VO2max meting bij voetballers Vergelijking van voetbalspecifieke veldtest en loopbandtest

Introductie

Profvoetballers leggen rond de 10-12 km per wedstrijd af, waarvan 1-11% bestaat uit sprints van 2-4 seconden.¹ Negentig procent van het energieverbuik tijdens een wedstrijd wordt aëroob geleverd.^2,3 De gemiddelde arbeidsintensiteit, gemeten als percentage van de maximale hartslag (HFmax), ligt gedurende een 90 minuten wedstrijd rondom het omslagpunt (de hoogste inspanningsintensiteit waar lactaatproductie en -afbraak gelijk is; normaal tussen 80 en 90% van de HFmax bij voetballers).¹ Helgerud et al.⁴ toonden aan dat een toename van de aërobe capaciteit van voetballers leidde tot grotere afgelegde afstanden, meer balcontact en een verdubbeling van het aantal sprints tijdens wedstrijden. Andere onderzoekers toonden aan dat de kampioenenploegen in Hongarije (1988) en Noorwegen (1998) gemiddeld een hogere VO₂max hadden dan de lager geklasseerde teams.^5,6 Door (met name interval)training kan men het omslagpunt verschuiven, wat kan leiden tot een toename van de aërobe capaciteit.^1,7,8,9 Bij professionele voetbalploegen wordt het aërobe uithoudingsvermogen vaak aan het begin van het seizoen bepaald en deze informatie kan dan gebruikt worden om individuele trainingsprogramma’s op te stellen.¹⁰

De VO₂max en het omslagpunt kunnen direct door ergospirometrie op een loopband of fietsergometer^1,10 of indirect door veldtests, zoals de shuttle runtest en de Yo Yo intermittent test worden bepaald.^10,11,12,13 Deze veldtests geven slechts een schatting van de VO₂max.^14,15

De afgelopen jaren zijn verschillende voetbalspecifieke veldtests ontwikkeld om de VO₂max te bepalen.^16,17 De Hoff test werd aanvankelijk ontwikkeld voor aërobe intervaltraining, waarbij de spelers een parcours afleggen met de bal. Hierbij lag de inspanningsintensiteit van de spelers op 93.5% van de maximale hartslag en 91.7% van de VO₂max, wat niet significant verschilde met de VO₂-hartslag relatie op de loopband.¹⁸ Later werd de Hoff test door Kemi et al.¹⁹ aangepast tot een maximale test en gebruikt om de aërobe capaciteit te meten. Bij het onderzoek werd bij tien voetbalspelers uit de Noorse eerste divisie (leeftijd 21.9 ± 3.0 jaar) met mobiele ademgasanalyse een directe VO₂max meting verricht. Zij concludeerden dat vergelijkbare resultaten werden behaald met een variatiecoëfficiënt van 4.8%. Kemi et al.¹⁹ concludeerden dat de test een valide test is voor VO₂max-meting bij voetballers. De onderzoekers stelden echter dat de Hoff test niet gestandaardiseerd genoeg was om het omslagpunt te bepalen. Chamari et al.²⁰ gebruikten de Hoff test eveneens als maximaaltest, waarbij een zo groot mogelijke afstand moest worden afgelegd. Tijdens de test werd geen ergospirometrie verricht, maar werd de maximale afstand in 10 minuten bepaald. Er werd geen correlatie aangetoond tussen de behaalde afstand en de VO₂max behaald op de loopband. De behaalde afstand kan dus niet als parameter gebruikt worden om een uitspraak te doen over het aërobe vermogen.

De Hoff test lijkt een praktische en betrouwbare veldtest waarmee de aërobe capaciteit direct kan worden gemeten. De test is echter tot nu toe slechts in één onderzoek¹⁹ uitgevoerd met behulp van mobiele ergospirometrie, zonder bepaling van het omslagpunt. Het doel van deze studie is het vergelijken van een aantal fysiologische waarden, waaronder VO₂max en omslagpunt, behaald tijdens een loopbandtest en de Hoff test. De hypothese is dat er geen verschil bestaat. De test is voor het onderzoek aangepast aan de loopbandtest om een zo goed mogelijke vergelijking te kunnen maken van de parameters.

