:: Beim Profi ist alles anders
Der zuletzt berechnete Wert zeigt schon, dass beim Profi alles anders sein muss, damit er eine VO2max von über 80 ml/kg ·min erreichen kann. Zunächst sind die Saug- und Pumpvolumina von Lunge und Herz grösser.

Profi-Daten
WertPantaniArmstrongUllrichIndurain
Grösse [ cm ]172179183188
Gewicht [ kg ]54727381
Ruhepuls [ / min ]36333228
Lungenvolumen [ l ]5,66,96,57,8
VO2max [ ml/kg ·min ]82838588

Lungenvolumina erreichen also so um die 6-8 Liter, das Schlagvolumen des Herzens wächst auf etwa 200-250ml. In einer Minute atmen sie also

mit 20 Atemzügen um die 100-120 Liter Luft ein.

Man schöpft selbst bei tiefem Einatmen das Volumen nicht völlig aus, jeder der mal einen Lungenfunktionstest gemacht hat weiss, wie sehr man die Lungen bis zum letzten Rest auspressen muss. Das wäre auch viel zu anstrengend für die Atemmuskulatur, deswegen atmet man auch nicht allzu schnell, ist auch unökonomisch. Trainierte Profis finden genau den ökonomischen Mittelwert zwischen schneller und tiefer Atmung. Man hat aber auch schon Spitzenwerte im Atem-Minuten-Volumen von über 200 Litern gemessen. Mit einem Atem-Äquivalent von 25 kann man dann bei 150 Liter Atem-Minuten-Volumen

150 / 25 = 6 Liter O2 pro Minute

aufnehmen. Wegen des besser trainierten O2-Austauschs zwischen Blut und Muskulatur kann das Blut diese O2-Menge auch in die Muskeln liefern. Die arterio-venöse Sauerstoff-Differenz steigt beim Profi auf über 15-Volumen-%, 1 Liter Blut gibt dann über 150ml O2 an die Muskulatur ab. Für 6l abzugebendes O2 muss man also

6000ml O2/ (150 ml O2 pro Liter Blut) = 40 Liter Blut pro Minute

pumpen. Das fordert bei 250ml Schlagvolumen nur einen Puls von 160, die Jungs schaffen auch 50 Liter Blut pro Minute. Und damit erreicht man die hohen Werte für VO2max:
6000ml / min auf 70 kg = 85 ml/kg ·min !

Wer mal genau nachlesen will, wie es sich mit Armstrong verhält der lese mal hier nach:
Edward F. Coyle, J. Appl. Physiol. 98
Improved muscular efficiency displayed as Tour de France champion mature
:: Nochmal VO2max - weils so wichtig ist
Wir hatten es schon gesagt: Der VO2-Wert ist ein Mass für die gemeinsame Qualität von Sauerstoffaufnahme in der Lunge, Sauerstofftransport im Blut und Sauerstoffaufnahme durch die Muskulatur. Der Wert wird oft auch als Kennziffer für die persönliche Ausdauerfähigkeit benutzt und dann in Tabellen aufgelistet:
Polar benutzt eine ähnliche Tabelle beim Own-Index-Fitness-Test.
Aber:Der >VO2max-Wert ist auch nicht das alleinige Mass aller Dinge! (siehe Kapitel über die Spitzen-Physiologie). Es gibt eine Näherungsformel (siehe z.B. "Handbuch Radsport") für das zu einer bestimmten Belastung gehörenden VO2max:

VO2max [ ml / min ]≈350 + 12 x Leistung [ Watt ]

da kann jeder mal nachrechnen! Übrigens: VO2max ist nur eingeschränkt trainierbar und zum grossen Teil Veranlagungssache.
:: Was man an der Atmung erkennen kann
Sehen wir nochmal auf die Reaktionsgleichungen, die den aeroben Stoffwechsel von Glukose und Fettsäuren beschrieben:

C6H12O6 + 6 O2 ⇒ 6 CO2 + 6 H2O
C15H31COOH + 23 O2 ⇒ 16 CO2 + 16 H2O

Das Verhältnis zwischen Kohlendioxid-Abgabe und Sauerstoff-Aufnahme, also der respiratorische Koeffizient R, ist also:

Glukose: R = V( CO2 ) / V ( O2 ) = 6 / 6 = 1
Fettsäure: R = V( CO2 ) / V ( O2 ) = 16 / 23 = 0,7

Bei reiner Fettverbrennung ist also R=0.7, bei reiner aerober Glukolyse ist R=1 und wenn beides gleich genutzt wird ist der Mittelwert R=0,85. Kommt zusätzlich das durch die Bikarbonat-Pufferung entstehende CO2 hinzu, wenn die anaerobe Glykolyse genutzt wird, dann wird R>1. Die Entwicklung von R bei steigender Belastungsintensität gibt also auch Auskunft über die genutzten Energiequellen.
Atem-Minuten-Volumen mit zwei Knicken an den Schwellen.

