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Spiro Einsatzgebiete

Spiroergometrie Einsatzgebiete

Die möglichen Einsatzgebiete der Spiroergometrie sind vielfältig. Leider nutzen sowohl Ärzte als auch Trainer die Möglichkeiten kaum. Intelligent angewendet, liefert die Spiroergometrie wertvolle Daten nicht nur für Ärzte und Ihre Patienten, sondern auch für Trainer und ihre Sportler.

Die Einsatzgebiete der Spiroergometrie reichen von der Trainingswissenschaft (Sport allegemein, aber vor allem auch Personal Training) über eine weite Spanne medizinischer und psychologischer Fragestellungen.

Eine Spiroergometrie kann bei folgenden Krankheiten, Symptomen und Beschwerden hilfreich und Grundlage für konkrete Handlungsanweisungen sein:

  • Spiroergometrie bei Depressionen
  • Spiroergometrie bei Übergewicht und Adipositas
  • Spiroergometrie bei Herzproblemen (Hypertonie)
  • Spiroergometrie bei Insulinresistenz und Diabetes
  • Spiroergometrie bei chronischen Schmerzen
  • Spiroergometrie bei allen Fragen zu körperlicher Leistungsfähigkeit und Training

Lesen Sie hier mehr über die Einsatzgebiete der Spiroergometrie.

Spiroergometrie bei Depressionen:

Untersuchungen haben gezeigt, dass ein tägliches Training der Ausdauer die Symptome einer Depression senken kann. Das Universitätsklinikum FU Berlin hat in einer Studie von 2001 gezeigt, dass sich ein 30 minütiges Ausdauertraining in Form eines Intervalltrainings positiv auf die Symptome einer endogenen Depression auswirkt. Hierbei absolvierten 12 Teilnehmer dieses Intervallprogramm und wurden anschließend mit einer Kontrollgruppe verglichen. Es waren signifikante Unterschiede zu erkennen (vgl. DIMEO/BAUER/VARAH-RAM/PROEST/HALTER, 2001, S. 114 ff.).

  • Mit Hilfe der Spiroergometrie lassen sich die ventilatorischen Schwellen für das Intervalltraining der Patienten bestimmen. Ohne eine spiroergometrische Messung hängt die Wahl der Trainingsintensität vom Zufall ab.
  • Es besteht die Gefahr, die Patienten entweder über- oder unterzubelasten.

Spiroergometrie bei Übergewicht und Adipositas:

Die DAG, DDG, DGE und DGEM geben in einer gemeinsamen Richtlinie Therapieansätze für Adipositas. Diese beziehen sich auf Bewegungstherapie, Ernährungsumstellung und Verhaltenstherapie. Sie geben an, dass die körperliche Aktivität bei der Gewichtsabnahme und Gewichtserhaltung hilft. In der Bewegungstherapie werden folgende Empfehlungen genannt (vgl. HAUNER, 2007, S. 13 f.).

  • zusätzlicher Energieverbrauch von 2.500 kcal pro Woche
  • mindestens fünf Stunden körperliche Aktivität pro Woche
  • Erhöhung der Alltagsaktivität
  • Belastung über ein Herz-Kreislauf- und Krafttraining

In der Adipositastherapie ist der Trainingsbereich unterhalb von VT1 von höchstem Interesse, da hier die Fettoxidation maximal ist. Regelmäßiges Ausdauertraining (lang und langsam) in dem Bereich unterhalb von VT1 fördert die Fähigkeit vermehrt die Fette in der Muskulatur zu oxidieren (vgl. KNECHTE, 2002, S. 169 ff.). Daher ist es in der Adipositastherapie empfehlenswert, die ventilatorischen Schwellen VT1 und VT2 mit Hilfe der Spiroergometrie zu ermitteln.

  • Die übergewichtigen Menschen bekommen exakte Vorgaben wie lange sie in welchem Bereich (Wattleistung/Geschwindigkeit/Herzfrequenz) trainieren sollen,
  • damit die maximale Fettoxidation des Patienten ausgenutzt werden kann.

Die Visualisierung des Fettstoffwechsels (gelbe Linie in der folgenden Abbildung) motiviert den Patienten sich an die Vorgaben zu halten und diszipliniert im optimalen Belastungsbereich zu trainieren.

