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Come calcolare VO₂ e VCO₂ dai dati respiratori

VO₂ descrive l’ossigeno utilizzato dall’organismo, mentre VCO₂ descrive l’anidride carbonica prodotta. Questa guida spiega le misurazioni, le equazioni e i controlli necessari per calcolare entrambi i valori.

Che cosa significano VO₂ e VCO₂

VO₂ è il volume di ossigeno assorbito dall’organismo nel tempo. VCO₂ è il volume di anidride carbonica rilasciato nello stesso periodo. Di solito si esprimono in litri al minuto o millilitri al minuto.

Questi valori non si possono calcolare con precisione usando solo un diario alimentare. Si ottengono normalmente misurando la quantità di aria respirata e le proporzioni di ossigeno e anidride carbonica contenute nell’aria. Questo metodo si chiama calorimetria indiretta, perché il consumo energetico viene dedotto dallo scambio gassoso.

VO₂: ossigeno utilizzato al minuto
VCO₂: anidride carbonica prodotta al minuto
VI: volume di aria inspirata al minuto
VE: volume di aria espirata al minuto
F: frazione di un determinato gas nell’aria

Misurazioni necessarie per il calcolo

Per il calcolo servono il flusso d’aria inspirata ed espirata, oltre alle frazioni di ossigeno e anidride carbonica in ciascun flusso. Una frazione di gas si scrive come numero decimale: se la misurazione è espressa in percentuale, prima di inserirla nell’equazione devi dividerla per 100. Tutti i valori del flusso d’aria devono riferirsi allo stesso intervallo di tempo.

Il volume dei gas varia con la temperatura, la pressione e il vapore acqueo. Prima di confrontarli, quindi, i volumi inspirato ed espirato devono essere espressi nelle stesse condizioni di riferimento. In pratica, i sistemi di misurazione configurati correttamente applicano di solito queste correzioni durante l’elaborazione dei dati.

VI e VE in litri al minuto
Frazione di ossigeno inspirato, indicata come FIO₂
Frazione di ossigeno espirato, indicata come FEO₂
Frazione di anidride carbonica inspirata, indicata come FICO₂
Frazione di anidride carbonica espirata, indicata come FECO₂

Calcolare il flusso d’aria inspirata

Molti sistemi a circuito aperto misurano direttamente il flusso d’aria espirata, ma non misurano quello inspirato nello stesso modo. In tal caso, il volume inspirato può essere stimato supponendo che la quantità di azoto che entra ed esce dall’organismo non cambi. Questo metodo è noto come trasformazione di Haldane.

Per prima cosa calcola la frazione di azoto sottraendo da 1 le frazioni di ossigeno e anidride carbonica. Il volume inspirato si calcola poi così: VI = VE × (1 − FEO₂ − FECO₂) ÷ (1 − FIO₂ − FICO₂). Mantieni tutte le frazioni dei gas in forma decimale e non arrotondare nei passaggi intermedi.

Trova la frazione di azoto espirato: 1 − FEO₂ − FECO₂
Trova la frazione di azoto inspirato: 1 − FIO₂ − FICO₂
Dividi la frazione espirata per quella inspirata
Moltiplica il risultato per VE per ottenere VI

Calcolare VO₂ e VCO₂

Una volta ottenuti VI e VE in condizioni di riferimento corrispondenti, puoi calcolare l’assorbimento di ossigeno con la formula VO₂ = (VI × FIO₂) − (VE × FEO₂). La produzione di anidride carbonica si calcola con VCO₂ = (VE × FECO₂) − (VI × FICO₂). Se inserisci il flusso d’aria in litri al minuto, anche i risultati saranno in litri al minuto.

La frazione di anidride carbonica inspirata a volte è molto piccola, ma non va eliminata a meno che il metodo di calcolo non la consideri esplicitamente trascurabile. Mantenere il valore misurato rende l’equazione coerente. Usa frazioni dei gas non arrotondate in tutti i passaggi e arrotonda solo il risultato finale a un numero ragionevole di cifre decimali.

Calcola VI se non è stato misurato direttamente
Moltiplica ciascun valore del flusso d’aria per la frazione del gas corrispondente
Sottrai l’ossigeno espirato da quello inspirato per trovare VO₂
Sottrai l’anidride carbonica inspirata da quella espirata per trovare VCO₂
Verifica che entrambi i risultati usino la stessa unità e lo stesso intervallo di tempo

Convertire e confrontare i risultati

Puoi convertire un valore in litri al minuto in millilitri al minuto moltiplicandolo per 1.000. Per esprimere VO₂ in rapporto alla massa corporea, moltiplica i litri al minuto per 1.000 e dividi per la massa corporea in chilogrammi. Il risultato si esprime in millilitri per chilogrammo al minuto.

I valori relativi possono aiutarti a confrontare misurazioni effettuate su persone con masse corporee diverse, ma il calcolo non spiega ogni differenza tra i risultati. L’intensità del movimento, il ritmo respiratorio, quanto hai mangiato di recente e la stabilità della misurazione possono influire sul valore. Confronta le misurazioni solo quando le condizioni sono abbastanza simili.

Da L/min a ml/min: moltiplica per 1.000
VO₂ relativo: VO₂ in L/min × 1.000 ÷ massa corporea in kg
Annota se la misurazione è stata effettuata a riposo o durante il movimento
Usa sempre la stessa unità quando confronti le sessioni

Usare VCO₂ insieme al monitoraggio alimentare

Dividendo VCO₂ per VO₂ ottieni il quoziente respiratorio, spesso abbreviato in RER. Questo rapporto riflette la miscela di carboidrati e grassi utilizzata in quel momento, ma non indica direttamente quale alimento hai mangiato più di recente. Uno sforzo intenso, variazioni d’intensità e un ritmo respiratorio irregolare possono rendere più difficile interpretare una misurazione di breve durata.

Il monitoraggio alimentare registra l’energia e i nutrienti assunti, mentre VO₂ e VCO₂ descrivono lo scambio gassoso durante il periodo di misurazione. Proteine e carboidrati forniscono circa 4 kcal per grammo, mentre i grassi ne forniscono circa 9, ma questi fattori teorici non permettono di ricostruire un risultato preciso dello scambio gassoso. Considera il calcolo basato sul respiro e il diario alimentare come fonti di informazioni correlate, ma non intercambiabili.

Calcola il RER come VCO₂ ÷ VO₂
Usa valori riferiti allo stesso intervallo di tempo
Cerca una misurazione stabile anziché basarti su un singolo respiro insolito
Quando esamini il risultato, annota se hai mangiato o fatto movimento di recente