Tạp chí

Cách tính VO₂ và VCO₂ từ dữ liệu hô hấp

VO₂ mô tả lượng oxy cơ thể sử dụng, còn VCO₂ mô tả lượng carbon dioxide cơ thể tạo ra. Hướng dẫn này giải thích các phép đo, phương trình và bước kiểm tra cần thiết để tính cả hai chỉ số.

VO₂ và VCO₂ là gì

VO₂ là thể tích oxy cơ thể hấp thụ trong một khoảng thời gian. VCO₂ là thể tích carbon dioxide thải ra trong cùng khoảng thời gian đó. Các giá trị này thường được biểu thị bằng lít mỗi phút hoặc mililít mỗi phút.

Chỉ dựa vào nhật ký ăn uống thì không thể tính chính xác các giá trị này. Thông thường, người ta đo lượng không khí hít thở và tỷ lệ oxy, carbon dioxide trong không khí đó. Phương pháp này gọi là phép đo nhiệt lượng gián tiếp, vì mức sử dụng năng lượng được suy ra từ sự trao đổi khí.

  • VO₂: lượng oxy sử dụng mỗi phút
  • VCO₂: lượng carbon dioxide tạo ra mỗi phút
  • VI: thể tích khí hít vào mỗi phút
  • VE: thể tích khí thở ra mỗi phút
  • F: tỷ lệ của một loại khí cụ thể trong không khí

Các phép đo cần thiết để tính toán

Phép tính cần lưu lượng khí hít vào và thở ra, cùng với tỷ lệ oxy và carbon dioxide trong mỗi luồng khí. Tỷ lệ khí được viết dưới dạng số thập phân, vì vậy nếu số đo là phần trăm thì cần chia cho 100 trước khi đưa vào phương trình. Tất cả giá trị lưu lượng khí phải tính trong cùng một khoảng thời gian.

Thể tích khí thay đổi theo nhiệt độ, áp suất và hơi nước. Vì vậy, thể tích khí hít vào và thở ra cần được quy đổi về cùng điều kiện tham chiếu trước khi so sánh. Trên thực tế, các hệ thống đo được cấu hình phù hợp thường tự thực hiện những hiệu chỉnh này trong quá trình xử lý.

  • VI và VE, tính bằng lít mỗi phút
  • Tỷ lệ oxy trong khí hít vào, ký hiệu FIO₂
  • Tỷ lệ oxy trong khí thở ra, ký hiệu FEO₂
  • Tỷ lệ carbon dioxide trong khí hít vào, ký hiệu FICO₂
  • Tỷ lệ carbon dioxide trong khí thở ra, ký hiệu FECO₂

Tính lưu lượng khí hít vào

Nhiều hệ thống mạch hở đo trực tiếp lưu lượng khí thở ra nhưng không đo lưu lượng khí hít vào theo cách tương tự. Khi đó, có thể ước tính thể tích khí hít vào bằng giả định rằng lượng nitơ đi vào và rời khỏi cơ thể không đổi. Phương pháp này gọi là phép biến đổi Haldane.

Trước tiên, tính tỷ lệ nitơ bằng cách lấy 1 trừ đi tỷ lệ oxy và carbon dioxide. Sau đó tính thể tích khí hít vào theo công thức VI = VE × (1 − FEO₂ − FECO₂) ÷ (1 − FIO₂ − FICO₂). Hãy giữ tất cả tỷ lệ khí ở dạng số thập phân và không làm tròn trong các bước trung gian.

  • Tính tỷ lệ nitơ trong khí thở ra: 1 − FEO₂ − FECO₂
  • Tính tỷ lệ nitơ trong khí hít vào: 1 − FIO₂ − FICO₂
  • Lấy tỷ lệ trong khí thở ra chia cho tỷ lệ trong khí hít vào
  • Nhân kết quả với VE để tính VI

Tính VO₂ và VCO₂

Khi đã có VI và VE trong cùng điều kiện, có thể tính lượng oxy hấp thụ theo công thức VO₂ = (VI × FIO₂) − (VE × FEO₂). Có thể tính lượng carbon dioxide tạo ra theo công thức VCO₂ = (VE × FECO₂) − (VI × FICO₂). Nếu nhập lưu lượng khí bằng lít mỗi phút, cả hai kết quả cũng sẽ có đơn vị lít mỗi phút.