Die Abbildung zeigt die Energiebereitstellung eines Menschen unter Belastung. Die gelbe Kurve spiegelt den Fettstoffwechsel im Körper wider. Die blaue Kurve zeigt die Metabolisierungsrate der Kohlenhydrate. Die rote Linie bildet die Laufgeschwindigkeit ab. Die hellgrüne vertikale Linie visualisiert den Punkt der ersten ventilatorischen Schwelle VT1. Der Punkt, an welchem die hellgrüne Linie die rote kreuzt, gibt die Laufgeschwindigkeit als auch die Herzfrequenz an VT1 an. In diesem Beispiel liegt das „Fettmax“ weit links von VT1. Bei 4,5km/h kann die Person ca. 30 Gramm Fett pro Stunde verstoffwechseln. Rechts von VT1, oder oberhalb von 10,5km/h, „bricht der Fettstoffwechsel zusammen“. Rechts von VT1 wird der Läufer trotz Ausdauertraining sein Körperfett nicht zu Energiegewinnung einsetzten können, da der Stoffwechsel im Übergangsbereich von VT1 und VT2 schon zu mehr als 90 Prozent anaerob geworden ist. Bei Läufen oberhalb von VT1 werden vermehrt Kohlenhydrate in den Zellen metabolisiert – daher kann die Person beim Sport trotz subjektiver Anstrengung nicht abnehmen.

  • Kein anderes Messverfahren liefert diese wertvollen Informationen über den Energiestoffwechsel unter Belastung. Das macht die Spiroergometrie in der Beratung von übergewichtigen und adipösen Patienten unverzichtbar.

Spiroergometrie bei Hypertonie:

Die arterielle Hypertonie (Bluthochdruck) ist eine Diagnose die weltweit in den „Hitlisten“ der chronischen Erkrankungen geführt wird. Diese Herz- und Gefäßerkrankung wird oft von Übergewicht und körperlicher Inaktivität begleitet. Übergewicht und körperliche Inaktivität sind die größten Risikofaktoren für die arterielle Hypertonie (vgl. PREDEL, 2007, S. 328 ff.).

90 Prozent aller Bluthochdruckerscheinungen sind essenzieller Natur. Die genaue Ursache für eine essenzielle Hypertonie ist leider oft nicht klar ersichtlich. Die restlichen 10 Prozent der Bluthochdruckerkrankungen treten als Nebenwirkung anderer Krankheiten auf. Beispielsweise können Nierenprobleme oder Hormonstörungen zu einem erhöhten Blutdruck führen.

  • Die essenzielle Hypertonie kommt meist schleichend und ist für die Betroffenen im Anfangsstadium nicht spürbar.
  • Das macht die Hypertonie so gefährlich.
  • Sie stellt neben Hypercholerinämie und Rauchen eine der Hauptursachen für Herzinfarkt und Schlaganfall dar.
  • Steigt eine Hypertonie auf einen diastolischen Wert von über 120 mmHg an, können schlagartig Schädigungen von Nieren, Herz, Augen und dem Zentralen-Nerven-System auftreten. Dies führt ohne Behandlung zum Tod (vgl. GUZEK, 1995, S. 282).
Klassifikation der Blutdruckwerte (vgl. DEUTSCHE HOCHDRUCKLIGA, 2008, S. 10)
systolisch/diastolisch mmHg
optimal<120/<80 mmHg
normal<130/<85 mmHg
hoch-normal130-139/85-89 mmHg
Hypertonie Grad 1140-159/90-99 mmHg
Hypertonie Grad 2160-179/100-109 mmHg
Hypertonie Grad 3>180/110 mmHg

Das „American College of Sports Medicine“, die Deutsche Hochdruckliga und auch die „European Society of Hypertension Guidelines Committee“ sprechen sich bei diesem Krankheitsbild für eine bewegungstherapeutische Intervention aus. Die richtige sportliche Aktivität wirkt sich langfristig gesehen blutdrucksenkend auf den Menschen aus (vgl. PREDEL, 2007, S. 328 ff.).

Menschen, die unter Bluthochdruck leiden, sollten nach den ausgesprochenen Empfehlungen 3-4 Mal pro Woche für mindestens 45 Minuten Wandern, Laufen, Rad fahren oder Schwimmen gehen (vgl. DEUTSCHE HOCHDRUCKLIGA, 2008, S. 28). Das Training sollte im aeroben Bereich unterhalb von VT1 stattfinden (vgl. PESCATELLO, 2004).

Eine weitere Empfehlung der Sporthochschule Köln schlägt vor, dass Menschen mit Hypertonie 2–3 Mal pro Woche für jeweils 60-90 Minuten Ausdauertraining absolvieren sollten. Ein solches Training senkt nachweislich sowohl den systolischen als auch den diastolischen Blutdruck. Diese Effekte sind unabhängig vom Alter zu erreichen (vgl. PREDEL, 2007, S. 328 ff.).

