Der Einfluss der Schrittfrequenz auf die Laufökonomie

Der Einfluss der Schrittfrequenz auf die Laufökonomie:  mechanische Energiekosten (ECOR) des Laufens und Laufökonomie (RE) im engeren Sinne

Die Schrittfrequenz ist ein interessanter Parameter in Bezug zur Laufperformance und ist durch Laufuhren, Smartphones oder Laufsensoren, sog. Footpods, einfach zu erfassen. Den Läufern wird dadurch die Möglichkeit eröffnet, mit verschiedenen Schrittfrequenzen in ihrem Training zu experimentieren und sich dadurch ihrem individuellen Schrittfrequenzoptimum der zu nähern.

Viele Autoren, Trainer und Läufer sind der Meinung, dass eine erhöhte Schrittfrequenz mit einer höheren Laufleistungsfähigkeit einhergeht. Eine Schrittfrequenz von 180 Schritten pro Minute gilt als optimale Kadenz. Hierbei gibt es jedoch individuelle Unterschiede zwischen den einzelnen Athleten, was die Laufökonomie angeht.

Vor kurzem wurde die Auswirkungen der Schrittfrequenz auf die Laufleistung im physiologischen Labor von Professor Maria Hopman an der Radboud Universität Nijmegen (Run), den Niederlanden untersucht. Eine vollständige wissenschaftliche Arbeit über das Projekt wurde der Zeitschrift für Sportwissenschaften und Medizin vorgelegt.

Um die Ergebnisse der Laufwelt nicht vorzuenthalten, wurden in vier kurzen Veröffentlichungen die wichtigsten Ergebnisse zusammengefasst. Sie können von der Website „The Secret of Running“ heruntergeladen werden und thematisieren folgende Aspekte:

  1. Die (enge) Beziehung zwischen der wattbasierten Laufleistung und der VO2
  2. Die Auswirkungen der Geschwindigkeit auf die Laufökonomie (ECOR und RE)
  3. Die Auswirkungen der Schrittfrequenz auf die Laufökonomie (ECOR und RE)
  4. Die physiologischen Unterschiede zwischen trainierten und untrainierten Läufern

Der vorliegende Artikel befasst sich mit den Auswirkungen der Schrittfrequenz auf die Lauökonomie.

Trainierte Läufer verbrauchen weniger Energie bei geringerer Sauerstoffaufnahme als untrainierte Läufer

Die Studie wurde mit 21 Probanden durchgeführt. Die Gruppe wurde in elf trainierte und erfahrene Distanzläufer und elf untrainierte, unerfahrene Probanden unterteilt. Gemessen wurde die VO2 (in ml O2 / kg / min) und der Laufleistung (in Watt / kg) bei moderater Geschwindigkeit (Laktat Schwelle minus 2 km / h). Alle Läufer liefen zuerst drei Minuten in einer selbst gewählten Schrittfrequenz. Ausgehend davon liefen die Probanden im Anschluss bei einer zehn Schritten pro Minute höheren Kadenz gefolgt von drei Minuten bei einer zehn Schritte pro Minute niedrigeren Kadenz. Die Probanden wurden dabei von einem Metronom unterstützt. Insgesamt konnten so 21*3 = 63 Daten zu VO2 und Leistung aufgezeichnet werden.

Aus den erfassten Daten wurden die mechanischen Energiekosten des Laufens (engl. Mechanical Energy Cost of Running (ECOR)) mit der Formel:

ECOR (kJ / kg / km) = P (Watt / kg) / v ( m / s) berechnet.

Die VO2 Daten wurden genutzt, um den Sauerstoffverbrauch während des Laufens, auch bekannt als die Laufökonomie (engl. Running Economy (RE)) mit der Formel:

RE (mlO2 / kg / km) = 60/3.6 * VO2 (mlO2 / kg / min) / v (m / s) zu bestimmen.

Die Ergebnisse der beiden Probandengruppen sind in der unten stehenden Tabelle zusammengefasst.

Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, dass trainierte Läufer in Hinblick auf die mechanischen Energiekosten (ECOR) sowie den Sauerstoffverbrauch (RE) wesentlich ökonomischer arbeiten, als untrainierte Läufer.

Bei der selbst gewählten Trittfrequenz betrug der durchschnittliche RE der untrainierten Läufer 242 mlO2 / kg / km. Dies entspricht einem 8%igen höheren Sauerstoffverbrauch im Vergleich zu der trainierten Probandengruppe (RE = 224 ml O2 / kg / km). Die durchschnittlichen mechanischen Energiekosten der untrainierten Läufer lag bei ECOR = 1,05 und damit vier Prozent über dem Durchschnitt der trainierten Läufer ECOR = 1,01 kJ / kg / km.

Basierend auf diesen Ergebnissen kann die Hypothese aufgestellt werden, dass sich Training positiv auf zwei Aspekte auswirken kann:

  1. Die Lauftechnik verbessert sich, was den vier Prozent niedrigeren ECOR der lauferfahrenen Probandengruppe im Vergleich zu der laufunerfahrenen Probandengruppe zeigt.
  2. Die metabolische Effizienz (ME) verbessert sich, welches den achtprozentigen niedrigeren Sauerstoffverbrauche der lauferfahrenen Probandengruppe im Vergleich zu der laufunerfahrenen Probandengruppe zeigt.