Materiaal en methoden

Negen profvoetballers van een eerste- en eredivisieclub verrichtten een loopbandtest met een stationair ergospirometrisch instrument (Oxycon SBx/CPX Polar, Cardinal Health Germany 234 GmbH, Hoechberg) en een gemodificeerde Hoff test met een mobiel ergospirometrisch instrument (Oxycon Mobile, SBx/CPX Polar, Cardinal Health Germany 234 GmbH, Hoechberg). De Oxycon Mobile woog 950 gram. Van de spelers werd informed consent verkregen.
De loopbandtest werd gestart met een hellingshoek van 1° en een snelheid van 8 km/uur gedurende 3 minuten. Hierna werd de snelheid iedere minuut verhoogd met 1 km/uur. Bij het omslagpunt werd de hellingshoek met 1°/min verhoogd bij gelijkblijvende snelheid tot uitputting.²¹ De gemodificeerde Hoff test werd uitgevoerd op kunstgras met rubber infill en gewoon gras. Het parcours had een lengte van 290 meter en bestond uit de onderdelen dribbelen, springen, versnellen en achteruit rennen met de bal (zie figuur 1). De modificatie ten opzichte van de originele Hoff test is dat de speler de eerste 3 minuten een afstand van 400 meter liep in de breedte van het veld (6x66,7 meter) met een constante snelheid van 8 km/uur (30 seconden/66,7 meter). Tijdens het lopen werd de snelheid van de speler verbaal teruggekoppeld, zodat de snelheid kon worden aangepast. Na 3 minuten startte de speler met het parcours, waarbij iedere ronde de snelheid opgevoerd werd door verbale aanmoediging tot uitputting. De speler kreeg geen feedback over de snelheid.
De gemodificeerde Hoff test werd in gerandomiseerde volgorde vóór of ná de loopbandtest afgenomen. Er werd gebruikt gemaakt van blokrandomisatie met een blokgrootte van 4 spelers. VO₂max in ml/kg/min, hartfrequentie bij het omslagpunt (HFomslag) in slagen/min, maximale hartfrequentie (HFmax) in slagen/min en maximale ventilatie (V_Emax) in l/min werden bepaald. Het omslagpunt werd volgens de V-slope methode bepaald.22 Beide testen werden binnen twee weken afgenomen. Spelers kregen geen instructies over voorafgaande belasting of voeding en gebruik van cafeïnehoudende dranken.

Statistiek

Voor de statische analyse is gebruikt gemaakt van SPSS, versie 17.0. Sample size berekening gaf aan dat er zeven proefpersonen nodig zijn om vast te stellen of loopbandtest en voetbalspecifieke veldtest equivalent zijn aan elkaar (power 0.80, p<0.05). Hierbij werd een verschil van ≤10% tussen beide testen acceptabel gevonden. Omdat de data niet normaal verdeeld waren en er sprake was van een kleine testgroep is gekozen voor de niet-parametrische Wilcoxon signed ranks testen om verschillen te bepalen. De variatiecoëfficiënt (COV) werd bepaald om de betrouwbaarheid van de testmethode te meten.^23,24 De overeenkomst tussen beide meettechnieken werd eveneens weergegeven volgens de Bland en Altman methode.^24,25

Resultaten

De gemiddelde leeftijd, het gewicht en de lengte van de spelers was respectievelijk 22.8 ± 2.8 jaar, 72.5 ± 4.6 kg en 180.3 ± 6.3 cm. De temperatuur in de testruimte van de loopbandtest was alle testdagen constant, 23°C met een relatieve vochtigheid van 60%. Weersomstandigheden tijdens de veldtest varieerden van zonnig tot bewolkt, waarbij de temperatuur lag tussen 25 en 30°C en een luchtvochtigheid van 50-70%. De gemiddelde duur van de voetbalspecifieke veldtest was circa 10 minuten (inclusief 3 minuten warming-up), waarbij 3-5 ronden werden afgelegd. De gemiddelde duur van de loopbandtest was 13.5 minuten. De HF omslag en HFmax van één veldtest waren niet beschikbaar voor analyse door storing van de meetapparatuur. Hierdoor bleven uiteindelijk acht gepaarde metingen over die zijn geanalyseerd. De data waren niet normaal verdeeld. Er werd geen significant verschil aangetoond in de gemiddelden van VO₂max, HFomslag, HFmax en V_Emax tussen beide testen. Variatiecoëfficiënten waren respectievelijk 4.9, 3.7, 2.7 en 7.5% (zie tabel 1). In figuur 2 en 3 staan de Bland-Altman plots weergegeven van de VO₂max en HFomslag.

