die Bewegung als ein wesentliches Merkmal unserer Entwicklungsgeschichte durch den Einsatz von Hilfsmitteln (Maschinen, Fahrzeuge, Fahrstühle, etc.) auf ein minimales Maß reduziert worden. Die Vernetzung der Informationssysteme (e-Mail, Fax, Telefon, Internet, Homebanking) stärkt die Bequemlichkeit und führt zur weiteren Reduktion der körperlichen Aktivität. Hinzu kommt ein verändertes Freizeitverhalten (Fernsehen, Computerspiele, Internet-Surfen, etc.), was ebenfalls zu Lasten der Bewegung und der körperlichen Aktivität geht.
Aufgrund der derzeitigen Studienlage resümiert STEINACKER (2004), dass 43,8 % der Männer und 49,5% der Frauen überhaupt keine körperliche Aktivität mehr zeigen und nur 13% der Männer und 10,3% der Frauen ein Mindestmaß von 4 Stunden körperlicher Aktivität pro Woche aufweisen.
Die Reduktion der körperlichen Aktivität führt neben der Degeneration des Herz-Kreislauf-Systems und des aktiven Bewegungsapparates auch zu einer dramatischen Abnahme des täglichen Kalo­rienbe­darfs (BLAIR, SN. et al. 1995, BOOTH, FW. et. al. 2000, HALLE, M. 2003).
In Zusammenhang mit Veränderungen im Essverhalten und gleichzeitiger Einschränkung der körper­lichen Aktivität sind dramatische Einschnitte in der körperlichen Leistungsfähigkeit der Gesellschaft zu erwarten. Die Leistungsfähigkeit eines Menschen korreliert mit der Bewegung und seiner körperlichen Aktivität. Je höher der körperliche Aktivitätslevel ist, umso mehr verringert sich das Morbiditäts- und Mortalitätsrisiko (BLAIR, SN. et al. 1995, BOOTH, FW. et al. 2000, MYERS, J. et al. 2002, O`CONNOR, GT. et al. 1989).
Der Rückentwicklung der körperlichen Leistungsfähigkeit über chronischen Bewegungsmangel und ein falsches Ernährungsverhalten führen zu den Zivilisationskrankheiten Adipositas, Metbolisches Syndrom, Diabetes mellitus Typ II, Herzinsuffizienz und degenerativen Muskel- und Skeletter­krankungen. STEINACKER (2004) prognostiziert, dass sich aufgrund des chronischen Bewegungs­mangels die Gesellschaft weiter in Gesunde, Schlanke und Aktive sowie in Ungesunde, Adipöse und Inaktive spalten wird.
Die Politik hat auf den chronischen Bewegungsmangel und die gesellschaftliche Fehlentwicklung reagiert und in das Sozialgesetzbuch V den Präventionsparagraphen § 20, Abs. 1-3, aufgenommen. Die Krankenkassen bezuschussen Präventionskurse gemäß § 20, Abs. 1-3, SGB V. Sportverbände wie z.B der Deutsche Sportbund (Sport pro Bewegung) und professionelle Anbieter aus der Gesundheitsbranche unterbreiten auf der Basis des § 20 SGB V Präventionsangebote im Bereich „BEWEGUNG“.

SCHNEEvital vom Deutschen Skilehrerverband bietet „Bewegung“ im winterlichen Milieu an. Beim Skilanglauf und beim Alpinen Skisport wird ein hoher Muskelanteil beansprucht, der während der ski­sport­spezifischen Belastung über das Herz-Kreislauf-System mit Sauerstoff und über den Stoff­wechsel mit energiereichen Substraten versorgt werden muss. Dabei werden gezielte Bewegungs­reize gesetzt und die körperliche Aktivität erhöht. Die körperliche Belastung bei SCHNEEvital liegt im submaximalen Intensitätsbereich der Herz-Kreislauf- und Stoffwechselbelastungen. In diesem Belastungsbereich ist Skisport familienfreundlich und als Lifetime-Sport auch im Seniorenbereich prakti­kabel.

