Einfluss von Atemverhalten und Training auf die Energiebereitstellung am Beispiel des Freistilschwimmens

Die Schwimmer des Deutschen Schwimmverbands verlieren zunehmend den Anschluss an die Weltspitze, was sich in einer sinkenden Anzahl von Medaillen bei internationalen Großereignissen äußert. Als Ursache wurden Mängel im langfristigen Leistungsaufbau identifiziert; in Folge dessen wurden spezifischere Inhalte für das Grundlagenausdauertraining gefordert, um die wettkampfspezifischen Kraftvoraussetzungen besser vorzubereiten. Da gezeigt werden konnte, dass die Atmung im Freistilschwimmen leistungsbegrenzend wirkt, sollte untersucht werden, wie sich durch ein gezieltes Training der Atemmuskulatur bislang ungenutzte Leistungsreserven erschließen lassen. Darüber hinaus sollte die Reaktion auf Hypoventilation unter Belastung getestet werden, da eine Analyse der Atemrhythmen international erfolgreicher Schwimmer ergeben hatte, dass sich niederfrequente Atmung im Wettkampf vorteilhaft auf die Leistung auswirkt. Dazu wurde eine Interventionsstudie mit 15 Nachwuchsschwimmern im Crossover-Design durchgeführt. Während des ersten und des zweiten Makrozyklus des Trainings- und Wettkampfjahres (TWJ) führten je sechs Sportler ein achtwöchiges Atemtraining mit einem POWERbreathe-Gerät durch. Zur Quantifizierung der Leistungsfähigkeit und der Veränderung physiologischer Parameter durch Training wurden vor und nach jeder Intervention Stufentests im Strömungskanal durchgeführt, wobei drei verschiedene Intensitäten und zwei Atemfrequenzen ausgewertet wurden. Das Hauptergebnis der Studie bestand in einer verbesserten Kraftfähigkeit und Ökonomie der Atemmuskulatur, was sich bei isolierter Belastung in Form einer Vergrößerung des maximalen Minutenvolumens zeigte und beim Schwimmen zu verringerten Laktatwerten und niedrigerer Zyklusfrequenz bei gleichbleibender Belastung führte. Die Trainingswirkung wird dabei auf eine weniger starke Ausprägung des inspiratorischen Metaboreflexes und eine Optimierung der Vortriebsphasen in Folge einer schnelleren Inspiration zurückgeführt. Durch das Atemtraining konnte die respiratorische Muskulatur in Trainingsphasen niedrigerer Intensität auf die höheren Belastungen im späteren Verlauf des TWJ vorbereitet werden. Der Einsatz eines solchen Trainings hat daher das Potential, die Leistungsfähigkeit von Freistilschwimmern zu steigern.:Einleitung Theoriepositionen: Anforderungen an die Atmung im Schwimmen Bewegungsstruktur und Atemverhalten im Wettkampf Atemphysiologie unter Belastung Atemtraining Forschungsdefizit Fragestellung Methoden: Arbeitsschwerpunkte und Lösungsweg Pilotstudie im Strömungskanal Hauptuntersuchung Methodenkritik Ergebnisse: Ergebnisse der Voruntersuchungen Auswertung des Atemtrainings Leistungsphysiologische Veränderungen durch Training Einfluss der Intensität auf leistungsphysiologische Parameter Einfluss der Atemfrequenz auf leistungsphysiologische Parameter Zusammenhänge zwischen leistungsphysiologischen Parametern und den Ergebnissen des POWERbreathe-Trainings Diskussion: Wirkung eines lokalen Krafttrainingsreizes auf die Atemmuskulatur und auf pulmonale Parameter Systemische Effekte eines Atemtrainings auf leistungsphysiologische Parameter Konsequenzen einer Atmungseinschränkung für die Energiebereitstellung Wirkung des Atemtrainings auf die Bewegungsstruktur Trainingswissenschaftliche Aspekte Fazit: Empfehlungen für die Durchführung eines Atemtrainings Zukünftige Fragestellungen Zusammenfassung und AusblickAt present the athletes of the German swimming association are unable to keep up with the performance of the world’s leading swimmers. Thus, the number of medals achieved within international competitions decreases. Analyses could trace back this trend to deficits regarding the long-term athlete development. As a result, there are growing demands on increasing the specificity of the basic endurance training in terms of a more adequate preparation of race-specific strength capacities. Since studies showed that the efficiency of the respiratory system can limit exercise performance, the aim of this dissertation was to analyze the potential of a specific training of the breathing muscles to access reserve capacities in freestyle swimming. An evaluation of the breathing patterns of successful athletes showed that a low-frequency breathing pattern has a positive impact on freestyle performance, hence another goal of this study was to investigate the effect of hypoventilation during high intensity swimming. A crossover intervention study was conducted with 15 adolescent swimmers. During the first and the second macro cycle of the swimming season an eight week POWERbreathe training was performed by six swimmers each. Before and after each intervention incremental tests were conducted in a swimming flume to assess exercise capacity and the change of exercise physiological parameters in response to the training stimulus. Within this test protocol three graded exercise intensities and two different breathing frequencies were taken into account. The main result of the study was an improved strength and enhanced economy of the breathing muscles which resulted in an increased maximum voluntary ventilation (MVV), decreasing levels of lactate and lower cycle frequencies during freestyle swimming at a given velocity. The training effect is based on the attenuation of the inspiratory metaboreflex and optimization of the propulsion phases due to a more rapid inspiration. Because of the breathing training the respiratory muscles were exposed to a high training stimulus within low-intensity swimming training periods which resulted in an improved preparation of higher swimming intensities in the later stages of the swimming season. Thus, the POWERbreathe training has the potential to enhance exercise performance of freestyle swimmers.:Einleitung Theoriepositionen: Anforderungen an die Atmung im Schwimmen Bewegungsstruktur und Atemverhalten im Wettkampf Atemphysiologie unter Belastung Atemtraining Forschungsdefizit Fragestellung Methoden: Arbeitsschwerpunkte und Lösungsweg Pilotstudie im Strömungskanal Hauptuntersuchung Methodenkritik Ergebnisse: Ergebnisse der Voruntersuchungen Auswertung des Atemtrainings Leistungsphysiologische Veränderungen durch Training Einfluss der Intensität auf leistungsphysiologische Parameter Einfluss der Atemfrequenz auf leistungsphysiologische Parameter Zusammenhänge zwischen leistungsphysiologischen Parametern und den Ergebnissen des POWERbreathe-Trainings Diskussion: Wirkung eines lokalen Krafttrainingsreizes auf die Atemmuskulatur und auf pulmonale Parameter Systemische Effekte eines Atemtrainings auf leistungsphysiologische Parameter Konsequenzen einer Atmungseinschränkung für die Energiebereitstellung Wirkung des Atemtrainings auf die Bewegungsstruktur Trainingswissenschaftliche Aspekte Fazit: Empfehlungen für die Durchführung eines Atemtrainings Zukünftige Fragestellungen Zusammenfassung und Ausblic