Wie aussagekräftig ist die Angabe des Trainingseffektes bei GPS-Sportuhren?

Bei den Recherchen für den letzten Artikel (Wie aussagekräftig ist die VO2max-Bestimmung bei GPS-Sportuhren?) bin ich auf einen weiteren jungen Sportuhr-Parameter gestoßen, welcher für die Trainingspraxis von Bedeutung ist. Insbesondere dann, wenn man die Funktionen einer teuren GPS-Sportuhr ernst nimmt und daran die Erwartung verknüpft, möglichst viele sinnvolle Funktion vorzufinden.

Eine Reihe der von Firstbeat-Technologie unterstützten Modelle (Garmin, Suunto) seien in der Lage, den Trainingseffekt einer Einheit zu bewerten. Und das in einer Qualität, die eine kluge Trainingssteuerung ermöglicht. Als Besitzer des Garmin Forerunner 620 bin ich mir der Existenz dieser Funktion bewusst, Beachtung geschenkt habe ich ihr wenig:

Nach Beendigung einer Trainingseinheit spuckt die Uhr den Trainingseffekt (TE) in Gestalt einer Zahl zwischen 1 und 5 aus. Ein „TE-Bereich“ umfasst das auf eine Nachkommastelle gerundete Intervall bis zur nächst größeren Zahl. Ein niedriger Zahlenwert steht für einen geringen Trainingseffekt, ein hoher Zahlenwert entsprechend für einen großen bisweilen überfordernden Trainingseffekt.

Quelle: http://www.firstbeat.com/userData/firstbeat/download/white_paper_training_effect.pdf

Ziel ist es also die Wirksamkeit einer Trainingseinheit (Entwicklung oder Konservierung der Leistungsfähigkeit, Nichtwirksamkeit, Überforderung) in einen Zahlenwert ohne Einheit münden zu lassen.

Die brennende Frage dabei: Was misst die Uhr eigentlich? 

Die Software macht sich den Zusammenhang verschiedener mittels Uhr messbarer Variablen und deren Beziehungen zueinander zunutze. Eine berechenbare und eine vom Nutzer anzugebene Variable sind letztendlich entscheidend:

1. EPOC (excess post-exercise oxygen consumption)
2. das Aktivitätsniveau des Sportlers

1. EPOC
Der Einfachheit und für das Verständnis halber sei zunächst auf einen Auszug der Wikipedia-Definition verwiesen:

EPOC (engl: excess postexercise oxygen consumption, deutsch: Sauerstoffmehraufnahme nach Arbeitsende oder Nachbrennwert) (…) gibt die Sauerstoffmehraufnahme über den Ruhebedarf hinaus nach einer körperlichen Belastung an. Charakteristisch ist hierfür eine verstärkte Atmung. 

Physiologischer Hintergrund: Nach Beginn einer körperlichen Belastung passt sich das Herz-Kreislauf- und Atmungssystem nur verzögert dem erhöhten Sauerstoffbedarf an und erreicht erst nach einigen Minuten einen Steady State. Es kommt somit zu einem Sauerstoffdefizit. Bei Messung des nachgeatmeten O2 zeigt sich jedoch, dass die Menge in den meisten Fällen größer als das eigentliche Defizit ist. Im Körper laufen während und nach der Belastung also Prozesse ab, die einen zusätzlichen Sauerstoffbedarf bedeuten. 

Der EPOC entspricht nicht, wie früher angenommen, dem anfänglichen Sauerstoffdefizit, sondern ist eher ein Anzeichen für die Beanspruchung des Körpers und der dadurch nötigen Regeneration. (…)

Der EPOC wird in l (Sauerstoff) oder ml/kg (Sauerstoff/Körpergewicht) gemessen. Der EPOC ist eine Funktion, die den Sauerstoffverbrauch in Ruhe, die Trainingsdauer und den Sauerstoffanforderung der Trainingseinheit (VO2) in Zusammenhang bringt. Die Sauerstoffanforderung wiederum wird über die VO2%-Schätzung der Sportuhr prognostiziert.

Der im Labor ermittelte EPOC (diagonal gestreifte Fläche unten) ergibt sich aus der Differenz …

1. des Produkts aus Sauerstoffverbrauch der Nachbelastungsphase und dem dazugehörigen Messzeitraum und …
2. des Produkts aus dem Ruhe-Sauerstoffverbrauch und dem identischen dazugehörigen Messzeitraum

Quelle: http://www.firstbeat.com/userData/firstbeat/download/white_paper_epoc.pdf

Ergo: Je höher die Belastungsintensität und je länger die Trainingsdauer desto höher fällt der EPOC aus. Je kürzer die Pausen bei einem Intervalltraining je höher fällt der EPOC aus. Je mehr Muskelmasse bei der Ausübung einer Sportart involviert ist, desto höher fällt der EPOC aus. Der kumulierte Sauerstoffbedarf einer Trainingseinheit lässt Rückschlüsse auf die Regenerationsdynamik (= EPOC-Anforderung) nach einer Trainingseinheit zu.

2. Aktivitätsniveau des Sportlers
Es ist bekannt, dass sehr aktive und leistungsstarke Sportler einen vergleichsweise hohen Trainingsreiz benötigen, um eine weitere Leistungsverbesserung zu erzielen. Um dem Rechnung zu tragen, wurde herstellerseitig eine Einordnung verschiedener Aktivitätsniveaus vorgenommen. Jede Stufe berücksichtigt aufeinander aufbauende typische Trainingsvolumina pro Woche (in Stunden) und die dazugehörigen mit dem Trainingsalltag korrespondierenden rel. VO2max-Werte. Erst dieser Kniff ermöglicht die individuelle Einordnung der gemessenen EPOC im Hinblick auf den Trainingseffekt.

Quelle: http://www.firstbeat.com/userData/firstbeat/download/white_paper_training_effect.pdf

Mit Kenntnis der Berechnungsgrundlagen wird klar, welche Umstände die Güte des von der Uhr ausgeworfenen Trainingseffekts beeinflussen:

1. Richtigkeit der persönlichen Angaben: der TE wird unterschätzt, wenn die maximale Herzfrequenz und das Aktivitätsniveau zu hoch angegeben werden (vice versa).
2. Training bei Krankheit: Wird bei oder kurz nach einer Krankheit trainiert, wird die Trainingsherzfrequenz erhöht sein, der EPOC steigt. Der TE wird überschätzt. In diesem Fall muss man klar sagen, dass jegliches Training grundsätzlich keinen Verbesserungseffekt hat. „Pausieren!“ lautet hier der einzig richtige Trainingsrat.
3. Außergewöhnliche Umweltbedingungen: Sehr hohe Umgebungstemperaturen, hohe Luftfeuchtigkeit oder auch Höhenlagen steigern die Atem- und Herzfrequenzaktivität. Das führt zur Überschätzung des TE. Hier ist die Reduzierung der Laufgeschwindigkeit ratsam.
4. Übertraninig: In sehr hochvolumigen Trainingsphasen neigt der TE zur Unterschätzung (niedrigere Herzfrequenzreaktion), in sehr intensiven Phasen zu Überschätzung (hohe Herzfrequenzreaktion).

Fazit: Bei stabilen Trainingsbedingungen (Umwelt, Gesundheit) und präzisen persönlichen Angaben kann der von der Sportuhr ermittelte Trainingseffekt die Trainingssteuerung sinnvoll unterstützen. Dafür ist es essentiell zu verstehen, wie die Sportuhr einen solchen verdichteten Parameter generiert.