Для определения ПК используется формула (1)
ПК = Ов х СК х 60 / П х 100 х МТ,
где ПК - потребление кислорода, мл/ кг/мин; Ов - объем воздуха в отделах легких, мл; СК - содержание кислорода в легочном воздухе, %; 60 - коэффициент для пересчета данных, с; П - продолжительность ПОВД, с;100 - коэффициент для пересчета данных на 100 мл; МТ - масса тела, кг.
Далее рассчитываются ЭЗ по формуле (2)
ЭЗ= ПК х КЭК/ 1000,
где ЭЗ - энергетические затраты, ккал/кг/мин; КЭК - калорический эквивалент кислорода, который при смешанном типе питания с преобладанием углеводного и дыхательном коэффициенте 0, 85, равен 4, 86 ккал/л [1, 2]; 1000 - коэффициент для пересчета данных, мл.
Показано [3-5], что ПОВД на выдохе вдвое короче, чем на вдохе, вследствие разницы между количествами кислорода, которые могут быть использованы в том и другом случае. Во время ПОВД на выдохе кровь обменивается газами с остаточным объемом [3, 4], во время ПОВД на вдохе в газообмене участвует функциональная остаточная емкость [3, 4]. Запас кислорода в легочных объемах расходуется значительно быстрее при физических и эмоциональных нагрузках.
Данные о продолжительности ПО ВД, которые получены в экспериментах, совпадают по величине с рассчитанными на основании показателей, характеризующих нормальное легочное дыхание. Так, если у взрослого человека артериовенозная разница по кислороду составляет 60-80 мл крови [1, 2], то при стандартной величине частоты сердечных сокращений порядка 60 уд./мин через легкие проходит около 70 мл крови, содержащей до 8 мл кислорода. Это значит, что 260 расчетных мл кислорода, содержащихся в остаточном объеме легких, могут быть полностью исчерпаны во время ПОВД примерно за 30 с, а 530 расчетных мл кислорода из функциональной остаточной емкости - почти за 70 с. Эти величины того же порядка, что и получаемые по предложенным формулам с учетом продолжительности ПОВД.
Соотношение между начальным количеством кислорода в легочном объеме и временем его полного расходования характеризует уровень потребления этого газа тканями. Для человека в возрасте 20- 30 лет наименьшая величина ПК (5,4 мл/кг/мин) получена в условиях применения ПОВД на вдохе в покое, наибольшая величина ПК (14 мл/кг/мин) - при сочетании с дополнительной физической нагрузкой. Как видно, уровень ПК в условиях апноэ совпадает с величиной этого показателя, получаемой в опытах при нормальном дыхании.
Следует, однако, заметить, что расчеты по формуле (1) предполагают полное расходование кислорода, содержащегося в легочных объемах. В действительности расходуется количество, на 10-15 % меньшее, о чем можно судить на основании следующих соображений. Диффузия кислорода из легких в кровь снижается по мере его расходования и прекращается к тому моменту, когда рО2 в альвеолах становится таким же, как и крови, то есть, 37 мм рт.ст. Снижение рО2, связанное с использованием кислорода тканями, значительно превышает прирост рСО2 [6]. При условии, что общее давление воздуха в альвеолах не меняется, а меняется только его состав [6, 7], для поддержания рО2 на уровне 37 мм рт.ст. достаточно 90 мл кислорода. С помощью формулы (2) определяются ЭЗ в покое и вызванные применением функциональных проб. ПОВД даже в состоянии покоя связана с ЭЗ около 0,03 ккал/кг/мин, что соответствует работе легкой и средней степени тяжести. Дополнительная физическая нагрузка в экспериментах с применением ПОВД увеличивает ПК и ЭЗ, что обусловлено, по-видимому, потреблением энергии мышцами, удерживающими грудную клетку на высоте максимального вдоха [8].
Результаты исследований указывают на возможность приближенного учета ЭЗ с применением ПОВД у человека в состоянии покоя и при нагрузках, для измерения специфического динамического действия пищи, влияния препаратов, при решении задач учебного и научно-исследова-тельского характера.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Косицкий Г.И. (ред.). Физиология человека. М. Медицина. 1985.
- Шмидт Р., Тевс Г. (ред.). Физиология человека. Т. 3. Кровь, кровообращение, дыхание. М. Мир. 1986.
- Иржак Л.И. Определение функциональной остаточной емкости легких у человека с помощью проб. Генчи и Штанге. // Рос.физиол. ж. им. И.М.Сеченова. 2001. Т. 87. № 2. С. 279- 281.
- Иржак Л.И. Потребление кислорода и энергетические затраты, связанные с применением проб Генчи и Штанге. // Рос. физиол. ж. им. И.М.Сеченова. 2002. Т. 88. № 7. С. 935- 938.
- Иржак Л.И., Поляков П.В. Продолжительность произвольной остановки внешнего дыхания и показатели крови. // Физиология человека. 2002. Т. 28. № 1. С. 25- 28.
- Pijper J. Pysiological equilibria of gas cavities in the body. In: Handbook of physiology. V. II. Sect. 3. Respiration. 1966. Washington. D.C. Amer. Physiol. Soc. P. 1205- 1218.
- Macklem P.T., Wilson N.J. Measurement of intrabronchial pressure in man. // J.Appl. Physiol. 1965. V. 20. N 2. P. 653- 660.
- Исаев Г.Г. Физиология дыхательных мышц. В кн:. Физиология дыхания. СПб. Наука. 1994.