laktatschwellen bestimmen methoden vergleich

Vier verbreitete Auswertemethoden liefern auf ein und derselben Laktatkurve unterschiedliche Werte: Im Rechenbeispiel weiter unten liegen zwischen der niedrigsten und der höchsten Schwelle 2,0 km/h — umgerechnet 44 Sekunden pro Kilometer. Der Vergleich der Methoden zur Bestimmung der Laktatschwellen entscheidet also darüber, welche Zahl am Ende im Protokoll steht, und zwar deutlicher als die Messgenauigkeit des Analysegeräts.

Dieser Text vergleicht Rechenregeln und Datenhaltung, nicht Trainingsbedeutung. Was ein einzelner Wert für eine bestimmte Person heißt, gehört in die Hände einer sportmedizinischen Fachperson.

Was die vier Verfahren rechnerisch tun

MethodeRechenregelBraucht als EingabeEmpfindlich gegenüber
Feste Schwelle (OBLA, z. B. 4 mmol/l)Schnittpunkt der Kurve mit einer waagerechten Linie bei einem festen Laktatwerteine Kurve, die diesen Wert überhaupt erreichtgrobe Stufenhöhe; Abbruch vor Erreichen des Werts
Basislaktat + Zuschlag (z. B. +1,0 mmol/l)waagerechte Linie beim Ausgangswert plus festem Aufschlageinen belastbaren Ruhe- bzw. Startwertjede Störung des Startwerts — Aufwärmen, Vorbelastung, Nahrungsaufnahme verschieben die gesamte Linie mit
Dmaxder Messpunkt mit dem größten senkrechten Abstand zur Verbindungsgeraden zwischen erstem und letztem Punktdie vollständige Kurve inklusive Abbruchpunktdie Lage des letzten Punkts: Wer eine Stufe länger durchhält, dreht die Gerade
Modified Dmax (ModDmax)dieselbe Konstruktion, aber die Gerade beginnt am ersten deutlichen Laktatanstieg statt am ersten Messpunkteine explizite Definition von „deutlich"Messrauschen in der Nähe der Kandidatenpunkte

Daneben stehen Verfahren, die eine andere Größe suchen: Log-log-Verfahren bestimmen einen Knickpunkt in der doppelt-logarithmischen Darstellung, Konzepte vom Typ „Laktatminimum-Äquivalent plus Zuschlag" — dazu zählt die als Dickhuth-Schwelle bekannte Variante — setzen zuerst einen individuellen Bezugspunkt und rechnen von dort. Und eine dritte Gruppe ist gar keine Kurvenauswertung: Maximales Laktat-Steady-State, Laktat-Minimum-Test und Reverse-Lactate-Threshold-Test sind eigenständige Testprotokolle mit mehreren Dauerbelastungen oder umgekehrter Stufenführung. Sie lassen sich aus einem gewöhnlichen Stufentest nicht nachträglich errechnen.

Ein Datensatz, vier Ergebnisse: Das Rechenbeispiel

Frei erfundener Beispieldatensatz, Laufband, sechs Stufen à 3 Minuten, Start bei 8 km/h, Stufenhöhe 1,5 km/h:

StufeGeschwindigkeitLaktat
18,0 km/h1,0 mmol/l
29,5 km/h1,2 mmol/l
311,0 km/h1,6 mmol/l
412,5 km/h2,4 mmol/l
514,0 km/h4,3 mmol/l
615,5 km/h7,2 mmol/l
  • Basislaktat + 1,0 mmol/l → Zielwert 2,0 mmol/l, lineare Interpolation zwischen Stufe 3 und 4: 11,8 km/h
  • Feste 4-mmol/l-Schwelle → Interpolation zwischen Stufe 4 und 5: 13,8 km/h
  • Dmax → Gerade von (8,0 | 1,0) nach (15,5 | 7,2), größter senkrechter Abstand bei Stufe 4 mit 2,32 mmol/l: 12,5 km/h
  • ModDmax (Gerade ab dem ersten Punkt, der mindestens 0,4 mmol/l über dem vorherigen liegt, also ab Stufe 3) → größter Abstand ebenfalls bei Stufe 4: 12,5 km/h

11,8 — 12,5 — 12,5 — 13,8 km/h. In Pace gerechnet: 5:06, 4:48, 4:48 und 4:22 min/km. Zwischen den Randwerten liegen 44 Sekunden pro Kilometer, und beide Zahlen stammen aus demselben Blutstropfen.