Am Institut für Prävention und Sportmedizin in der Bad Wildunger Klinik am Homberg, am Institut für Sportmedizin der Justus-Liebig-Universität in Gießen sowie am Institut für Sport und Sportwissen­schaften der Universität Karlsruhe werden seit längerem alpine Skisportler und Skilangläufer aus dem Freizeit-, Breiten- und Leistungssportbereich in Labor- und Feldstudien untersucht.
In dem vorliegenden Beitrag werden die spirometrischen (Atmung), kardiozirkulatorischen (Herz-Kreislauf) und metabolischen (Stoffwechsel) Belastungen während des Alpinen Ski­laufs und des Tourenskilaufs mit einer Vita maxima-Belastung auf dem Fahrradergometer verglichen.

Methode
15 Alpine Schneesportler (47,2 ± 8,9 Jahre, 179,7 ± 4,4 cm, 76,1 ± 6,7 kg, BMI 23,9 ± 1,6 kg/m2) wurden im Institut für Prävention und Sportmedizin in der Bad Wildunger Klinik am Homberg nach dem 1 W/kg KG-Ver­fahren nach NOWACKI (1974) auf dem Fahrradergometer erschöpfend ausbelastet. Nach vollständiger Erholung wurde ein anaerober Schnelligkeitsausdauertest (Wingate) nach SZÖGY (1984) auf dem Fahrradergometer und ein tourenskibespezifischer Imitationstest auf dem Laufbandergometer durchgeführt. Von Oktober 2004 bis Dezember 2005 absolvierten die Probanden einen Alpin- und einen Tourenski-Feldtest auf dem Hintertuxer Gletscher. Die Feldstudien wurden als Kooperations­projekt mit dem Institut für Sport und Sportwissenschaft der Universität Karlsruhe (TH) durchgeführt.
Die spiroergometrische Messung wurde während des Alpinen Skilaufs und des Tourenskilaufs mit der mobilen MetaMax® 3 B Spiroergometrie der Fa Cortex durchgeführt. Anhand des Polar S810iTM Herzfrequenzmessgerätes wurde die kardiozirkulatorische Leistungsfähigkeit im Feldversuch proto­kolliert. Zur Ermittlung der Serum-Laktatspiegel­konzentrationen fand der Lactate Scout der Fa. SensLab GmbH Verwendung.

