Das Thema "Aufwärmen" hat mich weiter interessiert und für alle, die es nachlesen wollen, kommt hier eine Kopie einer wie ich finde ganz gelungenen Abhandlung.
Wintersemester 98/99 16. Januar 1999
Universität Konstanz
Hauptseminar Sportmedizin
Dozent: Gernot Hering
Referent: Wille Schwenkel
Welche wissenschaftlichen Studien gibt es über die spezifische Wirksamkeit des Aufwärmens?
Wille Schwenkel
Inhaltsverzeichnis
1.0 Einleitung 1
2.0 Begriffsbestimmung 1
2.1 Aufwärmarten 2
2.1.1 Allgemeines physisches Aufwärmen 2
2.1.2 Spezielles physisches Aufwärmen 3
2.1.3 Passives Aufwärmen 3
2.1.4 Kombiniertes Aufwärmen 3
3.0 Überblick über Studien zum Aufwärmen 3
3.1 Probleme der Vergleichbarkeit 5
4.0 Effekte des Aufwärmens 6
4.1 Physiologische Effekte des Aufwärmens 7
4.2 Psychologische Effekte des Aufwärmens 8
5.0 Studien zur Verletzungsprophylaxe 9
5.1 Cardiovascular Responses to sudden strenuous exercise 10
5.2 The role of warm-up in muscular injury prevention 11
5.3 The effects of static stretching and warm-up on prevention of delayed-onset muscle soreness 12
5.4 Zwischenzusammenfassung 14
6.0 Studien zur Leistungsverbesserung 15
6.1 Die maximal erreichbare Sprunghöhe im Volleyball nach unterschiedlichen Aufwärmelementen 16
6.2 Die Effekte von Hoch- und Niedrigintensitäts- Aufwärmen auf die physiologischen Reaktionen beim Schwimmen 17
6.3 Die Auswirkung von verschiedenen Aufwärmintensitäten auf die anaerobe Leistung 18
6.4 Zwischenzusammenfassung 21
7.0 Fazit 21
8.0 Bibliographie 22
1.0 Einleitung
Mit der Intention der Leistungssteigerung und Senkung der Verletzungsgefahr wärmen sich Athleten gemeinhin vor Maximalbelastungen auf. Obwohl wissenschaftliche Studien seit Beginn der Untersuchungen über die Auswirkungen des Aufwärmens immer wieder kontroverse und gegensätzliche Ergebnisse gebracht haben, scheint das Aufwärmen in der Praxis nie in Frage gestellt worden zu sein (siehe Franks, 1991, 15).
Die ersten Studien zur Analyse der Effekte des Aufwärmens fanden bereits im 19. Jahrhundert unter Jürgensen statt (Jürgensen, 1873, Die Körperwärme des gesunden Menschen, Leipzig). Schwerpunkt damaliger Untersuchungen waren physiologische Anpassungserscheinungen. Der Trend heutiger Studien geht jedoch weg von den anerkannten und sehr präzise gefaßten physiologischen Auswirkungen des Aufwärmens, hin zu mehr praxisorientierten und sportspezifischen Untersuchungen, im Hinblick auf Leistungszuwachs und Verletzungsprophylaxe. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich daher auch mit einem Vergleich von Studien und Ergebnissen dieser letztgenannten Untersuchungsrichtungen und versucht die Schwierigkeiten der Darstellung, als auch die Allgemeingültigkeit dieser Studien darzulegen. Diesem Hauptteil wird zum besseren Verständnis ein allgemeiner Teil über die physiologischen Effekte des Aufwärmens vorangestellt werden.
Einschränkend muß erwähnt werden, daß die im Rahmen dieser Arbeit besprochenen Studien sich fast ausschließlich auf das Aufwärmen vor anaeroben Maximalbelastungen (sudden strenuous exercise above anaerobic threshold) beschränken.
2.0 Begriffsbestimmung
Im Vergleich der Studien zum Aufwärmen fällt immer wieder auf, daß zu sehr unterschiedlicher Dauer und Intensität aufgewärmt wird. Viele Autoren haben daher versucht den Begriff Aufwärmen klar zu determinieren. Die Komplexität des Vorgangs, aber auch die verschiedenen physiologischen Auswirkungen, machen es jedoch sehr schwer, eine allgemeingültige und allumfassende Definition zu finden. Trotzdem soll an dieser Stelle wenigstens eine Definition genannt werden, die im Vergleich zu den anderen die meisten Aspekte beinhaltet.
,,Die allgemeine und spezielle Erwärmung im Sport hat zum Ziel, durch geeignete physische Belastungen einen Zustand der optimalen psychophysischen und koordinativ-kinästhetischen Vorbereitung auf eine folgende Betätigung herzustellen (Quies, 1991, 145)."
Während diese Definition alle aktiven und passiven Möglichkeiten des Aufwärmens umfaßt, vergißt sie jedoch die mentale Form des Aufwärmens zu berücksichtigen. Sowohl diese Form des Aufwärmens, als auch das Stretching (welches in dieser Arbeit nicht untersucht werden wird), bei denen es zu keiner signifikanten Erhöhung der Körperkerntemperatur kommt, gehören jedoch ebenfalls zu einem Aufwärmprogramm von Athleten dazu.
2.1 Aufwärmarten
Grundsätzlich finden sich 3-4 verschiedene Aufwärmarten in der Literatur, wobei je nach Autor der Schwerpunkt im Hinblick auf die zu erwartende Effektivität verschieden sein kann.
Unterschieden werden:
- Allgemeines physisches Aufwärmen,
- Spezielles physisches Aufwärmen,
- Passives Aufwärmen und
- Kombiniertes Aufwärmen.
- Da beim mentalen Aufwärmen nicht direkt Stoffwechsel und Körpertemperatur angesprochen werden, wird diese Form des sich Vorbereiten im Englischen auch als prior exercise bezeichnet (im Gegensatz zu warm-up). Trotzdem hat diese Methode für koordinative Prozesse grundlegende Bedeutung, da es allein durch die Vorstellung des Bewegungsablaufes zu positiven Bahnungsprozessen kommen kann. Damit wird in Verbindung mit der durch Aufwärmen erzielten verbesserten Leitfähigkeit der Nervenbahnen eine Ökonomisierung und Effektivität der Bewegungssteuerung erzielt.
2.1.1 Allgemeines physisches Aufwärmen
Im allgemein physischen Aufwärmen werden große Muskelgruppen angesprochen, so daß es in Abhängigkeit von Intensität und Dauer, zu einem sehr starken Temperaturanstieg und folglich zu einer Erwärmung des Muskels kommt. Dabei steht die arbeitende Muskulatur nicht unmittelbar in einem Zusammenhang mit der nachfolgenden Belastung in der auszuführenden Sportdisziplin (Genovely et al., 1982, 26; Meyners, 1991, 7; Hedrick, 1992, 26).
2.1.2 Spezielles physisches Aufwärmen
Im speziellen Aufwärmen werden ungleich dem allgemeinen, direkt disziplinbezogene Muskelgruppen beansprucht und in Nachahmung des im Wettkampf zu erwartenden Bewegungsablaufes eingesetzt. Diese Methode hat nicht nur den Vorteil der allgemeinen physiologischen Effekte auf den Körper, sondern erlaubt zudem ein Einstudieren des kommenden Ereignisses (Keul et al., 1983, 13; Meyners, 1991, 7; Hedrick, 1992, 26).
2.1.3 Passives Aufwärmen
Unter passivem Aufwärmen werden Methoden wie heiße Duschen, Massagen und Einreibemittel verstanden. Dabei kommt es nicht wie bei den vorgenannten Methoden zu einer aktiven Erwärmung der Muskulatur, sondern lediglich zu einem Temperaturanstieg im Hautgewebe und somit zu einer Gefäßvergrößerung. Der zur verbesserten Leistungsfähigkeit benötigte erhöhte Stoffwechsel wird hierbei nicht angesprochen. Durch die von außen zugeführte Wärme kann es jedoch zu Entspannungen in verkrampfter Muskulatur kommen (Hedrick, 1992, 26; Meyners, 1991, 7; Keul et al., 1983, 13).
2.1.4 Kombiniertes Aufwärmen
Beim kombinierten Aufwärmen werden sowohl die Eigenschaften der vorgenannten drei Aufwärmarten verbunden, als auch die schon genannten positiven Effekte des mentalen Aufwärmens mit eingesetzt (Hedrick, 1992, 26; Meyners, 1991, 7; Keul et al., 1983, 13).
3.0 Überblick über Studien zum Aufwärmen
Generell können drei verschiedene Studienansätze im Hinblick auf das Erwärmen und seine Auswirkungen unterschieden werden. Hierbei erscheint es klar, daß es zu Überschneidungen kommen kann und die Grenzen fließend sind.
Die in vergangenen Jahren häufigste Untersuchung betrachtete vor allem die durch Aufwärmen entstehenden physiologischen Prozesse. Dem in den 40er und 50er Jahren entstehenden großen Interesse der möglichen Vorteile des Aufwärmens ist es zu verdanken, daß es heute zu keinen kontroversen Diskussionen mehr über diese Prozesse kommt. In den folgenden Jahrzehnten kam es daher vermehrt zu Studien über die Leistungsverbesserung und Verletzungsprophylaxe durch Aufwärmen. Von den im Rahmen dieser Arbeit verwendeten 32 Studien, befaßten sich 15 ausschließlich mit der verbesserten Leistungsfähigkeit und 12 ausschließlich mit der Verletzungsprophylaxe durch Aufwärmen. Die übrigen 5 Studien betrachteten beide mögliche Auswirkungen des Aufwärmens zusammen.
Da alle Studien völlig willkürlich gewählt wurden, muß davon ausgegangen werden, daß beides, Verletzungsprophylaxe und Leistungssteigerung ein Anliegen der heutigen Forschung sind (siehe dazu die Veröffentlichungsdaten). Der Aussage von Sagerer et al., daß die leistungssteigernde Dimension des Aufwärmens immer mehr in den Vordergrund tritt, kann somit nicht recht gegeben werden (Sagerer et al., 1994, 21).
Autor
Studie zur Leistungssteigerung
Studie zur Verletzungsprophylaxe
Bardner G, 1995
*
Barnard RJ, et al., 1973
*
Baum, K., et al., 1989
*
DeBruyn-Prevost P, 1980
*
DeBruyn-Prevost P, 1980b
*
Ekstrand J, et al. 1983a
*
Ekstrand J, et al. 1983b
*
Garrett WE jr., et al., 1984
*
Genovely H, et al. 1982
*
Gleim GW, et al. 1997
*
*
Guissard N, et al. 1993
*
Hedrick A, 1992
*
High DM, et al. 1991
*
Houmard JA, et al. 1991
*
Inbar O, et al., 1975
*
Ingjer J, et al. 1979
*
Karpovich PV, 1965
*
Katch FI, et al., 1986
*
Keul J, et al. 1983
*
Massey B, et al., 1961
*
Mitchell JB, et al. 1993
*
Quies W, et al., 1991
*
Robergs RA, et al. 1991
*
Robergs RA, et al. 1990
*
Rosenbaum D, et al. 1995
*
*
Safran MR, et al. 1988
*
Safran MR, et al. 1989
*
Shellock FG, et al. 1985
*
*
Shellock FG, 1983
*
*
Smith CA, 1994
*
*
Stewart IB, et al. 1998
*
Strickler T, et al. 1990
*
3.1 Probleme der Vergleichbarkeit
Obwohl die Mehrzahl der wissenschaftlichen Literatur die physiologische Basis für eine Leistungsverbesserung und Verletzungsprophylaxe in der Theorie unterstützt, haben einige Studien widersprüchliche Resultate in der Praxis gewonnen. Diese sind unter anderem auf ungeeignete Kontrollgruppen, einem Fehlen von konsistenten Methoden, schlecht gestalteten Protokollen und intra-individuellen Variablen zurückzuführen. Zudem ist das Aufwärmen extrem athleten- und sportartenspezifisch zu betrachten, was eine Untersuchung auf allgemeine Parameter sehr schwierig macht (siehe Shellock et al., 1985, 268; Franks, 1991, 15).
Die unterschiedlichen Forschungsergebnisse über Jahrzehnte hinweg resultieren aber auch zum großen Teil aus sehr unterschiedlichen Aufwärmintensitäten vor getesteten Maximalbelastungen. So ist es auch keineswegs verwunderlich, daß z.B. Barnard et al. in einer Studie zur Verletzungsprophylaxe nach Aufwärmen in Form von 5 Kniebeugen keine positiven Effekte auf das Herz-Kreislauf-System feststellen konnte. In Gegenzug erscheint es einleuchtend, daß es zu keinen Leistungssteigerungen kommen konnte, wenn die Versuchspersonen sich am Rande ihrer Leistungsfähigkeit aufwärmten (Mitchell et al., 1993; siehe Keul et al., 1983, 16). Bei einem Überblick über die Literatur wird offensichtlich, daß es keine festgelegte Aufwärmintensität und -dauer gibt, die vor `sudden strenuous exercise- tests' stattfinden sollte (siehe Ingjer 1979, 274). Auf der anderen Seite ist eben genau die Bestimmung der optimalen Aufwärmintensität und -dauer ein weiteres wesentliches Anliegen der Studien.
Neben der unterschiedlichen Dauer und Intensität werden je nach Studie auch entweder nur allgemein physische oder spezielle physische Aufwärmmethoden gewählt. Da sich diese Methoden in ihrer Effektivität sehr stark unterscheiden, kann es allein aus diesem Grund zu keinen allgemein gültigen Aussagen über das Aufwärmen kommen.
Aufgrund der genannten mangelnden Allgemeingültigkeit, muß auf eine Ausschließlichkeit verwiesen werden, d.h. die Resultate der Studien können zwar als gültig angesehen werden, jedoch nur zu den getesteten Parametern, in der getesteten Sportart und zu dem getesteten Leistungsniveau.