Die selbstgewählte Schrittfrequenz der trainierten Läufer war mit 170 Schritten pro Minute signifikant höher, als die der untrainierten Läufer mit 152 Schritten pro Minute. Basierend auf diesen Erkenntnissen ist es interessant, inwiefern sich die beobachteten Unterschiede im Bezug zu RE und ECOR auswirken.

Laufökonomie und Schrittfrequenz

Laufökonomie und Schrittfrequenz

ECOR geht einher mit der Schrittfrequenz, die Laufökonomie (RE) ist am besten bei der jeweiligen selbstgewählten Schrittfrequenz

Neben dem großen Unterschied zwischen den trainierten und untrainierten Läufern zeigen die Tabellen den akuten Einfluss der absichtlichen Änderung der Kadenz auf die Leistungsfähigkeit. Mit zunehmender Kadenz reduziert sich der ECOR leicht aber stetig. Bei trainierten Läufern beträgt die Reduktion drei Prozent, bei ungeschulten Läufern beträgt sie sieben Prozent. Diese Verringerung von ECOR hängt wahrscheinlich mit der Verringerung der vertikalen Oszillation zusammen, die gleichzeitig auftritt, wenn die Kadenz bei der gleichen Geschwindigkeit erhöht wird. In Bezug auf den RE sind die Aussagen nicht eindeutig. Eine niedrigere Schrittfrequenz führt immer zu einer Erhöhung des RE´s. Eine höhere Kadenz führt jedoch nicht immer zu einer Abnahme des RE´s.  Dieser Befund stimmt mit der Literatur überein, in denen in ähnlichen Studien belegen konnte, dass die selbstgewählte Kadenz normalerweise auch am ökonomischsten im Bezug zum Sauerstoffverbrauch und RE ist.

Die Diskrepanz zwischen den unterschiedlichen Einflüssen von ECOR und RE im Bezug zur Schrittlänge sind schwierig zu deuten. Die einzig logische Erklärung für die vorliegenden Befunde scheint, dass die metabolische Effizienz (ME) nicht konstant ist. Ähnliche Ergebnisse von anderen Autoren deuten ebenfalls darauf hin, dass sich der menschliche Körper an die selbstausgewählte Schrittfrequenz  gewöhnt hat und folglich die ME bei dieser Kadenz ihr individuelles Optimum gefunden hat.

Zusammenfassung

Die vorliegenden Ergebnisse bestätigen die früheren Erkenntnisse, dass die Stryd-Leistungsdaten, insbesondere der ECOR, sehr gut für die Steuerung und Optimierung von Training und Lauftechnik unmittelbar während der Belastung eingesetzt werden kann. In der vorliegenden Untersuchung konnte ein signifikanter Unterschied zwischen trainierten und untrainierten Läufern gefunden werden.

Die Leistungsdaten der trainierten Läufer waren in zwei Aspekten überlegen:

  1. Die trainierten Läufer benötigten vier Prozent weniger mechanische Energie (ECOR 1,01 gegenüber 1,05 kJ / kg / km der untrainierten Läufer)
  2. Die trainierten Läufer benötigten durchschnittlich acht Prozent weniger Sauerstoff (RE 224 gegenüber 242 mlO2 / kg / km der untrainierten Läufer)

Die selbstgewählte Schrittfrequenz der trainierten Läufer war mit 170 Schritten pro Minute signifikant höher als die der untrainierten Läufer mit 152 Schritten pro Minute. In dem Zusammenhang ist die Auswirkung der unterschiedlichen Schrittfrequenzen auf die ECOR und den RE interessant. Das Ergebnis der Untersuchung war in der Hinsicht nicht eindeutig:

  1. ECOR sinkt leicht und stetig mit der Schrittfrequenz (um etwa 3-7 Prozent)
  2. RE ist bei der selbstgewählten Kadenz normalerweise am besten

Zu erwarten wäre gewesen, dass die reduzierten mechanischen Energiekosten (ECOR) auch zu einem ähnlich reduzierten Sauerstoffverbrauch (RE) führen würde. Die einzige logische Erklärung für die widersprüchlichen Ergebnisse ist, dass die metabolische Effizienz (ME) nicht konstant bleibt.

Dieser Befund stimmt mit der Literatur überein, in denen in ähnlichen Studien belegen konnte, dass die selbstgewählte Kadenz normalerweise auch am ökonomischsten im Bezug zum Sauerstoffverbrauch und RE ist.

Dies führt unweigerlich zu der Frage, ob eine Erhöhung der Kadenz über die selbstfestgelegte Schrittfrequenz hinaus, langfristig zu einem geringeren Sauerstoffverbrauch führen kann. Wie die ECOR-Daten zeigen, werden dadurch die mechanischen Energiekosten des Laufens deutlich gesenkt. Ableitend daraus könnte man die Hypothese aufstellen, dass sich der menschliche Körper auf lange Sicht an eine höhere Schrittfrequenz anpasst. Einher geht somit, dass der Sauerstoffverbrauch reduziert werden könnte. Für die Untersuchungen der langfristigen Auswirkung der Erhöhung der Schrittfrequenz auf die Laufleistung sind weitere Untersuchungen notwendig.

Die Autoren  haben schon damit begonnen, ihr Lauftraining mit einer höheren Schrittfrequenz zu realisieren, um somit ihre Leistung verbessern zu können. Den Körper an die geänderte Trittfrequenz zu gewöhnen wird jedoch nicht einfach sein und einige Zeit in Anspruch nehmen.

Quelle: aus dem englischen übersetzt am 7.12.17