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Studie

6 Tage HIT-Block - Auswirkungen auf die V̇O2max und ausdauerrelevante Parameter

Von Lucas Worth & Matthias Graf

Ziel der vorliegenden Studie war es, den Effekt eines 6-Tages „high-intensity interval“ (HIT) Blocks auf Parameter der Ausdauerleistungsfähigkeit, wie z.B. die V̇O2max und die Schwellenleistung, bei sehr gut ausdauertrainierten Skilangläufern zu messen. Hierfür wurden 2 Gruppen gebildet, wobei eine Gruppe im Sinne einer Blockperiodisierung einen HIT-Mikrozyklus auf Rollskiern (BLOCK; 12 Langläufer) und eine Kontrollgruppe (CON; 12 Langläufer) ihr gewöhnliches Training über den Interventionszeitraum durchführte. Weiterhin wurden auch Messungen während der HIT-Einheiten durchgeführt, um Parameter wie die Zeit über 90% der V̇O2max (t ≥ 90% V̇O2max) zu identifizieren und auf Veränderungen über einen HIT-Mikrozyklus zu prüfen.

Es konnte festgestellt werden, dass sich bei der BLOCK-Gruppe im Vergleich zur CON-Gruppe v.a. die maximale Laufgeschwindigkeit über 1min im Rampentest (Vmax) und die Schwellenleistung (V@4mmol·l-1) verbesserten. Auch bei den submaximalen Geschwindigkeiten (v.a. bei 12km·h-1) zeigte sich bei der BLOCK-Gruppe eine stärkere Verbesserung bei den Laktatwerten (La), der Herzfrequenz (HR), dem subjektiven Belastungsempfinden (RPE) und eine Tendenz für eine verbesserte Laufökonomie („O2-costs“). Die V̇O2max und auch den damit verbundenen Blutwerten wie z.B. der Hämoglobinmasse (Hbmass) blieben unverändert. Die HIT-Einheiten können als moderat reproduzierbar angesehen werden, da die t ≥ 90% V̇O2max nur im Verlauf der HIT-Einheiten lediglich einen kleinen Anstieg von der 1. zur 5. HIT-Einheit zeigte.

Vergleich zwischen HIT-Block und „regulärem“ Training bei sehr gut trainierten Langläufern

  • Bei sehr gut ausdauertrainierten Skilangläufer*innen kann ein HIT-Mikrozyklus zu einer Verbesserung ausdauerrelevanter Parameter wie der Vmax und der Schwellenleistung führen.
  • Eine Verbesserung der V̇O2max ist auf Grund des meist hohen Ausgangsniveaus nicht unbedingt erwartbar.
  • Rund um die Durchführung eines HIT-Blockes sollte man auf Krafttraining verzichten und ausreichend Regenration einplanen, um bestmögliche Anpassung zu erzielen.
  • Eine individualisierte Herangehensweise mit einer möglichen spiroergometrische Begleitung eines HIT-Mikrozyklus oder einzelner HIT-Einheiten wird empfohlen, um die Belastung und den Parameter t ≥ 90% V̇O2max sichtbar zu machen.
  • Direkte Rückschlüsse von der HR auf die V̇O2 sind gerade im HIT-Bereich mit Vorsicht zu genießen.