Ein weiterer limitierender Faktor bezüglich der Effektivität des Aufwärmens und somit der Ergebnisse der Studien, stellt die persönliche Einstellung der Probanden zum Aufwärmen dar. Eine große Mehrheit der Sporttreibenden sind sich einer positiven Wirkung des Aufwärmens bezüglich Verletzungsprophylaxe und Leistungssteigerung sicher. Es ist sehr schwierig zu bestimmen inwieweit dies die Leistung beeinflussen kann. Asmussen et al. (1945) versuchten diese Variable dadurch zu kontrollieren, indem sie die Versuchspersonen über die Ziele der Untersuchung im Unwissenden ließ. In diesen Untersuchungen wurde eine verbesserte Leistungsfähigkeit festgestellt.
Einen völlig anderen Ansatz wählte Massey (1961), der Probanden in einen hypnotischen Zustand versetzte, und sie bei der tatsächlichen Maximalbelastung so nicht wußten ob sie ein Aufwärmprogramm im Vorfeld absolviert hatten oder nicht. Er stellte keine signifikanten Unterschied bezüglich der Leistung fest.
In einer Studie von 1975 versuchten Inbar et al. dem Problem dadurch zu begegnen, daß sie Versuchspersonen im Alter von 7-9 auswählte, die weder über physiologische noch über psychologische Grundlagen des Aufwärmens Bescheid wußten. Bei diesem Experiment kamen sie zu der Erkenntnis, daß das Aufwärmen gegenüber dem Nichtaufwärmen positive Auswirkungen zeigte. Trotzdem, so Franks (1991b), gibt es ausreichend Beweise dafür, daß allein die positive Einstellung zum Aufwärmen die Ergebnisse zum Aufwärmen nicht völlig erklären kann.
4.0 Effekte des Aufwärmens
In der Literatur und den Studien wird im Allgemeinen zwischen physiologischen und psychologischen Effekten des Aufwärmens unterschieden.
4.1 Physiologische Effekte des Aufwärmens
Die physiologische Begründung des Aufwärmens basiert vorwiegend auf der Erhöhung der Peripher- und nachfolgend der Körperkerntemperatur. Im Ruhe verlaufen Stoffwechselprozesse bei einer Temperatur von 37 _ 1° C ab. Dies ist die Körperkerntemperatur im Normalzustand. Die Periphertemperatur kann jedoch um bis zu 8°C darunter liegen. Da dies einen leistungsmindernden Faktor darstellt, muß die Körperkerntemperatur auf ca. 38.5° C erhöht werden, damit die für sportliche Leistung maßgeblichen Enzymsysteme ihre optimale Arbeitstemperatur erreichen. Zur Wärmeentstehung kommt es dabei bei der Umwandlung von chemischer Energie des ATPs zu Bewegungsenergie und Wärme (siehe Asmussen et al., 1945, DeVries, 490ff; Meyners, 1991, 6; Sagerer, 1994, 24; Safran et al., 1989, 243; Silbernagel et al., 1991, 18f; Shellock et al., 1985, 269 f).
Die Erhöhung der Körpertemperatur ist mit einigen physiologischen Veränderungen verbunden. So wird durch die erhöhte Muskeltemperatur der muskuläre Widerstand
(Viskosität) geringer, und es steht somit mehr Energie für externe Arbeit zur Verfügung. Dadurch kommt es zu einer verbesserten mechanischen Effektivität, in Folge derer der Muskel schneller und stärker kontrahieren kann als sein kaltes Pendant (DeVries, 490; Guissard et al., 1993, 25; Keul et al., 1983, 14; Safran et al., 1989, 243; Meyners, 1991, 6; Shellock, 1983, 136; Shellock et al., 1985, 269; siehe auch Ekstrand et al., 1983b; Asmussen et al., 1945).
Die erhöhte Bluttemperatur erleichtert die Abgabe des Sauerstoffs vom sowohl Hämoglobin als auch Myoglobin, durch eine Verschiebung der Sauerstoffdissoziationskurve nach rechts. Dies hat eine Optimierung von aeroben Stoffwechselvorgängen zur Folge (DeVries, 490; Hedrick, 1992, 25; Keul et al., 1983, 14; Safran et al., 1989, 243; Shellock et al., 1985, 269; Shellock, 1983, 136; Silbernagel et al., 1991, 100; siehe auch DeBruyn-Prevost, 1980).
Auf zellulärem Niveau kommt es bei erhöhter Temperatur zu einer Senkung des Schwellenpotentials bei denen sich metabolische Prozesse abspielen. Diese Beschleunigung der metabolischen Rate fördert die effiziente Nutzung von Substraten, die für die Energiebereitstellung bei physikalischen Aktivitäten notwendig sind (Shellock, 1983, 136; Shellock et al., 1985, 270).
Zusammenhängend mit der erhöhten Nervenleitgeschwindigkeit, der Verkürzung der Latenzzeit durch sensiblere Rezeptoren an Muskeln, Sehnen und Bändern und der verbesserten Aufmerksamkeit, geht eine Verbesserung der koordinativen Leistung einher. Die Effektivität der gesteigerten Nervenleitgeschwindigkeit wird drastisch beim Vergleich Mensch-Frosch deutlich, wobei es beim Menschen durch die höhere Temperatur zu einer bis zu achtfach schnelleren Übermittlung kommen kann als beim Frosch (Hedrick, 1992, 25; Meyners, 1991, 6; Safran et al., 1989, 243; Shellock, 1983, 136; Shellock et al., 1985, 270; Silbernagel et al., 1991, 278).
Dort wo es lokalmetabolische Prozesse zulassen, kommt es weiterhin zu einer Vasodilatation, die eine Erhöhung des Blutflusses zuläßt. Dadurch kann mehr Sauerstoff in die arbeitende Muskulatur befördert werden und Stoffwechselzwischenprodukte abtransportiert werden, um einer Versäuerung des Muskels entgegenzuwirken (Keul et al., 1983, 14; Meyners, 1991, 5; Shellock, 1983, 136; Shellock et al., 1985, 270).
Von ganz entscheidender Bedeutung ist jedoch auch die durch das Aufwärmen erhöhte Förderleistung des Herzens, bei der es schon im Vorfeld der Maximalbelastung zu einer Adaption im Herz-Kreislauf-System kommt (Keul et al., 1983, 14; Meyners, 1991, 5; Shellock et al., 1985, 270).
Nach kurzzeitiger Belastung kommt es ebenfalls zu einer Verdickung der Knorpelschicht in den Gelenken, wobei eine breitere Auflagefläche und somit eine bessere Verteilung der einwirkenden Kräfte erreicht wird (Knebel, 1992, 23).
4.2 Psychologische Effekte des Aufwärmens
Auch aus psychologischer Sicht hat sich gezeigt, daß das Aufwärmen positive Auswirkungen auf die Leistung haben kann. Zusätzlich zu den physiologischen Begründungen für Leistungssteigerungen scheint es auch eine mentale Einstellung zu geben, die die Leistung fördert. Eine der Hauptbelastung vorausgehende körperliche Aktivität bedeutet somit eine Möglichkeit, eine optimale mentale Einstellung zu erzeugen (Schmidt, 1975). Womack (1979) vermutet ebenfalls, daß ein möglicher Nutzen bestimmter Rituale, die der Hauptbelastung vorgeschaltet werden, wie z. B. das Dribbeln des Balls vor einem Freiwurf im Basketball, darin besteht, dem Sportler zu helfen, während der Hauptbelastung selektiv auf geeignete Signale der Aktivität zu achten. Eine Untersuchung von Dickenson et al. (1979) zeigte aber auch, daß die psychologische Vorbereitung bei entsprechender Intensität sowohl Grenzen als auch negative Auswirkungen haben kann (siehe dazu Franks, 1991, 16).
5.0 Studien zur Verletzungsprophylaxe
Schon bei den physiologischen Begründungen des Aufwärmens konnte festgestellt werden, daß es neben einer verbesserten Flexibilität, zu einer erhöhten ROM (range of motion) und zu einer Verdickung des Gelenkknorpels kommt. Inwiefern allerdings diese Parameter als Verletzungsprophylaxe und Reduzierung, der mit hohen Belastungen verbundenen physiologischen Belastung dienen, konnte trotz vieler Studien bis heute nicht eindeutig im Sinne einer Allgemeinempfehlung geklärt werden.
Nahezu die Hälfte aller Sportverletzungen sind Muskelzerrungen und -risse (Gleim et al., 1997, 292). Die Häufigkeit und Wiederkehr wurde in zahlreichen epidemiologischen Studien sportartenspezifisch festgestellt (siehe Ekstrand et al., 1983a+b; Safran, 1989; Stewart, 1998). Die ethischen Probleme, die mit einer Verletzungszuführung innerhalb eines Versuchdesigns assoziiert werden sind offensichtlich und folglich gibt es wenig direkte Hinweise, die für eine Verletzungsprophylaxe des Aufwärmens sprechen. Es gibt jedoch klinische Beweise, daß Aufwärmen das Verletzungsrisiko senken kann (Safran, 1988).
Die Vielfalt der Faktoren, die Verletzungen verursachen können, spielen eine bedeutende Rolle in der Verallgemeinerung von Studienresultaten. Faktoren die mit Muskelverletzungen in Verbindung gebracht werden müssen, sind ungeeignetes oder kein Aufwärmen, Unflexibilität der Muskeln, Schwächungen, starke Unausgeglichenheiten, schlechte Konditionierung, allgemeine sowie lokale Muskelschwäche, unterernährter Muskel, nicht ausgeheilte vorangegangene Verletzungen und ungenügende Corelaxation der Antagonisten. Diese Liste könnte beliebig lange weitergeführt werden und zeigt, wie schwierig die Voraussetzungen für die Evaluierung einer Studie sind.
Aus diesem Grund existieren eine Reihe von Studien, die sich ausschließlich mit klinischen Tests und den physiologischen Veränderungen durch Aufwärmen auseinandersetzen (siehe dazu Shellock, 1985; siehe dazu Smith, 1994). Die bedeutendste Anzahl der Studien beschäftigt sich jedoch mit einer genauen Analyse von Muskelverletzungen, respektive Sehnenverletzungen. Weniger Studien gibt es über Verletzungen der Bänder und des passiven Bewegungsapparats. Ausschlaggebend dafür ist eine Zusammenkunft von Häufigkeit und Ort von Sportverletzungen, die eine nähere Betrachtung der Muskeln nötig erscheinen läßt (Safran, 1989, 241; siehe Garrett, 1984).
Im Rahmen dieser Arbeit sollen 3 Studien vorgestellt werden, die repräsentativ für die Vielfalt der Studien bezüglich der untersuchten Muskelgruppen und Aufwärmmethoden stehen.
Die übrigen untersuchten Studien werden lediglich zusammengefaßt in das Fazit mit einbezogen.
5.1 Cardiovascular Responses to sudden strenuous exercise
In einem 1973 veröffentlichten Versuch, zeigten Barnard et al. (1973) Veränderungen des EKGs in Folge von Aufwärmen vor einer Maximalbelastung. An dieser Versuchsreihe nahmen insgesamt 44 asymptomische Männer im Alter von 21- 52 Jahren teil. Ihr Fitnesslevel bewegte sich von Marathonläufer über Hobbysportler zu Büroarbeitern ohne jegliche sportlich Betätigung.
Vorausgehende Überlegung war, daß plötzliche starke Belastung, ohne vorhergehendes Aufwärmen neben lokalmetabolischen Engpässen, vor allem eine drastische Herz-Kreislauf-Anpassung zur Folge haben müßte.
Die Versuchsreihe bestand aus 3 Phasen mit anschließender Maximalbelastung.
Phase 1: Kein Aufwärmen.
Phase 2: 2 minütiges Joggen.
Phase 3: ½ stündiges Einlaufen auf dem Laufband.
Die Maximalbelastung bestand aus 10 sekündigem Laufen bei 9mph und 30% Steigung.
Ergebnis:
Nach Phase 1 wiesen 30 von 44 VP (68%) EKG-Anomalien auf, mit einem hohen Anteil an ischämischen Charakteristiken.
Nach Phase 2 hatten von 22 VP mit EKG-Anomalien in Phase 1 nur noch 12 (54%) abartige EKGs. Dieser positive Einfluß des Aufwärmens konnte in Phase 3 bestätigt werden, wobei lediglich eine VP aus 6 (16%) weiterhin ein inkorrektes EKG hatte.
Die unterschiedlichen physischen Konditionen hatten keinen Einfluß auf das Ergebnis, d.h. sowohl Ausdauersportler als auch Büroangestellte litten unter denselben Anomalien.
Neben dem EKG wurde ebenfalls eine Messung des Blutdrucks durchgeführt. Dabei wurde in Phase 1 ein stark erhöhter systolischer und stark erniedrigter diastolischer Wert gemessen. Demgegenüber stand in Phase 3 ein niedrigerer systolischer und erhöhter diastolischer Wert.
Erklärung:
Die ischämischen Veränderungen wurden mit einem unkontrollierten Anstieg des systolischen Blutdrucks assoziiert, der durch eine plötzliche Katecholaminausschüttung, sowie einer verstärkten metabolischen Nachfrage im Myocard hervorgerufen wurde. Unterschiedliche Aufwärmintensitäten führten jedoch zu einer verbesserten Durchblutung des Myocards im Vorfeld und so zu einer gewissen Resistenz gegen exogene Katecholamine. Erklärt wurde dies durch den leicht erhöhten diastolischen Blutdruck in Phase 3 (1/2 stündiges Aufwärmen) gegenüber Phase 1 (kein Aufwärmen), respektive einem drastisch gesenkten systolischen Wert.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß eine Maximalbelastung ohne warm-up zu Ischämie führen kann. Eine Anpassung der koronaren Blutzufuhr bei einer schnellen und starken Mehrbelastung des Herzens geschieht demnach nicht sofort sondern graduell. Aus diesem Grund befürworten die Autoren ein angepaßtes Aufwärmprogramm vor sportlicher Belastung. Obwohl das Ergebnis nicht eindeutig der Verletzungsprophylaxe zugeordnet werden kann, spielt es vor allem im Bereich Gesundheitssport eine wesentliche Rolle.