Warum ModDmax hier an einer Nachkommastelle hängt

Bei ModDmax konkurrieren zwei Kandidaten fast gleichauf: Stufe 4 hat einen Abstand von 1,067 mmol/l zur Geraden, Stufe 5 einen von 1,033. Die Differenz beträgt rund 0,03 mmol/l. Hätte Stufe 5 statt 4,3 den Wert 4,2 gemessen — eine Abweichung von 0,1 mmol/l, also im Bereich dessen, was Probenhandling und Gerätestreuung ohnehin einbringen —, kippt das Ergebnis auf Stufe 5 und die Schwelle springt von 12,5 auf 14,0 km/h. Eine volle Stufe, 1,5 km/h.

Daraus folgt eine Regel, die in kaum einem Auswerteprotokoll steht: Wer Dmax-Varianten rechnet, sollte nicht nur den Gewinnerpunkt ausgeben, sondern auch den Abstand zum zweitbesten Kandidaten. Liegen die beiden unter etwa 0,1 mmol/l auseinander, ist das Ergebnis eine Stufenwahl per Münzwurf und sollte als solche gekennzeichnet werden.

Zwischen den Messpunkten rechnet ein Modell, nicht das Blut

Die 13,8 km/h aus dem Beispiel wurden nie gemessen. Sie entstehen durch lineare Interpolation zwischen zwei Stufen. Legt man stattdessen ein Polynom dritten Grades durch alle sechs Punkte — in der Laktatdiagnostik gängig, weil die Kurve dann glatt wird —, verschiebt sich der Schnittpunkt mit der 4-mmol/l-Linie, und zwar in einer Richtung, die vom Verlauf des flachen Kurvenanfangs abhängt.

Deshalb gehört zu jedem Schwellenwert die Angabe, wie zwischen den Punkten gerechnet wurde. Ohne diese Angabe lässt sich der Wert nicht reproduzieren, auch nicht mit vollständigen Rohdaten.

Zwei Tests vergleichen: Die Bedingung, die meistens fehlt

Der häufigste Auswertungsfehler passiert nicht im Labor, sondern ein Jahr später. Jemand wechselt den Anbieter, bekommt eine andere Zahl und liest sie als Formänderung. Ein Vergleich zweier Tests ist nur dann eine Aussage über die Person, wenn vier Dinge übereinstimmen:

  • Protokoll: Startlast, Stufenhöhe, Stufendauer, Zeitpunkt der Blutabnahme
  • Ergometer und Belastungsart
  • Analysegerät, Probenart und Abnahmeort
  • Auswertemethode inklusive Variante und Interpolationsverfahren

Stimmt einer dieser Punkte nicht überein, vergleicht man zwei Verfahren miteinander und nicht zwei Zeitpunkte. Das ist kein Randfall: ModDmax existiert in mehreren Definitionen des Startpunkts, und zwei Auswerteprogramme mit demselben Methodennamen können unterschiedliche Regeln implementieren.

Was gespeichert sein muss, damit ein Wert nachrechenbar bleibt

Dreizehn Felder reichen, um ein Ergebnis Jahre später wieder rekonstruieren zu können:

Protokoll (6): Ergometrieart und Gerät · Startlast · Stufenhöhe · Stufendauer · Pausendauer für die Blutabnahme · Abbruchkriterium und ob die letzte Stufe vollständig absolviert wurde

Messung (4): Analysegerät und Messverfahren · Probenart und Abnahmeort · Ruhe- bzw. Startlaktat · Rohwerte je Stufe (Last, Laktat, Herzfrequenz)

Auswertung (3): Methode und Variante im Klartext · Interpolations- oder Fit-Verfahren · Software mit Version oder Berechnungsdatum

Wer nur den Schwellenwert und das Datum ablegt, hat eine Zahl ohne Herkunft. Die Rohwerte je Stufe sind der eine Datensatz, aus dem sich alles andere jederzeit neu berechnen lässt — der Schwellenwert dagegen ist ein abgeleitetes Feld.