Hintergrund

Die Wichtigkeit von „High-intensity interval training” (HIT) für die Verbesserung der Ausdauerleistungsfähigkeit ist bekannt [1]. Gerade über das letzte Jahrzehnt wurde die Forschung über das Potenzial einer Blockperiodisierung vor allem bezüglich des HIT-Trainings immer populärer. Hierbei wird über eine kurze Periode (z.B. ein Mikrozyklus/eine Woche) eine Trainingsform (z.B. HIT-Training) fokussiert trainiert [2]. Da das HIT-Training häufig auch mit V̇O2max-Training oder V̇O2max-Intervallen gleichgesetzt wird, wird im Anschluss an einen HIT-Mikrozyklus häufig eine Verbesserung der V̇O2max und auch hierzu relevanter Blutwerte (z.B. Plasmavolumen (PV) oder Hämoglobinmasse (Hbmass)) erwartet [3,4]. Interessanterweise zeigen viele Studien eine Verbesserung verschiedener Ausdauerparameter wie z.B. der Schwellenleistung, eine gleichzeitige Verbesserung der V̇O2max kann aber nicht bei allen Studien aufgezeigt werden [5]. Gerade bei sehr gut ausdauertrainierten Langläufer*innen, die sich häufig durch sehr hohe V̇O2max Werte auszeichnen, ist der Raum für Verbesserung der V̇O2max selbst durch einen HIT-Mikrozyklus sehr klein [6]. Nichtsdestotrotz konnte in Studien mit Skilangläufer*innen aufgezeigt werden, dass eine Blockperiodisierung des HIT-Trainings auch ohne eine Verbesserung der V̇O2max zu einer verbesserten Ausdauerleistungsfähigkeit führen kann [7]. Auch das norwegische Frauennationalteam im Skilanglauf führte über eine 3-jährige Phase regelmäßig HIT-Mikrozyklen durch, wobei nur wenige physiologischen Daten erhoben wurden, eine deutliche Verbesserung konnte jedoch anhand der FIS-Punkte festgestellt werden [8].

Grundsätzlich ist das Ziel einer HIT-Einheit oder eines gesamten HIT-Mikrozyklus das Herz-Kreislaufsystem nahe des Maximums zu belasten und somit eine Verbesserung des kardiovaskulären Systems (z.B. V̇O2max) oder des muskulären Systems (z.B. mitochondriale Funktionen) anzuregen [9]. Hierfür stellt die Gesamtbelastungszeit über 90% der V̇O2max (t ≥ 90% V̇O2max) einen entscheidenden Parameter dar [10]. Eine Veränderung dieses Wertes über die einzelnen Einheiten eines HIT-Mikrozyklus wird daher in dieser Studie durchgeführt, um die Reproduzierbarkeit und einen möglichen Übertrag ins Feld, ohne die Verwendung einer Spiroergometrie zu prüfen.

 

Methodische Herangehensweise

24 männliche Skilanglangläufer wurden in 2 Untersuchungsgruppen aufgeteilt. Die beiden Gruppen wurden nach Alter und V̇O2max in die jeweiligen Gruppen eingeteilt. Eine Gruppe führte den HIT-Mikrozyklus als Blockperiodisierung durch (BLOCK) und bestand aus 12 Athleten (Alter: 21,2 ± 2,9; V̇O2max: 69,6 ± 4,3 ml·min-1·kg-1). Die Kontrollgruppe (CON) führte ihr gewöhnliches Training weiterhin durch und bestand ebenfalls aus 12 Athleten (Alter: 21,8 ± 2,2; V̇O2max: 69,2 ± 4,2 ml·min-1·kg-1).

Die Studie wurde im August durchgeführt, sodass die Athleten inmitten ihrer Vorbereitungsperiode waren (ca. 3 Monate seit Trainingsbeginn und ca. 3 Monate vor dem Saisonstart). Es konnten keine Unterschiede zwischen den Gruppen bezüglich der durchschnittlichen Trainingsstunden (Ausdauer- und Krafttraining) im letzten Monat vor der Intervention festgestellt werden.

 

Eingangs- und Ausgangsdiagnostik

Während der Laufbanddiagnostik konnten die Athleten zwischen den dem Skating 2-1 und Skating 1-1 frei wählen. Im Anschluss an ein standardisiertes Aufwärmprogramm wurde ein submaximaler Stufentest (Steigerung der Intensität um 1 km·h-1 alle 5min, Start bei 10 km·h-1 bei einer konstanten Steigung von 7 %) durchgeführt. Der Test wurde abgebrochen, wenn ein Laktatwert über 4,0 mmol·l-1gemessen wurde. Anschließend wurden die „maximal aerobic speed“ (MAS), ein Marker für die Laufökonomie („O2-costs“), die Geschwindigkeit und fraktionelle Ausschöpfung bei 4 mmol·l-1(V@4mmol·l-1und %V̇O2max), die HR, die RER und das subjektive Belastungsempfinden als Parameter definiert.

