איך מחשבים VO₂ ו־VCO₂ מנתוני נשימה
VO₂ מתאר את החמצן שהגוף משתמש בו, ואילו VCO₂ מתאר את הפחמן הדו־חמצני שהוא מייצר. המדריך מסביר אילו מדידות, משוואות ובדיקות נדרשות לחישוב שני הערכים.
מה המשמעות של VO₂ ו־VCO₂
VO₂ הוא נפח החמצן שהגוף קולט לאורך זמן. VCO₂ הוא נפח הפחמן הדו־חמצני שהגוף פולט באותו פרק זמן. בדרך כלל מציינים את הערכים בליטרים לדקה או במיליליטרים לדקה.
אי אפשר לחשב את הערכים האלה בדיוק על סמך יומן אכילה בלבד. בדרך כלל מודדים את כמות האוויר שנושמים ואת שיעור החמצן והפחמן הדו־חמצני באוויר הזה. השיטה נקראת קלורימטריה עקיפה, משום שאת צריכת האנרגיה מסיקים מחילוף הגזים.
- VO₂: כמות החמצן שהגוף משתמש בה בדקה
- VCO₂: כמות הפחמן הדו־חמצני שהגוף מייצר בדקה
- VI: נפח האוויר הנשאף בדקה
- VE: נפח האוויר הננשף בדקה
- F: החלק היחסי של גז מסוים באוויר
המדידות הדרושות לחישוב
החישוב דורש נתונים על זרימת האוויר בשאיפה ובנשיפה, וכן על שיעור החמצן והפחמן הדו־חמצני בכל אחד מהם. שיעור הגז נכתב כמספר עשרוני, ולכן יש לחלק קריאה שמוצגת באחוזים ב־100 לפני שמציבים אותה במשוואה. כל ערכי זרימת האוויר צריכים להתייחס לאותו פרק זמן.
נפח הגז משתנה בהתאם לטמפרטורה, ללחץ ולאדי המים. לכן יש להביא את נפחי האוויר הנשאף והננשף לאותם תנאי ייחוס לפני שמשווים ביניהם. בפועל, מערכות מדידה שהוגדרו כראוי מבצעות בדרך כלל את התיקונים האלה כחלק מעיבוד הנתונים.
- VI ו־VE בליטרים לדקה
- שיעור החמצן באוויר הנשאף, מסומן FIO₂
- שיעור החמצן באוויר הננשף, מסומן FEO₂
- שיעור הפחמן הדו־חמצני באוויר הנשאף, מסומן FICO₂
- שיעור הפחמן הדו־חמצני באוויר הננשף, מסומן FECO₂
חישוב זרימת האוויר בשאיפה
מערכות רבות במעגל פתוח מודדות ישירות את זרימת האוויר בנשיפה, אך אינן מודדות את זרימת האוויר בשאיפה באותה דרך. במקרה כזה אפשר לאמוד את נפח האוויר הנשאף בהנחה שכמות החנקן שנכנסת לגוף ויוצאת ממנו אינה משתנה. שיטה זו נקראת טרנספורמציית הלדיין.
תחילה מחשבים את שיעור החנקן על ידי הפחתת שיעורי החמצן והפחמן הדו־חמצני מ־1. לאחר מכן מחשבים את נפח האוויר הנשאף לפי המשוואה VI = VE × (1 − FEO₂ − FECO₂) ÷ (1 − FIO₂ − FICO₂). יש להשתמש בשיעורי הגזים כמספרים עשרוניים ולא לעגל במהלך שלבי הביניים.
- חישוב שיעור החנקן באוויר הננשף: 1 − FEO₂ − FECO₂
- חישוב שיעור החנקן באוויר הנשאף: 1 − FIO₂ − FICO₂
- חלוקת השיעור באוויר הננשף בשיעור באוויר הנשאף
- הכפלת התוצאה ב־VE לקבלת VI
חישוב VO₂ ו־VCO₂
לאחר שמחשבים את VI ואת VE באותם תנאים, אפשר לחשב את קליטת החמצן לפי VO₂ = (VI × FIO₂) − (VE × FEO₂). את ייצור הפחמן הדו־חמצני אפשר לחשב לפי VCO₂ = (VE × FECO₂) − (VI × FICO₂). אם מזינים את זרימת האוויר בליטרים לדקה, גם התוצאות יהיו בליטרים לדקה.
