Warum es Feldtests gibt
Die direkte Messung der VO2max -- der maximalen Rate, mit der der Körper während intensiver Belastung Sauerstoff aufnehmen und verwerten kann -- erfordert einen stufenförmigen Belastungstest bis zur Erschöpfung mit Atemgasanalyse im Labor, eine Ressource, die den meisten Menschen nicht zur Verfügung steht. Feldtests wurden als praktische Alternativen entwickelt: Jeder leitet die kardiorespiratorische Fitness aus einem Leistungs- oder physiologischen Kennwert ab, der mit minimaler Ausrüstung gemessen werden kann, etwa zurückgelegte Strecke, Gehzeit oder Herzfrequenzerholung.
Da ein Feldtest die Fitness indirekt ableitet, statt den Sauerstoffverbrauch direkt zu messen, geht jeder mit einem gewissen Präzisionsverlust gegenüber einem Labortest einher. Der konkrete Kompromiss unterscheidet sich je nach Test: Manche setzen auf Genauigkeit und verlangen dafür einen maximalen Einsatz, andere verringern die körperliche Anforderung zulasten der Präzision.
Der Cooper-12-Minuten-Lauftest
1968 von Kenneth H. Cooper im JAMA anhand von Daten von Angehörigen der US-Luftwaffe veröffentlicht, schätzt der Cooper-Test die VO2max aus der während eines maximalen, gleichmäßig eingeteilten 12-minütigen Laufs auf einer flachen, vermessenen Strecke zurückgelegten Distanz: VO2max (ml/kg/min) = (Strecke in Metern − 504,9) ÷ 44,73. Cooper berichtete in seiner ursprünglichen Untersuchungsgruppe eine starke Korrelation zwischen der 12-Minuten-Strecke und der im Labor gemessenen Sauerstoffaufnahme.
Rechenbeispiel: Eine läufende Person, die in 12 Minuten 2.400 Meter zurücklegt, hat eine geschätzte VO2max von (2.400 − 504,9) ÷ 44,73 ≈ 42,4 ml/kg/min, während eine Person, die in derselben Zeit 2.000 Meter schafft, eine geschätzte VO2max von (2.000 − 504,9) ÷ 44,73 ≈ 33,4 ml/kg/min hat.
Da er einen wirklich maximalen Laufeinsatz über 12 Minuten hinweg verlangt, eignet sich der Cooper-Test für Personen, die bereits an anstrengendes, ausdauerndes Laufen gewöhnt sind. Er wurde an jungen, fitten Militärangehörigen validiert, sodass seine Genauigkeit bei Menschen geringer ist, die sich deutlich von dieser Gruppe unterscheiden, einschließlich untrainierter Personen und älterer Erwachsener.
Der Rockport-1-Meilen-Gehtest
1987 von Kline und Kolleginnen bzw. Kollegen in Medicine & Science in Sports & Exercise veröffentlicht, schätzt der Rockport-Test die VO2max aus der Zeit, die für das zügigste mögliche Gehen einer Meile auf einer flachen, vermessenen Strecke benötigt wird, kombiniert mit der unmittelbar am Ziel gemessenen Herzfrequenz: VO2max (ml/kg/min) = 132,853 − 0,0769 × Gewicht(lb) − 0,3877 × Alter + 6,315 × Geschlecht(männlich = 1, weiblich = 0) − 3,2649 × Zeit(min) − 0,1565 × Herzfrequenz(Schläge/min).
Rechenbeispiel: Ein 30-jähriger Mann mit 75 kg (165,3 lb) Körpergewicht, der die Meile in 15:00 Minuten mit einer Endherzfrequenz von 140 Schlägen/min absolviert, hat eine geschätzte VO2max von 132,853 − (0,0769 × 165,3) − (0,3877 × 30) + 6,315 − (3,2649 × 15) − (0,1565 × 140) ≈ 43,9 ml/kg/min.
Da er auf zügiges Gehen statt auf maximales Laufen setzt, belastet der Rockport-Test das Herz-Kreislauf-System geringer als der Cooper-Test, weshalb er häufig bei älteren Erwachsenen, Einsteigerinnen oder Personen eingesetzt wird, für die ein All-out-Laufeinsatz nicht geeignet ist. Die ursprüngliche Validierungsstudie berichtete einen Standardschätzfehler von wenigen ml/kg/min, das heißt, einzelne Schätzungen können durchaus um etwa diesen Betrag vom wahren Laborwert abweichen.
