Umrechnung der Spitzenleistung im Rampentest in FTP und strukturierte Trainingsbereiche

Mechanik des Rampentests und die Ableitung der FTP

Inkrementelle Rampenprotokolle sind auf modernen Radsportplattformen weit verbreitet, um die Functional Threshold Power (FTP) ohne die Pacing-Anforderungen ausgedehnter Zeitfahren zu schätzen [1, 8]. Standard-Testprotokolle beginnen nach dem Warm-up üblicherweise bei einem Tretwiderstand von 100 W und steigern die Leistung linear um 20 W pro Minute bis zur willkürlichen Erschöpfung [1]. Auf kommerziellen Plattformen sowie in physiologischen Teststrukturen variieren die Steigerungsraten je nach Geschlecht und Leistungsklasse; typischerweise kommen 15 W/min für Frauen, 20 W/min für Elite-Männer und 25 W/min für Nicht-Elite-Männer zum Einsatz [6].

In gängigen kommerziellen Implementierungen wird die FTP berechnet, indem ein fester Multiplikator auf die in der letzten absolvierten Stufe erreichte Spitzenleistung (Peak Power Output, PPO) angewendet wird. Der Standardmultiplikator von 0,75 (75 % der maximalen Rampenleistung) wurde ursprünglich von Ric Stern abgeleitet [1, 6]. Die mathematischen Definitionen variieren jedoch je nach Softwaresystem und Traineransatz: Joe Friel nutzt 85 % der Leistung der letzten Minute bei Stufen von 20 W/min, andere Traineransätze verwenden 82,5 %, und konventionelle kommerzielle Plattformen wenden 75 % bei Stufen von 20–25 W/min an [6]. Während der mittlere Umrechnungsfaktor über große Populationen hinweg (~1.800 Tests) um 0,753 bis 0,755 liegt (und damit nur um 1,4 W vom 0,75-Standard abweicht), erstreckt sich die individuelle Spanne von der 5. bis zur 95. Perzentile von 67,0 % bis 83,1 % [20]. Rund 40 % der getesteten Personen weichen um mehr als 5 % von der festen 0,75-Schätzung ab, was zu absoluten Diskrepanzen zwischen −58 W und +60 W im Vergleich zur tatsächlichen Dauerleistungskapazität führt [20].

Physiologische Divergenz: Anaerobe Kapazität und glykolytische Rate

Die Hauptursache für Fehler bei der Übertragung der im Rampentest ermittelten Spitzenleistung auf eine Schwellen-Dauerleistung sind die anaerobe Kapazität ($W'$) und die maximale glykolytische Rate ($V\text{La}_{\text{max}}$) des Athleten [1, 17, 20]. Da ein standardmäßiger Rampentest die finale Erschöpfung über kurze, supraschwellige Stufendauern erreicht, können Athleten mit einer ausgeprägten Rekrutierung von Fast-Twitch-Muskelfasern und einer hohen anaeroben Arbeitskapazität überhöhte Leistungen in der Endphase erzielen, die ihre oxidative Steady-State-Kapazität nicht widerspiegeln [1, 18].

Empirische Modellierungen verdeutlichen, dass der tatsächliche Umrechnungsfaktor zwischen der finalen Rampenleistung und der einstündigen Dauerleistung maßgeblich durch die $V\text{La}_{\text{max}}$ bestimmt wird [20]:

• Niedrige glykolytische Rate ($V\text{La}_{\text{max}} < 0.30\text{ mmol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$): Athleten weisen im Durchschnitt einen tatsächlichen Umrechnungsfaktor von 0,832 auf. Die Anwendung eines pauschalen Multiplikators von 0,75 unterschätzt ihre Schwelle, sodass vorgegebene Intervalle bei 95 % FTP bei lediglich etwa 86 % der tatsächlichen physiologischen Schwelle liegen [20].
• Hohe glykolytische Rate ($V\text{La}_{\text{max}} \ge 0.65\text{ mmol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$): Athleten weisen im Durchschnitt einen tatsächlichen Umrechnungsfaktor von 0,696 auf. Die Anwendung eines pauschalen Multiplikators von 0,75 überschätzt ihre Schwelle und treibt ein nominell unterschwelliges Intervall bei 95 % FTP auf 102 % der tatsächlichen Schwelle hoch [20].