5.2 The role of warm-up in muscular injury prevention
Safran et al. versuchten 1988 in einer Studie zur Verletzungsprophylaxe biomechanische Werte zur Muskelverletzung in Abhängigkeit von verschiedenen Aufwärmintensitäten zu ermitteln. Eine ähnliche Studie wurde 1990 von Strickler et al. mit gleichem Ergebnis durchgeführt.
Bei beiden Studien handelte es sich um ex-vivo Tests, die aufgrund der Praktikabilität an Kaninchen durchgeführt wurden. Der Unterschied zwischen den Tests lag lediglich in der Aufwärmart, die bei Safran aktiv (Innervation des Muskels), bei Strickler passiv (Stimulierung durch Warmwasser) durchgeführt wurde.
Die untersuchten Parameter waren dabei:
- die benötigte Kraft und
- die Längenänderung bis zum Muskelriß, sowie
- Ort des Risses.
Bei den 10 Kaninchen wurden jeweils beide tibialis anterior (TA), extensor digitorum longus (ETL) und flexor digitorum longus (FDL) untersucht. Alle Muskeln wurden isoliert und der distale Ansatz der Sehne vom Knochen getrennt. Während der eine Muskel bei Safran isometrisch konditioniert (aufgewärmt) wurde, wurde der andere als Kontrollmuskel ohne Aufwärmen verwendet. Gewählt wurden diese drei Muskel aufgrund ihres hohen Anteils an schnellen Muskelfasern, die, wie Untersuchungen zeigten, eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit der Zerrung besitzen (siehe Garrett, 1984).
Das Aufwärmen des Muskels erfolgte durch direkte Innervation bei einer Dauer von 15 Sekunden, wobei eine Temperaturerhöhung von 1° C erreicht wurde. Anschließend wurde der Muskel mit 10cm/min bis zum Abriß gezogen.
Ergebnis:
In allen getesteten Parametern erzielte der vorgewärmte Muskel bessere Ergebnisse als der kalte Kontrollmuskel. So waren beim TA ca. 4% (Safran), bzw. 3,8% (Strickler) mehr Kraft erforderlich, um den Muskel zu zerreißen, beim EDL 8% (Safran), bzw. 2,8% (Strickler) und beim FDL 9% (Safran). In der Länge mußte die warme Muskulatur (TA+EDL+FDL (Safran); TA+EDL (Strickler)) ca. 1.5% (Safran), bzw. 3,3% (Strickler) länger gezogen werden, bis es zum Abriß kam. Der Ort des Abrisses war unabhängig des physiologischen Zustandes der distale Muskel-Sehnen Ansatz.
Erklärung:
Durch das Aufwärmen kommt es im Muskel zu einer Senkung der Viskosität, die sich im Hinblick auf die Dehnbarkeit und somit Längenänderung derart positiv auswirkt, daß bei einer gegeben Länge des Muskels weniger Kraft und somit weniger Spannung auf denselben wirkt. Durch die isometrische Kontraktion beim Erwärmen kommt es zu einer wiederholten Verkürzung und Relaxation (Stretching) des Muskel, was vor allem der Muskel-Sehnen-Einheit zugute kommt.
Die Resultate zeigen, daß eine größere Kraft und Längenzunahme benötigt wird, um einen isometrisch erwärmten Muskel zu reißen. Daraus läßt sich anhand der physiologische Effekte des Aufwärmens schließen, daß ein Aufwärmen vor Maximalbelastungen in verletzungsprophylaktischer Hinsicht durchaus positive Auswirkungen haben kann.
5.3 The effects of static stretching and warm-up on prevention of delayed-onset muscle soreness
In den zwei vorgenannten Studien konnten zumindest unter Laborbedingungen verletzungsprophylaktische Auswirkungen des Aufwärmens festgestellt werden. Diese Ergebnisse sind aber nicht unumstritten, und es gibt eine ganze Reihe von Studien, die eben genau das Gegenteil herausgefunden haben. In diesem Zusammenhang soll eine Studie über die Auswirkung des Aufwärmen auf DOMS (delayed-onset muscle soreness) vorgestellt werden.
1989 untersuchten High et al. bei 62 Versuchspersonen die Auswirkungen des Aufwärmens auf die Entstehung von Muskelkater in der oberen Beinmuskulatur. Zu diesem Zweck verwendeten sie einen von Asmussen entwickelten Stufentest (steptest), der bis zur Erschöpfung, maximal jedoch 1,3 Stunden durchgeführt wurde. Die Stufenhöhe betrug 50cm bei Männern und 40cm bei Frauen. Dabei wurde das rechte Bein jeweils immer für positive Arbeit (konzentrisch) und das linke Bein immer für negative Arbeit (exzentrisch) belastet. Die Unterteilung der VP fand in 4 Gruppen statt:
Gruppe 1 führte Stretching + Steptest,
Gruppe 2 Aufwärmen (Kontrollgruppe),
Gruppe 3 Stretching + Aufwärmen + Steptest und
Gruppe 4 nur einen Steptest aus.
Für eine genaue Auflistung der Stretchingübung und Aufwärmintensität siehe High et al. 1989, 359.
Ergebnis:
Die Existenz bzw. Stärke des Muskelkaters wurde durch das Feedback der VP 24 Stunden nach Testende ermittelt. Der Ablauf von 24 Stunden wurde gewählt, da es nach dieser Zeitperiode zu einer maximalen Schmerzentwicklung kommt.
Alle VP, die den Steptest ausführten, litten unter DOMS. Die Kontrollgruppe zwei, welche sich nur aufwärmte, hatte keinen Muskelkater. Die Aufwärmintensität war daher nicht zu hoch gewählt, als daß etwaige positive Effekte des Aufwärmens durch zu lange Aufwärmdauer negativ beeinflußt worden wäre.
Das linke Bein, welches exzentrischer Belastung ausgesetzt war, hatte bei allen VP eine höhere DOMS und bei allen Gruppen die etwa gleiche Stärke. Das rechte Bein, welches unter konzentrischer Belastung stand, hatte zwar auch DOMS, jedoch zu einem deutlich niedereren Wert. Auch hier galt für alle Gruppen die etwa gleiche Stärke. In diesem Versuch konnte also gezeigte werden, daß ein Aufwärmen, ein Stretching oder beides in Verbindung, nicht der Verletzungsprophylaxe dienlich war. Ein Unterschied in der Stärke der DOMS zwischen den Geschlechtern konnte zwar gemessen werden, mit leicht niedrigeren Werten bei den Männer, war aber nicht signifikant.
Erklärung:
Die Autoren versuchten das Ergebnis zum einen dadurch zu erklären, daß die Intensität oder Dauer des Stretchings und des Aufwärmens der nachfolgenden Leistung nicht angepaßt war, um vorbeugende Effekte zu erzielen. Eine andere Erklärung des Resultats war, daß die Intensität oder Dauer des Steptests zu umfangreich war, als daß etwaige wohltuende Effekte des statischen Stretchings und Aufwärmens meßbar gewesen wären. Eine letzte Erklärung bezieht sich auf die Mechanismen, die Muskelkater erzeugen und die in diesem Falle nicht vom Aufwärmen und Stretching positiv beeinflußt werden konnten.
Auf der anderen Seite gestehen die Autoren die Spezifität dieses Test ein und regen weitere Studien an, um ihre Ergebnisse zu stützen.
5.4 Zwischenzusammenfassung
Ekstrand et al. (1983a+b) untersuchten in zwei Studien die Prävention von Fußballverletzungen. In beiden Untersuchungen kommen sie zu dem Schluß, daß Aufwärmen in Verbindung mit anderen Parametern, wie z.B. prophylaktisches Taping und optimales Equipment zu einer Senkung des Verletzungsrisikos führen kann. Beide Studien betrachten das Aufwärmen jedoch nicht separat sondern als Teil einer ganzen Reihe von prophylaktischen Maßnahmen.
Andere Autoren (Karpovich 1965; Katch et al. 1986) können diese Ergebnisse aufgrund ihrer Untersuchungen nicht unterstützen. Karpovich z.B. führte eine Untersuchung durch, bei der Probanden 60yard Sprints mit und ohne Aufwärmen durchführten. In 258 Sprints mit Aufwärmen wurden 7 Hamstring Verletzungen dokumentiert. In 250 Sprints ohne Aufwärmen ereigneten sich 5 Verletzungen am Biceps femoris (siehe auch Hedrick 1992, 26).
Eine nicht direkte Untersuchung zur Senkung des Verletzungsrisikos stellen Rosenbaum et al. 1995 vor, in der sie eine, durch Stretching und Aufwärmen verursachte Änderung in der Kraftcharakteristik der Achillessehne feststellten. Dies, so die Autoren ließe den Schluß zu, daß es durch Aufwärmen zu einer erhöhten Willfährigkeit (compliance) des Muskels komme, die wiederum das Verletzungsrisiko senken könnte.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß es zwar in einigen Studien gelang direkte verletzungsprophylaktische Auswirkungen durch Aufwärmen nachzuweisen, doch handelte es sich dabei meist um klinische Tests (siehe Safran, 1989; Strickler, 1990). In experimentellen Versuchen konnte kein überzeugender Beweis dafür geliefert werden, daß Aufwärmen vor Maximalbelastungen zuverlässig zu einer Senkung des Verletzungsrisikos beiträgt (Gleim, 1997, 293).
Gründe hierfür sind, daß Sportverletzungen aus multifaktoralen Einflüssen resultieren, die durch eine noch ungeklärte Interaktion zwischen physiologischen, psychologischen sowie Umwelt- und Zufallsfaktoren gesteuert werden. Ohne eine genaue Analyse dieser Faktoren und die Miteinbeziehung dieser in große Studien, muß somit von einer Verallgemeinerung in Studien Abstand genommen werden (Gleim et al., 1997, 293).
Entgegen diesen wissenschaftlichen Befunden und Unsicherheiten, sprechen jedoch die Erfahrungswerte zahlreicher Trainer, Physiotherapeuten und schließlich der Sportler selbst. Während die wissenschaftliche Argumentation für das Aufwärmen experimentell noch voll verifiziert werden muß, kann eine Empfehlung für das Weglassen des Aufwärmens für die Praxis nicht gegeben werden (Hedrick 1992, 26).
6.0 Studien zur Leistungsverbesserung
Wie anfangs schon angedeutet entwickelte sich vor allem seit Beginn der 50er Jahre eine Tendenz, Aufwärmen als leistungssteigerndes Mittel einzusetzen. Dieser Ansatz resultierte hauptsächlich aus den neu gewonnenen Ergebnissen über die positiven physiologischen Effekte des Aufwärmens. Franks (1991+1991b) faßte die ungeheure Menge an Studien, die in den 50er, 60er und 70er Jahren durchgeführt wurden in einer Arbeit zusammen und stellte fest, daß 55% dieser Studien eine Leistungsverbesserung durch Aufwärmen belegten, 5% eine Leistungsminderung und 40% keine signifikanten Unterschiede. In diesen Untersuchungen wurde jedoch eine Vielfalt von Aufwärmmethoden eingesetzt, die meist hinsichtlich der Intensität nicht exakt quantifiziert waren. Der Wunsch damaliger Forscher, eine Allgemeingültigkeit der Effekte des Aufwärmens in der Praxis zu belegen muß folglich als gescheitert angesehen werden.
Neuere Studien versuchen das Aufwärmen sorgfältiger zu quantifizieren, um optimale Intensitäten und Umfänge für unterschiedliche Personengruppen und im Hinblick auf unterschiedliche Hauptbelastungen zu bestimmen.
Bei Studien zum Leistungsvergleich steht daher vor allem die Frage nach Dauer und Intensität, sowie Art des Aufwärmens im Vordergrund. Weiterhin ist zwischen verschiedenen Fitnessebenen zu unterscheiden. Das Aufwärmen sollte also den individuellen Bedürfnissen, sowie herrschenden Umweltbedingungen angepaßt werden (Shellock et al., 1985, 277; Franks, 1991, 15).
In diesem Kapitel soll eine Reihe von Studien diskutiert und durch eine Zusammenfassung anderer Studien gestützt werden.
6.1 Die maximal erreichbare Sprunghöhe im Volleyball nach unterschiedlichen Aufwärmelementen
Mit der Intention die beste Aufwärmart für den Volleyballwettkampf festzustellen, führten Baum et al. (1989) eine Untersuchung an 10 gut trainierten Volleyballspielern durch. Das Spielniveau reichte von Hobby- bis Regionalligaspieler. In dem Experiment führten die VP jeweils drei Sprünge in ca. zweiminütigem Abstand auf einer Kraftmeßplatte aus, woraufhin die mittlere Sprunghöhe ermittelt wurde. Hierbei wurden fünf verschieden Vorbereitungsarten auf die maximale Sprunghöhe untersucht, wobei pro Vorbereitungsart ein Versuchstag und zwischen den Versuchstagen zwei Tage Pause angesetzt wurden.
Als Vorbereitung dienten:
- Kniebeugen mit Zusatzgewicht
- 30 sekündiges statisches Stretching verschiedener Muskelgruppen
- 10 minütiges Laufen auf dem Laufband bei 9km/h
- 10 minütiges Radfahren bei einer Leistung von 100 Watt
- 30 minütiges volleyballspezifisches Aufwärmen mit abschließenden 10-15 Angriffssprüngen
Die Zeit zwischen dem Ende der Vorbereitung und der Sprungmessung betrug 10-15 Minuten.
Ergebnis:
Im Durchschnitt wurden die größten Sprunghöhen nach dem volleyballspezifischen Aufwärmen gemessen, die übrigen Testergebnisse lagen in der Reihenfolge Zusatzgewicht, Fahrrad, Laufen und Stretching.
Erklärung:
Die schlechtesten Sprungleistungen wurden erzielt, wenn die Muskulatur vorher ausschließlich gedehnt wurde, d.h. wenn nur Bindegewebe des Bewegungsapparates jedoch nicht die kontraktilen Elemente beansprucht wurden. Das leichte Stretching führt zwar in der Regel neben einer besseren Beweglichkeit zu einer Mehrdurchblutung und einer erhöhten Temperatur der Muskulatur; die beiden letzten Effekte sind jedoch nur mit einer Veränderung bei sehr leichter körperlicher Arbeit vergleichbar und klingen nach wenigen Minuten bereits wieder ab.