Hagberg und Brown von der University of Pittsburgh konnten nachweisen, dass Personen die ein Training im aeroben Energiestoffwechsel (40-70% der VO2max) absolvierten, eine Senkung des systolischen und des diastolischen Blutdruckwertes um 10mmHg erreichen konnten. Diese Effekte waren bei einer höheren Trainingsintensität nicht zu erreichen (vgl. HAGBERG/BROWN, 1995, S. 296 ff.).

Weitere Studien mit annähernd gleichem Studiendesign erzielten ähnliche Ergebnisse. Die Verbesserungen der systolischen/diastolischen Blutdruckwerte lagen um 25/15 mmHg-Punkte. Schon nach wenigen Wochen stellte sich bei vielen Probanden eine subjektive Verbesserung der Lebensqualität ein. Die durch das korrekt koordinierte Ausdauertraining erreichte Senkung des Blutdrucks, ist mit einer medikamentösen Therapie vergleichbar. Dabei sorgt das Ausdauertraining noch zu Verbesserungen der Begleiterkrankungen wie dem metabolischen Syndrom (Übergewicht und Adipositas). Die internationalen Fachgesellschaften für Hypertonie erklären sportliche Aktivierung bei Hypertonie als etablierte und zentrale Behandlungsmethode. Ein solches Trainingsprogramm sollte ein Arzt in Zusammenarbeit mit Bewegungstherapeuten und Analysespezialisten veranlassen. Alle Patienten die einen Blutdruck unter 180/110 mmHg aufweisen, können vom ersten Tag der Diagnose mit einem individuellen Ausdauertraining beginnen.

  • Eine Spiroergometrie ist zur Bestimmung der ventilatorischen Schwellen und damit zur Trainingssteuerung und zur erfolgreichen Senkung des Blutdrucks unerlässlich (vgl. PREDEL, 2007, S. 330).

Spiroergometrie bei Diabetes Mellitus Typ 2:

Das Krankheitsbild Diabetes Mellitus Typ 2 ist die mit am häufigsten vorkommende Stoffwechselkrankheit in Deutschland.

Die betroffenen Personen leiden meist an mittlerem bis schwerem Übergewicht. Die Grundlagen für die Therapie des Typ-2-Diabetes bilden eine Ernährungsumstellung und eine Steigerung der regelmäßigen körperlichen Aktivität. Kann der Patient seine Verhaltensänderung dauerhaft etablieren, können damit sowohl die Insulinresistenz als auch die erhöhten Zuckerwerte im Blut in vielen Fällen behoben werden. Sollte die Ernährungsumstellung und das Training keine Besserung bringen, ist eine medikamentöse Behandlung in Betracht zu ziehen.

Die Deutsche-Diabetes-Gesellschaft gibt in ihren Leitlinien zur Therapie des Typ-2-Diabetes als Basis die nicht pharmakologische antihyperglykämische Therapie vor. Darin enthalten sind

  • Gewichtsreduktion,
  • Ernährungsumstellungen sowie
  • körperliche Aktivierung (vgl. KELLERER/MATTHAEI, 2012, S. 125).

Als wirkungsvollste „Waffe“ gegen den Typ-2-Diabetes kann die Prävention gesehen werden. In einer großen Studie der George Washington University konnte gezeigt werden, dass eine Änderung der Ernährungs- und Bewegungsgewohnheiten die Risikofaktoren für Typ-2-Diabetes der betroffenen Patienten um 58 Prozent senkt (vgl. KNOWLER, 2002, S. 346, 393 ff.)

Auf Grund solcher und ähnlicher Studien entwickelten Arbeitsgruppen und Abteilungen der Deutschen Diabetes-Gesellschaft, des Nationalen Aktionsforum Diabetes Mellitus und die Deutsche Diabetes-Stiftung eine Konzeption für ein Präventionsprogramm in Deutschland. Im Kern soll das Programm die Betroffenen über die richtige Form des sportlichen Trainings und der Ernährung informieren und die Motivation zur Diabetesprävention forcieren (vgl. SCHWARZ, 2006, S. 730 ff.).

Das sportliche Training sollte zur Diabetesprävention

  • an drei Tagen pro Woche stattfinden und
  • in Summe ca. 150 Minuten dauern.

