Zusammenfassung
Fragestellung: Der O2-Verbrauch dynamisch arbeitender Skelettmuskulatur kann nur in vivo gemessen werden.
Allerdings gelten In-vivo-Messwerte wegen ihrer großen Streuung als ungenau, was mit
adjuvanter Muskelarbeit ohne mechanische Leistungsabgabe begründet wird. In diesem
Artikel wird das Ausmaß dieses „leistungslosen” O2-Verbrauchs bei verschiedenen Kontraktionsgeschwindigkeiten untersucht und dem O2-Grundumsatz gegenüber gestellt. Material und Methode: 18 freiwillige ProbandInnen arbeiteten ohne Leistungsabgabe auf einem eigens konstruierten
Doppelfahrradergometer bei Tretfrequenzen von 25, 50, 75 und 95 UpM. Gemessen wurde
der O2-Verbrauch bei zwei Versuchsbedingungen: 1. „Passiv”, wobei die Beine möglichst ohne
Widerstand mit den sich drehenden Pedalen mitbewegt wurden (Pedale durch eine zweite
ProbandIn mit der vorgegebenen Tretfrequenz angetrieben). 2. „Aktiv”, wobei mit der
vorgegebenen Tretfrequenz ohne Widerstand, d. h. allein gegen den Reibungswiderstand
des Ergometers getreten wurde. Ergebnisse: Der dynamische O2-Verbrauch lag deutlich über dem O2-Verbrauch in Ruhe (333 ± 74) (alle Angaben: MW ± SD in ml/min): „Passiv”: 454 ± 84
(25 UpM); 486 ± 81 (50 UpM); 583 ± 102 (75 UpM); 800 ± 240 (95 UpM). „Aktiv”: 730
± 160 (25 UpM), 881 ± 192 (50 UpM); 1093 ± 214 (75 UpM): 1650 ± 360 (95 UpM). Schlussfolgerung: Auf dem Fahrradergometer werden offensichtlich Muskeln rekrutiert, die nicht zur
Erzeugung mechanischer Leistung beitragen, sondern z. B. der Gelenkführung und Stabilisierung
von Körperabschnitten dienen. Diese „adjuvante Muskelarbeit” ist abhängig von Versuchsbedingungen
und Tretfrequenz. Der damit verbundene O2-Verbrauch muss als „dynamische Referenz” bei der Bestimmung von Energiebedarf bzw.
Wirkungsgrad arbeitender Muskulatur berücksichtigt werden. Die „passiven” Werte eignen
sich als Referenz für exzentrische, die „aktiven” für konzentrische Muskelarbeit.
Im Vergleich zum „Grundumsatz in Ruhe” als Referenz resultiert damit ein deutlich
niedrigerer O2-Verbrauch der Skelettmuskulatur. Dessen Auswirkungen auf den muskulären Wirkungsgrad,
speziell bei exzentrischer Arbeit, ist das Thema eines nächsten Beitrags.
Abstract
Purpose: The oxygen demand of dynamically working muscles can only be measured „in vivo”.
Generally, such measurements are considered to be of little accuracy, due to additionally
recruited muscles without power generation. This article deals with the dimension
of such „powerless” oxygen consumption and compares it to the basal metabolic O2-rate. Material and method: 18 volunteers pedalled „freely” on an especially designed twin ergometer at frequencies
of 25, 50, 75 and 95 rpm. Their oxygen consumption was measured under two circumstancies:
1. „Passively”, with the legs moving synchronously to the pedals, which were driven
by a second subject at the given frequency. 2. „Actively”, when the pedals had to
be actively driven at the given frequency, i. e. the friction of the ergometer had
to be overcome, additionally. Results: The dynamic oxygen consumption was substantially higher than the basal metabolic
rate of 333 ± 74 (all data: mean ± SD [ml/min]): „Passively”: 454 ± 84 (25 rpm); 486
± 81 (50 rpm); 583 ± 102 (75 rpm); 800 ± 240 (95 rpm). „Actively”: 730 ± 160 (25 rpm);
881 ± 192 (50 rpm); 1093 ± 214 (75 rpm); 1650 ± 360 (95 rpm). Conclusion: In ergometry, one apparently activates muscles, which do not produce mechanical work,
but stabilize the trunk and the joints, for example. This „adjuvant muscle work” depends
on the circumstancies and on the pedalling frequency. Its energy demand clearly exceeds
the basal metabolic rate, thus significantly decreasing the measured energy demand
of those muscles which produce mechanical power. The „passive” data are reference
values for eccentric muscle action, and the „active” ones for concentric muscle action.
The influence of these findings to the efficiency of muscle work, namely in eccentric
action, will be investigated and presented in a following article.
Schlüsselwörter
O2-Verbrauch in vivo - adjuvante Muskelarbeit - Wirkungsgrad - abgegebene Leistung -
Kontraktionsgeschwindigkeit - exzentrisches Ergometer
Key words
Oxygen consumption in vivo - adjuvant muscle work - external power - efficiency -
contraction velocity - eccentric ergometer
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Dr. rer. nat. Niko Seichert
Rehaklinik Bellikon
Mutschellenstraße
5454 Bellikon · Schweiz
Email: seichert@rehabellikon.ch