Ergebnisse
Im Stufenbelastungstest nach Nowacki sitzend auf dem Fahrradergometer konnte eine absolute bzw. relative Wattstufe von 342 ± 69 W respektive 4,7 ± 0,7 W * kg-1 ermittelt werden.
Als korrespondierende Vita maxima-Parameter wurde eine Herzfrequenz von 178 ± 10 * min-1, eine absolute Sauerstoffaufnahme von 4010 ± 676 mlSTPD * min-1 und eine rela­tive VO2max von 52,2 ± 7,6 mlSTPD * kg-1 * min-1 ermittelt. Unmittelbar nach Belastungsabbruch betrug die Laktatkonzentration 12,8 ± 2,8 mmol * l-1 und stieg bis zur 3. Erholungsminute auf 14,5 ± 3,2 mmol * l-1 an.
Beim Anaeroben Schnelligkeitsausdauertest nach Szögy wurde über eine Minute drehzahlabhängig sitzend auf dem Fahrrad­ergometer eine durchschnittliche Watt­stufe von 478 ± 57 W bzw. 6,4 ± 0,8 W * kg-1 absolviert.
Am Ende der erschöpfenden Wingate-Ausbelastung betrug die Herzfrequenz 175 ± 9 * min-1. Für die maximale absolute bzw. maximale relative O2-Aufnahme ergaben sich 3703 ± 990 mlSTPD * min-1 respektive 50,5 ± 12,5 mlSTPD * kg-1 * min-1. Bei Belastungsabbruch betrug die Laktatkonzentration 7,9 ± 3,5 mmol * l-1. Danach stiegen die Laktatwerte über die 3. Erholungsminute (15,3 ± 4,5 mmol * l-1) bis zur 5. Erholungsminute auf 17,7 ± 3,5 mmol * l-1 an.
Bei dem Tourenskiimitationstest auf dem Laufbandergometer betrug die maximale Herzfrequenz bei Belastungsabbruch 168 ± 16 * min-1. Für die maximale absolute Sauerstoffaufnahme wurden 3760 ± 590 mlSTPD * min-1 und für die maximale relative O2-Aufnahme 47,8 ± 5,8 mlSTPD * kg-1 * min-1 registriert. Der Sofort-Laktatwert nach Belastungsabbruch ergab 7,2 ± 2,4 mmol * l-1. Der Laktatgipfel lag mit 7,6 ± 3,1 mmol * l-1 in der 3. Erholungsminute.
Beim Alpinen Skilauf wurde eine mittlere maximale Herzfrequenz von 154 ± 16 * min-1, eine durch­schnittliche VO2-Bedarfsspitze von 2860 ± 550 mlSTPD * min-1 respektive ein re­lativer VO2-Peak von 36,2 ± 6,9 mlSTPD * kg-1 * min-1 ermittelt. Der Sofort-Laktatwert unmittelbar nach Belastungsabbruch betrug 4,8 ± 2,8 mmol * l-1.
Während der Skitourenbelastung betrug die mittlere Herzfrequenz 154 ± 10 * min-1. Während der mittleren Skitourenzeit von 33:30 min wurde eine absolute Sauerstoffaufnahme von 2870 ± 430 mlSTPD * min-1 und eine rela­tive VO2max von 38,4 ± 7,1 mlSTPD * kg-1 * min-1 registriert. Der Sofort-Laktatwert unmittelbar nach Skitourenende ergab im Mittelwert 2,7 ± 4,6 mmol * l-1.

Diskussion
In der sportartspezifischen Situation des Freizeit- und Breitensports Alpiner Skilauf liegen keine erschöpfenden kardiozirkulatorischen, kardiorespiratorischen und metabolischen Vita maxima-Ausbelastungen vor.
Die maximalen biologischen Leistungsdaten im Stufenbelastungstest werden nicht erreicht. Dies ist überwiegend durch den intervallartigen Charakter des alpinen Skisports bedingt, der während der Anstehzeiten im Lift und bei den Liftfahrten zum Teil Pausen mit vollständiger Erholung gestattet. Eine sukzessive Ermüdungs­aufstockung mit zunehmender Laktatakumulation ist nicht zu beobachten.
In der vorliegenden Studie liegen die Herzfrequenzspitzen im Umlaufbetrieb bei 45 bis 90 Sekunden dauernden Belastungsintervallen bei ca. 80 - 87 % (154 ± 16 * min-1) der maximalen Herz­frequenz. Während der Belastungsspitzen war ein Sauerstoffbedarf von ca. 70 - 75 % (3760 ± 590 mlSTPD * min-1) der VO2max erforderlich. Die Laktatkonzentration unmittelbar nach Belastungsabbruch betrug 4,8 ± 2,8 mmol * l-1 und ist oberhalb der gängigen aerob/anaeroben Schwellenkonzepte anzusiedeln. Dies ist unter anderem mit dem skispezifischen Fertigkeitsniveau der Testpersonen sowie mit der Geländewahl zu begründen. Im steilen Gelände wurden auf harter Piste große vertikale Bodenreaktionskräfte aufgebaut, die während der reaktiven Muskelarbeit zu einem hohen Muskeltonus und somit zur Vasokonstriktion führten. Infolgedessen war ein anaerober Meta­bolismus erforderlich, der in Einzelfällen zu Laktatwerten > 10 mmol * l-1 führte.
Diese vorliegenden Ergebnisse werden von der Literatur bestätigt. Aufgrund unter­schiedlicher Belastungsschemata, differierender mechanisch-physikalischer Unter­such­ungs­­situationen (Schwungwinkel, Schwungradius, Hangneigung, Geschwin­dig­keit, Oberflächen­härte und -form, mechanische Eigenschaften des Ski­materials), verschiedener Probandenklientels und Fertigkeits­niveaus ergeben sich jedoch zwischen den Feldstudien betragliche Differenzen.
RÖDER (2002) ermittelte auf einem Carving-Bojen-Parcour im mittelsteilen Gelände bei Belastungsintervallen zwischen 15 und 40 Sekunden ähnliche Herzfre­quenz­bereiche.