Patienten, die bereits an einem Typ-2-Diabetes erkrankt sind, sollten ein Ausdauertraining von mindestens 300 Minuten (!) pro Woche absolvieren. Dies setzt ein tägliches körperliches Training voraus.

Vor der Aufnahme der sportlichen Aktivität sollte jeder Patient eine umfassende sportmedizinisch-diabetologische Untersuchung absolvieren. Dabei ist abzuklären, ob eine koronare Herzerkrankung und/oder eine diabetische Retino- oder Neuropathie vorliegt. Ebenfalls ist auf bereits vorhandene Fußprobleme zu achten. Im Zuge dieser Untersuchungen könnte ebenfalls die korrekte Belastungsintensität ermittelt werden, welche laut der Deutschen-Diabetes-Gesellschaft bei 60 – 70 Prozent der VO2max liegen soll. Dies entspricht der in der Spiroergometrie ermittelten ersten ventilatorischen Schwelle VT1.

Der Wert der VO2max soll mit Hilfe der Spiroergometrie auf einem Fahrrad oder Laufband ermittelt werden (vgl. EVIDENZBASIERTE LEITLINIE DER DDG, 2008, S. 23 ff.).

  • Die richtige Trainingsintensität wurde in vielen Studien als das entscheidende Erfolgskriterium zur Bekämpfung der Symptome für Typ 2 Diabetiker herausgearbeitet.

In einer Metaanalyse von 14 Studien konnte festgestellt werden, dass mit Hilfe eines Bewegungsprogramms von 3x50 Minuten körperlicher Bewegung im aeroben Stoffwechselbereich über 15 bis 18 Wochen eine signifikante Reduktion des Langzeit-Blutzuckers und ein signifikanter Gewichtsverlust erreicht werden kann (vgl. BOULÉ, 2001, S. 1218 ff.). In einer Studie mit herzkranken Diabetikern wurde das aerobe gegen das anaerobe Training aufgewogen. Mit einem anaeroben Training konnten keine signifikanten Verbesserungen der Glucosewerte erreicht werden. Im Gegenzug dazu konnte mit einem Training unterhalb von VT1 – also im aeroben Stoffwechselbereich – eine deutliche Reduzierung der Glucosewerte erreicht werden (vgl. SCHÜTT/KAF-SACK/MARKMANN/SCHWAAB, 2009).

  • Die Spiroergometrie ist in der Beratung und Behandlung von Menschen mit Typ-2-Diabetes ein absolutes Muss.
  • Man kann mit einer Spiroergometrie die korrekte Trainingszone ermitteln, bei der die Patienten mit höchster Wahrscheinlichkeit zu einer Verbesserung ihrer gesundheitlichen Situation beitragen können.
  • Für viele Betroffene ist die Beratung, die sich im Anschluss an eine Spiroergometrie ergibt, stark motivierend, da sie oft zum ersten Mal konkrete Handlungsanweisungen erhalten.

Spiroergometrie bei körperlichen Beschwerden und (chronischen) Schmerzen:

Unter körperlichen Beschwerden versteht man alle Arten von schmerzhaftem Empfinden in Sehnen, Muskeln, Bändern, Gelenken und Knochen, die die Lebensqualität einschränken.

Die wohl am häufigsten auftretenden körperlichen Beschwerden sind die Rückenschmerzen. Rund 56 % der Männer und 62 % der Frauen waren laut einer Studie des Bundesgesundheits-Survey im Jahre 1998 von Rückenschmerzen betroffen. Ärzte sind zudem oft mit Menschen konfrontiert, die sie wegen chronischer Kopf- und Nackenschmerzen aufsuchen (vgl. DIEMER/BURCHERT, 1999). Im Fall der Rückenschmerzen sollte nach Abklärung der Ursache die körperliche Aktivierung der Patienten umgehend erfolgen und das Herzstück der Behandlung darstellen (vgl. DIEMER/BURCHERT, 1999). Durch eine gesteigerte körperliche Aktivierung kann das Schmerzempfinden im Lendenwirbel- und Nackenbereich herabgesetzt werden. Dabei ist die Aufrechterhaltung bzw. die Steigerung der körperlichen Fitness meist wirkungsvoller als eine medikamentöse Behandlung (vgl. DIEMER/BURCHERT, 1999).

