Einfluss der akuten Höhenexposition auf etablierte Methoden sowie auf innovative EKG-basierte Methoden der Leistungsdiagnostik

Maier, Florian Maximilian (2024): Einfluss der akuten Höhenexposition auf etablierte Methoden sowie auf innovative EKG-basierte Methoden der Leistungsdiagnostik. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Der Laktatstoffwechsel gilt seit vielen Jahren als ein zentrales Element im Monitoring sowie in der Steuerung von körperlichen Belastungen, vor allem im Bereich des Ausdauersports. Trotz großer Fortschritte im Verständnis von zellulären Adaptationsprozessen auf äußere Reize wie veränderte Umweltbedingungen oder Trainingseffekte ist noch nicht endgültig geklärt, welche Faktoren, wie zum Beispiel die Sauerstoff- oder Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Umgebungsluft, unterschiedliche Atemgaspartialdrücke, psychosomatische Faktoren, individuelle Belastungssteuerung und der Fitnesszustand, sich auf die Laktatkinetik auswirken. Mit dieser Arbeit soll die These überprüft werden, ob und wenn ja wie, sich bei den untersuchten Probanden die Laktatschwellenwerte und die Laktatkinetik unter dem Einfluss hypobarer Hypoxie verändern oder ob eine gesteigerte Laktatproduktion als physiologische Antwort auf Stress gewertet werden kann (Ferguson et al., 2018, Poole et al., 2021). Als zweites Ziel der Arbeit werden etablierte Verfahren zur Bestimmung der anaeroben Schwelle mit der neuartigen und nichtinvasiven EKG-basierten Methode über die Bestimmung des Zeitreihensignals dT° unter dem Einfluss hypobarer Hypoxie verglichen. Hierbei soll die Frage beantwortet werden, ob trotz einer Aktivierung des SANS die Berechnung der anaeroben Schwelle über dT° valide Ergebnisse liefert. Für die vorliegende Untersuchungen wurden n = 14 in die Studie eingeschlossen. Als Ausschlusskriterien galten chronische Erkrankungen des Herzkreislaufsystems sowie andere Einschränkungen, die zu einer verminderten körperlichen Leistungsfähigkeit führen. In den Untersuchungen zur Überprüfung des Einflusses von hypobarer Hypoxie auf die Laktatkinetik wurden an den nüchternen Probanden zuerst die Baseline-Untersuchungen in München durchgeführt. Danach erfolgte die Testung im Schneefernerhaus auf 2.650 m ü. NN auf der Zugspitze. Alle Teilnehmer wurden binnen zwei Stunden nach Ankunft auf der Zielhöhe mittels des in Kapitel 3.2 dargestellten Protokolls getestet, um mögliche Einflüsse einer Akklimatisierung so gering wie möglich zu halten. Die Laktatschwellenbestimmung erfolgte einerseits invasiv über die regelmäßige Entnahme von Kapillarblut sowie nichtinvasiv durch das Ableiten eines dreidimensionalen EKG-Signals über die Frank-Ableitungen. Die statistische Auswertung der Ergebnisse erfolgte mittels Microsoft Excel, Graph Pad Prism sowie R. Wenn nicht anders angegeben lag die statistische Signifikanz stets bei p<0,05. Die maximal erbrachte Leistung zeigte sich im Median um 10,6% reduziert. Ebenso verminderte sich die Schwellenleistung, nach Dickhuth et al. um 11,2% (6,6%;18,9%) (p=0,002) von 137 W (120;181) auf 121 W (110;150). Ähnliche Ergebnisse zeigt die Berechnung nach Mader et al. die eine Verminderung der Laktatschwelle um 17,4 (14,3%;24,6%) von 146 W (124;209) auf 128 W (111;163). Die gemessenen Laktatwerte zu Belastungsbeginn waren unter dem Höheneinfluss mit 1,35 mmol/L (1,125;1,5) signifikant erhöht im Vergleich zur Baseline Untersuchung bei 1 mmol/L (0,85;1,2). Die maximal gemessenen Laktatwerte zeigten keine signifikanten Abweichungen zwischen Kontrolluntersuchung und Intervention. Durch den verminderten Sauerstoffpartialdruck auf 2.650 M über NN reduzierte sich der Sauerstoffverbrauch pro Kilogramm Körpergewicht signifikant zum Zeitpunkt der VT1, VT2 und der VO2max. Als Folge der verminderten O2-Zufuhr zeigte sich die peripher gemessene Sauerstoffsättigung zu allen Interventionszeitpunkten signifikant erniedrigt. Die individuell angegebene subjektive Erschöpfung an den berechneten Laktatschwellenwerten war in der Intervention in allen angewandten Schwellenkonzepten signifikant niedriger als in der Baseline-Untersuchung. Die EKG-basierte Laktatschwellenbestimmung zeigte zu allen verglichenen Laktatschwellenmodellen eine hochsignifikante Korrelation der Ergebnisse mit einem Korrelationskoeffizienten zwischen den Schwellenmodellen nach Mader und Dickhuth zum dT° Signal von 0,93 in der Baseline-Messung sowie 0,94 unter dem Einfluss hypobarer Hypoxie. Die vorliegenden Untersuchungen zeigen, dass trotz eines gesteigerten SANS durch den Einfluss einer akuten Höhenexposition, eine nichtinvasive Bestimmung der anaeroben Schwelle durch den Verlauf der Repolarisationsinstabilität dT° möglich ist. Hierbei zeigte sich eine signifikante Korrelation zu allen angewandten Laktatschwellenmodellen. Dies bedeutet einen neuen großen Schritt im Bereich der sportmedizinischen Leistungsdiagnostik. Neben den klinischen Studien zur Nutzbarkeit der autonomen Biosignale bezüglich der prädiktiven Wertigkeit zur Klassifizierung kardialer Hochrisikopatienten, werden weitere Studien notwendig sein, um die Robustheit sowie die vielseitige Anwendbarkeit der Repolarisationsinstabilität dT° zur optimierten Trainingssteuerung weiter zu untersuchen. Hier öffnet sich jedoch die Möglichkeit ein Analyseverfahren zu entwickeln, was vom Athleten während der Belastung genutzt wird, um entsprechende Schwellenbereiche zu erkennen und entsprechend eine Trainingssteuerung vornehmen zu können.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Autonome Biosignalanalysen, Sportmedizin, Kardiologie, Akute Höhenexposition, Laktatkinetik
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 10. Oktober 2024
• 1. Bericht­erstatter:in: Brunner, Stefan