Maximale Sauerstoffaufnahme

Die maximale Sauerstoffaufnahme (VO₂max) gibt an, wie viele Milliliter Sauerstoff der Körper im Zustand der Ausbelastung maximal pro Minute verwerten kann. Die Angabe erfolgt in Milliliter Sauerstoff pro Minute (ml O₂/min). Die VO₂max kann als Kriterium für die Bewertung der Ausdauerleistungsfähigkeit eines Menschen herangezogen werden, stellt allerdings nur die obere Grenze für die Ausdauerleistung dar (vgl. unten, Abschnitt „Trainingszustand und VO₂max“) und wird daher auch als das „Bruttokriterium“ der Ausdauerleistungsfähigkeit bezeichnet.

Der absolute VO₂max (l/min) berücksichtigt die Körpermasse nicht. Eine Folge davon ist, dass große und schwere Menschen prinzipiell höhere Werte aufweisen als kleine und leichte. Oft wird daher die auf die Körpermasse bezogene relative maximale Sauerstoffaufnahme verwendet (Angabe in ml O₂/min/kg Körpermasse), da ihre Aussagekraft bezüglich der Bewertung der Ausdauerleistungsfähigkeit für Sportarten, bei denen das Eigengewicht des Körpers eine Rolle spielt (Laufen, Radfahren), höher ist. Die entsprechenden Werte sind so auch von Individuum zu Individuum besser vergleichbar.

Die VO₂max repräsentiert die Prozesse, die an der Verwertung von Sauerstoff im Körper beteiligt sind:

• Zufuhr des Sauerstoffs aus der Luft über die Atmungsorgane
• Transport des Sauerstoffs im Blut über das Herz-Kreislauf-System
• Nutzung des Sauerstoffs in den Zellen der Arbeitsmuskulatur
• Nutzung des Sauerstoffs in den Zellen der übrigen Skelettmuskulatur, des Herzmuskels, der glatten Muskulatur, der Nervenzellen und Zellen der Organe, die Sauerstoff benötigen.

Verbesserung der VO₂max

Das Ziel eines Trainings im Ausdauersport besteht unter anderem darin, die maximal mögliche Sauerstoffaufnahme zu erhöhen. Dies wird durch vielfältige Trainingsmethoden im Bereich der anaeroben Schwelle wie auch durch Grundlagenausdauertraining erreicht.

Trainingszustand und VO₂max

Die VO₂max zeigt nicht unmittelbar die Ausdauerleistungsfähigkeit eines Sportlers auf. Vielmehr zeigt sie, wie stark der Körper maximal belastbar ist, ohne die für die Momentanbelastung erforderliche Sauerstoffaufnahme zu unterschreiten. Erreicht wird diese Sauerstoffaufnahme aber i.d.R. bei einer Intensität, die der Athlet nur wenige Sekunden bis etwa zwei Minuten aufrechterhalten kann.

Dauerleistungsgrenzen wie etwa die iANS zeigen demgegenüber auf, welche Intensität ein Sportler dauerhaft (man geht von mindestens etwa 20 Minuten aus) aufrechterhalten kann.

Der Prozentsatz der Ausschöpfung der VO₂max bei Erreichen dieser Dauerleistungsgrenze kann daher als Indikator für den Trainingszustand angesehen werden. Er widerspiegelt u.a., wie gut der Körper in der Lage ist, Prozesse zu koordinieren, die Sauerstoff erfordern, aber trainiert werden müssen, wie z.B. die Laktatverwertung in den langsam zuckenden Muskelfasern, im Herzen und durch die Leber.

Bestimmung der VO₂max

Auf einem Laufband oder Ergometer (Fahrrad, Ruder, Handrad) wird eine Ausbelastung des Organismus herbeigeführt. Über die Messung des Sauerstoffgehaltes der eingeatmeten Luft und der Menge der ausgeatmeten Luft kann die VO₂max berechnet werden.

Alternative Bestimmung der VO₂max

Fick'sche Gleichung

VO₂ max kann auch über eine venöse und arterielle Blutgasbestimmung ermittelt werden:

$\mathrm{VO_2\; max} = CO(\mathrm{CaO_2} - \mathrm{CvO_2})$

CO (Cardiac Output = Herzminutenvolumen), CaO₂ = arterieller Sauerstoffgehalt, CvO₂ = venöser Sauerstoffgehalt. Mit Hilfe der Hüfner-Zahl kann der arterielle, bzw. venöse Sauerstoffgehalt mit Hilfe der arteriellen und venösen Sauerstoffsättigung und des Hämoglobingehaltes ermittelt werden.

Diese Messung ist die genaueste, wird aber aufgrund der Invasivität (Arterielle und zentralvenöse Katheteranlage zur Blutentnahme unter Belastung) eher in Forschungsprojekten als zur Routinediagnostik eingesetzt.

Cooper-Test

Kenneth H. Cooper entwarf für die US Air Force den nach ihm benannten Test, um die Ausdauerleistungsfähigkeit der Soldaten zu testen. Dabei wird die maximale Strecke gemessen, die der Proband in 12 Minuten laufen kann. Aus der Strecke lässt sich die VO₂ max [ml/min] mit folgender Formel schätzen:

$VO_2 max \approx {d_{12} - 505 \over 45}$

d₁₂ = Strecke in Metern, die in 12 Minuten gelaufen wurde