Individualisiertes Monitoring des Ermüdungszustandes mittels Kreatinkinase und Harnstoff im professionellen Badminton

Abstract

Purpose: Individualized reference ranges for serum creatine kinase (CK) and urea are a promising tool for the assessment of recovery status in high-level endurance athletes. In this study, we investigated the application of this approach in racket sports, specifically for the monitoring of elite badminton players during the preparation for their world championships. Methods: Seventeen elite badminton players were enrolled of which 15 could be included in the final analysis. Repeated measurements of CK and urea at recovered (R) and non-recovered (NR) time points were used for the stepwise individualization of group-based, prior reference ranges as well as for the evaluation of classificatory performance. Specifically, blood samples were collected in the morning following a day off (R) or following four consecutive training days (NR), respectively. Group based reference ranges were derived from the same data. Error rates were compared between the group-based and individualized approaches using the Fisher exact test. Results: Error rates were numerically lower for the individualized as compared to the group-based approach in all cases. Improvements reached statistical significance for urea (test-pass error rate: p = 0.007; test-fail error rate: p = 0.002) but not for CK (p vs. group-based: test-pass error rate: p = 0.275, test-fail error rate: p = 0.291). Regardless of the chosen approach, the use of CK was associated with lower error rates as compared to urea. Conclusion and Practical Applications: Individualized reference ranges seem to offer diagnostic benefits in the monitoring of muscle recovery in elite badminton. The lack of significant improvements in error rates for CK is likely due to the large difference between R and NR for this parameter with error rates that are already low for the group-based approach. Keywords: reference range, Bayesian, fatigue, sport, recovery

Die Feinjustierung individueller Trainingsabläufe ist im Hochleistungssport von zentraler Bedeutung. Dies setzt jedoch voraus, dass Ermüdungszustände präzise erfasst werden. Im Konkreten geht es insbesondere darum, möglichst präzise beurteilen zu können, ob sich ein Athlet in einem erholten oder ermüdeten Zustand befindet. Selbst bei gleicher Trainingsbelastung unterscheiden sich Ermüdungszustände innerhalb einer homogenen Gruppe. Für eine Messung bedeutet dies, dass aufgrund der Variabilität innerhalb eines Individuums als auch zwischen Individuen weite Referenzbereiche entstehen. Dadurch kann die Beurteilung des Ermüdungszustandes im Einzelfall zu unpräzise sein. Das Problem der unsicheren Beurteilung kann durch Individualisierung gelöst werden. Einen konkreten Ansatz zur individualisierten Erfassung des Ermüdungszustandes lieferte Hecksteden et al. (2017) mit dem Entwurf eines sogenannten Individualisierungs-Algorithmus. Das Prinzip dieses Algorithmus basiert auf dem Bayesianischen Verfahren, bei dem durch wiederholte Messungen eine schrittweise Annäherung an einen individuellen Referenzbereich, auch Cut-off-Wert genannt, entsteht. Somit lassen sich gruppenbasierte Referenzbereiche schrittweise präzisieren. In der Originalpublikation von Hecksteden et al. (2017) wurden wiederholt Blutwerte bei Leistungssportlern aus Ausdauer- und Mannschaftssportarten abgenommen. Unter anderem wurden die Parameter Kreatinkinase (CK) und Harnstoff untersucht. Mithilfe wiederholter Messungen wurden individualisierte Cut-off-Werte berechnet, anhand derer unbekannte Messwerte dem erholten oder ermüdeten Zustand zugeordnet wurden. Dabei konnte gezeigt werden, dass individualisierte Cut-off-Werte insbesondere für CK präziser sind als gruppenbasierte Cut-off-Werte. Dass CK und Harnstoff Ermüdungszustände im Badminton abbilden, wurde bisher in nur wenigen Studien anhand gruppenbasierter Mittelwerte bestätigt. Inwiefern diese beiden Parameter für eine Individualisierung geeignet sind und ob sich der Individualisierungs-Algorithmus im professionellen Badminton anwenden lässt, wurde bisher noch nicht analysiert. Zudem gibt es für das professionelle Badminton noch keine Studie, die sich mit einem individualisierten Monitoring auseinandersetzt. Das Ziel der vorliegenden Studie war es, die Eignung der Parameter CK und Harnstoff für eine Individualisierung im Badminton zu überprüfen. Gleichzeitig sollte die Übertragbarkeit des Individualisierungs-Algorithmus geprüft werden. Bei 17, ausschließlich männlichen, professionellen Badmintonspielern (Alter 22 ± 3 Jahre, 10 ± 4 Wettkampf-Spieljahre) wurden während der Vorbereitungsphase auf die Badminton-Weltmeisterschaft wiederholt venöse Blutentnahmen durchgeführt, wovon die Daten von 15 Spielern in die statistische Analyse einbezogen wurden. Der erholte Zustand wurde immer montags nach einem trainingsfreien Tag, der ermüdete Zustand immer freitags nach vier konsekutiven Trainingstagen erfasst. Die individualisierten Cut-off-Werte wurden mithilfe eines von Hecksteden et al. (2017) konzipierten Spreadsheets berechnet, wobei eine Mindestanzahl von fünf Messwerten für den erholten, und fünf Messwerten für den ermüdeten Zustand notwendig waren. Messwerte oberhalb des Cut-off-Wertes wurden dem ermüdeten Zustand, Werte unterhalb des Cut-off-Wertes dem erholten Zustand zugeordnet. Diese Definition galt auch für den gruppenbasierten Cut-off-Wert, der sich aus dem Mittelwert aller Messwerte ergab. Eine Falsch-Zuordnung durch einen Cut-off-Wert wurde als falsch-positiv oder falsch-negativ definiert. Um die Präzision der gruppenbasierten und individualisierten Cut-off-Werten zu ermitteln, wurden die Fehlerraten mithilfe eines Fisher-Exakt-Tests verglichen. Die numerische Anzahl der falsch-klassifizierten Messwerte lag bei der Zuordnung mittels individueller Cut-off-Werte niedriger als bei gruppenbasierten Cut-off-Werten. Für Harnstoff zeigte sich ein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den individualisierten und gruppenbasierten Cut-off-Werten (falsch-erholt p = 0,007; falsch-ermüdet p = 0,002), wohingegen für CK keine statistisch signifikante Verbesserung durch den Individualisierungs-Algorithmus beobachtet werden konnte (falsch-erholt p = 0,275; falsch-ermüdet p = 0,291). Numerisch hingegen waren die Fehlerraten der CK niedriger als von Harnstoff. Somit konnte bestätigt werden, dass individualisierte Cut-off-Werte präzisere Aussagen über den Ermüdungszustand eines Athleten zulassen. Gleichzeitig konnte gezeigt werden, dass CK und Harnstoff für eine Individualisierung im professionellen Badminton geeignet sind, und der Individualisierungs-Algorithmus in andere Sportarten übertragbar ist. Die vorliegende Arbeit wurde im Juni 2019 in der Fachzeitschrift „Frontiers in Physiology“ veröffentlicht (siehe Kapitel 7 Publikation).