Discussie

In deze studie worden geen significante verschillen gevonden tussen VO₂max, HFmax, HFomslag en V_Emax bepaald bij de gemodificeerde Hoff test en de loopbandtest. Met een aantal van acht proefpersonen is voldaan aan de power.
In 2003 werd door Kemi et al.19 de Hoff test reeds gebruikt om directe VO₂max metingen te verrichten bij voetballers en te vergelijken met waarden bij een loopbandtest. Ook zij vonden geen significant verschil. De variatiecoëfficiënt voor de VO₂max was 4.7%, hetgeen overeenkomt met dit onderzoek (4.9%). Bij dit onderzoek werd gebruik gemaakt van een ander loopband testprotocol, waarbij een inloopperiode van 3 minuten met 8 km/uur is geïncorporeerd. Om beter met de loopbandtest te kunnen vergelijken werd de Hoff test hierop op aangepast. Bij Kemi et al.¹⁹ renden spelers gedurende de loopbandtest (met start op 3⁰ inclinatie) en veldtest in gemiddeld 6 minuten tot uitputting. Gemiddelde duur van loopband - en veldtest bij dit onderzoek lag hoger, op respectievelijk 13.5 en 10 minuten.

Dit is de eerste studie waarbij bij een voetbalspecifieke veldtest het omslagpunt bepaald is. Uit de resultaten kan worden afgeleid dat de gemodificeerde Hoff test vergelijkbare waarden van het omslagpunt oplevert, met een variatiecoëfficiënt van 3.7%. De gemiddelde HFomslag lag bij veld - en loopbandtest op 172 slagen/min. Bij sommige spelers liepen echter onderlinge hartslagen soms wat verder uiteen. Dit kan in de praktijk leiden tot verkeerde richtlijnen voor sporters die met behulp van trainingszones het uithoudingsvermogen willen verbeteren.
In de duursport wordt veel gewerkt met omslagpuntbepaling. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de lineaire relatie tussen VO₂ en hartslag bij een steady state inspanning.26 Steeds meer voetbalclubs maken gebruik van hartslagmeting tijdens trainingen.²⁷ Er bestaat echter discussie of dezelfde VO²-hartslag relatie toegepast kan worden bij non-steady state inspanning, zoals voetbal.^27,28 Bot en Hollander26 toonden aan dat er een significante lineaire relatie bestaat (correlatie coëfficiënt 0.86) tussen hartslag en VO₂ tijdens dynamische, non-steady state inspanning, waarbij grote en kleine spiergroepen van armen en benen werden gebruikt. Dit kan betekenen dat het omslagpunt bepaald bij een voetbalspecifieke veldtest betrouwbaar is om tijdens trainingen te gebruiken.

Tijdens intervaltraining is de hartslag-VO₂ relatie minder accuraat.²⁹ De hartslag reageert relatief traag op veranderingen in arbeid. Een plotselinge toename van de arbeid zal niet meteen resulteren in een hogere hartslag. Ook zal de hartslag, bij een afname in arbeid, niet onmiddellijk dalen. Dit zal een kleine fout geven wanneer de hartslag gebruikt wordt om te trainen in bepaalde zones.
De hartslag wordt naast de fysieke inspanning eveneens beïnvloed door emotionele en thermoregulatoire stimuli.^10,26,27 Tijdens voetballen kan concentratie, het controleren van de bal, of spanning veroorzaakt door training of wedstrijdsituaties, leiden tot hogere hartslagen.^30,31 Dit kan leiden tot een over- of onderschatting van de zuurstofopname. In meerdere onderzoeken is de invloed van omgevingsfactoren op de hartfrequentie tijdens inspanning aangetoond, waaronder omgevingstemperatuur.^29,32 Bij proefpersonen werden bijvoorbeeld verschillen van 25 slagen/min gezien tijdens hardlopen op een tredmolen tegen 14 km/uur wanneer de temperatuur steeg van 21°C naar 35°C.³² Tijdens inspanning in een koude omgeving is de hartslag gelijk aan die bij thermoneutrale condities. De VO₂ zal echter hoger zijn door een verhoogd hartminuutvolume door o.a. vasoconstrictie van de huidvaten. De hartslag zal in deze situaties een onderschatting geven van de inspanningsintensiteit.29 Het gebruik van het omslagpunt tijdens voetbaltrainingen moet daarom met voorzichtigheid worden toegepast.