KIPP und WHITE (1996) haben in ihrer Studie den Energieaufwand zwischen Telemark und Alpinem Skilauf verglichen. Auf einem Kurs mit 12 Toren und 10 m Abstand zwischen den Toren wurden Durchgänge mit Alpin- und Telemark­ausrüstung durchgeführt. Die Fahrzeit bei der Alpintechnik betrug 35,44 s. Die maximalen Herzfrequenzen beim Alpinen Skilauf lagen bei 153 ± 7,0 * min-1 und für die Laktatkonzentration wurden 1,76 ± 0,35 mmol * l-1 registriert.
BURTSCHER, RASCHNER, ZALLINGER, SCHWAMEDER und MÜLLER (2000) verglichen unter standardisierten Bedingungen die kardiorespiratorischen und metabolischen Werte zwischen konventionellen Ski und Carving-Ski. Die Fahrzeit betrug 71.9 ± 3.7 s bei nicht sehr eisigen Schneeverhältnissen. Für die Herzfrequenz ergaben sich 167 ± 17 * min-1. Nach Belastungsabbruch wurde eine Laktatkonzentration von 5.9 ± 2 mmol * l-1 ermittelt. Die Sauerstoffsättigung lag bei den Testfahrten bei 94 ± 2 %.

Für die Belastung beim Tourenskilauf gestatten sich leistungsphysiologische Ver­gleiche zu den klassischen Ausdauersportarten, was eine kontinuierliche Dauerbe­lastung im aeroben Stoffwechsel­bereich unterhalb der Dauerleistungsgrenze be­deutet.
Während des Tourenskiauf­stiegs lag eine durchschnittliche Herzfrequenz von 154 ± 10 * min-1 (ca. 87 % der maximalen Herzfrequenz) vor. Der durchschnittliche O2-Bedarf lag mit 2870 ± 430 mlSTPD * min-1 bei ca. 72 % der VO2max. Nach Belastungsabbruch wurde eine mittlere Laktatkonzentration von 2,7 ± 4,6 mmol * l-1 ermittelt. Diese Laktatkonzentration liegt unterhalb der gängigen aerob/anaeroben Schwellenkonzepte.
BERGHOLD (1987) hat für den Aufstieg beim Tourenskilauf Laktatwerte von 3,1 ± 1,6 mmol/l ermittelt. Seiner Meinung nach sollte die Intensität des Aufstiegs den submaximalen Belastungsbereich nicht überschreiten. Die Laktatkonzentration nach der Abfahrt lag bei 2,5 ± 0,9 mmol/l.
SCHLICHER, SCHWAMEDER, LINDENHOFER und RING (2003) haben in ihrer Studie die mecha­nischen und physiologischen Aspekte von unterschiedlichen Bindung-Schuh-Systemen im Touren­skilauf auf dem Laufband bei 2,5 km/h und 15° Steigung untersucht. Die kardiorespiratorische Beanspruchung lag im Durchschnitt zwischen 35,7 ml/kg/min vs. 36,6 ml/kg/min.

