چگونه VO₂ و VCO₂ را از داده‌های تنفس محاسبه کنیم
VO₂ نشان می‌دهد بدن چه مقدار اکسیژن مصرف می‌کند و VCO₂ مقدار دی‌اکسیدکربنی را که تولید می‌شود. در این راهنما با اندازه‌گیری‌ها، معادله‌ها و بررسی‌های لازم برای محاسبه هر دو مقدار آشنا می‌شوید.
VO₂ و VCO₂ چه معنایی دارند
VO₂ حجم اکسیژنی است که بدن در واحد زمان جذب می‌کند. VCO₂ حجم دی‌اکسیدکربنی است که بدن در همین مدت بیرون می‌دهد. این مقادیر معمولاً بر حسب لیتر در دقیقه یا میلی‌لیتر در دقیقه گزارش می‌شوند.
محاسبه دقیق این مقادیر فقط با ثبت خوراکی‌ها امکان‌پذیر نیست. معمولاً آن‌ها را با اندازه‌گیری حجم هوای تنفس‌شده و نسبت اکسیژن و دی‌اکسیدکربن موجود در آن هوا به دست می‌آورند. به این روش «کالری‌سنجی غیرمستقیم» می‌گویند، چون مصرف انرژی از روی تبادل گازها برآورد می‌شود.
- VO₂: اکسیژن مصرف‌شده در هر دقیقه
- VCO₂: دی‌اکسیدکربن تولیدشده در هر دقیقه
- VI: حجم هوای دَمی در هر دقیقه
- VE: حجم هوای بازدَمی در هر دقیقه
- F: سهم یک گاز مشخص در هوا
اندازه‌گیری‌های لازم برای محاسبه
برای محاسبه به جریان هوای دَمی و بازدَمی و نیز سهم اکسیژن و دی‌اکسیدکربن در هرکدام نیاز است. سهم گاز به‌صورت عدد اعشاری نوشته می‌شود؛ بنابراین اگر مقدار به شکل درصد گزارش شده باشد، پیش از وارد کردن آن در معادله باید بر ۱۰۰ تقسیم شود. همه مقادیر جریان هوا باید مربوط به بازه زمانی یکسانی باشند.
حجم گاز با دما، فشار و بخار آب تغییر می‌کند. بنابراین پیش از مقایسه، حجم‌های دَمی و بازدَمی باید بر اساس شرایط مرجع یکسان بیان شوند. در عمل، دستگاه‌های اندازه‌گیری که درست تنظیم شده‌اند معمولاً این اصلاحات را در فرایند پردازش خود انجام می‌دهند.
- VI و VE بر حسب لیتر در دقیقه
- سهم اکسیژن دَمی، با نماد FIO₂
- سهم اکسیژن بازدَمی، با نماد FEO₂
- سهم دی‌اکسیدکربن دَمی، با نماد FICO₂
- سهم دی‌اکسیدکربن بازدَمی، با نماد FECO₂
محاسبه جریان هوای دَمی
بسیاری از دستگاه‌های مدار باز، جریان هوای بازدَمی را مستقیماً اندازه می‌گیرند، اما جریان هوای دَمی را به همان روش نمی‌سنجند. در این حالت می‌توان حجم دَمی را با این فرض برآورد کرد که مقدار نیتروژن واردشده و خارج‌شده از بدن تغییر نمی‌کند. این روش «تبدیل هالدین» نام دارد.
ابتدا با کم کردن سهم اکسیژن و دی‌اکسیدکربن از ۱، سهم نیتروژن را محاسبه کنید. سپس حجم دَمی را با این معادله به دست آورید: VI = VE × (۱ − FEO₂ − FECO₂) ÷ (۱ − FIO₂ − FICO₂). سهم همه گازها را به‌صورت عدد اعشاری وارد کنید و در محاسبات میانی گرد نکنید.
- سهم نیتروژن بازدَمی را به دست آورید: ۱ − FEO₂ − FECO₂
- سهم نیتروژن دَمی را به دست آورید: ۱ − FIO₂ − FICO₂
- سهم بازدَمی را بر سهم دَمی تقسیم کنید
- حاصل را در VE ضرب کنید تا VI به دست آید
محاسبه VO₂ و VCO₂
وقتی VI و VE با شرایط یکسان در دسترس باشند، می‌توان جذب اکسیژن را با این معادله محاسبه کرد: VO₂ = (VI × FIO₂) − (VE × FEO₂). تولید دی‌اکسیدکربن نیز با این معادله محاسبه می‌شود: VCO₂ = (VE × FECO₂) − (VI × FICO₂). اگر جریان هوا را بر حسب لیتر در دقیقه وارد کنید، پاسخ هر دو نیز بر حسب لیتر در دقیقه خواهد بود.