Nach einer 10-minütigen passiven Pause wurde ein Rampentest (Steigerung der Intensität um 1km·h-1 jede Minute, Start bei 11km·h-1 bei einer konstanten Steigung von 7%) bis zur Ausbelastung durchgeführt. Hierbei wurden dann die V̇O2max, HRmax und die Vmax (durchschnittliche Geschwindigkeit in der letzten Minute im Rampentest) erhoben.

Weiterhin wurde an den Testtagen Blutabnahmen durchgeführt, um ausdauerrelevante Parameter wie Hämatokrit, Blutvolumen, Plasmavolumen (PV) oder die Hämoglobinmasse (Hbmass) auf Veränderung zu untersuchen.

 

Studiendesign

Nach der Durchführung der Eingangsdiagnostik absolvierte die BLOCK Gruppe einen 6 Tages HIT-Block, wobei an Tag 1-3 und Tag 5-6 jeweils eine HIT-Einheit absolviert wurde. An Tag 4 wurde keine HIT-Einheit und ein Entlastungstag durchgeführt. Folgend wurden 5 Entlastungstage und eine Ausgangsdiagnostik absolviert. Die Entlastungstage wurden ebenfalls standardisiert durchgeführt und wiesen eine deutlich verringerte Intensität bei maximal 60 min Belastung pro Tag auf. Die CON-Gruppe führte ihr gewöhnliches Training durch, einzig die beiden letzten Tage vor den Ausgangsdiagnostiken wurden standardisiert und von beiden Gruppen identisch durchgeführt. Tabelle 1 zeigt das Training der beiden Gruppen über den gesamten Interventionszeitraum. Hierbei ist auffällig, dass die BLOCK Gruppe im Vergleich zur CON-Gruppe einen deutlich geringeren Anteil an LIT-Training und Krafttraining durchgeführt hat. Dafür ist der HIT-Anteil höher als bei der CON-Gruppe (5 für BLOCK vs. 2,4 +/- 1,3 HIT-Einheiten für CON), wobei die Gesamtbelastung, angegeben über den TRIMP Score (Erklärung siehe Beitrag: Entwicklung im Ausdauertraining – Aber wie? - Deutscher Skiverband - Biathlonwissen) vergleichbar ist.

Die HIT-Einheit wurden immer auf einem Laufband auf Rollskiern durchgeführt und blieb über diesen Mikrozyklus unverändert. Nach einem standardisiertem 20-minütigem Aufwärmprogramm wurde ein 6x5 min Protokoll mit variierender Intensität und einer Pause von 3 min verwendet (Abb.2.). In einer vorherigen Studie konnte aufgezeigt werden, dass durch die variierende Intensität im Vergleich zu anderen HIT-Einheiten eine längere t ≥ 90% V̇O2max erreicht werden konnte [11]. Während der 1., 2. und 5. HIT-Einheit der BLOCK-Gruppe wurden V̇O2, HR, La und RPE gemessen und folgend auch die t ≥ 90% V̇O2max und die t ≥ 90% HRmax definiert.

Abbildung 1: Die 5x durchgeführte HIT-Einheit bestehend aus 6x5 min mit variierender Belastung und einer Pause von 3 min (2 min passiv, 1 min aktiv) zwischen den Sets (nach Rønnestad, 2022). Die Belastung bestand aus 3x100 s Modulen, wobei 40 s bei der „maximal aerobic speed“ (MAS) gefolgt von 60 s bei der Geschwindigkeit gleichbedeutend mit der Schwellenleistung (LT) + 20% der Differenz zwischen LT und MAS absolviert wurden.

Exkurs MAS

Beispielhafte Definition der relevanten Parameter für die Definition der Intensität der HIT-Einheit anhand exemplarischer Rohdaten eines Biathleten:

Aus Tabelle 1 sind die Rohdaten eines submaximalen Stufentests zu entnehmen. Hieraus kann eine V@4mmol·l-1/LT von 16,7 km·h-1 abgeleitet werden. In dem folgenden Rampentest (hier nicht abgebildet) erzielte der Biathlet eine V̇O2max von 5683,2 ml·min-1, welche in Abbildung 2 grafisch als die horizontale, orangene Linie (y = 5683,2) dargestellt ist. Für die Ermittlung der „maximal aerobic speed“ (MAS) wurden dann die V̇O2 Werte aus dem submaximalen Stufentest linear extrapoliert (blaue Linie), also die Trendline der gemessenen V̇O2 Werte einfach weitergeführt. Der Schnittpunkt der beiden Linien bildet dann die MAS ab. In diesem Beispiel ergibt sich für die MAS dann 20,99 km·h-1. Die 100 s Module aus der HIT-Einheit ergeben sich somit aus 40 s bei 20,99 km·h-1 gefolgt von 60 s bei 17,56 km·h-1. Letzteres ergibt sich aus der LT (16,7 km·h-1) + 20 % der Differenz aus LT und MAS (0,2 · 4,29 km·h-1 = 0,86 km·h-1).

 

Tabelle 1:  Daten aus einem submaximalen Stufentest

v [m*s-1]V̇O2 [ml·min-1]La [mmol·l-1]
3,035251,33
3,336251,46
3,638401,67
3,941011,97
4,243472,39
4,545853,34
4,849544,64

 

Abbildung 2: Grafische Darstellung der V̇O2 Werte aus dem submaximalen Stufentest (blaue Punkte) und der dazugehörigen linearen Trendlinie und der Extrapolationswerte. Die horizontale Linie stellt die gemessene V̇O2max dar (orangene Linie). Der Schnittpunkt der beiden Achsen (x = 20,99 und y = 5683,2) stellt die MAS dar und wird für die Berechnung der Intensität der HIT-Intervalle benötigt.

Ergebnisse

Obwohl keine direkte Messung der Ausdauerleistungsfähigkeit durchgeführt wurde (z.B. (Test)Wettkampf oder Time Trial im Feld), konnten Unterschiede in den leistungsbestimmenden Faktoren zwischen den Gruppen im Labor ermittelt werden.

 

Verbesserung der Vmax und Schwellenleistung!

Die größte Verbesserung zeigte die BLOCK-Gruppe im Verhältnis zur CON-Gruppe bei der Vmax (+3%), welcher als guter Marker zur Vorhersage der Ausdauerleistungsfähigkeit genutzt werden kann [12]. Sie ist zwar abhängig von der V̇O2max und der Laufökonomie, bildet aber auch gleichzeitig die Leistungsfähigkeit des anaeroben und neuromuskulären Systems ab, wodurch ein gutes Gesamtbild des Athleten entsteht [13]. Vorherige Studien, welche einen HIT-Mikrozyklus untersuchten, konnten diesen Unterschied ebenfalls aufzeigen [5].

Weiterhin konnte eine größere Verbesserung der Schwellenleistung (V@4mmol·l-1) bei der BLOCK-Gruppe im Vergleich zur CON-Gruppe gezeigt werden. Auch dies konnte in mehreren Studien mit HIT-Mikrozyklen bereits aufgezeigt werden [7]. Diese Veränderung kann gerade auch bei sehr gut ausdauertrainierten Athlet*innen ohne eine Veränderung der V̇O2max erzielt werden [14]. Erklärbar kann die Veränderung gemacht werden durch eine Verbesserung im submaximalen Bereich. In der vorliegenden Studie wurde v.a. in der Stufe 12 km·h-1 geringere RER, Laktatwerte, HR, RPE und eine Tendenz für eine verbesserte Laufökonomie bei der BLOCK-Gruppe gegenüber der CON-Gruppe aufgezeigt. Obwohl die Ökonomie in anderen Ausdauersportarten (z.B. Radfahren) auch über einen langen Zeitraum (6 Monate) sehr stabil ist [14], kann sie bei Skilangläufer*innen aufgrund der hohen technischen Anforderung durch die Verwendung beider Arme und Beine auch über eine sehr kurze Zeit Veränderung erfahren [15]. In der vorliegenden Studie wird daher vermutet, dass das häufigere Laufen bei der HIT-Intensität eine Verbesserung der technischen Fähigkeiten vor allem im submaximalen Bereich bei der BLOCK-Gruppe ausgelöst hat.

