В покое кислородный пульс составляет 3,5 — 4 мл, а при интенсивной физической работе, сопровождающейся потреблением кислорода 3 л/мин, он возрастает до 16—18 мл.
Как отмечают Н. Мопой, М. РоШег (1973), линейная зависимость, существующая между частотой сердцебиений и потреблением кислорода, лучше выявляется не при определении кислородного пульса, а когда увеличение частоты сердцебиений по сравнению с состоянием покоя относят к одновременному увеличению объема кислорода по сравнению с состоянием покоя.
Полученная величина ДУо2/ДГ[1 является дифференциальным (разностным) кислородным пульсом. Он составляет 25 — 30 мл при увеличении частоты сердечных сокращений на один удар и служит гораздо более чувствительным показателем, чем кислородный пульс.
Отдельные авторы (К. Кош§ с соавт., 1961; V. ОоШешег, 1968, и др.) при оценке тестов определяют индекс сокращения, под которым подразумевается отношение величины относительного объема сердца (У/5) к максимальному кислородному пульсу.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЗАТРАТЫ
Расход энергии обычно определяется в килоджоулях (килокалориях).
Затраты энергии человеческого организма в килоджоулях (килокалориях) могут быть отнесены ко времени (минута, сутки) или к 1 м2 поверхности тела.
В зависимости от условий и степени активности организма различают три энергетических (метаболических) уровня.
Основные затраты — это энергия, затрачиваемая организмом в условиях основного обмена. Она составляет 4,6—5,2 кДж, или 1,1 — 1,25 ккал/мин (по Е. <юг(1оп, 1957,— 5,8 кДж, или 1,39 ккал/мин), а в сутки — около 7118—7536 кДж (1700—1800 ккал). Отношение основных затрат к поверхности тела составляет основной обмен, который у взрослого молодого человека равен около 155 кДж/мг/ч
27
(37 ккал/м2/ч); с возрастом он снижается. У женщин величина основного обмена примерно на 5 % ниже, чем у мужчин.
Затраты в покое — энергия, затрачиваемая организмом, находящимся в условиях, отличающихся от основного обмена, при отсутствии мышечной работы. В дополнение к энергетическим затратам основного обмена сюда относятся энергетические затраты при пищеварении и терморегуляции вне зоны комфорта (особенно при охлаждении), а также затраты на поддержание мышечного тонуса и позы. В обычных условиях на это дополнительно расходуется энергия в пределах 20 % величины основных затрат.
Затраты при работе — энергия, расходуемая во время мышечной активности. Величина этой энергии равна разнице между затратами при работе и в покое. В зависимости от вида работы величина энергетических затрат колеблется в широких пределах — от 3300—3800 кДж (800—900 ккал) в сутки при канцелярской работе до 17000—21000 кДж (4000—5000 ккал) при тяжелом физическом труде.
Энергетические затраты организма нередко определяются в так называемых метаболических единицах (Ми или Ме1). Под метаболической единицей подразумеваются основные энергетические затраты и поэтому 1 Ми приблизительно составляет 4,6—6,2 кДж/мин (1,1—1,25 ккал/мин).
Средний энергетический эквивалент для кислорода равен 21 кДж (5 ккал/л), т. е. при сгорании в организме белков, жиров и углеводов на каждый 1 л израсходованного кислорода высвобождается около 21 кДж (5 ккал). Таким образом, для обеспечения энергетических потребностей основного обмена требуется около 200—250 мл/мин кислорода.
Физическая нагрузка приводит к увеличению энергетических потребностей, которые при тяжелой работе могут возрасти в 15— 20 раз по сравнению с состоянием покоя. Соответственно увеличивается и потребление кислорода.
Об увеличении энергетических затрат при нагрузке можно судить по увеличению потребления кислорода.
Например, в условиях основного обмена потребление кислорода составило 250 мл/мин, что соответствует затратам энергии в 5,2 кДж/мин (1,25 ккал/мин), или 1 Ми. Затраты в покое соответственно составили 10,4кДж/мин (2,5 ккал/мин), или 2 Ми; т. е. потребление кислорода было 500 мл/мин. Физическая нагрузка вызвала повышение потребления кислорода до 1000 мл/мин и, следовательно, общие затраты энергии — до 21 кДж/мин (5 ккал/мин), или 4 Ми. Если же рассчитать затраты на работу (разница между общими затратами при нагрузке и в покое), то они составят 5,2 кДж/мин (2,5 ккал/мин), или 2 Ми.
ФИЗИЧЕСКАЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ
Определение физической работоспособности (ФРС), или Р\УС (Рпузша! \Уогкш§ СарасНу) при нагрузочных тестах в спорте или при выполнении профессиональных обязанностей имеет большое значение для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
28
Максимальная работа представляет собой предельный уровень нагрузки, приведшей к максимальной частоте сердечных сокращений. Наряду с максимальным потреблением кислорода этот показатель является ведущим при оценке результатов нагрузочных тестов. Существующая линейная зависимость между частотой пульса, интенсивностью нагрузки и величиной потребления кислорода позволяет рассчитывать величину максимальной работы на основе результатов нагрузочных тестов меньшей интенсивности (субмаксимальных), а также определять величину максимального потребления кислорода по максимальной работе.
В клинической практике часто используются показатели не максимальной работы, а работы при частоте сердечных сокращений 170 в 1 мин ФРСпо (В. Л. Карпман с соавт., 1969; Т. 5Го51гап(1, 1947; Н. ШаЫипс!, 1948; О. ТогпуаП, 1963, и др.). Не говоря уже о том, что этот тест менее опасен, чем максимальные нагрузки, оптимальный уровень минутного объема кровообращения достигается при частоте сердечных сокращений 170—180 в 1 мин (В. Л. Карпман с соавт., 1969; Р. Аз1гап(1 и К. КойаЫ, 1970, и др.).
При обследовании более тяжелых контингентов больных нередко ограничиваются тестом меньшей интенсивности, доводя нагрузки до частоты сердечных сокращений 150 в 1 мин-ФРС^о и даже до 130 в 1 мин — ФРС,зо-
Оценивая результаты нагрузочных тестов, наряду с определением кислородного пульса можно учитывать и величину ватт-пульса — нагрузку в ваттах на одно сердечное сокращение (Н. Коз-катт с соавт., 1966).
Даже краткий обзор физиологии физических нагрузок со всей наглядностью показывает, что интенсивная мышечная работа предъявляет высокие требования к функции основных органов и систем человека. Детренированность приводит к ухудшению состояния сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем, а физическая активность способствует улучшению их функции.
Изучение реакции на дозированные физические нагрузки открывает широкие возможности для объективной оценки физического состояния человека и его работоспособности. Поэтому нагрузочные тесты занимают все большее место в комплексе современных кардиологических исследований.
ТЕРМИНОЛОГИЯ, ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЭКВИВАЛЕНТЫ
При изложении вопросов физиологии нагрузок и нагрузочных тестов часто приходится прибегать к условным обозначениям и терминам, которые используются в международной литературе. Мы опускаем большинствЪ из них, которые хорошо известны из работ по физиологии, но считаем необходимым пояснить некоторые термины, имеющие непосредственное отношение к нагрузочным тестам и эргономии.
29
Условные обозначения и терминология
Условные обозначения Р. ли пины измерения Значение термина
Ус Уе Уе
тах
V
тах «о
^о, (170) УО, (900)
АТР5 ВТР5
5ТРО
О, или СО С1
31°
!Ь (900) *п (2,1)
1Р1
ВУ ТВУ
ФРС, Р\УС ФРС„о, Р\УС,то
ФРС.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66