לפעמים שיעור הפחמן הדו־חמצני באוויר הנשאף נמוך מאוד, אבל אין להשמיט אותו אלא אם שיטת החישוב קובעת במפורש שאפשר להתייחס אליו כזניח. השארת הערך שנמדד שומרת על עקביות המשוואה. השתמשו בשיעורי גזים שלא עוגלו לאורך כל החישוב, ועגלו רק את התוצאה הסופית למספר סביר של ספרות אחרי הנקודה.
- חשבו את VI אם הוא לא נמדד ישירות
- הכפילו כל ערך של זרימת אוויר בשיעור הגז המתאים לו
- הפחיתו את החמצן באוויר הננשף מהחמצן באוויר הנשאף כדי לחשב VO₂
- הפחיתו את הפחמן הדו־חמצני באוויר הנשאף מזה שבאוויר הננשף כדי לחשב VCO₂
- בדקו ששתי התוצאות מצוינות באותה יחידה ומתייחסות לאותו פרק זמן
המרת התוצאות והשוואתן
אפשר להמיר ערך בליטרים לדקה למיליליטרים לדקה על ידי הכפלתו ב־1,000. כדי לבטא VO₂ ביחס למסת הגוף, מכפילים את הערך בליטרים לדקה ב־1,000 ומחלקים במשקל הגוף בקילוגרמים. התוצאה מצוינת במיליליטרים לקילוגרם לדקה.
ערכים יחסיים יכולים לעזור להשוות בין מדידות של אנשים במשקלי גוף שונים, אבל החישוב אינו מסביר כל הבדל בין התוצאות. עצימות התנועה, דפוס הנשימה, אכילה לאחרונה והשאלה אם המדידה הייתה יציבה — כל אלה עשויים להשפיע על הערך. השוו בין מדידות רק כשהתנאים דומים במידה סבירה.
- מליטר לדקה למיליליטר לדקה: הכפילו ב־1,000
- VO₂ יחסי: VO₂ בליטרים לדקה × 1,000 ÷ מסת הגוף בקילוגרמים
- ציינו אם המדידה נעשתה במנוחה או תוך כדי תנועה
- השתמשו באותה יחידה בכל פעם שמשווים בין אימונים
שימוש ב־VCO₂ לצד מעקב אחר התזונה
חלוקת VCO₂ ב־VO₂ נותנת את מנת חילוף הגזים הנשימתית, המכונה לעיתים RER. היחס הזה משקף את השילוב בין פחמימות לשומן שבהם הגוף משתמש באותו רגע, אך הוא אינו מדידה ישירה של המזון שנאכל לאחרונה. מאמץ עצים, שינוי בעצימות ודפוס נשימה לא סדיר יכולים להקשות על פירוש של מדידה קצרה.
מעקב אחר התזונה מתעד את האנרגיה ואת רכיבי התזונה שנצרכו, ואילו VO₂ ו־VCO₂ מתארים את חילוף הגזים בזמן המדידה. חלבון ופחמימות מספקים כ־4 קק״ל לגרם, ואילו שומן מספק כ־9 קק״ל לגרם, אך אי אפשר להשתמש בערכים המקובלים האלה כדי לשחזר תוצאה מדויקת של חילוף גזים. התייחסו לחישוב הנשימתי וליומן האכילה כמקורות מידע משלימים, ולא כמדידות שאפשר להחליף ביניהן.
- חשבו RER כך: VCO₂ ÷ VO₂
- השתמשו בערכים שנמדדו באותו פרק זמן
- חפשו מדידה יציבה ולא נשימה חריגה אחת
- ציינו אכילה ותנועה מהזמן האחרון כשאתם בוחנים את התוצאה