Thành phần carbon dioxide trong khí hít vào đôi khi rất nhỏ, nhưng không nên bỏ qua trừ khi phương pháp tính cụ thể xem giá trị này là không đáng kể. Giữ nguyên giá trị đo được giúp phương trình nhất quán. Hãy dùng tỷ lệ khí chưa làm tròn trong suốt quá trình tính và chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến số chữ số thập phân hợp lý.

  • Tính VI nếu chưa được đo trực tiếp
  • Nhân mỗi giá trị lưu lượng khí với tỷ lệ khí tương ứng
  • Lấy lượng oxy thở ra trừ khỏi lượng oxy hít vào để tính VO₂
  • Lấy lượng carbon dioxide hít vào trừ khỏi lượng carbon dioxide thở ra để tính VCO₂
  • Kiểm tra để bảo đảm cả hai kết quả dùng cùng đơn vị và khoảng thời gian

Quy đổi và so sánh kết quả

Có thể đổi giá trị tính bằng lít mỗi phút sang mililít mỗi phút bằng cách nhân với 1.000. Để biểu thị VO₂ theo khối lượng cơ thể, nhân số lít mỗi phút với 1.000 rồi chia cho khối lượng cơ thể tính bằng kilôgam. Kết quả được ghi bằng mililít trên kilôgam mỗi phút.

Các giá trị tương đối có thể giúp so sánh số đo giữa những người có vóc dáng khác nhau, nhưng phép tính không giải thích được mọi khác biệt giữa các kết quả. Cường độ vận động, kiểu thở, lượng thức ăn vừa ăn và việc số đo có ổn định hay không đều có thể ảnh hưởng đến con số. Chỉ so sánh các số đo khi điều kiện đo tương đối giống nhau.

  • L/phút sang ml/phút: nhân với 1.000
  • VO₂ tương đối: VO₂ tính bằng L/phút × 1.000 ÷ khối lượng cơ thể tính bằng kg
  • Ghi lại số đo được lấy khi nghỉ ngơi hay khi vận động
  • Dùng cùng một đơn vị khi so sánh các buổi đo

Sử dụng VCO₂ cùng với việc theo dõi ăn uống

Lấy VCO₂ chia cho VO₂ sẽ cho ra tỷ số trao đổi hô hấp, thường viết tắt là RER. Tỷ số này phản ánh hỗn hợp carbohydrate và chất béo đang được sử dụng vào thời điểm đó, nhưng không trực tiếp cho biết loại thức ăn vừa ăn. Gắng sức cao, cường độ thay đổi và nhịp thở chưa ổn định có thể khiến một số đo ngắn khó diễn giải hơn.

Theo dõi ăn uống ghi lại năng lượng và chất dinh dưỡng đã nạp vào, trong khi VO₂ và VCO₂ mô tả sự trao đổi khí trong khoảng thời gian đo. Mỗi gram protein và carbohydrate cung cấp khoảng 4 kcal, còn mỗi gram chất béo cung cấp khoảng 9 kcal, nhưng không thể dùng các hệ số lý thuyết này để dựng lại chính xác kết quả trao đổi khí. Hãy xem phép tính dựa trên hơi thở và nhật ký ăn uống là hai nguồn thông tin có liên quan, chứ không phải hai phép đo có thể thay thế cho nhau.

  • Tính RER bằng VCO₂ ÷ VO₂
  • Dùng các giá trị được đo trong cùng một khoảng thời gian
  • Tìm số đo ổn định thay vì dựa vào một nhịp thở bất thường
  • Ghi lại việc ăn uống gần đây và vận động khi xem xét kết quả

Cũng trên tạp chí