Diese Divergenz zeigt sich deutlich in Fallvergleichen mit identischer Spitzenleistung: Zwei Athleten mit praktisch identischer Rampen-Endleistung (~397 W und 399 W, woraus sich nach der 0,75-Regel jeweils eine geschätzte FTP von ~298–299 W ergibt) wiesen eine Differenz der tatsächlichen einstündigen Dauerleistung von 37 W auf (322 W vs. 285 W), bedingt durch Unterschiede in der $V\text{La}_{\text{max}}$ (0,32 vs. 0,75 $\text{mmol}\cdot\text{L}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$) und $W'$ (188 vs. 346 J/kg) [20]. Athleten mit starkem anaeroben Profil, die sich auf Standard-Rampenmultiplikatoren verlassen, erleben bei vorgeschriebenen Sweet-Spot- oder Schwellenintervallen häufig überhöhte Herzfrequenzen und vorzeitige Erschöpfung [18].

Vergleich mit Zeitfahren, Critical Power und Laktatmetriken

Alternative Feldtest-Formate umfassen das 20-minütige Zeitfahren (mit einem Multiplikator von 0,95 zur Schätzung der 60-Minuten-Leistung und der Laktatschwelle) sowie die 8-minütigen Zeitfahren nach Carmichael Training Systems (CTS, mit einem Multiplikator von 0,90 auf den höheren Wert oder den Durchschnitt zweier durch 10 Minuten Pause getrennter Belastungen) [1]. Diese kürzeren Formate bergen jedoch ebenfalls das Risiko, die Dauerleistungsschwelle bei Athleten mit großen anaeroben Reserven zu überschätzen [1].

Diskrepanzen zwischen verschiedenen Testmodalitäten und direkten physiologischen Markern werden in der wissenschaftlichen Literatur durchgehend dokumentiert:

• $FTP_{20}$ vs. Critical Power (CP): Bei trainierten Radsportlern liegt die CP (256 ± 50 W) signifikant über der im 20-Minuten-Zeitfahren ermittelten FTP (249 ± 44 W; $P = 0.041$), mit 95%-Übereinstimmungsgrenzen von −19 W bis +33 W, was belegt, dass CP und FTP physiologisch nicht austauschbar sind [2]. Ebenso zeigten Pringle und Jones, dass die CP signifikant höher war als die Leistung am maximalen Laktat-Steady-State (P-MLSS: 242 W vs. 222 W; $r = 0.95$) [4].
• Belastungszeit bis zur Erschöpfung bei FTP: Obwohl $FTP_{20}$ eine hohe Test-Retest-Reliabilität aufweist ($r = 0.94$), erreichten trainierte Radsportler bei einer Belastung von 95 % der $FTP_{20}$ eine Zeit bis zur Erschöpfung von nur 42 ± 17 Minuten, wobei nur eine kleine Minderheit bis auf 10 Minuten an die theoretische 60-Minuten-Schwelle herankam [5].
• Individuelle Schwellenübereinstimmung: Borszcz et al. verglichen $FTP_{60}$ (231 W), $FTP_{20}$ (236 W) und die individuelle anaerobe Schwelle (IAT: 237 W) bei 23 Straßenradrennfahrern; bei 11 der 23 Fahrer wich die 20-Minuten-Schätzung um 30–50 W vom Laktattest ab [4].
• 8-Minuten-Protokolle vs. Laktatschwellen: Bei trainierten Radsportlern zeigten Schätzungen aus 8-Minuten-Tests moderate bis sehr große Effektstärken-Unterschiede im Vergleich zu Blutlaktatmetriken, einschließlich modifiziertem $D_{\text{max}}$ (ES = 0.77), festen 4,0 mmol/L Blutlaktat (ES = 0.83), initialem Anstieg um 1,0 mmol/L (ES = 1.37) und Standard-$D_{\text{max}}$ (ES = 2.42) [4].

Zonenvorgaben und physiologische Domänenanker

Strukturierte Ausdauertrainingsmodelle unterteilen die Belastungsintensität in metabolische Domänen, die durch die erste und zweite physiologische Schwelle begrenzt werden [9, 10]:

1. Moderate Domäne (niedrige Intensität / Zone 2): Liegt unterhalb der ersten ventilatorischen (VT1) und Laktatschwelle (LT1); Sauerstoffaufnahme ($\text{VO}_2$) und Blutlaktat erreichen hier innerhalb von 2–3 Minuten ein Steady-State bei minimaler metabolischer Belastung [10].
2. Schwere Domäne (mittlere Intensität): Liegt zwischen VT1/LT1 und der zweiten Schwelle (VT2/CP/MLSS) und ist durch eine $\text{VO}_2$-Slow-Component gekennzeichnet, die das Erreichen eines Steady-States auf 10–20 Minuten verzögert [10].
3. Severe-Domäne (hohe Intensität): Liegt oberhalb von CP/MLSS/VT2, wo kein metabolisches Steady-State mehr erreicht werden kann, was Blutlaktat und $\text{VO}_2$ kontinuierlich bis zur Erschöpfung oder zum Erreichen der $\text{VO}_2\text{max}$ ansteigen lässt [10, 17].