Neben möglichen Verbesserungen der technischen Fähigkeiten können die positiven Anpassungen aber auch mit der erhöhten physiologischen Belastung in der BLOCK-Gruppe, abgebildet über die t ≥ 90% V̇O2max, erklärt werden. In der vorliegenden Studie konnte interessanterweise festgestellt werden, dass die t ≥ 90% V̇O2max über die Einheiten des Mikrozyklus trotz gleichbleibender Laufgeschwindigkeit leicht anstieg (1. Einheit: 11:53 ± 07:57min, 2. Einheit: 13:58 ± 06:54 min; 5. Einheit: 15:58 ± 06:37min). Die t ≥ 90% HRmax, Laktatwerte und die RPE sanken hingegen über die Dauer des Mikrozyklus. Die Reduzierung der Laktatwerte und HR könnten hierbei sowohl als positive Anpassung ans Training aber auch als „Overreaching“ angesehen werden, wobei die verringerte RPE eher zu ersterem passen würde [17]. Die Verwendung von t ≥ 90% HRmax, um Rückschlüsse auf die t ≥ 90% V̇O2max wird durch die vorgelegten Daten ebenfalls kritisch gesehen, da die zwei Parameter doch teils große Unterschiede aufzeigen.

 

Keine Verbesserung der V̇O2max?!

Ein Unterschied bezüglich der Verbesserung der V̇O2max zwischen den Gruppen konnte nicht aufgezeigt werden, was bei dem hohen Ausgangsniveau aber auch zu erwarten war. Die nur einmalige Ausführung des HIT-Mikrozyklus könnte für diese Athletengruppe ebenfalls ein zu „geringer“ Reiz für eine Anpassung der V̇O2max gewesen sein. Demnach konnten auch keine Verbesserungen der relevanten Blutparameter wie PV oder Hbmass aufgezeigt werden. Auch die %V̇O2max zeigte keine Veränderung auf, was ebenfalls im Einklang mit vorherigen Studien steht, die einen einzelnen, kurzen HIT-Mikrozyklus durchgeführt haben [7].

 

Was können wir aus der Studie für das Training mitnehmen?

  • Ausdauerleistung durch Blockperiodisierung bei sehr gut trainierten Skilangläufer*innen verbessert
  • Aufgrund des hohen Eingangsniveau ist eine Verbesserung der V̇O2max nicht zu erwarten
  • Maximale Geschwindigkeit, Schwellenleistung und/oder Laufökonomie können gesteigert werden
  • Die Annahme von t ≥ 90% der HRmax deckt sich nicht mit t ≥ 90% der V̇O2max
  • HIT-Einheiten sollten über eine Spiroergometrie individualisiert durchgeführt werden

 

Limitationen

Auf einen Wettkampf oder Time Trial im Anschluss an die Interventionsperiode wurde in dieser Studie verzichtet, somit bleibt ein Übertrag ins Feld unklar. Weiterhin wurden ausschließlich Männer und keine Frauen getestet.

 

Die Inhalte basieren auf der Originalstudie "A 6-day high-intensity interval microcycle improves indicators of endurance performance in elite cross-country skiers. ", die 2022 im "Frontiers in sports and active living" veröffentlicht wurde.

Quellen

Rønnestad, B. R., Bjerkrheim, K. A., Hansen, J., & Mølmen, K. S. (2022). A 6-day high-intensity interval microcycle improves indicators of endurance performance in elite cross-country skiers. Frontiers in sports and active living, 4, 948127. doi.org/10.3389/fspor.2022.948127

  1. Laursen PB, Jenkins DG. The scientific basis for high-intensity interval training: optimising training programmes and maximising performance in highly trained endurance athletes. Sports Med. (2002) 32:53–73. doi: 10.2165/00007256-200232010-00003
  2. Issurin VB. Benefits and limitations of block periodized training approaches to athletes’ preparation: a review. Sport Med. (2016) 46:329–38. doi: 10.1007/s40279-015-0425-5
  3. Rønnestad BR, Ellefsen S, Nygaard H, Zacharoff EE, Vikmoen O, Hansen J, et al. Effects of 12 weeks of block periodization on performance and performance indices in well-trained cyclists. Scand J Med Sci Sport. (2014) 24:327– 35. doi: 10.1111/sms.12016
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