Die erhöhte Temperatur und die damit verbundenen physiologischen Effekte scheinen jedoch alleine nicht auszureichen, um die bessere durchschnittliche Sprunghöhe zu erreichen, wie die Ergebnisse des Volleyballs gegenüber dem Laufen bzw. Radfahren zeigten.
Die beste durchschnittliche Sprunghöhe nach dem volleyballspezifischen Aufwärmen erklärten sich die Autoren durch eine verbesserte intramuskuläre Koordination, für deren Optimierung offensichtlich hohe Kraftbeanspruchungen der beteiligten Muskulatur nötig sind, die beim üblichen Aufwärmen hauptsächlich bei Sprungaktionen erreicht werden.
Nachteilig an dieser Untersuchung erscheint jedoch das vollständige Fehlen einer Kontrollgruppe, die sich nicht aufwärmte. Somit ist eine Aussage darüber, ob eine der Vorbereitungsarten einem Nichtaufwärmen überlegen ist nicht möglich. Dennoch wird aus dieser Studie klar ersichtlich, wie unterschiedliche Aufwärmintensitäten- und arten Einfluß auf die nachfolgende Belastung haben.
6.2 Die Effekte von Hoch- und Niedrigintensitäts- Aufwärmen auf die physiologischen Reaktionen beim Schwimmen
Diese Studie von Mitchell et al. (1993) untersuchte die Auswirkungen von verschiedenen Aufwärmintensitäten auf Laktatanhäufung, Herzfrequenz, VO2max und Schnelligkeit im Schwimmen. 10 hoch trainierte männliche Collegeschwimmer nahmen an diese Versuchsreihe teil. Das Aufwärmprogramm bestand aus:
- keinem Aufwärmen (NWU),
- einem 366 m Schwimmen bei 70 % VO2max (LWU) und
- einem viermal 46 m Schwimmen in einminütigen Intervallen, bei einer Geschwindigkeit die mit ca. 110% VO2max korrespondierte (HWU).
Fünf Minuten nach jeder Aufwärmserie führten die Schwimmer ein 183 m standardisiertes Freistilschwimmen bei 110% VO2max durch. In einer zweiten Versuchsreihe schwammen die Schwimmer mit einem Gewicht an den Beinen ca. zwei Minuten bis zur völligen Erschöpfung. Ein Laktattest wurde jeweils direkt nach dem Aufwärmen und 3 Minuten nach den Versuchen gemacht.
Ergebnis:
Die erzielten Zeiten beim standardisierten Schwimmen über 183 m waren nahezu identisch für NWU, LWU und dem HWU (117,19 ± 4.06, 117,11 ± 3,72 und 115.79 ± 3,06). Herzfrequenz, VO2 und Laktatwerte waren in der Aufwärmphase des HWU signifikant höher als beim LWU. Nach dem standardisierten Schwimmen war die Herzfrequenz beim HWU verglichen mit dem NWU bedeutend höher. Die Laktatkonzentration nach dem HWU war sowohl verglichen mit dem LWU als auch mit dem NWU nennenswert höher. Eine Änderung in der Laktatanhäufung (post Aufwärmen vs. post Schwimmen), die während dem standardisierten Schwimmen stattfand, war nicht signifikant unterschiedlich innerhalb der verschiedenen Aufwärmintensitäten (siehe Mitchell et al., 1993, 161ff für Daten).
Die erzielten Zeiten für das Schwimmen mit Gewicht nach den verschiedenen Aufwärmintensitäten waren nicht bedeutend unterschiedlich von einander. Wie im standardisierten Schwimmen waren Herzfrequenz, VO2 und Laktatwerte beim HWU signifikant höher als beim LWU. Weiterhin konnten keine relevanten Unterschiede im Laktatspiegel nach dem, den drei Aufwärmintensitäten folgenden Schwimmen festgestellt werden. Eine Änderung der Laktatanhäufung, die während dem Schwimmen mit Gewicht stattfand, war bedeutend geringer beim HWU als beim LWU und NWU.
Erklärung:
Diese Untersuchung zeigte, daß es zwar zu physiologischen Änderungen beim HWU kommen kann, die beim LWU und NWU nicht auftreten, diese jedoch keinen Einfluß auf die Leistung haben. Weiterhin zeigte die Studie, daß ein wettkampfspezifisches Aufwärmen im Schwimmen nicht von großem Nutzen erscheint. Der etwas verbesserte Metabolismus bei dem HWU folgenden Schwimmen hatte in dieser Untersuchung lediglich positive Auswirkungen auf die Regeneration. Ähnliche Studien wurden von Houmard et al. (1991) und Robergs et al. (1990) durchgeführt. Wie auch im vorliegenden Versuch, nahem jeweils 10 Collegeschwimmer an der Untersuchung teil. Beide kamen zu dem gleichen Ergebnis, daß Aufwärmen dem Nichtaufwärmen respektive der erzielten Zeit nicht überlegen war.
6.3 Die Auswirkung von verschiedenen Aufwärmintensitäten auf die anaerobe Leistung
Eine ganze Reihe von Studien zur Leistungsverbesserung untersuchte die Auswirkung verschiedener Intensitäten des Aufwärmens auf die anaerobe Leistung innerhalb einer gleichen Probandengruppe. In diesem Zusammenhang sollen zwei dieser Forschungen besprochen werden. Wie auch schon bei der Verletzungsprophylaxe des Aufwärmens variierten Intensität, Dauer sowie das Leistungsbild (Art der Hochleistung) in den verschiedenen Studien. Daher können unterschiedliche Auswirkungen des Aufwärmens durchaus aufgrund verschiedener benutzter Protokolle entstanden sein.
DeBruyn-Prevost (1980b) und Genovely et al. (1982) entdeckten, daß ein Hochintensitäts- Aufwärmen die Leistung verglichen mit keinem Aufwärmen beträchtlich senken konnte, von 9% (Genovely et al., 1982) bis 16% (DeBruyn-Prevost et al., 1980b), während Niedrigintensitäts-Aufwärmen keinen bedeutenden Einfluß auf einen Leistungszuwachs hatte (Zuwachs .5%(Genovely et al., 1982) bzw. .4% (DeBruyn-Prevost et al., 1980b)). Dabei wurde die Niedrigintensität mit < 40% VO2max und die Hochintensität mit > 70% VO2max definiert. Stewart et al. untersuchten 1998 die Bandbreite von 60 über 70- 80% VO2max und stellten eine erhöhte Leistungsfähigkeit bei 60-70% VO2max fest. Entgegen diesen Forschungsergebnissen sprechen jedoch ähnliche Versuche, die bei 70- 88% VO2max durchgeführt wurden und eine verringerte Leistungsfähigkeit als Ergebnis fanden (siehe Stewart et al., 1988; Mitchell et al., 1993).
Bei der Untersuchung von Stewart et al. nahmen 9 gut trainierte männliche senior Rugby Spieler teil. Das Aufwärmprotokoll bestand aus einem dynamischen 15 minütigen Laufen auf dem Laufband bei 60, 70 bzw. 80% VO2max. Als Kontrolle fungierte eine Gruppe, die zwar die Maximalbelastung, jedoch kein Aufwärmen ausführte.
Die anaerobe Kapazität wurde bei einem Maximal-Laufen auf einem Laufband bei 20%iger Steigung und 13 Km/h bis zur Erschöpfung festgestellt (Cunningham and Faulkner Test).
Ergebnis:
Das Aufwärmen hatte bedeutenden Einfluß auf die Zeit bis zur Erschöpfung im Cunningham/Faulkner Test. Aufwärmen bei 60 und 70% VO2max resultierten in einer längeren Zeitspanne, verglichen mit dem Nichtaufwärmen, bis Erschöpfung eintrat,. Weiterhin war das 70%ige Aufwärmen wesentlich effektiver als das 80%ige, welches fast keinen Unterschied zu Nichtaufwärmen bildete. Die Autoren erklärten sich die verbesserte Leistungsfähigkeit nach 60-70% VO2max u.a. aufgrund der allgemeingültigen physiologischen Anpassungsmechanismen. Die schlechtere Leistung bei Nichtaufwärmen bzw. 80 %igem VO2max Aufwärmen, waren das Zusammentreffen von erhöhtem Laktatwert und einer vorzeitigen Entleerung von Muskelglycogenreserven. In diesem Zusammenhang muß aber darauf hingewiesen werden, daß Robergs et al. (1991) in einer Studie keinen unmittelbaren Zusammenhang zwischen Aufwärmen und Muskelglycogenentleerung feststellen konnten.
Die Empfehlung von Stewart et al. gilt folglich einem Aufwärmen bei einer Intensität von 60-70% VO2max, da diese unterhalb der aerob-anaeroben Schwelle liegt.
Genovely et al. untersuchten 1982 ebenfalls die Korrelation von Laktatanhäufung und Maximalleistung bezüglich verschiedener Aufwärmintensitäten. Im Gegensatz zu Stewart et al. wurde in dieser Testreihe jedoch ein deutlicher Unterschied in der Intensität des Aufwärmens gewählt. Das Aufwärmen fand bei < 40% VO2max und > 70%VO2max statt. Die Autoren wählten diese Intensitäten, um einen Zusammenhang von Laktatanhäufung und Leistung zu belegen. 40% VO2max repräsentierte dabei ein Aufwärmen deutlich unterhalb der aerob-anaeroben Schwelle, 70% VO2max ein Aufwärmen an dieser Schwelle. Kontrollgruppe war auch hier eine Aufwärmintensität von 0% VO2max vor dem Test. Dem Aufwärmen folgend wurden die Probanden einem 40 sekündigen Fahrradergometer Test unterzogen, bei welchem sie so viel wie möglich Umdrehungen erzielen mußten. Die Probanden waren in diesem Fall keine professionellen Sportler, nahmen jedoch regelmäßig an Sportveranstaltungen teil.
Ergebnis:
Die erzielte Leistung auf dem Fahrradergometer nach Nichtaufwärmen und Aufwärmen bei 40%VO2max unterschieden sich nur sehr geringfügig (<p .001). Die Leistung nach Aufwärmen bei 70% VO2max war jedoch gegenüber allen anderen Aufwärmintensitäten deutlich niedriger (9,4%). Während der Laktatwert bei 70% VO2max nach dem Test lediglich 9,4 mM betrug, lagen die Werte der anderen Aufwärmintensitäten deutlich höher (11,5-13,7mM). Die Laktatwerte unmittelbar nach dem Aufwärmen entsprachen den vermuteten Werten von 1,5mM bei 40%VO2max, respektive 4mM bei 70% VO2max.
Erklärung:
Die schlechtere Leistung beim Aufwärmen auf, bzw. oberhalb der aerob-anaeroben Schwelle, erklärten die Autoren mit den gleichen Phänomenen wie Stewart.
Identisch mit der Studie von Stewart konnte gezeigt werden, daß ein unmittelbarer Zusammenhang von Laktatwert vor einer Maximalbelastung und Leistung besteht. Folglich empfehlen Genovely et al. ein Aufwärmen unterhalb der aerob-anaeroben Schwelle, jedoch bei mehr als 40%VO2max, da dies einem Nichtaufwärmen gleichzusetzen ist.
6.4 Zwischenzusammenfassung
Anhand der vorgestellten Studien konnte gezeigt werden, daß in den meisten Fällen das Aufwärmen dem Nichtaufwärmen überlegen war. Autoren, wie Ingjer et al. (1979), Inbar et al. (1975) sowie Rosenbaum et al. (1995) konnten dieses Ergebnis durch ihre Studien bestätigen. Hier muß aber deutlich darauf hingewiesen werden, daß die Auswirkungen des Aufwärmens eng an die VO2max, die Aufwärmart und die getesteten Versuchspersonen zu binden sind. In aller Regel waren die VP gut oder hoch trainiert. Gleiche Aufwärmintensitäten bei untrainierten Menschen hätten mit Sicherheit andere Ergebnisse gebracht (siehe auch Franks, 1991b, 15). Es ist zudem zu bemerken, daß es zu den genannten positiven Auswirkungen ebenfalls Studien gibt, die diese nicht bestätigen können. Hier sind vor allem Karpovich (1965) und Massey et al.(1961) zu nennen. Diese letztgenannte Gruppe fällt jedoch in eine Ära, die sich, wie schon im Vorfeld erläutert, durch eine ungenaue Versuchsanordnung, sowie nicht genau quantifizierbarer Aufwärmparameter auszeichnete.
7.0 Fazit
Eine Korrelation zwischen Aufwärmen und Verletzungsprophylaxe konnte in dieser Arbeit nicht eindeutig im positiven Sinne geklärt werden. Hier muß auf klinische Studien und die Erfahrungen eines jeden Sportlers verwiesen werden. Die bereits erwähnten multifaktoralen Gründe für Sportverletzungen müssen im Mittelpunkt neuer Studien stehen, um einen eindeutigen Beweis für die Senkung des Verletzungsrisikos durch Aufwärmen zu liefern.
"While increased flexibility is important for performance in some sports that rely on extremes of motion for movement, decreased flexibility may actually increase economy of movements in sports which use only the mid portion of ROM."
Diese Aussage von Gleim (1997, 297) verdeutlicht wohl am besten die unterschiedlichsten Anforderungen an das Aufwärmen bezüglich Leistungssteigerung. Im Vordergrund stehen dabei nicht primär die physiologischen Auswirkungen des Aufwärmens, sondern die Abstimmung zwischen Athlet und bevorstehender Leistung. Es konnte im Rahmen der Arbeit nicht geklärt werden, ob diese Abstimmung individuell zu ermitteln ist oder ob gewisse Richtlinien für eine Sportart bei gegebenem Niveau erstellbar sind. Die Mehrzahl der untersuchten Studien sprechen jedoch für eine Leistungssteigerung bei richtig gewählter Intensität und Dauer des Aufwärmprogramms.