Patienten mit bandscheibenbedingten chronischen Rückenschmerzen konnten innerhalb von vier Wochen ihr subjektives Schmerzempfinden deutlich verändern, indem sie ein Lauftraining im aeroben Bereich dreimal pro Woche über 20-30 Minuten durchführten (vgl. EGER-MATZE/TITZE). Unter dem Namen „Göttinger Rücken Intensiv Programm“ wurde 1996 mit 90 arbeitsunfähigen Patienten eine Studie durchgeführt. Diese Probanden litten hauptsächlich unter chronischen Rückenschmerzen. Das Ziel bestand darin, die Rückenschmerzen durch die Steigerung der körperlichen Fitness zu lindern, um die Personen aus der Arbeitsunfähigkeit zu führen. Nachdem die Probanden acht Wochen lang trainiert hatten, konnte eine signifikante Verbesserung der Rückenbeschwerden sogar zwei, sechs und zwölf Monate nach Studienende nachgewiesen werden. Es verbesserte sich die körperliche Fitness in den Bereichen Beweglichkeit, Kraft, Ausdauer und Hebekraft. Parallel dazu sank das subjektive Schmerzempfinden und die Medikamenteneinnahme. Des Weiteren verringerten sich die Depressionen und das Beeinträchtigungserleben. Nach diesen acht Wochen konnten bereits 63 % der Probanden ins Arbeitsleben zurückkehren (vgl. HILDEBRANDT, 1996, S 190 f.).

  • Die Spiroergometrie ist bei der Behandlung von chronischen Schmerzen von unschätzbarem Wert.
  • Wenn es gelingt, die Fitness (max. Sauerstoffaufnahme) der Betroffenen zu erhöhen, dann reduziert sich das subjektive Schmerzempfinden

Für alle, die bis hierher gelesen haben, gibt es noch einen (fast) vollständigen Überblick über die möglichen Einsatzgebiete der Spiroergometrie im klinischen und sportwissenschaftlichen Alltag:


Spiroergometrie in der Pneumologie

  • bei restriktiver und obstruktiver Ventilationsstörung
  • bei pulmunaler Hypertonie
  • bei interstitieller Störung
  • bei Diffusions- und Verteilungsstörung
  • bei Strömungslimitierung
  • bei Belastungsnot nicht geklärter Ursachen
  • bei vermuteter eingeschränkter Belastbarkeit durch Kreislauf oder Lunge
  • bei Verdacht auf Anstrengungsasthma
  • bei Verlaufskontrollen bei chron. Atemwegs- und Lungenkrankheiten
  • bei Risikoabschätzungen für Lungentransplantationspatienten

Spiroergometrie in der Kardiologie

  • bei koronarer Herzerkrankung
  • bei Kardiomyopathie
  • bei Herzklappenerkrankung
  • bei angeborenen Herzfehlern
  • bei Herzinsuffizienz
  • bei Risikoabschätzungen für Herztransplantationspatienten

Spiroergometrie in der Sportmedizin

  • bei Messungen zur Leistungsfähigkeit für eine effektive Trainingsgestaltung
  • bei Quantifizierungen einer Leistungssteigerung

Spiroergometrie in der Arbeitsmedizin

  • Zur Bestimmung der Ursache einer berufsspezifischen Belastungsintoleranz
  • Begutachtungsfragen zur Ermittlung eines Behinderungsgrades bzw. einer Berufs- oder Erwerbsunfähigkeit
  • Eignungsprüfungen (Höhenverträglichkeit, Tropen-, Flugtauglichkeit etc.)

Spiroergometrie in der Intensivmedizin

  • bei Risikoabschätzungen auf Grund großer operativer Eingriffe
  • bei Nutritionsmessungen zur Einstellung der optimalen Nahrungszufuhr bei Intensivpatienten

Spiroergometrie in der Rehabilitation

  • zur Vermeidung von Überbelastungen eines noch geschwächten Patienten
  • zur Erfolgskontrolle der Rehabilitationsmaßnahme

Spiroergometrie in der Allgemeinmedizin

  • Übergewicht und Adipositas
  • Diabetes Mellitus Typ 2
  • Hypertonie
  • chronische Schmerzen
  • Osteoporose
  • Immunschwäche
  • Präventionsuntersuchungen
  • Sporttauglichkeitstest
  • Schlafstörung

Spiroergometrie in der Psychologie / im Coaching

  • Depressionen
  • Burnout
  • Erschöpfung
  • Überforderung

Spiroergometrie in der Trainingswissenschaft und im Personal Training

  • Festlegung der genauen Trainingszonen
  • Festlegung der Leistungsgrenzen
  • Visualisierung des aktuellen Leistungsstandes
  • Sporttauglichkeitstest
  • Kontrolle der Trainingsmaßnahmen und –abschnitte