Die kardiozirkulatorischen und kardiorespiratorischen Belastungen der Feldver­suche sind mit einer Belastungsstufe von 3 W/kg KG auf dem Fahrrad­ergometer im Stufenbelastungstest nach NOWACKI vergleichbar. Die mittlere Herzfrequenz bei 3 W/kg KG im Stufenbelastungstest unterscheidet sich statisch nicht signifikant von den Herzfrequenz-Peaks im Feldtest Ski Alpin und im Feldtest Skitour.
Die maximalen relativen O2-Peaks beider Felduntersuchungen lassen ebenfalls keine statistisch gesicherten Mittelwertsunterschiede zur submaximalen Belastung der Fahrradergometrie erkennen.
Der Laktatgipfel beim Alpin-Feldtest ist vergleichbar mit der Laktatkonzentration der submaximalen Belastungsstufe von 3 W/kg KG auf dem Fahrradergometer. Die vorliegenden Mittelwertsdifferenzen sind zufällig und statistisch nicht signifikant. Die Laktatkonzentrationen der submaximalen Fahr­radergometrie und des Alpin-Feld­tests unterscheiden sich jedoch beide statistisch signifikant (p <.001) von der Laktatkon­zentration, die nach dem Tourenskiaufstieg ermittelt wurde.

Zusammenfassung
Die Herzfrequenzspitzen beim Alpinen Skilauf und beim Tourenskilauf liegen beim Freizeit- und Breitensport im Rahmen der Empfehlungen der Europäischen Gesell­schaft für Kardiologie, wobei die maximale Schlagfrequenz deutlich unter der Vita maxima-Frequenz des Stufen­belastungstests, des Anaeroben Schnelligkeitsaus­dauertests (= Wingate) und des tourenskispezifischen Imitationstests bleibt.
Im Vergleich zu den Studien von KIPP und WHITE (1996), BURTSCHER et al. (2000), RÖDER (2002), BERGHOLD (1987) und SCHLICHER, SCHWAMEDER, LINDENHOFER und RING (2003) werden in der skisportspezifischen Situation für die vorliegende Studie ähnliche Herzfrequenzbereiche ermittelt.
Die Herzfrequenz-Peaks und die erforderliche relative Sauerstoffaufnahme beider Feldtests sind vergleichbar mit einer submaximalen Belastung von 3 W/kg KG im Stufen­belastungstest nach NOWACKI.

Zusammenfassend erfordert ein freizeit- und breitensportlich orientierter Alpiner Skisport und Tourenskilauf eine ausreichende bis befriedigende körperliche Leistungsfähigkeit, die einer relativen Wattstufe von 3 W/kg KG und einer relativen VO2max von 30 bis 40 mlSTPD * kg-1 * min-1 entspricht. Beim Alpinen Skilauf wird im Belastungsintervall die individuell aerob-anaerobe Schwelle erreicht und teilweise überschritten. Hohe Laktatazidosen werden jedoch nicht erreicht, maximal ist eine mittlere Azidosetoleranz erforderlich.

Auf der Grundlage dieser Ergebnisse ist zu resümieren, dass der Alpine Skisport und der Tourenskilauf präventionsadäquate Herz-Kreislauf- und Stoffwechselbelastungen im submaximalen Intensitätsbereich darstellen. Der Skisport bietet u. a. die Möglichkeit, dem chronischen Bewegungsmangel durch gesundheitssportliche Aktivität entgegenzuwirken. Diese Herz-Kreislauf- und Stoffwechselbelastungen können auch von gesunden Seniorenskisportlern geleistet werden. Insofern ist der Alpine und Nordische Skisport als Life-time Sport zu verstehen.

Vater, H.-H.¹, Bauer, U.⁴, Nowacki, P. E.², Röder, Y.¹ , Vater, K.-U.¹, Härtel, S.³, Neumann, R.³, Buhl, B.³ & Bös, K.^3
1Institut für Prävention und Sportmedizin, Klinik am Homberg, Bad Wildungen, Deutschland
²Institut für Sportmedizin, Justus-Liebig-Universität Gießen, Deutschland
³Institut für Sport und Sportwissenschaften, Universität Karlsruhe (TH), Deutschland
⁴W. L. GORE & Associates GmbH, Textile Technologies Division


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