8.0 Bibliographie
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Liebe Grüße
Egbert
Wintersemester 98/99 16. Januar 1999
Universität Konstanz
Hauptseminar Sportmedizin
Dozent: Gernot Hering
Referent: Wille Schwenkel
Welche wissenschaftlichen Studien gibt es über die spezifische Wirksamkeit des Aufwärmens?
Wille Schwenkel
Inhaltsverzeichnis
1.0 Einleitung 1
2.0 Begriffsbestimmung 1
2.1 Aufwärmarten 2
2.1.1 Allgemeines physisches Aufwärmen 2
2.1.2 Spezielles physisches Aufwärmen 3
2.1.3 Passives Aufwärmen 3
2.1.4 Kombiniertes Aufwärmen 3
3.0 Überblick über Studien zum Aufwärmen 3
3.1 Probleme der Vergleichbarkeit 5
4.0 Effekte des Aufwärmens 6
4.1 Physiologische Effekte des Aufwärmens 7
4.2 Psychologische Effekte des Aufwärmens 8
5.0 Studien zur Verletzungsprophylaxe 9
5.1 Cardiovascular Responses to sudden strenuous exercise 10
5.2 The role of warm-up in muscular injury prevention 11
5.3 The effects of static stretching and warm-up on prevention of delayed-onset muscle soreness 12
5.4 Zwischenzusammenfassung 14
6.0 Studien zur Leistungsverbesserung 15
6.1 Die maximal erreichbare Sprunghöhe im Volleyball nach unterschiedlichen Aufwärmelementen 16
6.2 Die Effekte von Hoch- und Niedrigintensitäts- Aufwärmen auf die physiologischen Reaktionen beim Schwimmen 17
6.3 Die Auswirkung von verschiedenen Aufwärmintensitäten auf die anaerobe Leistung 18
6.4 Zwischenzusammenfassung 21
7.0 Fazit 21
8.0 Bibliographie 22
1.0 Einleitung
Mit der Intention der Leistungssteigerung und Senkung der Verletzungsgefahr wärmen sich Athleten gemeinhin vor Maximalbelastungen auf. Obwohl wissenschaftliche Studien seit Beginn der Untersuchungen über die Auswirkungen des Aufwärmens immer wieder kontroverse und gegensätzliche Ergebnisse gebracht haben, scheint das Aufwärmen in der Praxis nie in Frage gestellt worden zu sein (siehe Franks, 1991, 15).
Die ersten Studien zur Analyse der Effekte des Aufwärmens fanden bereits im 19. Jahrhundert unter Jürgensen statt (Jürgensen, 1873, Die Körperwärme des gesunden Menschen, Leipzig). Schwerpunkt damaliger Untersuchungen waren physiologische Anpassungserscheinungen. Der Trend heutiger Studien geht jedoch weg von den anerkannten und sehr präzise gefaßten physiologischen Auswirkungen des Aufwärmens, hin zu mehr praxisorientierten und sportspezifischen Untersuchungen, im Hinblick auf Leistungszuwachs und Verletzungsprophylaxe. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich daher auch mit einem Vergleich von Studien und Ergebnissen dieser letztgenannten Untersuchungsrichtungen und versucht die Schwierigkeiten der Darstellung, als auch die Allgemeingültigkeit dieser Studien darzulegen. Diesem Hauptteil wird zum besseren Verständnis ein allgemeiner Teil über die physiologischen Effekte des Aufwärmens vorangestellt werden.
Einschränkend muß erwähnt werden, daß die im Rahmen dieser Arbeit besprochenen Studien sich fast ausschließlich auf das Aufwärmen vor anaeroben Maximalbelastungen (sudden strenuous exercise above anaerobic threshold) beschränken.
2.0 Begriffsbestimmung
Im Vergleich der Studien zum Aufwärmen fällt immer wieder auf, daß zu sehr unterschiedlicher Dauer und Intensität aufgewärmt wird. Viele Autoren haben daher versucht den Begriff Aufwärmen klar zu determinieren. Die Komplexität des Vorgangs, aber auch die verschiedenen physiologischen Auswirkungen, machen es jedoch sehr schwer, eine allgemeingültige und allumfassende Definition zu finden. Trotzdem soll an dieser Stelle wenigstens eine Definition genannt werden, die im Vergleich zu den anderen die meisten Aspekte beinhaltet.
,,Die allgemeine und spezielle Erwärmung im Sport hat zum Ziel, durch geeignete physische Belastungen einen Zustand der optimalen psychophysischen und koordinativ-kinästhetischen Vorbereitung auf eine folgende Betätigung herzustellen (Quies, 1991, 145)."
Während diese Definition alle aktiven und passiven Möglichkeiten des Aufwärmens umfaßt, vergißt sie jedoch die mentale Form des Aufwärmens zu berücksichtigen. Sowohl diese Form des Aufwärmens, als auch das Stretching (welches in dieser Arbeit nicht untersucht werden wird), bei denen es zu keiner signifikanten Erhöhung der Körperkerntemperatur kommt, gehören jedoch ebenfalls zu einem Aufwärmprogramm von Athleten dazu.
2.1 Aufwärmarten
Grundsätzlich finden sich 3-4 verschiedene Aufwärmarten in der Literatur, wobei je nach Autor der Schwerpunkt im Hinblick auf die zu erwartende Effektivität verschieden sein kann.
Unterschieden werden:
- Allgemeines physisches Aufwärmen,
- Spezielles physisches Aufwärmen,
- Passives Aufwärmen und
- Kombiniertes Aufwärmen.
- Da beim mentalen Aufwärmen nicht direkt Stoffwechsel und Körpertemperatur angesprochen werden, wird diese Form des sich Vorbereiten im Englischen auch als prior exercise bezeichnet (im Gegensatz zu warm-up). Trotzdem hat diese Methode für koordinative Prozesse grundlegende Bedeutung, da es allein durch die Vorstellung des Bewegungsablaufes zu positiven Bahnungsprozessen kommen kann. Damit wird in Verbindung mit der durch Aufwärmen erzielten verbesserten Leitfähigkeit der Nervenbahnen eine Ökonomisierung und Effektivität der Bewegungssteuerung erzielt.
2.1.1 Allgemeines physisches Aufwärmen
Im allgemein physischen Aufwärmen werden große Muskelgruppen angesprochen, so daß es in Abhängigkeit von Intensität und Dauer, zu einem sehr starken Temperaturanstieg und folglich zu einer Erwärmung des Muskels kommt. Dabei steht die arbeitende Muskulatur nicht unmittelbar in einem Zusammenhang mit der nachfolgenden Belastung in der auszuführenden Sportdisziplin (Genovely et al., 1982, 26; Meyners, 1991, 7; Hedrick, 1992, 26).
2.1.2 Spezielles physisches Aufwärmen
Im speziellen Aufwärmen werden ungleich dem allgemeinen, direkt disziplinbezogene Muskelgruppen beansprucht und in Nachahmung des im Wettkampf zu erwartenden Bewegungsablaufes eingesetzt. Diese Methode hat nicht nur den Vorteil der allgemeinen physiologischen Effekte auf den Körper, sondern erlaubt zudem ein Einstudieren des kommenden Ereignisses (Keul et al., 1983, 13; Meyners, 1991, 7; Hedrick, 1992, 26).
2.1.3 Passives Aufwärmen
Unter passivem Aufwärmen werden Methoden wie heiße Duschen, Massagen und Einreibemittel verstanden. Dabei kommt es nicht wie bei den vorgenannten Methoden zu einer aktiven Erwärmung der Muskulatur, sondern lediglich zu einem Temperaturanstieg im Hautgewebe und somit zu einer Gefäßvergrößerung. Der zur verbesserten Leistungsfähigkeit benötigte erhöhte Stoffwechsel wird hierbei nicht angesprochen. Durch die von außen zugeführte Wärme kann es jedoch zu Entspannungen in verkrampfter Muskulatur kommen (Hedrick, 1992, 26; Meyners, 1991, 7; Keul et al., 1983, 13).
2.1.4 Kombiniertes Aufwärmen
Beim kombinierten Aufwärmen werden sowohl die Eigenschaften der vorgenannten drei Aufwärmarten verbunden, als auch die schon genannten positiven Effekte des mentalen Aufwärmens mit eingesetzt (Hedrick, 1992, 26; Meyners, 1991, 7; Keul et al., 1983, 13).
3.0 Überblick über Studien zum Aufwärmen
Generell können drei verschiedene Studienansätze im Hinblick auf das Erwärmen und seine Auswirkungen unterschieden werden. Hierbei erscheint es klar, daß es zu Überschneidungen kommen kann und die Grenzen fließend sind.
Die in vergangenen Jahren häufigste Untersuchung betrachtete vor allem die durch Aufwärmen entstehenden physiologischen Prozesse. Dem in den 40er und 50er Jahren entstehenden großen Interesse der möglichen Vorteile des Aufwärmens ist es zu verdanken, daß es heute zu keinen kontroversen Diskussionen mehr über diese Prozesse kommt. In den folgenden Jahrzehnten kam es daher vermehrt zu Studien über die Leistungsverbesserung und Verletzungsprophylaxe durch Aufwärmen. Von den im Rahmen dieser Arbeit verwendeten 32 Studien, befaßten sich 15 ausschließlich mit der verbesserten Leistungsfähigkeit und 12 ausschließlich mit der Verletzungsprophylaxe durch Aufwärmen. Die übrigen 5 Studien betrachteten beide mögliche Auswirkungen des Aufwärmens zusammen.
Da alle Studien völlig willkürlich gewählt wurden, muß davon ausgegangen werden, daß beides, Verletzungsprophylaxe und Leistungssteigerung ein Anliegen der heutigen Forschung sind (siehe dazu die Veröffentlichungsdaten). Der Aussage von Sagerer et al., daß die leistungssteigernde Dimension des Aufwärmens immer mehr in den Vordergrund tritt, kann somit nicht recht gegeben werden (Sagerer et al., 1994, 21).
Autor
Studie zur Leistungssteigerung
Studie zur Verletzungsprophylaxe
Bardner G, 1995
*
Barnard RJ, et al., 1973
*
Baum, K., et al., 1989
*
DeBruyn-Prevost P, 1980
*
DeBruyn-Prevost P, 1980b
*
Ekstrand J, et al. 1983a
*
Ekstrand J, et al. 1983b
*
Garrett WE jr., et al., 1984
*
Genovely H, et al. 1982
*
Gleim GW, et al. 1997
*
*
Guissard N, et al. 1993
*
Hedrick A, 1992
*
High DM, et al. 1991
*
Houmard JA, et al. 1991
*
Inbar O, et al., 1975
*
Ingjer J, et al. 1979
*
Karpovich PV, 1965
*
Katch FI, et al., 1986
*
Keul J, et al. 1983
*
Massey B, et al., 1961
*
Mitchell JB, et al. 1993
*
Quies W, et al., 1991
*
Robergs RA, et al. 1991
*
Robergs RA, et al. 1990
*
Rosenbaum D, et al. 1995
*
*
Safran MR, et al. 1988
*
Safran MR, et al. 1989
*
Shellock FG, et al. 1985
*
*
Shellock FG, 1983
*
*
Smith CA, 1994
*
*
Stewart IB, et al. 1998
*
Strickler T, et al. 1990
*
3.1 Probleme der Vergleichbarkeit
Obwohl die Mehrzahl der wissenschaftlichen Literatur die physiologische Basis für eine Leistungsverbesserung und Verletzungsprophylaxe in der Theorie unterstützt, haben einige Studien widersprüchliche Resultate in der Praxis gewonnen. Diese sind unter anderem auf ungeeignete Kontrollgruppen, einem Fehlen von konsistenten Methoden, schlecht gestalteten Protokollen und intra-individuellen Variablen zurückzuführen. Zudem ist das Aufwärmen extrem athleten- und sportartenspezifisch zu betrachten, was eine Untersuchung auf allgemeine Parameter sehr schwierig macht (siehe Shellock et al., 1985, 268; Franks, 1991, 15).
Die unterschiedlichen Forschungsergebnisse über Jahrzehnte hinweg resultieren aber auch zum großen Teil aus sehr unterschiedlichen Aufwärmintensitäten vor getesteten Maximalbelastungen. So ist es auch keineswegs verwunderlich, daß z.B. Barnard et al. in einer Studie zur Verletzungsprophylaxe nach Aufwärmen in Form von 5 Kniebeugen keine positiven Effekte auf das Herz-Kreislauf-System feststellen konnte. In Gegenzug erscheint es einleuchtend, daß es zu keinen Leistungssteigerungen kommen konnte, wenn die Versuchspersonen sich am Rande ihrer Leistungsfähigkeit aufwärmten (Mitchell et al., 1993; siehe Keul et al., 1983, 16). Bei einem Überblick über die Literatur wird offensichtlich, daß es keine festgelegte Aufwärmintensität und -dauer gibt, die vor `sudden strenuous exercise- tests' stattfinden sollte (siehe Ingjer 1979, 274). Auf der anderen Seite ist eben genau die Bestimmung der optimalen Aufwärmintensität und -dauer ein weiteres wesentliches Anliegen der Studien.
Neben der unterschiedlichen Dauer und Intensität werden je nach Studie auch entweder nur allgemein physische oder spezielle physische Aufwärmmethoden gewählt. Da sich diese Methoden in ihrer Effektivität sehr stark unterscheiden, kann es allein aus diesem Grund zu keinen allgemein gültigen Aussagen über das Aufwärmen kommen.
Aufgrund der genannten mangelnden Allgemeingültigkeit, muß auf eine Ausschließlichkeit verwiesen werden, d.h. die Resultate der Studien können zwar als gültig angesehen werden, jedoch nur zu den getesteten Parametern, in der getesteten Sportart und zu dem getesteten Leistungsniveau.
