Komen hartslagreservezones overeen met echte metabole drempels?

Formules voor hartslagreserve (HRR), berekend via de Karvonen-methode, bieden op populatieniveau een ruwe schatting van de metabole belasting, maar komen vaak niet nauwkeurig overeen met individuele ventilatoire en bloedlactaatdrempels [2, 17]. Hoewel groepsgemiddelden voorspelbare patronen vertonen, variëren individuele drempelhartslagen sterk per conditieniveau, geslacht en gezondheidsstatus [8, 11, 19]. Wanneer sporters en klinische populaties strikt vertrouwen op standaard HRR-percentages, trainen ze daardoor regelmatig in hogere of lagere metabole domeinen dan beoogd [8, 14, 17].

Het metabole driedomeinenmodel

De fysiologie van duurtraining verdeelt geleverd vermogen in drie primaire metabole intensiteitsdomeinen, gescheiden door twee fysiologische overgangspunten [19]:

1. Gematigd domein (Moderate): Werkbelasting onder de eerste ventilatoire drempel (VT1) of eerste lactaatdrempel (LT1) [19]. In dit domein blijft het bloedlactaat dicht bij de baseline (vaak gedefinieerd als een stijging van minder dan 0,5 mM boven baseline) en is de vetverbranding verhoogd [5, 17].
2. Zwaar domein (Heavy): Werkbelasting tussen de eerste metabole drempel (LT1/VT1) en de tweede metabole drempel (LT2/VT2, kritisch vermogen of kritische snelheid) [19]. Bloedlactaat stijgt boven de baseline (vaak als vuistregel een toename van $\ge$1,5 mM boven baseline), maar stabiliseert bij continue inspanning richting de maximale lactaat steady-state (MLSS) [3, 17].
3. Extreem zwaar domein (Severe): Werkbelasting tussen de tweede metabole drempel en de maximale zuurstofopname ($\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$), gekenmerkt door een niet-duurzame lactaatstijging en snelle uitputting [3, 19].

Topduursporters besteden doorgaans circa 80% van hun trainingsvolume in het gematigde domein (Zone 2 en lager) om de vetstofwisseling te optimaliseren, mitochondriale efficiëntie op te bouwen en spierglycogeen te sparen [5].

Gemiddelde HRR-waarden versus individuele variatie

De Karvonen-formule berekent de doelhartslag door een fractie van de hartslagreserve op te tellen bij de rusthartslag: $\text{Doelhartslag}={\text{HR}}_{\text{rest}}+\text{intensiteitsfractie}\times ({\text{HR}}_{\text{max}}-{\text{HR}}_{\text{rest}})$ [2]. Door rekening te houden met de rusthartslag wordt de parasympathische basistoon meegewogen, maar standaard percentagezones wijken desondanks vaak af van directe fysiologische metingen [2].

In gecontroleerde fietstesten laten groepsgemiddelden een redelijke correlatie zien tussen HRR en metabole markers. In een cohort van 33 aeroob getrainde mannelijke wielrenners (gemiddelde $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$: 62,1 $\pm$ 4,6 ml·kg⁻¹·min⁻¹) kwamen de fysiologische markeringspunten overeen met de volgende gemiddelde waarden [3]:

• VT1: 184 $\pm$ 36 W (66 $\pm$ 9% HRR) [3]
• MLSS (subgroep van $n=14$): 256 $\pm$ 31 W [3]
• VT2: 298 $\pm$ 36 W (88 $\pm$ 6% HRR) [3]
• $\dot{V}{\text{O}}_2\text{max}$: 390 $\pm$ 34 W (100% HRR) [3]

Op basis van trapinspanningstesten (blokken van 25 W·min⁻¹) kwamen vijf trainingszones naar voren: R0 (53–62% HRR), R1 (62–71% HRR), R2 (74–86% HRR), R3 (86–99% HRR) en R3+ (100% HRR) [3].

Brede meta-analytische data tonen echter aan dat individuele drempelwaarden enorm verspreid liggen rond deze gemiddelden [17]. In een meta-analyse van 25 onderzoeken met 412 hardlopers besloegen de individuele hartslagen bij fysiologische drempels zeer brede marges [17]:

• LT1-bereik: 65% tot 90% HRR (of 69% tot 94% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17]
• LT2-bereik: 73% tot 95% HRR (of 80% tot 98% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17]

Door deze spreiding kan een willekeurig voorgeschreven doelwaarde zoals 75% HRR de ene hardloper veilig onder LT1 in het gematigde domein plaatsen, terwijl een andere hardloper ruim boven LT1 in het zware domein belandt [17, 19]. Om zonder laboratoriumtest met 95% zekerheid onder LT1 te trainen, moet een atleet onder 65% HRR blijven (of onder 70% ${\text{HR}}_{\text{max}}$) [17].

