Modellierung von Energiestoffwechsel und Laktatkinetik in Hinblick auf Design und Optimierung von Leistungstests - Eisl, J. (2000)
Im Bereich der Leistungsdiagnostik ist die Blutlaktatkonzentration als Indikator für den Anteil der anaeroben Energiebereitstellung an der Gesamtenergiegewinnung etabliert. Für die Bewertung der Leistungsfähigkeit wird meist der nach unterschiedlichsten Verfahren bestimmte aerob/anaerobe Übergang herangezogen. Durch die Nachbildung der Mechanismen die der Laktatkinetik zu Grunde liegen mittels eines mathematischen Modells, sollte die Grundlage für eine erweiterte Diagnostik geschaffen werden. Als Modellstruktur wurde ein Zweikompartmentmodell, mit leistungsabhängiger Laktatproduktion, gewählt. Die Laktatelimination wurde als Funktion der O2-Aufnahme angesetzt. Die Identifikation der sieben freien Modellparameter erfolgte auf Grundlage von zwei unterschiedlichen Ergometrien, mittels der Gradientenverfahren nach Gauss und nach Levenberg/Marquardt. Mit diesem Ansatz konnte für jeden Probanden ein individueller Parametersatz identifiziert werden. Mit den so gefundenen Parametersätzen war es auch möglich den Laktatverlauf eines als dritter Beanspruchungsform gewählten modifizierten Stufentest, zu simulieren. Die Identifikation mit unterschiedlichen Startwerten führte - bei den erfolgreichen Identifikationen zu nahezu identen Werten. Die Methode nach Gauss erwies sich als stabiler gegenüber ungünstig gewählten Startwerten. In the area of diagnosis of physical performance blood lactate concentration is a well established indicator of the relative contribution of anaerobic energy liberation to total energy requirements. For the quantification of physical performance capacity in most cases the so-called 'aerobic-anaerobic transition' - determined according to different procedures - is used. Via a description of the basic mechanisms characterizing lactate kinetics using a mathematical model we attempted to establish the basis for an extended performance diagnosis. The model we used was structured as a two compartment model with lactate production dependent on the work load. Lactate elimination was modeled as a function of oxygen consumption. The identification of the 7 free model parameters was performed on the basis of two different work load protocols using the gradient procedures according to Gauss and Levenberg/ Marquardt. Employing this approach we were able to identify an individual set of parameters for every volunteer. This set of parameters was subsequently used to simulate a modified work load protocol for validation purposes. Varying the initial values for the set of parameters to identify had almost no influence onto the finally identified values of the parameters, the procedure according to Gauss proved to be more robust against badly chosen initial values.