Ein weiterer limitierender Faktor bezüglich der Effektivität des Aufwärmens und somit der Ergebnisse der Studien, stellt die persönliche Einstellung der Probanden zum Aufwärmen dar. Eine große Mehrheit der Sporttreibenden sind sich einer positiven Wirkung des Aufwärmens bezüglich Verletzungsprophylaxe und Leistungssteigerung sicher. Es ist sehr schwierig zu bestimmen inwieweit dies die Leistung beeinflussen kann. Asmussen et al. (1945) versuchten diese Variable dadurch zu kontrollieren, indem sie die Versuchspersonen über die Ziele der Untersuchung im Unwissenden ließ. In diesen Untersuchungen wurde eine verbesserte Leistungsfähigkeit festgestellt.
Einen völlig anderen Ansatz wählte Massey (1961), der Probanden in einen hypnotischen Zustand versetzte, und sie bei der tatsächlichen Maximalbelastung so nicht wußten ob sie ein Aufwärmprogramm im Vorfeld absolviert hatten oder nicht. Er stellte keine signifikanten Unterschied bezüglich der Leistung fest.
In einer Studie von 1975 versuchten Inbar et al. dem Problem dadurch zu begegnen, daß sie Versuchspersonen im Alter von 7-9 auswählte, die weder über physiologische noch über psychologische Grundlagen des Aufwärmens Bescheid wußten. Bei diesem Experiment kamen sie zu der Erkenntnis, daß das Aufwärmen gegenüber dem Nichtaufwärmen positive Auswirkungen zeigte. Trotzdem, so Franks (1991b), gibt es ausreichend Beweise dafür, daß allein die positive Einstellung zum Aufwärmen die Ergebnisse zum Aufwärmen nicht völlig erklären kann.
4.0 Effekte des Aufwärmens
In der Literatur und den Studien wird im Allgemeinen zwischen physiologischen und psychologischen Effekten des Aufwärmens unterschieden.
4.1 Physiologische Effekte des Aufwärmens
Die physiologische Begründung des Aufwärmens basiert vorwiegend auf der Erhöhung der Peripher- und nachfolgend der Körperkerntemperatur. Im Ruhe verlaufen Stoffwechselprozesse bei einer Temperatur von 37 _ 1° C ab. Dies ist die Körperkerntemperatur im Normalzustand. Die Periphertemperatur kann jedoch um bis zu 8°C darunter liegen. Da dies einen leistungsmindernden Faktor darstellt, muß die Körperkerntemperatur auf ca. 38.5° C erhöht werden, damit die für sportliche Leistung maßgeblichen Enzymsysteme ihre optimale Arbeitstemperatur erreichen. Zur Wärmeentstehung kommt es dabei bei der Umwandlung von chemischer Energie des ATPs zu Bewegungsenergie und Wärme (siehe Asmussen et al., 1945, DeVries, 490ff; Meyners, 1991, 6; Sagerer, 1994, 24; Safran et al., 1989, 243; Silbernagel et al., 1991, 18f; Shellock et al., 1985, 269 f).
Die Erhöhung der Körpertemperatur ist mit einigen physiologischen Veränderungen verbunden. So wird durch die erhöhte Muskeltemperatur der muskuläre Widerstand
(Viskosität) geringer, und es steht somit mehr Energie für externe Arbeit zur Verfügung. Dadurch kommt es zu einer verbesserten mechanischen Effektivität, in Folge derer der Muskel schneller und stärker kontrahieren kann als sein kaltes Pendant (DeVries, 490; Guissard et al., 1993, 25; Keul et al., 1983, 14; Safran et al., 1989, 243; Meyners, 1991, 6; Shellock, 1983, 136; Shellock et al., 1985, 269; siehe auch Ekstrand et al., 1983b; Asmussen et al., 1945).
Die erhöhte Bluttemperatur erleichtert die Abgabe des Sauerstoffs vom sowohl Hämoglobin als auch Myoglobin, durch eine Verschiebung der Sauerstoffdissoziationskurve nach rechts. Dies hat eine Optimierung von aeroben Stoffwechselvorgängen zur Folge (DeVries, 490; Hedrick, 1992, 25; Keul et al., 1983, 14; Safran et al., 1989, 243; Shellock et al., 1985, 269; Shellock, 1983, 136; Silbernagel et al., 1991, 100; siehe auch DeBruyn-Prevost, 1980).
Auf zellulärem Niveau kommt es bei erhöhter Temperatur zu einer Senkung des Schwellenpotentials bei denen sich metabolische Prozesse abspielen. Diese Beschleunigung der metabolischen Rate fördert die effiziente Nutzung von Substraten, die für die Energiebereitstellung bei physikalischen Aktivitäten notwendig sind (Shellock, 1983, 136; Shellock et al., 1985, 270).
Zusammenhängend mit der erhöhten Nervenleitgeschwindigkeit, der Verkürzung der Latenzzeit durch sensiblere Rezeptoren an Muskeln, Sehnen und Bändern und der verbesserten Aufmerksamkeit, geht eine Verbesserung der koordinativen Leistung einher. Die Effektivität der gesteigerten Nervenleitgeschwindigkeit wird drastisch beim Vergleich Mensch-Frosch deutlich, wobei es beim Menschen durch die höhere Temperatur zu einer bis zu achtfach schnelleren Übermittlung kommen kann als beim Frosch (Hedrick, 1992, 25; Meyners, 1991, 6; Safran et al., 1989, 243; Shellock, 1983, 136; Shellock et al., 1985, 270; Silbernagel et al., 1991, 278).
Dort wo es lokalmetabolische Prozesse zulassen, kommt es weiterhin zu einer Vasodilatation, die eine Erhöhung des Blutflusses zuläßt. Dadurch kann mehr Sauerstoff in die arbeitende Muskulatur befördert werden und Stoffwechselzwischenprodukte abtransportiert werden, um einer Versäuerung des Muskels entgegenzuwirken (Keul et al., 1983, 14; Meyners, 1991, 5; Shellock, 1983, 136; Shellock et al., 1985, 270).
Von ganz entscheidender Bedeutung ist jedoch auch die durch das Aufwärmen erhöhte Förderleistung des Herzens, bei der es schon im Vorfeld der Maximalbelastung zu einer Adaption im Herz-Kreislauf-System kommt (Keul et al., 1983, 14; Meyners, 1991, 5; Shellock et al., 1985, 270).
Nach kurzzeitiger Belastung kommt es ebenfalls zu einer Verdickung der Knorpelschicht in den Gelenken, wobei eine breitere Auflagefläche und somit eine bessere Verteilung der einwirkenden Kräfte erreicht wird (Knebel, 1992, 23).
4.2 Psychologische Effekte des Aufwärmens
Auch aus psychologischer Sicht hat sich gezeigt, daß das Aufwärmen positive Auswirkungen auf die Leistung haben kann. Zusätzlich zu den physiologischen Begründungen für Leistungssteigerungen scheint es auch eine mentale Einstellung zu geben, die die Leistung fördert. Eine der Hauptbelastung vorausgehende körperliche Aktivität bedeutet somit eine Möglichkeit, eine optimale mentale Einstellung zu erzeugen (Schmidt, 1975). Womack (1979) vermutet ebenfalls, daß ein möglicher Nutzen bestimmter Rituale, die der Hauptbelastung vorgeschaltet werden, wie z. B. das Dribbeln des Balls vor einem Freiwurf im Basketball, darin besteht, dem Sportler zu helfen, während der Hauptbelastung selektiv auf geeignete Signale der Aktivität zu achten. Eine Untersuchung von Dickenson et al. (1979) zeigte aber auch, daß die psychologische Vorbereitung bei entsprechender Intensität sowohl Grenzen als auch negative Auswirkungen haben kann (siehe dazu Franks, 1991, 16).
5.0 Studien zur Verletzungsprophylaxe
Schon bei den physiologischen Begründungen des Aufwärmens konnte festgestellt werden, daß es neben einer verbesserten Flexibilität, zu einer erhöhten ROM (range of motion) und zu einer Verdickung des Gelenkknorpels kommt. Inwiefern allerdings diese Parameter als Verletzungsprophylaxe und Reduzierung, der mit hohen Belastungen verbundenen physiologischen Belastung dienen, konnte trotz vieler Studien bis heute nicht eindeutig im Sinne einer Allgemeinempfehlung geklärt werden.
Nahezu die Hälfte aller Sportverletzungen sind Muskelzerrungen und -risse (Gleim et al., 1997, 292). Die Häufigkeit und Wiederkehr wurde in zahlreichen epidemiologischen Studien sportartenspezifisch festgestellt (siehe Ekstrand et al., 1983a+b; Safran, 1989; Stewart, 1998). Die ethischen Probleme, die mit einer Verletzungszuführung innerhalb eines Versuchdesigns assoziiert werden sind offensichtlich und folglich gibt es wenig direkte Hinweise, die für eine Verletzungsprophylaxe des Aufwärmens sprechen. Es gibt jedoch klinische Beweise, daß Aufwärmen das Verletzungsrisiko senken kann (Safran, 1988).
Die Vielfalt der Faktoren, die Verletzungen verursachen können, spielen eine bedeutende Rolle in der Verallgemeinerung von Studienresultaten. Faktoren die mit Muskelverletzungen in Verbindung gebracht werden müssen, sind ungeeignetes oder kein Aufwärmen, Unflexibilität der Muskeln, Schwächungen, starke Unausgeglichenheiten, schlechte Konditionierung, allgemeine sowie lokale Muskelschwäche, unterernährter Muskel, nicht ausgeheilte vorangegangene Verletzungen und ungenügende Corelaxation der Antagonisten. Diese Liste könnte beliebig lange weitergeführt werden und zeigt, wie schwierig die Voraussetzungen für die Evaluierung einer Studie sind.
Aus diesem Grund existieren eine Reihe von Studien, die sich ausschließlich mit klinischen Tests und den physiologischen Veränderungen durch Aufwärmen auseinandersetzen (siehe dazu Shellock, 1985; siehe dazu Smith, 1994). Die bedeutendste Anzahl der Studien beschäftigt sich jedoch mit einer genauen Analyse von Muskelverletzungen, respektive Sehnenverletzungen. Weniger Studien gibt es über Verletzungen der Bänder und des passiven Bewegungsapparats. Ausschlaggebend dafür ist eine Zusammenkunft von Häufigkeit und Ort von Sportverletzungen, die eine nähere Betrachtung der Muskeln nötig erscheinen läßt (Safran, 1989, 241; siehe Garrett, 1984).
Im Rahmen dieser Arbeit sollen 3 Studien vorgestellt werden, die repräsentativ für die Vielfalt der Studien bezüglich der untersuchten Muskelgruppen und Aufwärmmethoden stehen.
Die übrigen untersuchten Studien werden lediglich zusammengefaßt in das Fazit mit einbezogen.
5.1 Cardiovascular Responses to sudden strenuous exercise
In einem 1973 veröffentlichten Versuch, zeigten Barnard et al. (1973) Veränderungen des EKGs in Folge von Aufwärmen vor einer Maximalbelastung. An dieser Versuchsreihe nahmen insgesamt 44 asymptomische Männer im Alter von 21- 52 Jahren teil. Ihr Fitnesslevel bewegte sich von Marathonläufer über Hobbysportler zu Büroarbeitern ohne jegliche sportlich Betätigung.
Vorausgehende Überlegung war, daß plötzliche starke Belastung, ohne vorhergehendes Aufwärmen neben lokalmetabolischen Engpässen, vor allem eine drastische Herz-Kreislauf-Anpassung zur Folge haben müßte.
Die Versuchsreihe bestand aus 3 Phasen mit anschließender Maximalbelastung.
Phase 1: Kein Aufwärmen.
Phase 2: 2 minütiges Joggen.
Phase 3: ½ stündiges Einlaufen auf dem Laufband.
Die Maximalbelastung bestand aus 10 sekündigem Laufen bei 9mph und 30% Steigung.
Ergebnis:
Nach Phase 1 wiesen 30 von 44 VP (68%) EKG-Anomalien auf, mit einem hohen Anteil an ischämischen Charakteristiken.
Nach Phase 2 hatten von 22 VP mit EKG-Anomalien in Phase 1 nur noch 12 (54%) abartige EKGs. Dieser positive Einfluß des Aufwärmens konnte in Phase 3 bestätigt werden, wobei lediglich eine VP aus 6 (16%) weiterhin ein inkorrektes EKG hatte.
Die unterschiedlichen physischen Konditionen hatten keinen Einfluß auf das Ergebnis, d.h. sowohl Ausdauersportler als auch Büroangestellte litten unter denselben Anomalien.
Neben dem EKG wurde ebenfalls eine Messung des Blutdrucks durchgeführt. Dabei wurde in Phase 1 ein stark erhöhter systolischer und stark erniedrigter diastolischer Wert gemessen. Demgegenüber stand in Phase 3 ein niedrigerer systolischer und erhöhter diastolischer Wert.
Erklärung:
Die ischämischen Veränderungen wurden mit einem unkontrollierten Anstieg des systolischen Blutdrucks assoziiert, der durch eine plötzliche Katecholaminausschüttung, sowie einer verstärkten metabolischen Nachfrage im Myocard hervorgerufen wurde. Unterschiedliche Aufwärmintensitäten führten jedoch zu einer verbesserten Durchblutung des Myocards im Vorfeld und so zu einer gewissen Resistenz gegen exogene Katecholamine. Erklärt wurde dies durch den leicht erhöhten diastolischen Blutdruck in Phase 3 (1/2 stündiges Aufwärmen) gegenüber Phase 1 (kein Aufwärmen), respektive einem drastisch gesenkten systolischen Wert.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß eine Maximalbelastung ohne warm-up zu Ischämie führen kann. Eine Anpassung der koronaren Blutzufuhr bei einer schnellen und starken Mehrbelastung des Herzens geschieht demnach nicht sofort sondern graduell. Aus diesem Grund befürworten die Autoren ein angepaßtes Aufwärmprogramm vor sportlicher Belastung. Obwohl das Ergebnis nicht eindeutig der Verletzungsprophylaxe zugeordnet werden kann, spielt es vor allem im Bereich Gesundheitssport eine wesentliche Rolle.
