Jak vypočítat VO₂ a VCO₂ z údajů o dýchání
VO₂ popisuje kyslík spotřebovaný tělem, zatímco VCO₂ vyjadřuje množství vytvořeného oxidu uhličitého. V tomto průvodci se dozvíš, jaká měření, rovnice a kontroly jsou k výpočtu obou hodnot potřeba.
Co znamenají VO₂ a VCO₂
VO₂ je objem kyslíku, který tělo přijme za určitou dobu. VCO₂ je objem oxidu uhličitého, který za stejné období uvolní. Obvykle se uvádějí v litrech za minutu nebo mililitrech za minutu.
Tyto hodnoty nelze přesně vypočítat pouze z jídelního záznamu. Běžně se získávají měřením množství vdechovaného vzduchu a podílu kyslíku a oxidu uhličitého v tomto vzduchu. Tento postup se nazývá nepřímá kalorimetrie, protože spotřeba energie se odvozuje z výměny plynů.
- VO₂: kyslík spotřebovaný za minutu
- VCO₂: oxid uhličitý vytvořený za minutu
- VI: objem vdechnutého vzduchu za minutu
- VE: objem vydechnutého vzduchu za minutu
- F: podíl konkrétního plynu ve vzduchu
Měření potřebná k výpočtu
K výpočtu potřebuješ průtok vdechovaného a vydechovaného vzduchu a také podíl kyslíku a oxidu uhličitého v každém z nich. Podíl plynu se zapisuje jako desetinné číslo, takže údaj vyjádřený v procentech musíš před dosazením do rovnice vydělit 100. Všechny hodnoty proudění vzduchu musí odpovídat stejné délce časového úseku.
Objem plynu se mění podle teploty, tlaku a obsahu vodní páry. Vdechovaný a vydechovaný objem je proto před porovnáním potřeba převést na stejné referenční podmínky. V praxi tyto korekce obvykle provádějí správně nastavené měřicí systémy v rámci zpracování údajů.
- VI a VE v litrech za minutu
- Podíl kyslíku ve vdechovaném vzduchu, zapisovaný jako FIO₂
- Podíl kyslíku ve vydechovaném vzduchu, zapisovaný jako FEO₂
- Podíl oxidu uhličitého ve vdechovaném vzduchu, zapisovaný jako FICO₂
- Podíl oxidu uhličitého ve vydechovaném vzduchu, zapisovaný jako FECO₂
Výpočet průtoku vdechovaného vzduchu
Mnoho systémů s otevřeným okruhem měří přímo průtok vydechovaného vzduchu, ale průtok vdechovaného vzduchu neměří stejným způsobem. Objem vdechovaného vzduchu se pak dá odhadnout za předpokladu, že množství dusíku vstupujícího do těla a vystupujícího z něj zůstává stejné. Tento postup se nazývá Haldaneova transformace.
Nejprve vypočítej podíl dusíku tak, že od 1 odečteš podíly kyslíku a oxidu uhličitého. Objem vdechovaného vzduchu pak vypočítáš takto: VI = VE × (1 − FEO₂ − FECO₂) ÷ (1 − FIO₂ − FICO₂). Všechny podíly plynů ponech v desetinném tvaru a mezivýsledky nezaokrouhluj.
- Vypočítej podíl dusíku ve vydechovaném vzduchu: 1 − FEO₂ − FECO₂
- Vypočítej podíl dusíku ve vdechovaném vzduchu: 1 − FIO₂ − FICO₂
- Vyděl podíl ve vydechovaném vzduchu podílem ve vdechovaném vzduchu
- Výsledek vynásob hodnotou VE a získáš VI
Výpočet VO₂ a VCO₂
Jakmile máš VI a VE vyjádřené za shodných podmínek, můžeš vypočítat příjem kyslíku podle vzorce VO₂ = (VI × FIO₂) − (VE × FEO₂). Tvorbu oxidu uhličitého vypočítáš podle vzorce VCO₂ = (VE × FECO₂) − (VI × FICO₂). Pokud zadáš proudění vzduchu v litrech za minutu, obě výsledné hodnoty budou také v litrech za minutu.
Člen pro oxid uhličitý ve vdechovaném vzduchu bývá někdy velmi malý, ale neměl bys ho vynechávat, pokud ho daná metoda výpočtu výslovně nepovažuje za zanedbatelný. Když naměřenou hodnotu zachováš, rovnice zůstane konzistentní. V průběhu výpočtu používej nezaokrouhlené podíly plynů a zaokrouhli až konečný výsledek na rozumný počet desetinných míst.
- Pokud VI nebylo změřeno přímo, vypočítej ho
- Každou hodnotu proudění vzduchu vynásob odpovídajícím podílem plynu
- Odečtením vydechovaného kyslíku od vdechovaného vypočítáš VO₂
- Odečtením vdechovaného oxidu uhličitého od vydechovaného vypočítáš VCO₂
- Zkontroluj, že obě hodnoty používají stejnou jednotku a časové období
Převod a porovnání výsledků
Hodnotu v litrech za minutu převedeš na mililitry za minutu vynásobením 1 000. Chceš-li vyjádřit VO₂ vzhledem k tělesné hmotnosti, vynásob litry za minutu 1 000 a vyděl tělesnou hmotností v kilogramech. Výsledek se zapisuje v mililitrech na kilogram za minutu.
Relativní hodnoty můžou pomoct při porovnávání měření u lidí s různou tělesnou velikostí, ale samotný výpočet nevysvětluje všechny rozdíly mezi výsledky. Číslo může ovlivnit intenzita pohybu, způsob dýchání, nedávné jídlo i to, zda byla naměřená hodnota stabilní. Porovnávej pouze měření pořízená za dostatečně podobných podmínek.
- L/min na ml/min: vynásob 1 000
- Relativní VO₂: VO₂ v L/min × 1 000 ÷ tělesná hmotnost v kg
- Zaznamenej, zda měření proběhlo v klidu, nebo při pohybu
- Při porovnávání jednotlivých měření vždy používej stejnou jednotku
VCO₂ v souvislosti se sledováním stravy
Když vydělíš VCO₂ hodnotou VO₂, získáš respirační výměnný poměr, často zkracovaný jako RER. Tento poměr odráží směs sacharidů a tuků, kterou tělo v danou chvíli využívá, nejde však o přímé měření naposledy snědeného jídla. Krátkodobé měření se může hůře interpretovat při intenzivní námaze, měnící se intenzitě nebo nepravidelném dýchání.
Záznam stravy zachycuje přijatou energii a živiny, zatímco VO₂ a VCO₂ popisují výměnu plynů během měření. Bílkoviny a sacharidy poskytují přibližně 4 kcal na gram, zatímco tuk přibližně 9 kcal na gram, ale tyto učebnicové hodnoty nelze použít k přesné rekonstrukci výsledku měření výměny plynů. Výpočet z dýchání a jídelní záznam ber jako související zdroje informací, nikoli jako zaměnitelná měření.
- RER vypočítáš jako VCO₂ ÷ VO₂
- Používej hodnoty naměřené za stejné časové období
- Sleduj stabilní měření, ne jediný neobvyklý nádech nebo výdech
- Při vyhodnocování výsledku zaznamenej nedávné jídlo a pohyb