Rampentests im Labor grenzen diese Übergänge anhand der Gasaustauschkinetik präzise ab [9]. VT1 wird über die V-Slope-Methode (der Knickpunkt von $\dot{V}\text{CO}_2/\dot{V}\text{O}_2$), den ersten exponentiellen Anstieg des Atemminutenvolumens ($\dot{V}\text{E}$) und einen Anstieg von $\dot{V}\text{E}/\dot{V}\text{O}_2$ ohne gleichzeitigen Anstieg von $\dot{V}\text{E}/\dot{V}\text{CO}_2$ bestimmt [9]. VT2 wird durch den zweiten exponentiellen Anstieg von $\dot{V}\text{E}$, gleichzeitige Anstiege von sowohl $\dot{V}\text{E}/\dot{V}\text{O}2$ als auch $\dot{V}\text{E}/\dot{V}\text{CO}2$ sowie einen Anstieg des endexspiratorischen Sauerstoffpartialdrucks ($,P{\text{ET}}\text{O}2$) bei gleichzeitigem Abfall des endexspiratorischen Kohlendioxidpartialdrucks ($,P{\text{ET}}\text{CO}2$) identifiziert [9]. Bei Stufentests liegt VT1 typischerweise zwischen 65 % und 75 % der maximalen Herzfrequenz ($,\text{HR}{\text{max}}$), während VT2 in den Bereich von 82 % bis 93 % $,\text{HR}{\text{max}}$ fällt [12].

Die Verankerung von Trainingszonen an individuellen Schwellenmarkern verhindert Fehlsteuerungen, die durch pauschale Formeln entstehen [13]. Die Vorgabe von Intensitäten anhand von Formeln der Herzfrequenzreserve birgt eine geschätzte Fehlerspanne von 29 %; in einer 12-wöchigen kontrollierten Interventionsstudie verbesserten 60 % der Personen, deren Training über die Herzfrequenzreserve gesteuert wurde, ihre $\text{VO}2\text{max}$ nicht, wohingegen sich 100 % der Personen verbesserten, wenn die Intensitäten an individuellen ventilatorischen Schwellen verankert wurden [13]. Bei Schwelleninterventionen führte eine Intervallgestaltung knapp oberhalb der VT2 (wie etwa $4\times8$ min bei ~90 % $,\text{HR}{\text{peak}}$) zu überlegenen Anpassungen der $\text{VO}_2\text{peak}$, der Leistung bei $\text{VO}_2\text{peak}$ und der Leistung bei 4,0 mmol/L Blutlaktat im Vergleich zu kürzeren oder längeren Intervalldauern [13].

Rekonstitution und Modellierung bei Intervallen im Severe-Bereich

Wenn Trainingsintensitäten die Critical Power übersteigen, hängt die Intervallgestaltung von der Entleerung und Wiederherstellung der endlichen anaeroben Arbeitskapazität ($W'$) ab [17, 22]. Das Zwei-Parameter-Modell der Critical Power geht von einer festen Arbeitskapazität oberhalb der CP aus; bei längeren Fahrten (>40–80 Minuten) nimmt $W'$ jedoch infolge von nicht-glykogenabhängigen Ermüdungsprozessen ab und lässt sich nicht allein durch Kohlenhydrataufnahme aufrechterhalten [17].

Bei intermittierenden Belastungen im Severe-Bereich weist die Erholung von $W'$ eine nichtlineare Kinetik auf [22]:

• Bei trainierten Radsportlern lässt sich die Erholungskinetik am besten durch ein biexponentielles Modell beschreiben ($R^2 = 0.999$), bestehend aus einer schnellen Komponente (Amplitude ~50,7 %, Zeitkonstante $\tau_{\text{FC}} = 21.5\text{ s}$) und einer langsamen Komponente (Amplitude ~49,3 %, Zeitkonstante $\tau_{\text{SC}} = 388\text{ s}$) [22].
• Über wiederholte Erholungsphasen hinweg verlangsamt sich die Rekonstitution von $W'$ erheblich (Rückgang um 8–9 % nach 3–4 Minuten), was die Zeitkonstante der langsamen Komponente $\tau_{\text{SC}}$ auf 716 Sekunden verlängert, während die schnelle Komponente unverändert bleibt [22].
• Bei kurzen Belastungsintervallen in der Severe-Domäne (z. B. bei 95 % der maximalen aeroben Geschwindigkeit mit einem Belastungs-Pausen-Verhältnis von 2:1) ermöglicht eine passive Pause eine signifikant längere Zeit bis zur Erschöpfung als eine aktive Pause (1523 ± 411 s vs. 902 ± 239 s), während sich die Unterschiede bei längeren Intervallen abschwächen (984 ± 260 s vs. 886 ± 254 s) [21].