5.2 The role of warm-up in muscular injury prevention
Safran et al. versuchten 1988 in einer Studie zur Verletzungsprophylaxe biomechanische Werte zur Muskelverletzung in Abhängigkeit von verschiedenen Aufwärmintensitäten zu ermitteln. Eine ähnliche Studie wurde 1990 von Strickler et al. mit gleichem Ergebnis durchgeführt.
Bei beiden Studien handelte es sich um ex-vivo Tests, die aufgrund der Praktikabilität an Kaninchen durchgeführt wurden. Der Unterschied zwischen den Tests lag lediglich in der Aufwärmart, die bei Safran aktiv (Innervation des Muskels), bei Strickler passiv (Stimulierung durch Warmwasser) durchgeführt wurde.
Die untersuchten Parameter waren dabei:
- die benötigte Kraft und
- die Längenänderung bis zum Muskelriß, sowie
- Ort des Risses.
Bei den 10 Kaninchen wurden jeweils beide tibialis anterior (TA), extensor digitorum longus (ETL) und flexor digitorum longus (FDL) untersucht. Alle Muskeln wurden isoliert und der distale Ansatz der Sehne vom Knochen getrennt. Während der eine Muskel bei Safran isometrisch konditioniert (aufgewärmt) wurde, wurde der andere als Kontrollmuskel ohne Aufwärmen verwendet. Gewählt wurden diese drei Muskel aufgrund ihres hohen Anteils an schnellen Muskelfasern, die, wie Untersuchungen zeigten, eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit der Zerrung besitzen (siehe Garrett, 1984).
Das Aufwärmen des Muskels erfolgte durch direkte Innervation bei einer Dauer von 15 Sekunden, wobei eine Temperaturerhöhung von 1° C erreicht wurde. Anschließend wurde der Muskel mit 10cm/min bis zum Abriß gezogen.
Ergebnis:
In allen getesteten Parametern erzielte der vorgewärmte Muskel bessere Ergebnisse als der kalte Kontrollmuskel. So waren beim TA ca. 4% (Safran), bzw. 3,8% (Strickler) mehr Kraft erforderlich, um den Muskel zu zerreißen, beim EDL 8% (Safran), bzw. 2,8% (Strickler) und beim FDL 9% (Safran). In der Länge mußte die warme Muskulatur (TA+EDL+FDL (Safran); TA+EDL (Strickler)) ca. 1.5% (Safran), bzw. 3,3% (Strickler) länger gezogen werden, bis es zum Abriß kam. Der Ort des Abrisses war unabhängig des physiologischen Zustandes der distale Muskel-Sehnen Ansatz.
Erklärung:
Durch das Aufwärmen kommt es im Muskel zu einer Senkung der Viskosität, die sich im Hinblick auf die Dehnbarkeit und somit Längenänderung derart positiv auswirkt, daß bei einer gegeben Länge des Muskels weniger Kraft und somit weniger Spannung auf denselben wirkt. Durch die isometrische Kontraktion beim Erwärmen kommt es zu einer wiederholten Verkürzung und Relaxation (Stretching) des Muskel, was vor allem der Muskel-Sehnen-Einheit zugute kommt.
Die Resultate zeigen, daß eine größere Kraft und Längenzunahme benötigt wird, um einen isometrisch erwärmten Muskel zu reißen. Daraus läßt sich anhand der physiologische Effekte des Aufwärmens schließen, daß ein Aufwärmen vor Maximalbelastungen in verletzungsprophylaktischer Hinsicht durchaus positive Auswirkungen haben kann.
5.3 The effects of static stretching and warm-up on prevention of delayed-onset muscle soreness
In den zwei vorgenannten Studien konnten zumindest unter Laborbedingungen verletzungsprophylaktische Auswirkungen des Aufwärmens festgestellt werden. Diese Ergebnisse sind aber nicht unumstritten, und es gibt eine ganze Reihe von Studien, die eben genau das Gegenteil herausgefunden haben. In diesem Zusammenhang soll eine Studie über die Auswirkung des Aufwärmen auf DOMS (delayed-onset muscle soreness) vorgestellt werden.
1989 untersuchten High et al. bei 62 Versuchspersonen die Auswirkungen des Aufwärmens auf die Entstehung von Muskelkater in der oberen Beinmuskulatur. Zu diesem Zweck verwendeten sie einen von Asmussen entwickelten Stufentest (steptest), der bis zur Erschöpfung, maximal jedoch 1,3 Stunden durchgeführt wurde. Die Stufenhöhe betrug 50cm bei Männern und 40cm bei Frauen. Dabei wurde das rechte Bein jeweils immer für positive Arbeit (konzentrisch) und das linke Bein immer für negative Arbeit (exzentrisch) belastet. Die Unterteilung der VP fand in 4 Gruppen statt:
Gruppe 1 führte Stretching + Steptest,
Gruppe 2 Aufwärmen (Kontrollgruppe),
Gruppe 3 Stretching + Aufwärmen + Steptest und
Gruppe 4 nur einen Steptest aus.
Für eine genaue Auflistung der Stretchingübung und Aufwärmintensität siehe High et al. 1989, 359.
Ergebnis:
Die Existenz bzw. Stärke des Muskelkaters wurde durch das Feedback der VP 24 Stunden nach Testende ermittelt. Der Ablauf von 24 Stunden wurde gewählt, da es nach dieser Zeitperiode zu einer maximalen Schmerzentwicklung kommt.
Alle VP, die den Steptest ausführten, litten unter DOMS. Die Kontrollgruppe zwei, welche sich nur aufwärmte, hatte keinen Muskelkater. Die Aufwärmintensität war daher nicht zu hoch gewählt, als daß etwaige positive Effekte des Aufwärmens durch zu lange Aufwärmdauer negativ beeinflußt worden wäre.
Das linke Bein, welches exzentrischer Belastung ausgesetzt war, hatte bei allen VP eine höhere DOMS und bei allen Gruppen die etwa gleiche Stärke. Das rechte Bein, welches unter konzentrischer Belastung stand, hatte zwar auch DOMS, jedoch zu einem deutlich niedereren Wert. Auch hier galt für alle Gruppen die etwa gleiche Stärke. In diesem Versuch konnte also gezeigte werden, daß ein Aufwärmen, ein Stretching oder beides in Verbindung, nicht der Verletzungsprophylaxe dienlich war. Ein Unterschied in der Stärke der DOMS zwischen den Geschlechtern konnte zwar gemessen werden, mit leicht niedrigeren Werten bei den Männer, war aber nicht signifikant.
Erklärung:
Die Autoren versuchten das Ergebnis zum einen dadurch zu erklären, daß die Intensität oder Dauer des Stretchings und des Aufwärmens der nachfolgenden Leistung nicht angepaßt war, um vorbeugende Effekte zu erzielen. Eine andere Erklärung des Resultats war, daß die Intensität oder Dauer des Steptests zu umfangreich war, als daß etwaige wohltuende Effekte des statischen Stretchings und Aufwärmens meßbar gewesen wären. Eine letzte Erklärung bezieht sich auf die Mechanismen, die Muskelkater erzeugen und die in diesem Falle nicht vom Aufwärmen und Stretching positiv beeinflußt werden konnten.
Auf der anderen Seite gestehen die Autoren die Spezifität dieses Test ein und regen weitere Studien an, um ihre Ergebnisse zu stützen.
5.4 Zwischenzusammenfassung
Ekstrand et al. (1983a+b) untersuchten in zwei Studien die Prävention von Fußballverletzungen. In beiden Untersuchungen kommen sie zu dem Schluß, daß Aufwärmen in Verbindung mit anderen Parametern, wie z.B. prophylaktisches Taping und optimales Equipment zu einer Senkung des Verletzungsrisikos führen kann. Beide Studien betrachten das Aufwärmen jedoch nicht separat sondern als Teil einer ganzen Reihe von prophylaktischen Maßnahmen.
Andere Autoren (Karpovich 1965; Katch et al. 1986) können diese Ergebnisse aufgrund ihrer Untersuchungen nicht unterstützen. Karpovich z.B. führte eine Untersuchung durch, bei der Probanden 60yard Sprints mit und ohne Aufwärmen durchführten. In 258 Sprints mit Aufwärmen wurden 7 Hamstring Verletzungen dokumentiert. In 250 Sprints ohne Aufwärmen ereigneten sich 5 Verletzungen am Biceps femoris (siehe auch Hedrick 1992, 26).
Eine nicht direkte Untersuchung zur Senkung des Verletzungsrisikos stellen Rosenbaum et al. 1995 vor, in der sie eine, durch Stretching und Aufwärmen verursachte Änderung in der Kraftcharakteristik der Achillessehne feststellten. Dies, so die Autoren ließe den Schluß zu, daß es durch Aufwärmen zu einer erhöhten Willfährigkeit (compliance) des Muskels komme, die wiederum das Verletzungsrisiko senken könnte.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß es zwar in einigen Studien gelang direkte verletzungsprophylaktische Auswirkungen durch Aufwärmen nachzuweisen, doch handelte es sich dabei meist um klinische Tests (siehe Safran, 1989; Strickler, 1990). In experimentellen Versuchen konnte kein überzeugender Beweis dafür geliefert werden, daß Aufwärmen vor Maximalbelastungen zuverlässig zu einer Senkung des Verletzungsrisikos beiträgt (Gleim, 1997, 293).
Gründe hierfür sind, daß Sportverletzungen aus multifaktoralen Einflüssen resultieren, die durch eine noch ungeklärte Interaktion zwischen physiologischen, psychologischen sowie Umwelt- und Zufallsfaktoren gesteuert werden. Ohne eine genaue Analyse dieser Faktoren und die Miteinbeziehung dieser in große Studien, muß somit von einer Verallgemeinerung in Studien Abstand genommen werden (Gleim et al., 1997, 293).
Entgegen diesen wissenschaftlichen Befunden und Unsicherheiten, sprechen jedoch die Erfahrungswerte zahlreicher Trainer, Physiotherapeuten und schließlich der Sportler selbst. Während die wissenschaftliche Argumentation für das Aufwärmen experimentell noch voll verifiziert werden muß, kann eine Empfehlung für das Weglassen des Aufwärmens für die Praxis nicht gegeben werden (Hedrick 1992, 26).
6.0 Studien zur Leistungsverbesserung
Wie anfangs schon angedeutet entwickelte sich vor allem seit Beginn der 50er Jahre eine Tendenz, Aufwärmen als leistungssteigerndes Mittel einzusetzen. Dieser Ansatz resultierte hauptsächlich aus den neu gewonnenen Ergebnissen über die positiven physiologischen Effekte des Aufwärmens. Franks (1991+1991b) faßte die ungeheure Menge an Studien, die in den 50er, 60er und 70er Jahren durchgeführt wurden in einer Arbeit zusammen und stellte fest, daß 55% dieser Studien eine Leistungsverbesserung durch Aufwärmen belegten, 5% eine Leistungsminderung und 40% keine signifikanten Unterschiede. In diesen Untersuchungen wurde jedoch eine Vielfalt von Aufwärmmethoden eingesetzt, die meist hinsichtlich der Intensität nicht exakt quantifiziert waren. Der Wunsch damaliger Forscher, eine Allgemeingültigkeit der Effekte des Aufwärmens in der Praxis zu belegen muß folglich als gescheitert angesehen werden.
Neuere Studien versuchen das Aufwärmen sorgfältiger zu quantifizieren, um optimale Intensitäten und Umfänge für unterschiedliche Personengruppen und im Hinblick auf unterschiedliche Hauptbelastungen zu bestimmen.
Bei Studien zum Leistungsvergleich steht daher vor allem die Frage nach Dauer und Intensität, sowie Art des Aufwärmens im Vordergrund. Weiterhin ist zwischen verschiedenen Fitnessebenen zu unterscheiden. Das Aufwärmen sollte also den individuellen Bedürfnissen, sowie herrschenden Umweltbedingungen angepaßt werden (Shellock et al., 1985, 277; Franks, 1991, 15).
In diesem Kapitel soll eine Reihe von Studien diskutiert und durch eine Zusammenfassung anderer Studien gestützt werden.
6.1 Die maximal erreichbare Sprunghöhe im Volleyball nach unterschiedlichen Aufwärmelementen
Mit der Intention die beste Aufwärmart für den Volleyballwettkampf festzustellen, führten Baum et al. (1989) eine Untersuchung an 10 gut trainierten Volleyballspielern durch. Das Spielniveau reichte von Hobby- bis Regionalligaspieler. In dem Experiment führten die VP jeweils drei Sprünge in ca. zweiminütigem Abstand auf einer Kraftmeßplatte aus, woraufhin die mittlere Sprunghöhe ermittelt wurde. Hierbei wurden fünf verschieden Vorbereitungsarten auf die maximale Sprunghöhe untersucht, wobei pro Vorbereitungsart ein Versuchstag und zwischen den Versuchstagen zwei Tage Pause angesetzt wurden.
Als Vorbereitung dienten:
- Kniebeugen mit Zusatzgewicht
- 30 sekündiges statisches Stretching verschiedener Muskelgruppen
- 10 minütiges Laufen auf dem Laufband bei 9km/h
- 10 minütiges Radfahren bei einer Leistung von 100 Watt
- 30 minütiges volleyballspezifisches Aufwärmen mit abschließenden 10-15 Angriffssprüngen
Die Zeit zwischen dem Ende der Vorbereitung und der Sprungmessung betrug 10-15 Minuten.
Ergebnis:
Im Durchschnitt wurden die größten Sprunghöhen nach dem volleyballspezifischen Aufwärmen gemessen, die übrigen Testergebnisse lagen in der Reihenfolge Zusatzgewicht, Fahrrad, Laufen und Stretching.
Erklärung:
Die schlechtesten Sprungleistungen wurden erzielt, wenn die Muskulatur vorher ausschließlich gedehnt wurde, d.h. wenn nur Bindegewebe des Bewegungsapparates jedoch nicht die kontraktilen Elemente beansprucht wurden. Das leichte Stretching führt zwar in der Regel neben einer besseren Beweglichkeit zu einer Mehrdurchblutung und einer erhöhten Temperatur der Muskulatur; die beiden letzten Effekte sind jedoch nur mit einer Veränderung bei sehr leichter körperlicher Arbeit vergleichbar und klingen nach wenigen Minuten bereits wieder ab.
