Die maximale Sauerstoffaufnahme – VO2max
Die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max) ist neben der anaeroben Schwelle der wichtigste Faktor der Ausdauerfähigkeit. Die VO2max gibt an, welche Sauerstoffmenge der Körper maximal zur Energiegewinnung umsetzen kann, und beschreibt sozusagen die „Größe des Motors“. Die Sauerstoffaufnahme wird in Milliliter (ml) pro Minute (min) gemessen und als absolute (ml/min) oder relative VO2max angegeben (ml/min/kg).
Warum sollte ich meine VO2max kennen?
- um zu verstehen, wie sich deine Leistungsfähigkeit, insbesondere deine anaerobe Schwelle zusammensetzt
- Kenne deine aerobe Leistungsfähigkeit, um individuelle Trainingszonen zu ermitteln und deine VO2max durch effektives Training zu steigern.
- Evaluiere deinen Trainingsfortschritt sowie Stärken und Schwächen deines metabolischen Profils.
- Kenne deine maximale aerobe Leistungsfähigkeit.
- Ermittle und verstehe deinen Fettstoffwechsel und Kohlenhydratverbrauch für effektives Training und durchdachte Pacing-Strategien.
Was bedeutet VO2max?
VO2max steht für Volumen (V), genau genommen eine Durchflussrate (V̇), O₂ steht für Sauerstoff und max für das Maximum. Die VO2max ist also das Maß der maximalen Sauerstoff-Durchflussrate. Einfach ausgedrückt, wie viel Sauerstoff pro Minute maximal über die Lungen in die Mitochondrien der Muskelzellen gelangt. Die VO2max gilt als Bruttokriterium der Ausdauerfähigkeit, da sie die obere Grenze der aeroben Leistungsfähigkeit abbildet.
Zusammensetzung der VO2max
Die Sauerstoffaufnahmefähigkeit kann in zwei physiologische Systeme unterteilt werden und der VO2max-Wert hängt von der Leistungsfähigkeit dieser zwei Systeme ab. Vereinfacht dargestellt sind das:
- das zentral-kardiovaskuläre System bestehend aus Herz, Lungen, Blut und Blutgefäßen
- das periphere System der Muskelzellen und Mitochondrien
Von VO2max spricht man, wenn alle Systeme ausgelastet sind und der Arbeitsmuskulatur die maximale Menge an Sauerstoff zur Verfügung steht. Ist der Wert der VO2max bekannt, weiß man, wie viel Sauerstoff dem Körper unter Belastung maximal zur Energiegewinnung zur Verfügung steht.
Um die maximale Sauerstoffaufnahmefähigkeit zu steigern, müssen sowohl das zentral-kardiovaskuläre System als auch das periphere System trainiert werden.
Die physiologische Formel der maximalen Sauerstoffaufnahme:
VO2max = Schlagvolumen (SV) x Herzfrequenz (HF) x arteriovenöse Sauerstoffdifferenz (avDO2).
Schlagvolumen: definiert die Menge an Blut, die pro Herzschlag vom Herzen ausgeworfen wird.
Herzfrequenz: Häufigkeit der Herzschläge pro Zeitspanne.
Arteriovenöse Sauerstoffdifferenz: Differenz der Menge Sauerstoff, die über das arterielle Blut zu den Muskelzellen transportiert wird und dem Anteil, der über das venöse System wieder vom Muskel zur Lunge zurückgeführt wird. Je höher diese Differenz, desto mehr Sauerstoff steht der Muskulatur zur Energiegewinnung zur Verfügung.
Die Bedeutung der VO2max für die Ausdauerleistung
Das wichtigste energieliefernde System für Radsportler, Läuferinnen und Triathleten ist der aerobe Stoffwechsel. Hier werden mithilfe von Sauerstoff Kohlenhydrate und Fettsäuren in Energie umgewandelt. Der Parameter, der die individuelle Kapazität des aeroben Systems beschreibt, ist die maximale Sauerstoffaufnahme.
Über das aerobe System und den Parameter der VO2max lässt ich die Leistungsfähigkeit bewerten und beschreiben. Je höher die VO2max, desto höher die Kapazität des aeroben Systems zur Energiegewinnung und desto höher die Leistungsfähigkeit. Deswegen wird die maximale Sauerstoffaufnahme auch als Bruttokriterium der Ausdauerleistungsfähigkeit beschrieben.
