Химические исследования выдыхаемого воздуха

Для исследования выдыхаемого воздуха используются различные методические приемы. До недавнего времени основной путь исследования заключался в заборе выдыхаемого воздуха в специальные газонепронецаемые мешки с помощью дыхательной маски с вмонтированными в нее клапанами и последующего его анализа на газоанализаторе (химическом или электрическом) для установления процентного содержания О₂ и СО₂. Одновременно измерялся объем выдохнутого воздуха, на основании чего рассчитывались размеры легочной вентиляции, которые приводились к стандартным условиям: температура 0^оС, давление 760 мм. рт. ст., сухое состояние. На основании полученных данных о размерах легочной вентиляции, процентном содержании О₂ и СО₂ рассчитывалось количество потребляемого кислорода и выделяемой углекислоты.

Остановимся на характеристике отдельных показателей, которые можно получить на основе анализа выдыхаемого воздуха.

Максимальное потребление кислорода (МПК)

МПК - широко распространенный интегративный (обобщенный) показатель уровня развития системы аэробного энергообеспечения. В состоянии покоя потребление кислорода у взрослого человека составляет 0,3-0,4 литра в минуту. При выполнении упражнений умеренной и отчасти большой мощности потребление О₂ увеличивается в линейной зависимости от повышения интенсивности работы. При работе достаточно высокой интенсивности линейная зависимость между О₂ потреблением и интенсивностью работы нарушается. Потребление кислорода стабилизируется на уровне МПК.

МПК – это наибольшее потребление кислорода в единицу времени, которое может быть достигнуто человеком при выполнении интенсивной мышечной работы. Уровень МПК зависит от многих причин: возраста, пола, тренированности, спортивной специализации. В практике используются абсолютные (в литрах потребляемого О₂ в минуту) и относительные (в миллилитрах на кг массы тела в минуту) значения МПК.

У выдающихся спортсменов, специализирующихся в видах спорта с длительными непрерывными нагрузками (бег на длинные дистанции, лыжные гонки и т.п.) абсолютные значения МПК могут достигать 5 и более л/мин. Обладая одинаковыми абсолютными значениями МПК, люди с разной массой тела характеризуются разным уровнем развития системы аэробного энергообеспечения. Поэтому более информативны относительные значения МПК. У разных людей они варьируют в диапазоне от 20 до 85 мл/(кг·мин) и более. Около 20 мл/(кг·мин) обнаруживается у людей с крайне низким уровнем аэробных возможностей. Значения 85 мл/(кг·мин) и более – у выдающихся спортсменов, специализирующихся в «аэробных видах спорта»: лыжных гонках, беге на длинные дистанции и др.

Для достижения МПК большое значение имеет тестирующая нагрузка. Она должна продолжаться не менее 2 минут, чтобы все органы и системы организма, ответственные за потребление, транспорт и использование кислорода успели усилить свою деятельность и выйти на оптимальный уровень функционирования. Для определения МПК чаще всего используется тест со ступенчатым увеличением нагрузки (беговой или с работой на велотренажере). Продолжительность работы на каждой ступени должна составлять не менее 2 минут, работа выполняется до предела. Определение параметров кислородного потребления проводится в течение 30 последних секунд на каждой ступени работы.

Подтверждением того, что достигнут максимальный уровень потребления О₂, может служить частота сердечных сокращений. МПК достигается при максимальной производительности сердца, когда левый желудочек перекачивает в большой круг кровообращения наибольшее количество крови. Это происходит при значениях ЧСС 180-190 уд/мин.