Waarom zou je een ademgasanalyse tijdens inspanning laten doen?

De balans tussen belasting en belastbaarheid kan ongelijk zijn. Onvoldoende belasting ten opzichte van de belastbaarheid leidt tot suboptimale training, dat wil zeggen er kan meer omvang en/of harder getraind worden. Ook een te hoge belasting ten opzichte van de belastbaarheid is vervelend want dit kan leiden tot overtraining. Maar hoe bepaal je of je te rustig of te hard traint?

De hartslag kan als leidraad gebruikt worden voor training. Diverse inspanningsfysiologen hebben verbanden gelegd tussen inspanningsintensiteit en hartslag. Hoe hard je kunt sporten in de trainingen wordt bepaald door een aantal factoren die met ademgasanalyse tijdens een hardlooptest te bepalen zijn. Dat zijn de maximale zuurstofopname (VO2max) en de anaerobe drempel.

Maximale zuurstofopname (VO2max)

Lactaatmeting

De VO2max is de zuurstofopname in de spieren welke bij maximale inspanning bereikt wordt. Als je deze waarde deelt door het lichaamsgewicht is het een maatstaf voor iemands conditie. De conditie-indeling kan ingedeeld worden van zeer slecht tot en met uitstekend en is afhankelijk van de leeftijd. Zo hebben zowel mannen als vrouwen ouder dan 35 jaar met een zeer slechte conditie een zuurstofopname getal van minder dan 28 respectievelijk 24 ml O2 /kg/min, getallen die overigens overeenkomen met de getallen behorend bij patiënten met het lichtste stadium hartfalen. Om een indruk van de beperkingen te geven: bij een zuurstofopnamegetal van minder dan 24 ml O2 per kg per minuut is het lastig met 2 boodschappentassen 100 m naar huis te wandelen vanwege de kortademigheid.

Top duursporters kunnen bij de mannen waardes bereiken van 70-80 ml O2/kg/min en bij vrouwen 65-75 ml/min/kg.

De maximale zuurstofopname per kg per minuut geeft met name erg goed het talent aan voor inspanningen van zo’n 10-40 min inspanning en dergelijke inspanningen berusten op zowel aerobe conditie als maximaal vermogen. Deze maximale zuurstofopname kan gemeten worden door ademgasanalyse met behulp van een kapje en een O2 en CO2 analyzer en turbine om de luchtstroom te meten naast O2 en CO2 concentratie in de uitgeademde lucht tijdens een inspanningstest waarin de belasting geleidelijk oploopt.

De Anaerobe Drempel (AD)

De AD wordt in de volksmond ook wel omslagpunt of verzurings-drempel genoemd. De AD wordt door trainers vaak genoemd als het punt waarboven je gaat “verzuren” en wordt als een belangrijke trainingsparameter gezien voor atleten die met hartslagmeter trainen. De AD is een concept dat enige uitleg behoeft. Voor elke vorm van inspanning die langer duurt dan 8-9 seconden geldt dat er zuurstof nodig is in de spieren om brandstof aanwezig in de spier (glycogeen/vet) te verbranden. Bij de verbranding van deze brandstof wordt adenosinetrifosfaat (ATP) gevormd dat als universeel betaalmiddel van energie in biologische systemen gezien kan worden. Aerobe verbranding (onder verbruik van zuurstof) van 1 molecuul glucose levert 36 of 38 ATP op, terwijl anaerobe verbranding (zonder verbruik van zuurstof) per molecuul glucose slechts 2 ATP oplevert. ATP kan weer omgezet worden in adenosinedifosfaat (ADP) waarbij de energie vrijkomt waardoor spieren kunnen samentrekken (contractie). Hierdoor worden lichaamsdelen bewogen ten opzichte van een ondergrond waardoor het lichaam zich kan voortbewegen.

Aerobe verbranding kost tijd en heeft zuurstof consumerende fabriekjes met enzymen (mitochondriën) nodig in de spier om de aanwezige brandstof te verbranden. Binnen deze mitochondriën kan het ATP gevormd worden. De hoeveelheid mitochondriën bepaalt de capaciteit voor aerobe verbranding. Buiten deze mitochondriën kan ook aerobe verbranding plaatsvinden, maar de hoeveelheid ATP die gevormd kan worden is minder per molecuul glucose.