Oorzaken van de mismatch tussen hartslagformules en metabole drempels

Meerdere factoren verklaren waarom op formules gebaseerde hartslagreservemodellen niet overeenkomen met realtime bloedlactaat- en gaswisselingsdrempels:

1. Inherente schattingsfout van de ${\text{HR}}_{\text{max}}$

Standaardformules voor het schatten van de maximale hartslag op basis van leeftijd kennen een foutmarge van $\pm$10 tot 12 slagen per minuut [2]. In 1999 stelden Meyer en collega's al vast dat trainen op een vast percentage van 85% van de ${\text{HR}}_{\text{max}}$ ertoe leidde dat de individuele intensiteit uiteenliep van 87% tot 116% van de individueel gemeten anaerobe drempel [2].

2. Aerobe conditie en niet-lineaire verschuivingen van drempels

Het verband tussen aerobe capaciteit en de drempelpositie is niet uniform verdeeld over verschillende conditieniveaus [11]. In een samengevoegde studie van 863 deelnemers vertoonde de zuurstofopname bij VT ten opzichte van de zuurstofopnamereserve (VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$) een U-vormige curve [11]. Het dieptepunt lag rond 43% $\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$ bij personen met een $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$ van circa 40 ml·kg⁻¹·min⁻¹, terwijl het gemiddelde percentage (VT%$\dot{V}{\text{O}}_2\text{R}$) steeg naar ongeveer 75% bij deelnemers met respectievelijk de laagste en hoogste $\dot{V}{\text{O}}_2\text{peak}$-waarden [11].

3. Geslachtsverschillen

Vaste doeldrempels gedragen zich niet identiek bij mannen en vrouwen [19]. In een cohort van 165 recreatieve hardlopers vertoonden vrouwelijke hardlopers een significant hogere relatieve hartslag, $\dot{V}{\text{O}}_2$ en loopsnelheid bij LT1 vergeleken met mannelijke lopers ($p<0,001$), wat aantoont dat uniforme hartslagdoelen de metabole belasting tussen beide geslachten vertekend weergeven [19].

4. Klinische populaties en chronotrope incompetentie

De afwijking tussen vaste hartslagrichtlijnen en fysiologische drempels is bijzonder uitgesproken in klinische groepen [8, 14]. In een onderzoek onder 350 personen classificeerden standaard intensiteitsdomeinen uit de richtlijnen VT1 onterecht als hoge intensiteit in plaats van matige intensiteit bij 67,1% (eerdere richtlijnen) en 79,6% (ESC-richtlijnen 2020) van de hartpatiënten, terwijl de overeenkomst bij gezonde inactieve personen 90% was en bij wedstrijdsporters 93,9% [8].

Evenzo lagen de doelhartslagen berekend op basis van 40–70% HRR bij 18 patiënten met chronisch hartfalen significant hoger dan de daadwerkelijk gemeten drempels. Hierdoor ontstond het risico op het voorschrijven van zware of extreem zware inspanning boven de ventilatoire drempel of het respiratoire compensatiepunt [14]. De gemeten ${\text{HR}}_{\text{max}}$ lag bij deze patiënten 12% lager dan de op leeftijd geschatte waarden, zelfs na toepassing van standaardcorrecties voor bètablokkers [14].

Praktische alternatieven en ijkpunten

Wanneer directe ademgasanalyse (het meten van VT1/VT2) of bloedlactaatmeting niet mogelijk is, bieden diverse alternatieven een betrouwbaardere ijking aan de hand van fysiologische overgangen:

• Ervaren mate van inspanning (RPE): Over uiteenlopende conditieniveaus, van ongetrainde personen tot topsporters, treedt VT consistent op rond een gemiddelde Borg RPE-score van 12,5 $\pm$ 0,93, ondanks grote verschillen in de absolute werkbelasting [11].
• Hartslagvariabiliteit (HRV): Niet-lineaire HRV-analyse via detrended fluctuation analysis (DFA $\alpha 1$) volgt veranderingen in fractale correlatie-eigenschappen. Deze dalen van circa 1,5 bij lage belasting naar ongeveer 0,75 rond VT1/LT1 [22, 23]. Bij toptriatleten en mannelijke hardloopcohorten liet de drempelwaarde van DFA $\alpha 1=0,75$ een sterke overeenkomst zien met LT1 en VT1, met gemiddelde afwijkingen van slechts 1,7 tot 2,0 slagen per minuut [22, 23].
• Prestatiegerichte ijkpunten: Bij recreatieve hardlopers leveren schattingen op basis van vaste loopsnelheden kleinere foutmarges op voor het bepalen van LT1 en LT2 dan hartslag of RPE alleen, al leidt het schatten in plaats van direct meten van de maximale snelheid tot een grotere foutmarge [19].