Ergometrie ist die Messung und Beurteilung der körperlichen Leistungsfähigkeit und Belastbarkeit. Als Messgeräte werden zum Beispiel Kletterstufen, Fahrradergometer oder Laufbandergometer eingesetzt. Darüber hinaus gibt es für bestimmte Sportarten auch spezifische Ergometer.
Gemessen werden die Arbeitsleistung des Herzens sowie mögliche Veränderungen der Herz- und Kreislauffunktion. Treten beim Belastungs-EKG beispielsweise Kontraktionsstörungen auf, kann der Arzt daran Verengungen der Herzkranzgefäße erkennen, die zu Durchblutungsstörungen des Herzmuskels führen können und im schlimmeren Fall zu einem Herzinfarkt.
Geschichte der Ergometrie
Ende des 18. Jahrhunderts ließ der Engländer Francis Lowndes eine Maschine patentieren, die primär für das Training von Gelenken bestimmt war. In Deutschland entwickelte der Arzt C. Speck 1883 ein Drehkurbel-Ergometer zur Messung von körperlicher Arbeit. Das erste Laufband der Welt wurde von dem Berliner Physiologie-Professor Nathan Zuntz im Jahr 1889 konstruiert – für die Untersuchung von Pferden. Das erste Fahrradergometer geht auf den französischen Physiologen Elisée Bouny zurück und datiert auf das Jahr 1896. 1912 wurde ein Fahrradergometer mit elektromagnetischer Bremse statt der bis dahin üblichen mechanischen entwickelt. Heute gibt es eine Vielzahl unterschiedlichster Ergometer für zahlreiche Anwendungsbereiche.
Leistungsfähigkeit und Belastbarkeit
Als Leistungsfähigkeit bezeichnet man die maximal bei einer bestimmten Form der Beanspruchung erreichbare Leistung. Diese basiert auf dem Energieumsatz, der neuromuskulären Funktion sowie psychologischen Faktoren. Der Energieumsatz umfasst die Atmung, Herz, Kreislauf und Muskulatur. Unter neuromuskulärer Funktion versteht man die Koordination und das Zusammenspiel von Bewegungsablauf und Muskelkraft. Psychologische Faktoren sind zum Beispiel die Motivation und das subjektive Leistungsempfinden.
Der Begriff der Belastbarkeit ist von der Leistungsfähigkeit insofern zu unterscheiden, als damit die Obergrenze gemeint ist, bis zu der ein Mensch eine Leistung ohne gesundheitliche Schäden erbringen kann. Während „Belastung“ die äußeren Einflüsse bezeichnet, bezieht sich „Beanspruchung“ auf die Reaktion des Organismus als Folge der Belastung.
Die Messgrößen von Leistungsfähigkeit und Belastbarkeit können im Lauf eines Jahres um bis zu 20 Prozent schwanken.
Methoden der Ergometrie
Kletterstufe
In einer vorgegebenen Geschwindigkeit muss der Patient zwei Stufen auf- und absteigen. Die Leistung errechnet sich dabei aus der Steighöhe, der Steigfrequenz und dem Körpergewicht. Diese Methode ist einfach ohne großen Aufwand durchzuführen. Eine Eichung ist nicht erforderlich Allerdings lassen sich andere Einflussgrößen auf diese Weise nicht erfassen.
Gehtest
Bei Herz- und Lungenerkrankungen wird häufig ein sechs- bis zehnminütiger Gehtest eingesetzt. Kriterium für die Leistungsfähigkeit ist in diesem Fall die zurückgelegte Strecke. Ein apparativer Aufwand ist für diese Methode nicht erforderlich.
Laufbandergometer
Hierbei wird die Leistungsfähigkeit aus den Faktoren Körpergewicht, Geschwindigkeit und Steigungswinkel des Laufbands ermittelt. Die Belastung lässt sich kontinuierlich steigern und die Leistung exakt messen.
Fahrradergometer
Zur Messung der Leistungsfähigkeit ist das Fahrradergometer besonders verbreitet. Sein Vorteil legt unter anderen darin, dass sich die Belastung dosieren und kontinuierlich steigern lässt. Zudem lassen sich auch zusätzliche Größen wie Blutdruck und Herzfrequenz messen. Eine regelmäßige Eichung ist erforderlich.
Belastungswirkungen
Herz-Kreislauf
Wichtigste Messgröße der Ergometrie ist die Herzfrequenz. Sie steigt bei einer bestimmten Belastung zunächst exponentiell an und erreicht nach einigen Minuten einen gleichbleibenden Wert. Bei höherer Belastungsintensität wird kein gleichbleibender Wert mehr erreicht und die Herzfrequenz steigt weiter an. Parallel zur Herzfrequenz steigt meist auch der Blutdruck.
Lunge
Herzfrequenz und der Sauerstoffaufnahme stehen in einem linearen Verhältnis zueinander, das von persönlichen Faktoren wie Alter, Geschlecht und Fitness abhängt. Ab einer bestimmten Belastungsintensität nimmt die Abgabe von Sauerstoff überproportional zu und übersteigt die Sauerstoffaufnahme. Auch andere Faktoren steigen unter Belastung an, zum Beispiel die pH- und die Laktatwerte.
Muskulatur
Unter Belastung kommt es in der Muskulatur zu Substrat- und anderen Enzymverschiebungen. Dabei steigt der Muskellaktatgehalt langsamer als der Blutlaktatspiegel. Die Durchblutung der Muskulatur stellt bei hoher Belastungsintensität eine mögliche Leistungsgrenze dar.
Kommentar von Olga Beckmann
Ich habe vor allem bei der Erkennung von Herz-/Lungenfunktionsstörungen und bei der Beobachtung des Krankheitsverlaufs gute Erfahrungen mit der Ergometrie gemacht. Im Zusammenspiel mit anderen Diagnoseverfahren sowie im Rahmen von Gesundheitsvorsorge Untersuchungen ist sie ein sinnvoll und einfach einzusetzendes Verfahren.
Quellen
- Löllgen, H., Erdmann, E., Gitt , A. (Hrsg.): Ergometrie. Belastungsuntersuchungen in Klinik und Praxis. 3. Auflage. Springer Medizin Verlag, Heidelberg 2010.