Spieren zijn opgebouwd uit spiervezels (spiercellen). Je hebt rode of witte spiercellen en een overgangsvorm tussen rood en wit. Rode spiercellen zijn dunner, hebben een trager contractiepatroon en bevatten meer mitochondriën, terwijl witte spiervezels dikker zijn, een sneller contractiepatroon hebben en minder mitochondriën bevatten. In deze witte spiervezels is juist de mogelijkheid om zonder verbruik van zuurstof ATP te leveren vergroot. Dit levert lactaat en H+ (zuur) op en relatief minder ATP maar het kan wel veel sneller geleverd worden. Spiervezeltypering is deels afhankelijk van de spier (hamstrings en diepe kuitspieren bevatten meer rode vezels dan oppervlakkige kuitspieren en quadriceps). Voor een ander deel is het spiervezeltype individueel bepaald (sprinttype versus marathontype).

De intensiteit van de inspanning bepaalt de snelheid waarmee de ATP gevormd moet worden. Tot een zekere snelheid (deels afhankelijk van spiervezeltypering) zal bij het hardlopen merendeels gebruik gemaakt kunnen worden van aerobe verbranding. Het gevormde lactaat via anaerobe verbranding kan in minder actieve spieren dan nog gemakkelijk verder verbrand worden en er is voldoende buffercapaciteit om het gevormde zuur (H+) weg te vangen. De maximale snelheid waarbij dit net nog het geval is is de anaerobe drempel en kan in de praktijk precies een uur vol gehouden worden in wedstrijdverband.

Boven deze snelheid zal anaerobe verbranding meer en meer een rol spelen, ontstaat er een overschot aan lactaat en is er onvoldoende buffercapaciteit om het gevormde H+ te bufferen, waardoor een overschot aan CO2 verwijderd moet worden om het H+ niet op te laten lopen. Dit gebeurt door versterkt te ademen. Op het moment dat een atleet meer begint te hijgen en niet meer in staat is volzinnen te spreken met collega sporters, zal min of meer de AD bereikt zijn.

Met ademgasanalyse is deze AD exact te bepalen. Gedurende het zwaarder worden van de inspanning neemt de ademhaling recht evenredig toe (hoeveelheid lucht verplaatst per minuut) evenals de zuurstofopname in de spieren. Bij zware inspanning boven de AD neemt de ventilatie echter sterker toe dan onder de drempel (ten behoeve van het afblazen van de extra CO2 die gevormd wordt door de anaerobe verbranding), terwijl de zuurstofopname minder toeneemt dan onder de AD. Vandaar dat de meest gevoelige parameter voor bepaling van de AD met ademgasanalyse de ratio van de ademhaling (ademminuutvolume) ten opzichte van de zuurstofopname is.

Invloed van training op hartfrequentie/snelheid rond de AD

Als je beter getraind raakt wat betreft het aerobe systeem dan zal de inspanningsintensiteit welke je een uur vol kan houden hoger zijn dan wanneer je minder getraind bent. Dit levert dan dus een hogere loop of fiets snelheid of vermogen op. Het is ook vaak zo dat de hartfrequentie naarmate je beter getraind raakt dichter bij je piek hartfrequentie ligt. Het is echter ook zo dat je door meer trainingsjaren een grotere capaciteit van het hart mag verwachten en dat er per hartslag meer bloed uitgepompt wordt. Dit leidt dan in absolute zin tot een lagere hartfrequentie zowel op de piek als rond de AD.

Andersom kan een lange blessureperiode of onttraining door niet sporten ertoe leiden dat de capaciteit van het hart wat afneemt. Dit zal dan juist leiden tot een hogere hartfrequentie bij een lager loop of fiets vermogen/snelheid rond de AD.

Om dit goed te monitoren is een ademgasanalyse op de loopband een goede methode.

Picture of Bernard te Boekhorst

Bernard te Boekhorst

Sportarts, met daarnaast de afgeronde universitaire studie tot medisch bioloog, inspanningsfysioloog. Voordat Bernard begon aan zijn specialisatie tot sportarts is hij in opleiding geweest tot cardioloog. Bernard heeft als specialisatie duursport (wielrennen, hardlopen en triathlon). Door zijn jarenlange wetenschappelijke onderzoeken en vanuit persoonlijke interesse is Bernard te Boekhorst inmiddels (inter)nationaal toonaangevend op het gebied van hardlopen en cardiologie. Bernard heeft in het verleden 30’45” op de 10 km gelopen en was jarenlang de snelste dokter van Nederland.