Wenn die Auswertung in Software wandert

Für eine eigene Auswertung sind vier Entscheidungen wichtiger als die Oberfläche:

  1. Roh vor abgeleitet. Schwellenwerte nicht persistieren, sondern beim Lesen aus den Stufenwerten rechnen. Ändert sich die Methodendefinition, ändern sich alle Altauswertungen konsistent mit.
  2. Einheiten beim Eingang normalisieren. mmol/l gegen mg/dl, km/h gegen min/km gegen Watt: Eine einzige Speicher-Einheit pro Größe, Umrechnung nur in der Anzeige.
  3. „Nicht bestimmbar" als gültiges Ergebnis. Erreicht eine Kurve die 4 mmol/l nicht, gibt es keinen OBLA-Wert. Eine Extrapolation über den letzten Messpunkt hinaus erfindet Daten und sollte im Code gar nicht erst möglich sein.
  4. Nicht monotone Kurven abfangen. Fällt das Laktat auf einer Stufe gegenüber der vorherigen, brechen Interpolation und Anstiegskriterien. Solche Fälle brauchen eine explizite Behandlung, keine stillschweigende Glättung.

Wie man den Aufwand für so eine Auswertestrecke vorab schätzt, steht in der Aufwandsschätzung für Web-App-Festpreise mit der Drei-Punkt-Methode.

Spiroergometrie und Laktatmessung erfassen verschiedene Größen

Die Laktatdiagnostik misst eine Stoffwechselgröße im Kapillarblut und wertet deren Verlauf über die Belastungsstufen aus. Die Spiroergometrie misst Atemgase — Sauerstoffaufnahme, Kohlendioxidabgabe, Atemminutenvolumen — und leitet daraus ventilatorische Schwellenkonzepte ab. Beide Verfahren erzeugen Schwellenwerte, die aber aus unterschiedlichen Messgrößen stammen und deshalb nicht ineinander umgerechnet werden können. Kombinierte Tests erfassen beides parallel im selben Stufenprotokoll.

Häufige Fragen

Wie wird die Laktatschwelle gemessen? Über einen Stufentest auf Laufband oder Ergometer: Am Ende jeder Belastungsstufe werden Last, Herzfrequenz und ein Tropfen Kapillarblut erfasst. Gemessen wird die Laktatkonzentration je Stufe — die Schwelle selbst wird nicht gemessen, sondern aus der entstehenden Kurve nach einer der oben beschriebenen Rechenregeln bestimmt.

Lässt sich das Schwellentempo ohne Labor bestimmen? Feldtests und Wearable-Schätzungen liefern eine Tempo- oder Herzfrequenzangabe, aber keinen Laktatwert. Das Ergebnis ist damit eine andere Größe als jede der vier Methoden hier und mit Laborwerten nicht direkt vergleichbar. Für die Einordnung eines Tests ist eine sportmedizinische Fachperson die richtige Adresse.

Was ist ein Laktatstufentest? Ein Belastungstest mit stufenweise steigender Intensität, bei dem Stufenhöhe und Stufendauer vorab festgelegt sind und nach jeder Stufe eine Blutprobe genommen wird. Ergebnis ist eine Wertetabelle aus Last und Laktat — die Laktatleistungskurve.

Der Fall, in dem keine der vier Methoden trägt

Bleibt die Kurve über alle Stufen flach und steigt erst auf der letzten steil an, degeneriert Dmax: Die Verbindungsgerade liegt dann so nah an den Messpunkten, dass der größte Abstand kaum noch etwas markiert. Wird der Test vorher abgebrochen, fehlt der feste 4-mmol/l-Schwelle schlicht der Schnittpunkt. Und bei einem gestörten Ausgangswert verschiebt das Zuschlagsverfahren alles gleich mit.

In diesen Fällen ist „nicht auswertbar" plus Notiz im Protokoll das ehrliche Ergebnis — mit der Konsequenz, das Protokoll anzupassen und erneut zu testen. Die Methode nach dem Ergebnis auszuwählen, ist keine Auswertung, sondern eine Meinung mit Nachkommastellen.

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