مقدار دی‌اکسیدکربن دَمی گاهی بسیار کم است، اما نباید آن را حذف کنید، مگر اینکه روش محاسبه مشخصاً آن را ناچیز در نظر بگیرد. نگه داشتن مقدار اندازه‌گیری‌شده باعث می‌شود معادله یکدست بماند. در همه محاسبات از سهم گازهای گردنشده استفاده کنید و فقط نتیجه نهایی را تا تعداد رقم اعشار مناسب گرد کنید.
- اگر VI مستقیماً اندازه‌گیری نشده، آن را محاسبه کنید
- هر مقدار جریان هوا را در سهم گاز متناظر با آن ضرب کنید
- اکسیژن بازدَمی را از اکسیژن دَمی کم کنید تا VO₂ به دست آید
- دی‌اکسیدکربن دَمی را از دی‌اکسیدکربن بازدَمی کم کنید تا VCO₂ به دست آید
- بررسی کنید که هر دو پاسخ واحد و بازه زمانی یکسانی داشته باشند
تبدیل و مقایسه نتایج
برای تبدیل مقدار بر حسب لیتر در دقیقه به میلی‌لیتر در دقیقه، آن را در ۱٬۰۰۰ ضرب کنید. برای بیان VO₂ نسبت به وزن بدن، مقدار لیتر در دقیقه را در ۱٬۰۰۰ ضرب و بر وزن بدن به کیلوگرم تقسیم کنید. نتیجه بر حسب میلی‌لیتر به‌ازای هر کیلوگرم در دقیقه نوشته می‌شود.
مقادیر نسبی می‌توانند به مقایسه اندازه‌گیری‌های افراد با وزن‌های متفاوت کمک کنند، اما این محاسبه همه تفاوت‌های نتایج را توضیح نمی‌دهد. شدت فعالیت، الگوی تنفس، خوردن غذا در زمان نزدیک به اندازه‌گیری و پایدار بودن یا نبودن عدد همگی می‌توانند بر مقدار به‌دست‌آمده اثر بگذارند. فقط زمانی نتایج را با هم مقایسه کنید که شرایط اندازه‌گیری تا حد معقولی مشابه باشند.
- تبدیل لیتر در دقیقه به میلی‌لیتر در دقیقه: ضرب در ۱٬۰۰۰
- VO₂ نسبی: VO₂ بر حسب لیتر در دقیقه × ۱٬۰۰۰ ÷ وزن بدن بر حسب کیلوگرم
- ثبت کنید که اندازه‌گیری در حالت استراحت انجام شده یا هنگام فعالیت
- برای مقایسه جلسه‌ها همیشه از یک واحد استفاده کنید
استفاده از VCO₂ در کنار ثبت خوراکی‌ها
تقسیم VCO₂ بر VO₂ نسبت تبادل تنفسی را به دست می‌دهد که معمولاً به اختصار RER نامیده می‌شود. این نسبت ترکیب کربوهیدرات و چربی مصرف‌شده در همان لحظه را نشان می‌دهد، اما مستقیماً مشخص نمی‌کند که آخرین غذایی که خورده‌اید چه بوده است. فعالیت پرفشار، تغییر شدت فعالیت و ناپایداری الگوی تنفس می‌توانند تفسیر یک اندازه‌گیری کوتاه را دشوارتر کنند.
ثبت خوراکی‌ها انرژی و مواد مغذی مصرف‌شده را نشان می‌دهد، در حالی که VO₂ و VCO₂ تبادل گازها را در بازه زمانی اندازه‌گیری توصیف می‌کنند. هر گرم پروتئین و کربوهیدرات حدود ۴ کیلوکالری و هر گرم چربی حدود ۹ کیلوکالری انرژی دارد، اما نمی‌توان با این ضرایب کتابی نتیجه دقیق تبادل گازها را بازسازی کرد. محاسبه تنفسی و ثبت خوراکی‌ها را دو منبع اطلاعات مرتبط بدانید، نه اندازه‌گیری‌هایی که بتوان جای یکدیگر به کار برد.
- RER را با تقسیم VCO₂ بر VO₂ محاسبه کنید
- از مقادیری استفاده کنید که مربوط به بازه زمانی یکسانی هستند
- به‌جای یک نفس غیرمعمول، به دنبال اندازه‌گیری پایدار باشید
- هنگام بررسی نتیجه، خوردن غذا و فعالیت اخیر را در نظر بگیرید