Der Harvard-Step-Test: eine andere Art von Feldtest
Von Lucien Brouha und Kolleginnen bzw. Kollegen am Harvard Fatigue Laboratory entwickelt und 1943 in Research Quarterly veröffentlicht, verfolgt der Harvard-Step-Test einen anderen Ansatz als der Cooper- und der Rockport-Test: Statt die VO2max direkt in ml/kg/min zu schätzen, liefert er einen Physical Fitness Index (PFI) aus einer festgelegten Steigübung und drei danach gemessenen Erholungspulswerten. Die zugrunde liegende Idee ist, dass ein fitteres Herz-Kreislauf-System nach einer standardisierten Belastung schneller zu einer niedrigeren Herzfrequenz zurückkehrt.
Die ausführliche PFI-Formel lautet: PFI = (100 × Dauer in Sekunden) ÷ (2 × Summe der drei 30-Sekunden-Erholungspulswerte). Rechenbeispiel: Eine Person, die die vollen 300 Sekunden steigt und Erholungspulswerte von 75, 65 und 55 (Summe 195) aufzeichnet, erreicht einen PFI von (100 × 300) ÷ (2 × 195) ≈ 76,9, was gemäß der Standardklassifikation in die Kategorie „überdurchschnittlich“ fällt.
Da er die Erholung nach einer festen, moderaten Steigbelastung misst statt der Leistung während eines maximalen Lauf- oder Gehversuchs, liegt der Harvard-Step-Test bei der körperlichen Anforderung zwischen den beiden anderen Tests. Sein PFI-Wert ist keine dieselbe Messgröße wie eine VO2max-Schätzung in ml/kg/min und sollte daher nicht zahlenmäßig direkt mit einem Cooper- oder Rockport-Ergebnis verglichen werden -- er ist ein eigenständiger Fitnessindex, der auf einem anderen zugrunde liegenden Signal beruht.
Die drei Tests im Vergleich
Die folgende Tabelle fasst die praktischen Unterschiede zwischen den drei Tests anhand ihrer veröffentlichten Protokolle zusammen.
| Test | Was er misst | Körperliche Anforderung | Am besten geeignet für |
|---|---|---|---|
| Cooper-12-Minuten-Lauf | VO2max-Schätzung (ml/kg/min) aus Distanz | Maximaler Laufeinsatz | Fitte, trainierte Personen, die anstrengendes Laufen gewohnt sind |
| Rockport-1-Meilen-Gehtest | VO2max-Schätzung (ml/kg/min) aus Gehzeit und Endherzfrequenz | Zügiges Gehen, nahezu maximal, aber geringere Herz-Kreislauf-Belastung als Laufen | Einsteigerinnen, ältere Erwachsene oder Personen, denen von maximalem Laufen abgeraten wird |
| Harvard-Step-Test | Physical Fitness Index aus Herzfrequenzerholung nach festem Steigen | Moderate, feste Steigbelastung von bis zu 5 Minuten | Personen, für die ein submaximales, erholungsbasiertes Protokoll geeignet ist |
Labortests als Referenzstandard
Alle drei Feldtests sind Näherungswerte. Der Referenzstandard für die VO2max bleibt ein stufenförmiger Belastungstest auf einem Laufband oder Fahrradergometer im Labor, bei dem eine Atemgasanalyse den Sauerstoffverbrauch direkt misst, statt ihn aus einem Leistungs- oder Erholungskennwert abzuleiten, wie in den ACSM's Guidelines for Exercise Testing and Prescription beschrieben.
Die Wahl zwischen Feldtests ist im Wesentlichen eine Frage, das Protokoll zur Person passend zu wählen: Ein Test mit maximalem Einsatz wie der von Cooper liefert für jemanden, der zu einem wirklich maximalen Lauf fähig ist, eine genauere Schätzung der wahren VO2max, während eine weniger intensive Option wie der Rockport-Gehtest oder der Harvard-Step-Test etwas Präzision gegen geringere körperliche Anforderung und geringeres Risiko eintauscht. Wer gesundheitliche Vorerkrankungen hat, sollte vor jedem maximalen oder nahezu maximalen Fitnesstest ärztlichen Rat einholen.