Auch der Fettstoffwechsel und Laktatabbau sind Teil des aeroben Systems und werden durch die Sauerstoffaufnahmefähigkeit „begrenzt“. Je mehr Sauerstoff dem Körper zur Verfügung steht, desto mehr Energie kann über den Fettstoffwechsel und die Weiterverarbeitung (Abbau) von Laktat bereitgestellt werden.
Im Vergleich zum alaktaziden und laktaziden Stoffwechsel ist die Leistung, die über das aerobe System erbracht wird, zwar vergleichsweise gering, die Belastungsdauer ist aber um ein Vielfaches höher. Der aerob ablaufende Fettstoffwechsel kann den Ausdauersportler über Stunden und Tage mit Energie versorgen.
Die Sauerstoffaufnahme steigt proportional zur aeroben Energiegewinnung. Somit beschreibt die VO2max die Metrik der aeroben Leistungsfähigkeit (aerobe Leistung) und es gilt für alle Ausdauersportarten: Je höher, desto besser!
Eine hohe aerobe Leistung sowie eine verbesserte Fähigkeit, Laktat abzubauen und als Energiequelle zu verstoffwechseln, führen zu einer Verbesserung der anaeroben Schwelle und Dauerleistungsfähigkeit.
Stoffwechsel-Diagramm einer beispielhaften AI DIAGNOSTICS Auswertung
Der limitierende Faktor der aeroben Energiebereitstellung
Limitiert wird das aerobe System durch die zu verstoffwechselnden Substrate, also Fette, Kohlenhydrate und Proteine. Da die Fette nahezu unbegrenzt zur Verfügung stehen und Eiweiß für die Energiegewinnung unter Belastung kaum eine Rolle spielt, sind die Glykogenspeicher der limitierende Faktor.
Entleeren sich die Glykogenreserven (v. a. in der Muskulatur), fehlt ein wichtiges Substrat zur Energiegewinnung im Stoffwechsel der aeroben Energiegewinnung und die Leistung kann nicht aufrechterhalten werden bzw. muss reduziert werden.
Leistung an der VO2max
Die Leistung an der VO2max, auch maximale aerobe Leistung genannt, beschreibt die Leistung, die unter maximaler Auslastung des aeroben Systems erbracht werden kann. Für Läuferinnen, Radsportler und Triathletinnen entspricht sie oft der maximalen 4- bis 6-Minuten-Leistung und liegt im Bereich von 10 bis 30 Prozent oberhalb der anaeroben Schwelle.
VO2max Metriken einer beispielhaften AI DIAGNOSTICS Auswertungen
Was ist ein guter VO2max-Wert?
Referenzwerte für VO2max und Fitness im Ausdauersport
Da die absolute VO2max (ml/min) die Körpermasse nicht berücksichtigt, wird zum Vergleich und zur Bewertung der VO2max die auf das Gewicht relativierte Sauerstoffaufnahme (ml/min/kg) verwendet. In den meisten Ausdauersportarten ist die relative VO2max als Vergleichswert etabliert.
Der individuelle VO2max-Wert wird neben dem Trainingszustand besonders durch die Faktoren Alter, Genetik, Geschlecht und Körperzusammensetzung beeinflusst. So nimmt im Alter die Sauerstoffaufnahmefähigkeit ab und Frauen erreichen im Schnitt ungefähr 10 Prozent niedrigere VO2max-Werte als Männer.
Referenzwerte nach Alter und Geschlecht
VO2max Richtwerte Männer [ml/min/kg]
VO2max Richtwerte Frauen [ml/min/kg]
Referenzwerte nach Leistungsklasse und Geschlecht
VO2max Richtwerte Männer [ml/min/kg]
VO2max Richtwerte Frauen [ml/min/kg]
Wie wird die VO2max bestimmt?
Die VO2max kann mit AI DIAGNOSTICS oder in einem HYCYS-Labor mittels Leistungsdiagnostik bestimmt werden.
Die genaueste Methode zur Bestimmung der VO2max ist eine Leistungsdiagnostik mit Spiroergometrie im Labor. Dabei wird auf einem Ergometer ein standardisiertes Protokoll mit Ausbelastung als Rampentest abgefahren und die Atemgase (Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxidabgabe) werden mittels einer Atemmaske in Echtzeit gemessen. Mithilfe der Atemgasanalyse wird der VO2max-Wert sehr genau ermittelt.