Ab der anaeroben Schwelle wird dann soviel CO2 produziert, das es nicht mehr "normal" abgeatmet werden kann, die Atmung beschleunigt sich und wird flacher. Man nennt das auch den respiratorischen Kompensationspunkt (RCP). Streng genommen ist das ein Hyperventilieren. Beim echten (krankhaften) Hyperventilieren senkt man nämlich den CO2-Gehalt des Blutes zu stark ab, so dass das Blut zu alkalisch wird (Alkalose).
:: Die Leistungs-Diagnostik
In der Eröffnungssequenz vom Film Höllentour (DVD natürlich ein Muss für jeden Radsport-Fan!) sieht man einen schwitzenden, ächzenden Rolf Aldag beim Ergometertest, daneben sieht man den Monitor, auf dem seine gerade getretene Leistung, Trittfrequenz und Herzfrequenz zu sehen sind..so beginnt also für den Profi die Tour de France. Warum quält der sich so?
Rolf Aldag auf dem Champs-Elysee, Pressefoto zu Höllentour.
Wenn man eine messbare Grösse wie die Laktat-Konzentration im Blut hat, mit der man auf den zu einer bestimmten erbrachten Leistung gehörenden Grad der persönlichen Anstrengung und auf die damit verbundenen Vorgänge im Körper schliessen kann, dann macht man sich das natürlich zu Nutze.

Wettkampfsituation
↓
erbrachte/geforderte Leistung
↓
physischer Anstrengungszustand
↓↑
Stoffwechselbereich (aerob, anaerob mit/ohne Laktat ...)
↓↑
Trainingsbereich

 Es liegt auf der Hand, dass jeder engagierte Radsportler gern wissen will, bei welchen Anstrengungen er seinen Motor überlastet, in den roten Bereich fährt und danach einbricht und welches Niveau er gerade noch so über längere Zeit halten kann, um am Schlussanstieg gerade richtig attackieren zu können. Und wenn er eifrig trainiert, dann will er oder sein Trainer natürlich wissen, ob das Training anschlägt und sich Verbsserungen in seinen Leistungs-Charakteristika einstellen. Und damit er seinen Trainingsplan sinnvoll gestalten kann, sollte er auch wissen, in welchem Bereich er aeroben Grundlagen trainiert, seine anaerobe Schwelle verschiebt oder seine Laktat-Abbaufähigkeit trainiert. Und dafür gibts die Leistungs-Diagnostik.
:: Der Testablauf
Das Vorgehen dazu ist einfach. Man wird aufs Ergometer gesetzt und fängt bei etwa 100W Leistung an zu treten. Nach einer bestimmten Zeit T wird die Leistung jeweils um einen Betrag ΔP erhöht. Das macht man so lang, bis der Proband die Leistung nicht mehr über die Zeit T erbringen kann. Dann ist der Test zu Ende. Man unterscheidet dabei noch Stufentests oder Rampentests. Beim Stufentest wird die Leistung recht sprunghaft zwischen 20 und 50 Watt erhöht und dann 3-5 Minuten konstant gehalten. Bei BDR gilt 20 Watt/3 Minuten als Standard. Bei Rampentests wird fast kontinuierlich gesteigert, etwa 5 Watt alle 10 Sekunden. Der Normalfall ist der Stufentest. Eröht man die Wattzahl recht schnell, so erreicht man im allgemeinen eine höhere Endleistung, beim Vegleich der Wmax muss man also immer die Testparameter beachten!
Stufentest und Rampentest.

Während des Testes sammelt man eifrig Daten, am besten Computer-gestützt in Echtzeit. Am Ende jeder Stufe entnimmt man Blut (meist aus dem Ohrläppchen) und ermittelt die Laktat-Konzentration darin. Bei aufwendigeren Tests wird parallel noch eine Atemgas-Analyse durchgeführt (Spiro-Ergometrie) anhand der man z.B die Sauerstoffaufnahme oder respiratorischen Koeffizient ermitteln kann.
Noch mehr Folter bei der Spiro-Ergometrie, bei der man mit Atemmaske fährt (Bildquelle: Sportmed Dr. Doblinger).

:: Die erfassten Werte
Werte kann man praktisch beliebig viele aufzeichnen, gerade wenn man für wissenschaftliche Zwecke strampelt und eine vollständige Atemgasanalyse durchführt oder später die genommenen Blutproben intensiv untersucht. Typisch sind aber folgende Werte:

Messung am Ende jeder Stufe
cLk [mmol / l]Laktat-Konzentration


kontinuierliche Messung während des Tests
VariableErklärung
HF [/ min]Herzfrequenz
W [Watt]Leistung
Cad [/ min]Trittfrequenz
VE [ml / min] Atemminutenvolumen
VO2 [ml / min·kg] O2-Aufnahme
VO2aus [ml / min·kg] O2-Abgabe
VCO2 [ml / min·kg] CO2-Abgabe
R Respiratorischer Quotient
Typische Messwerte bei der Leistungdiagnostik, die grau hinterlegten Daten gibts nur bei der Spiro-Ergometrie.
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