Как рассчитать VO₂ и VCO₂ по данным дыхания
VO₂ показывает, сколько кислорода использует организм, а VCO₂ — сколько углекислого газа он вырабатывает. В этом руководстве объясняется, какие измерения, формулы и проверки нужны для расчёта обоих показателей.
Что означают VO₂ и VCO₂
VO₂ — это объём кислорода, который организм поглощает за определённое время. VCO₂ — объём углекислого газа, который выделяется за тот же период. Обычно эти показатели выражают в литрах или миллилитрах в минуту.
Точно рассчитать эти значения только по дневнику питания нельзя. Обычно для этого измеряют объём вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, а также доли кислорода и углекислого газа в нём. Этот метод называется непрямой калориметрией: расход энергии определяют по газообмену.
- VO₂: объём кислорода, используемого за минуту
- VCO₂: объём углекислого газа, вырабатываемого за минуту
- VI: объём вдыхаемого воздуха за минуту
- VE: объём выдыхаемого воздуха за минуту
- F: доля определённого газа в воздухе
Какие измерения нужны для расчёта
Для расчёта нужны воздушный поток на вдохе и выдохе, а также доли кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе. Долю газа записывают десятичной дробью, поэтому показание в процентах перед подстановкой в формулу нужно разделить на 100. Все значения воздушного потока должны относиться к одному и тому же промежутку времени.
Объём газа меняется в зависимости от температуры, давления и содержания водяного пара. Поэтому объёмы вдыхаемого и выдыхаемого воздуха нужно привести к одинаковым эталонным условиям, прежде чем сравнивать их. На практике правильно настроенные измерительные системы обычно выполняют эти поправки в процессе обработки данных.
- VI и VE в литрах в минуту
- Доля кислорода во вдыхаемом воздухе, обозначается FIO₂
- Доля кислорода в выдыхаемом воздухе, обозначается FEO₂
- Доля углекислого газа во вдыхаемом воздухе, обозначается FICO₂
- Доля углекислого газа в выдыхаемом воздухе, обозначается FECO₂
Расчёт объёма вдыхаемого воздуха
Многие системы с открытым контуром напрямую измеряют объём выдыхаемого воздуха, но не измеряют таким же способом объём вдыхаемого. В этом случае объём на вдохе можно оценить, предположив, что количество азота, поступающего в организм и выходящего из него, не меняется. Это называется преобразованием Холдена.
Сначала рассчитай долю азота, вычтя из 1 доли кислорода и углекислого газа. Затем рассчитай объём вдыхаемого воздуха по формуле VI = VE × (1 − FEO₂ − FECO₂) ÷ (1 − FIO₂ − FICO₂). Представляй все доли газов десятичными дробями и не округляй значения на промежуточных этапах расчёта.
- Найди долю азота в выдыхаемом воздухе: 1 − FEO₂ − FECO₂
- Найди долю азота во вдыхаемом воздухе: 1 − FIO₂ − FICO₂
- Раздели долю в выдыхаемом воздухе на долю во вдыхаемом
- Умножь результат на VE, чтобы получить VI
Расчёт VO₂ и VCO₂
Когда значения VI и VE приведены к одинаковым условиям, потребление кислорода можно рассчитать по формуле VO₂ = (VI × FIO₂) − (VE × FEO₂). Выработку углекислого газа можно рассчитать по формуле VCO₂ = (VE × FECO₂) − (VI × FICO₂). Если воздушный поток указан в литрах в минуту, оба результата также будут выражены в литрах в минуту.
Доля углекислого газа во вдыхаемом воздухе иногда очень мала, но её не следует исключать, если только метод расчёта прямо не считает её пренебрежимо малой. Если сохранить измеренное значение, формула останется последовательной. Используй неокруглённые доли газов на всех этапах и округляй только конечный результат — до разумного числа знаков после запятой.
- Рассчитай VI, если его не измеряли напрямую
- Умножь каждое значение воздушного потока на соответствующую долю газа
- Вычти кислород в выдыхаемом воздухе из кислорода во вдыхаемом, чтобы получить VO₂
- Вычти углекислый газ во вдыхаемом воздухе из углекислого газа в выдыхаемом, чтобы получить VCO₂
- Проверь, что оба результата выражены в одинаковых единицах и относятся к одному промежутку времени
Перевод результатов в другие единицы и их сравнение
Значение в литрах в минуту можно перевести в миллилитры в минуту, умножив его на 1000. Чтобы выразить VO₂ относительно массы тела, умножь значение в литрах в минуту на 1000 и раздели на массу тела в килограммах. Результат выражают в миллилитрах на килограмм в минуту.
Относительные значения помогают сравнивать измерения для людей с разной массой тела, но расчёт не объясняет все различия между результатами. На показатель могут влиять интенсивность движения, характер дыхания, недавний приём пищи и стабильность показаний. Сравнивай результаты только в достаточно похожих условиях измерения.
- Из л/мин в мл/мин: умножь на 1000
- Относительный VO₂: VO₂ в л/мин × 1000 ÷ масса тела в кг
- Запиши, было ли измерение проведено в покое или во время движения
- При сравнении результатов разных занятий используй одинаковые единицы
Как использовать VCO₂ вместе с учётом питания
Если разделить VCO₂ на VO₂, получится дыхательный коэффициент, который часто сокращённо обозначают RER. Этот коэффициент отражает соотношение углеводов и жиров, используемых организмом в данный момент, но не показывает напрямую, какую пищу ты съел последней. Высокая нагрузка, изменение интенсивности и нестабильный ритм дыхания затрудняют интерпретацию краткого измерения.
Учёт питания отражает потреблённые калории и нутриенты, а VO₂ и VCO₂ описывают газообмен за время измерения. Белки и углеводы дают около 4 ккал на грамм, а жиры — около 9 ккал на грамм, но эти стандартные коэффициенты нельзя использовать для точного восстановления результата измерения газообмена. Рассматривай расчёты по дыханию и дневник питания как связанные источники информации, а не как взаимозаменяемые измерения.
- Рассчитай RER: VCO₂ ÷ VO₂
- Используй значения, полученные за один и тот же промежуток времени
- Ориентируйся на стабильное измерение, а не на один необычный вдох или выдох
- При анализе результата учитывай недавний приём пищи и физическую активность