Mogelijke tekortkomingen van deze studie zijn de minder gestandaardiseerde omstandigheden waarin spelers getest zijn. Bij sommige spelers werd de loopbandtest verricht binnen 24 uur na een intensieve training. Voedingsstatus en training/herstelstatus kunnen de inspanningskinetiek van een individu hebben beïnvloed.³³ Tijdens een volgend onderzoek wordt aanbevolen 24 uur voorafgaand geen inspannende activiteiten te verrichten.²⁰ Daarnaast wordt geadviseerd geen cafeïnehoudende dranken te nuttigen op de testdag en voedsel niet meer dan 3 uur en korter dan 90 minuten van tevoren te consumeren.^20,33
Bij het gebruik van mensen als testpersoon kan variatie ontstaan in testgegevens door een veranderde mentale of fysieke gesteldheid. Dit is de biologische variatie en heeft ook invloed op de waarden. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat variabiliteit bij het meten van de VO₂max op 5.6% lag en dat 90% van die variabiliteit toegeschreven kan worden aan de biologische variatie.³⁴ Andere onderzoekers stelden dat de meetvariabiliteit minder dan 2.2% is, als goed gekalibreerde apparatuur gebruikt wordt.³⁵
De veldtest werd op twee verschillende soorten ondergrond afgenomen. Veldcondities kunnen invloed hebben op de prestatie van een speler. Een nat en hobbelig veld zou ervoor kunnen zorgen dat meer energie wordt verbruikt voor het onder controle houden van de bal, waardoor testresultaten minder betrouwbaar zijn. De snelheid van de spelers werd tijdens de test niet gemeten en teruggekoppeld. Om meer gestandaardiseerde omstandigheden te creëren bij vervolgonderzoek is het raadzaam om spelers uit te rusten met een snelheidsmeter.
Er werd gebruik gemaakt van twee verschillende ademgasanalysatoren. Perret et al.³⁶ toonden aan dat de Oxycon Mobile en de stationaire versie van de Oxycon onderling significant verschillende VO₂-waarden lieten zien. VCO₂ en RER waarden waren niet significant verschillend. Het betrof hier echter een oudere versie van de door ons gebruikte apparatuur. Deze apparatuur is vergeleken met de Douglas Bag Methode en als valide en betrouwbare systemen bevonden.^37,38
Bij de omslagpuntbepaling is gebruik gemaakt van de V-slope methode, aangezien eerder is aangetoond dat deze methode een hoge correlatie (r = 0.93) laat zien tussen laboratorium - en veldtest²². Bij het bepalen van het omslagpunt bestaat de kans op een interbeoordelaar meetfout. Sinclair et al.³⁹ vond een interbeoordelaar meetfout van 8.1% (0.9 ml O₂/kg/min; 90% betrouwbaarheidsinterval, 7.4-8.9%) bij het beoordelen van het omslagpunt met de V-slope methode door 9 anesthesisten bij 21 inspanningstesten van patiënten die een pre-operatieve screening ondergingen. Deze waarde werd acceptabel bevonden, aangezien hiermee een kleine kans bestaat op het incorrect classificeren bij het categoriseren van het cardiorespiratoire risico van patiënten. Overeenkomstige waarden werden gevonden door Schimuzu et al.⁴⁰ die gebruik maakte van drie beoordelaars bij het bepalen van het omslagpunt bij 23 hartpatiënten met de V-slope methode. Zij rapporteerden een gemiddelde intraclass correlatiecoëfficiënt van 0.92. Geadviseerd wordt bij vervolgonderzoek gebruik te maken van de V-slope methode voor de omslagpuntbepaling.

Een deel van de variantie (verschil) van de uitkomsten tussen beide tests is dus toe te schrijven aan de variatie ten gevolge van onder andere temperatuur en ondergrond. Een belangrijke conclusie blijft dat ondanks deze variabelen, waarvoor niet is gecorrigeerd, de uitslagen met elkaar vergelijkbaar zijn: de veldtest is dus net zo goed als een laboratoriumtest. Het is een gegeven dat de condities op het veld minder controleerbaar zijn dan in een laboratorium. Door niet te corrigeren voor deze variantie is de generaliseerbaarheid van onze bevindingen verhoogd. Met andere woorden: een laboratoriumtest onder gestandaardiseerde omstandigheden is gelijk aan de veldtest met de daarbij horende normale variatie in bijvoorbeeld weersomstandigheden en ondergrond.
Met voetballen wordt niet alleen het aërobe vermogen aangesproken. Ook de andere grondmotorische eigenschappen zijn van belang, waaronder anaëroob uithoudingsvermogen, spierkracht en behendigheid. Beslissende acties, zoals sprinten, springen, tackelen en dueleren worden bijvoorbeeld bepaald door het anaërobe systeem. Hoe beter dit is ontwikkeld, hoe hoger voetballers springen, of hoe sneller zij sprinten, wat vaak cruciaal kan zijn tijdens een wedstrijd.³
Een goed ontwikkeld aëroob uithoudingsvermogen blijft echter essentieel bij voetbal. Een toename hiervan kan leiden tot betere prestaties.^2,3,4,5,6 Het monitoren hiervan is belangrijk. Dit onderzoek laat zien dat een voetbalspecifieke veldtest en een loopbandtest vergelijkbare waarden geven en in de praktijk goed toepasbaar zijn.