Spiroergometrie unter Laborbedingungen zur Bestimmung der maximalen Sauerstoffaufnahme VO2max
Das Verfahren aus Rampentest und Atemgasanalyse gilt nach wie vor als Goldstandard zur Bestimmung der maximalen Sauerstoffaufnahme.
Vorteil einer Labordiagnostik: Goldstandard und genaueste Methode zur Ermittlung der VO2max
Nachteil einer Labordiagnostik: durch die Anreise und den Besuch im Labor relativ aufwendig und teuer
Die VO2max einfach und günstig bestimmen
AI DIAGNOSTICS ermöglicht es, eine Remote-Leistungsdiagnostik ganz unkompliziert von zu Hause aus durchzuführen und die VO2max zu ermitteln. Die VO2max wird ganz einfach auf dem Smarttrainer oder direkt auf der Straße mit der Genauigkeit einer Labordiagnostik bestimmt.
Alternative Testverfahren, wie die Bestimmung der VO2max mit modernen Sportuhren, können die VO2max nicht valide und belastbar bestimmen.
Wie wird der V02max-Wert von AI DIAGNOSTICS ermittelt?
AI DIAGNOSTICS ermöglicht es, die VO2max zu Hause auf dem Smarttrainer oder direkt auf der Straße mit der Genauigkeit einer Labordiagnostik zu bestimmen.
AI DIAGNOSTICS basiert auf jahrelanger Erfahrung und Daten leistungsdiagnostischer Labore sowie neusten Methoden der Data Science und des maschinellen Lernens. Hunderte Datensätze aus spirometrischen Labortests und Leistungsdaten sind die Basis der AI DIAGNOSTICS Methodik und ermöglichen es, die VO2max auch ohne Labormessung genau zu bestimmen.
Für eine valide Auswertung der Daten, ist es wichtig, dass AI DIAGNOSTICS Testprotokoll genau einzuhalten.
VO2max verbessern
Ein gezieltes und individuelles Ausdauertraining führt bei allen Sportlerinnen und Sportlern zu einer signifikanten Verbesserung der VO2max und Ausdauerleistung. Umfang, Intensität und Trainingsmethodik müssen dabei individuell abgestimmt sein, um eine Stagnation im Training zu vermeiden. Übertraining und Overreaching können sogar zu einer Verschlechterung der VO2max führen.
Auf der anderen Seite ist die Trainierbarkeit und maximal erreichbare VO2max auch genetisch determiniert. Nicht jeder kann also eine Weltklasse-VO2max von 80 bis 90 ml/min/kg erreichen.
Die VO2max lässt sich über verschiedene Wege trainieren
Vereinfacht dargestellt geht es darum, im Training möglichst viel Sauerstoff umzusetzen. Da man das in jeder Trainingseinheit tut, egal ob lange Grundlagenfahrt oder kurze Intervalleinheit, ist erst einmal jede Art von Ausdauertraining auch ein Training der VO2max. Nach ein paar Wochen konstantem Training wird eine zielgerichtete Trainingssteuerung mit individuellen Trainingsbereichen immer wichtiger, um die VO2max weiter zu verbessern.
Um die maximale Sauerstoffaufnahme zu steigern, müssen sowohl das zentral-kardiovaskuläre System, welches den Sauerstoff über das Blut transportiert, als auch das periphere System, welches die Sauerstoffaufnahme in die Muskelzellen gewährleistet, trainiert werden.
Das wichtigste Prinzip des VO2max-Trainings sind Kontinuität und individuell angepasste Intensitätsbereiche. Die effektivsten Trainingsmethoden zur Verbesserung der VO2max sind:
- lange, lockere Grundlagenfahrten (LIT-Training)
- längere Intervalle im Bereich der anaeroben Schwelle
- kurze, hochintensive Intervalle (HIT-Training)
Wie schnell kann man die VO2max verbessern?
Positive Anpassungen des aeroben Systems und der VO2max finden relativ schnell statt. Je nach Ausgangsniveau und Trainingsumfang können die ersten Verbesserungen nach 3 bis 4 Wochen gemessen werden.
Um für eine Leistungsdiagnostik signifikante und messbare Verbesserungen zu erzielen, sollte mit einem Trainingszeitraum von 6 bis 8 Wochen geplant werden. Um das Training effektiv zu steuern, sollten regelmäßig Leistungsdiagnostiken zur Kontrolle des Trainingsfortschritts durchgeführt werden.