Die erhöhte Temperatur und die damit verbundenen physiologischen Effekte scheinen jedoch alleine nicht auszureichen, um die bessere durchschnittliche Sprunghöhe zu erreichen, wie die Ergebnisse des Volleyballs gegenüber dem Laufen bzw. Radfahren zeigten.
Die beste durchschnittliche Sprunghöhe nach dem volleyballspezifischen Aufwärmen erklärten sich die Autoren durch eine verbesserte intramuskuläre Koordination, für deren Optimierung offensichtlich hohe Kraftbeanspruchungen der beteiligten Muskulatur nötig sind, die beim üblichen Aufwärmen hauptsächlich bei Sprungaktionen erreicht werden.
Nachteilig an dieser Untersuchung erscheint jedoch das vollständige Fehlen einer Kontrollgruppe, die sich nicht aufwärmte. Somit ist eine Aussage darüber, ob eine der Vorbereitungsarten einem Nichtaufwärmen überlegen ist nicht möglich. Dennoch wird aus dieser Studie klar ersichtlich, wie unterschiedliche Aufwärmintensitäten- und arten Einfluß auf die nachfolgende Belastung haben.
6.2 Die Effekte von Hoch- und Niedrigintensitäts- Aufwärmen auf die physiologischen Reaktionen beim Schwimmen
Diese Studie von Mitchell et al. (1993) untersuchte die Auswirkungen von verschiedenen Aufwärmintensitäten auf Laktatanhäufung, Herzfrequenz, VO2max und Schnelligkeit im Schwimmen. 10 hoch trainierte männliche Collegeschwimmer nahmen an diese Versuchsreihe teil. Das Aufwärmprogramm bestand aus:
- keinem Aufwärmen (NWU),
- einem 366 m Schwimmen bei 70 % VO2max (LWU) und
- einem viermal 46 m Schwimmen in einminütigen Intervallen, bei einer Geschwindigkeit die mit ca. 110% VO2max korrespondierte (HWU).
Fünf Minuten nach jeder Aufwärmserie führten die Schwimmer ein 183 m standardisiertes Freistilschwimmen bei 110% VO2max durch. In einer zweiten Versuchsreihe schwammen die Schwimmer mit einem Gewicht an den Beinen ca. zwei Minuten bis zur völligen Erschöpfung. Ein Laktattest wurde jeweils direkt nach dem Aufwärmen und 3 Minuten nach den Versuchen gemacht.
Ergebnis:
Die erzielten Zeiten beim standardisierten Schwimmen über 183 m waren nahezu identisch für NWU, LWU und dem HWU (117,19 ± 4.06, 117,11 ± 3,72 und 115.79 ± 3,06). Herzfrequenz, VO2 und Laktatwerte waren in der Aufwärmphase des HWU signifikant höher als beim LWU. Nach dem standardisierten Schwimmen war die Herzfrequenz beim HWU verglichen mit dem NWU bedeutend höher. Die Laktatkonzentration nach dem HWU war sowohl verglichen mit dem LWU als auch mit dem NWU nennenswert höher. Eine Änderung in der Laktatanhäufung (post Aufwärmen vs. post Schwimmen), die während dem standardisierten Schwimmen stattfand, war nicht signifikant unterschiedlich innerhalb der verschiedenen Aufwärmintensitäten (siehe Mitchell et al., 1993, 161ff für Daten).
Die erzielten Zeiten für das Schwimmen mit Gewicht nach den verschiedenen Aufwärmintensitäten waren nicht bedeutend unterschiedlich von einander. Wie im standardisierten Schwimmen waren Herzfrequenz, VO2 und Laktatwerte beim HWU signifikant höher als beim LWU. Weiterhin konnten keine relevanten Unterschiede im Laktatspiegel nach dem, den drei Aufwärmintensitäten folgenden Schwimmen festgestellt werden. Eine Änderung der Laktatanhäufung, die während dem Schwimmen mit Gewicht stattfand, war bedeutend geringer beim HWU als beim LWU und NWU.
Erklärung:
Diese Untersuchung zeigte, daß es zwar zu physiologischen Änderungen beim HWU kommen kann, die beim LWU und NWU nicht auftreten, diese jedoch keinen Einfluß auf die Leistung haben. Weiterhin zeigte die Studie, daß ein wettkampfspezifisches Aufwärmen im Schwimmen nicht von großem Nutzen erscheint. Der etwas verbesserte Metabolismus bei dem HWU folgenden Schwimmen hatte in dieser Untersuchung lediglich positive Auswirkungen auf die Regeneration. Ähnliche Studien wurden von Houmard et al. (1991) und Robergs et al. (1990) durchgeführt. Wie auch im vorliegenden Versuch, nahem jeweils 10 Collegeschwimmer an der Untersuchung teil. Beide kamen zu dem gleichen Ergebnis, daß Aufwärmen dem Nichtaufwärmen respektive der erzielten Zeit nicht überlegen war.
6.3 Die Auswirkung von verschiedenen Aufwärmintensitäten auf die anaerobe Leistung
Eine ganze Reihe von Studien zur Leistungsverbesserung untersuchte die Auswirkung verschiedener Intensitäten des Aufwärmens auf die anaerobe Leistung innerhalb einer gleichen Probandengruppe. In diesem Zusammenhang sollen zwei dieser Forschungen besprochen werden. Wie auch schon bei der Verletzungsprophylaxe des Aufwärmens variierten Intensität, Dauer sowie das Leistungsbild (Art der Hochleistung) in den verschiedenen Studien. Daher können unterschiedliche Auswirkungen des Aufwärmens durchaus aufgrund verschiedener benutzter Protokolle entstanden sein.
DeBruyn-Prevost (1980b) und Genovely et al. (1982) entdeckten, daß ein Hochintensitäts- Aufwärmen die Leistung verglichen mit keinem Aufwärmen beträchtlich senken konnte, von 9% (Genovely et al., 1982) bis 16% (DeBruyn-Prevost et al., 1980b), während Niedrigintensitäts-Aufwärmen keinen bedeutenden Einfluß auf einen Leistungszuwachs hatte (Zuwachs .5%(Genovely et al., 1982) bzw. .4% (DeBruyn-Prevost et al., 1980b)). Dabei wurde die Niedrigintensität mit < 40% VO2max und die Hochintensität mit > 70% VO2max definiert. Stewart et al. untersuchten 1998 die Bandbreite von 60 über 70- 80% VO2max und stellten eine erhöhte Leistungsfähigkeit bei 60-70% VO2max fest. Entgegen diesen Forschungsergebnissen sprechen jedoch ähnliche Versuche, die bei 70- 88% VO2max durchgeführt wurden und eine verringerte Leistungsfähigkeit als Ergebnis fanden (siehe Stewart et al., 1988; Mitchell et al., 1993).
Bei der Untersuchung von Stewart et al. nahmen 9 gut trainierte männliche senior Rugby Spieler teil. Das Aufwärmprotokoll bestand aus einem dynamischen 15 minütigen Laufen auf dem Laufband bei 60, 70 bzw. 80% VO2max. Als Kontrolle fungierte eine Gruppe, die zwar die Maximalbelastung, jedoch kein Aufwärmen ausführte.
Die anaerobe Kapazität wurde bei einem Maximal-Laufen auf einem Laufband bei 20%iger Steigung und 13 Km/h bis zur Erschöpfung festgestellt (Cunningham and Faulkner Test).
Ergebnis:
Das Aufwärmen hatte bedeutenden Einfluß auf die Zeit bis zur Erschöpfung im Cunningham/Faulkner Test. Aufwärmen bei 60 und 70% VO2max resultierten in einer längeren Zeitspanne, verglichen mit dem Nichtaufwärmen, bis Erschöpfung eintrat,. Weiterhin war das 70%ige Aufwärmen wesentlich effektiver als das 80%ige, welches fast keinen Unterschied zu Nichtaufwärmen bildete. Die Autoren erklärten sich die verbesserte Leistungsfähigkeit nach 60-70% VO2max u.a. aufgrund der allgemeingültigen physiologischen Anpassungsmechanismen. Die schlechtere Leistung bei Nichtaufwärmen bzw. 80 %igem VO2max Aufwärmen, waren das Zusammentreffen von erhöhtem Laktatwert und einer vorzeitigen Entleerung von Muskelglycogenreserven. In diesem Zusammenhang muß aber darauf hingewiesen werden, daß Robergs et al. (1991) in einer Studie keinen unmittelbaren Zusammenhang zwischen Aufwärmen und Muskelglycogenentleerung feststellen konnten.
Die Empfehlung von Stewart et al. gilt folglich einem Aufwärmen bei einer Intensität von 60-70% VO2max, da diese unterhalb der aerob-anaeroben Schwelle liegt.
Genovely et al. untersuchten 1982 ebenfalls die Korrelation von Laktatanhäufung und Maximalleistung bezüglich verschiedener Aufwärmintensitäten. Im Gegensatz zu Stewart et al. wurde in dieser Testreihe jedoch ein deutlicher Unterschied in der Intensität des Aufwärmens gewählt. Das Aufwärmen fand bei < 40% VO2max und > 70%VO2max statt. Die Autoren wählten diese Intensitäten, um einen Zusammenhang von Laktatanhäufung und Leistung zu belegen. 40% VO2max repräsentierte dabei ein Aufwärmen deutlich unterhalb der aerob-anaeroben Schwelle, 70% VO2max ein Aufwärmen an dieser Schwelle. Kontrollgruppe war auch hier eine Aufwärmintensität von 0% VO2max vor dem Test. Dem Aufwärmen folgend wurden die Probanden einem 40 sekündigen Fahrradergometer Test unterzogen, bei welchem sie so viel wie möglich Umdrehungen erzielen mußten. Die Probanden waren in diesem Fall keine professionellen Sportler, nahmen jedoch regelmäßig an Sportveranstaltungen teil.
Ergebnis:
Die erzielte Leistung auf dem Fahrradergometer nach Nichtaufwärmen und Aufwärmen bei 40%VO2max unterschieden sich nur sehr geringfügig (<p .001). Die Leistung nach Aufwärmen bei 70% VO2max war jedoch gegenüber allen anderen Aufwärmintensitäten deutlich niedriger (9,4%). Während der Laktatwert bei 70% VO2max nach dem Test lediglich 9,4 mM betrug, lagen die Werte der anderen Aufwärmintensitäten deutlich höher (11,5-13,7mM). Die Laktatwerte unmittelbar nach dem Aufwärmen entsprachen den vermuteten Werten von 1,5mM bei 40%VO2max, respektive 4mM bei 70% VO2max.
Erklärung:
Die schlechtere Leistung beim Aufwärmen auf, bzw. oberhalb der aerob-anaeroben Schwelle, erklärten die Autoren mit den gleichen Phänomenen wie Stewart.
Identisch mit der Studie von Stewart konnte gezeigt werden, daß ein unmittelbarer Zusammenhang von Laktatwert vor einer Maximalbelastung und Leistung besteht. Folglich empfehlen Genovely et al. ein Aufwärmen unterhalb der aerob-anaeroben Schwelle, jedoch bei mehr als 40%VO2max, da dies einem Nichtaufwärmen gleichzusetzen ist.
6.4 Zwischenzusammenfassung
Anhand der vorgestellten Studien konnte gezeigt werden, daß in den meisten Fällen das Aufwärmen dem Nichtaufwärmen überlegen war. Autoren, wie Ingjer et al. (1979), Inbar et al. (1975) sowie Rosenbaum et al. (1995) konnten dieses Ergebnis durch ihre Studien bestätigen. Hier muß aber deutlich darauf hingewiesen werden, daß die Auswirkungen des Aufwärmens eng an die VO2max, die Aufwärmart und die getesteten Versuchspersonen zu binden sind. In aller Regel waren die VP gut oder hoch trainiert. Gleiche Aufwärmintensitäten bei untrainierten Menschen hätten mit Sicherheit andere Ergebnisse gebracht (siehe auch Franks, 1991b, 15). Es ist zudem zu bemerken, daß es zu den genannten positiven Auswirkungen ebenfalls Studien gibt, die diese nicht bestätigen können. Hier sind vor allem Karpovich (1965) und Massey et al.(1961) zu nennen. Diese letztgenannte Gruppe fällt jedoch in eine Ära, die sich, wie schon im Vorfeld erläutert, durch eine ungenaue Versuchsanordnung, sowie nicht genau quantifizierbarer Aufwärmparameter auszeichnete.
7.0 Fazit
Eine Korrelation zwischen Aufwärmen und Verletzungsprophylaxe konnte in dieser Arbeit nicht eindeutig im positiven Sinne geklärt werden. Hier muß auf klinische Studien und die Erfahrungen eines jeden Sportlers verwiesen werden. Die bereits erwähnten multifaktoralen Gründe für Sportverletzungen müssen im Mittelpunkt neuer Studien stehen, um einen eindeutigen Beweis für die Senkung des Verletzungsrisikos durch Aufwärmen zu liefern.
"While increased flexibility is important for performance in some sports that rely on extremes of motion for movement, decreased flexibility may actually increase economy of movements in sports which use only the mid portion of ROM."
Diese Aussage von Gleim (1997, 297) verdeutlicht wohl am besten die unterschiedlichsten Anforderungen an das Aufwärmen bezüglich Leistungssteigerung. Im Vordergrund stehen dabei nicht primär die physiologischen Auswirkungen des Aufwärmens, sondern die Abstimmung zwischen Athlet und bevorstehender Leistung. Es konnte im Rahmen der Arbeit nicht geklärt werden, ob diese Abstimmung individuell zu ermitteln ist oder ob gewisse Richtlinien für eine Sportart bei gegebenem Niveau erstellbar sind. Die Mehrzahl der untersuchten Studien sprechen jedoch für eine Leistungssteigerung bei richtig gewählter Intensität und Dauer des Aufwärmprogramms.
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Liebe Grüße
Egbert