Häufig gestellte Fragen
Welcher VO2max-Feldtest ist am genauesten?
Kein Feldtest erreicht die Genauigkeit eines Labor-Stufentests mit Atemgasanalyse, der der Referenzstandard bleibt. Unter den Feldtests korreliert ein Test mit maximalem Einsatz wie der Cooper-12-Minuten-Lauf für Personen, die zu einem wirklich maximalen Lauf fähig sind, in der Regel enger mit der wahren VO2max, während der Rockport-Gehtest etwas Präzision gegen ein weniger intensives, breiter zugängliches Protokoll eintauscht.
Was ist der Unterschied zwischen dem Cooper-Test und dem Rockport-Test?
Beide schätzen die VO2max in ml/kg/min, doch der Cooper-Test nutzt die in einem maximalen 12-Minuten-Lauf zurückgelegte Strecke, während der Rockport-Test die Zeit für das Gehen einer Meile plus die Endherzfrequenz verwendet. Der Rockport-Test ist in der Regel körperlich weniger anspruchsvoll, was ihn zu einer verbreiteten Wahl für ältere Erwachsene, Einsteigerinnen oder Personen macht, die einen All-out-Laufeinsatz vermeiden sollten.
Misst der Harvard-Step-Test die VO2max?
Nicht direkt. Der Harvard-Step-Test liefert einen Physical Fitness Index (PFI) aus Steigdauer und Herzfrequenzerholung, eine andere zugrunde liegende Messgröße als die ml/kg/min-VO2max-Schätzungen von Cooper- und Rockport-Test. Sein Ergebnis sollte nicht zahlenmäßig mit einem VO2max-Wert dieser Tests verglichen werden.
Wer sollte den Rockport-Gehtest statt des Cooper-Lauftests verwenden?
Der Rockport-Test wird häufig von älteren Erwachsenen, Einsteigerinnen oder Personen genutzt, für die ein All-out-Laufeinsatz nicht geeignet ist, da zügiges Gehen den Körper geringer belastet als maximales Laufen. Wer gesundheitliche Vorerkrankungen hat, sollte vor beiden Tests ärztlichen Rat einholen.
Wie genau sind diese Feldtests im Vergleich zu einem Labortest?
Jeder Test weist eine dokumentierte Fehlermarge gegenüber der im Labor gemessenen Sauerstoffaufnahme auf -- die Rockport-Validierungsstudie berichtete beispielsweise einen Standardschätzfehler von wenigen ml/kg/min. Feldtests schätzen Gruppendurchschnitte zuverlässiger als den wahren Wert einer einzelnen Person, sodass Ergebnisse am besten als lehrreiche Fitnessindikatoren und nicht als präzise Messungen behandelt werden sollten.
Kann ich mein Cooper-Testergebnis mit meinem Harvard-Step-Test-Ergebnis vergleichen?
Nicht direkt. Der Cooper-Test liefert eine VO2max-Schätzung in ml/kg/min, während der Harvard-Step-Test einen aus der Herzfrequenzerholung abgeleiteten Physical Fitness Index liefert -- beide verwenden unterschiedliche Formeln und unterschiedliche zugrunde liegende Signale, sodass ihre Zahlenwerte nicht auf derselben Skala liegen.
Quellenangaben
- Cooper KH. A means of assessing maximal oxygen intake: correlation between field and treadmill testing. JAMA 1968; 203(3): 201–204.
- Kline GM, Porcari JP, Hintermeister R, Freedson PS, Ward A, McCarron RF, Ross J, Rippe JM. Estimation of VO2max from a one-mile track walk, gender, age, and body weight. Medicine & Science in Sports & Exercise 1987; 19(3): 253–259.
- Brouha L. The step test: a simple method of measuring physical fitness for muscular work in young men. Research Quarterly 1943; 14(1): 31–36.
- The Cooper Institute. Physical Fitness Specialist Certification Manual, revised 1997, Dallas, TX — as reproduced in Heyward VH, Advanced Fitness Assessment and Exercise Prescription.
- American College of Sports Medicine. ACSM's Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 11th edition. Wolters Kluwer, 2021 — Table 4.7, cardiorespiratory fitness percentiles from the Cooper Institute Aerobics Center Longitudinal Study.
- American College of Sports Medicine. ACSM's Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 11th edition. Wolters Kluwer, 2021.