Неполный газовый анализ

Неполный газовый анализ основан на определении расхода энергии по количеству кислорода, потребленного в единицу времени. Для этой цели используют приборы спирометаболографы, представляющие замкнутую сис­тему кругомиборота газовой смеси – такие респираторные системы называются закрытыми. Они имеют спирометр и поглотитель двуокиси углерода.

В соответствии с ритмом дыхания регистрируется кривая дыхательных движений — спирограмма. Высота наклона кривой соответствует количеству поглощенного кислорода. Объем системы прибора в процессе вдыхания из него кислорода уменьшается эквивалентно объему поглощенного испытуе­мым кислорода. Испытуемый вдыхает кислород из газометра через трубку с мундштуком и клапаном, СО2 поглощается натронной известью и удаляется из выдыхаемого воздуха до возвращения в газометр. Нос испытуемого зажат специальным зажимом. Время заполнения камеры строго регистрируется.

Принцип открытых респираторных систем состоит в том, что на пути, по которым следует вдыхаемый и выдыхаемый воздух разделены. Обычно вдыхается атмосферный воздух, на пути выдыхаемого воздуха устанавливается прибор для измерения его объема и концентрации содержащихся в нем СО2 и О2. Так как концентрация соответствующих компонентов вдыхаемого воздуха известны, то можно вычислить, насколько уменьшилось содержание О2 и насколько увеличилось содержание СО2 в выдыхаемом воздухе

Зная объем поглощенного за 1 мин кислорода (V_0;), усредненный дыха­тельный коэффициент (ДК) при употреблении обычной смешанной пищи (0,85) и соответствующий ему калорический эквивалент кислорода (КЭК), равный 4,8 ккал, можно рассчитать энергообмен за любой промежуток вре­мени по формуле:

 = Vо₂ • КЭК = Vо₂ • 4,86.

Калорический эквивалент кислорода. Определенному дыхательному ко­эффициенту соответствует определенный калорический эквивалент кис­лорода, т.е. количество тепла, которое освобождается при полном окисле­нии 1 г питательного вещества (до конечных продуктов) в присутствии 1 л кислорода.

Дыхательный Калорический эквивалент

коэффициент кислорода кДж (ккал)

0,70 19,60 (4.50)

0,75 19,84 (4,73)

0,80 20,10 (4,80)

0,85 20,35 (4,86)

0,90 20,61 (4,92)

0,91 20,87 (4,98)

1,00 21,17 (5,05)

Основной обмен

Даже в условиях полного покоя человек расходует некоторое количество энергии. В организме непрерывно тратится энергия на физиологические процессы, которые не остановливаются ни на минуту.

Основной обмен — минимальное количество энергии, необходимое для обеспечения нормальной жизнедеятельности в условиях относительного физи­ческого и психического покоя. Эта энергия расходуется на процессы клеточ­ного метаболизма, кровообращение, дыхание, выделение, поддержание температуры тела, функционирование жизненно важных нервных центров мозга, постоянную секрецию эндокринных желез.

Печень потребляет 27 % энергии основного обмена, мозг — 19 %, мышцы — 18 %, почки — 10 %, сердце — 7 %, все остальные органы и ткани — 19 %.

Любая работа — физическая или умственная, а также прием пищи, ко­лебания температуры окружающей среды и другие внешние и внутренние факторы, изменяющие уровень обменных процессов, влекут за собой уве­личение энерготрат.

Для того, чтобы соответствующие измерения интенсивности основного обмена были сопоставимы, установлена специальные условия, которые соблюдают при определении основного обмена.

Основной обмен определяют в строго контролируемых, искус­ственно создаваемых условиях: утром, натощак (через 12—14 ч после по­следнего приема пищи), в положении лежа на спине, при полном расслаб­лении мышц, в состоянии спокойного бодрствования, в условиях темпера­турного комфорта (18—20 °С). За 3 сут до исследования из рациона исклю­чают белковую пищу.

(Основной обмен – это минимальные энергетические затраты организма в условиях полного физического покоя, измерен утром на тощак и температурного комфорта.)

(4-и стандартных условиях изменения основного обмена – те факторы, которые могут влиять на интенсивность обмена еществ у человека.)

Рассмотрим эти факторы.

1. Интенсивность процессов обмена подвергается суточным колебаниям. Она возрастает утром и снижается в ночной период.

2. В условиях физической и умственной нагрузки интенсивность обменных процессов возрастает. Это связано с увеличением числа мышечных клеток участвующих в работе. При умственной работе происходит рефлекторное увеличение мышечного тонуса.

3. (Потребление питательных веществ. Связано со специфически-динамическим действием пищи. Увеличение интенсивности обмена веществ после принятия пищи может продолжаться в течении 12 ч, а после потребления белка этот период может достигать 18 ч.) После приема пищи, особенно белковой, отмечено повышение энергообмена и теплопродукции, При употреблении смешанной пищи энергообмен возрастает примерно на 6%; при белковом питании повышение может достигнуть 30-40% общей энергетической ценности всего введенного в организм белка. Повышение энергообмена начинается через 1-2 часа, достигает максимума через 3 ч и продолжается в течении 7-8 ч после приема пищи. Возможно это свзано с тем, что синтез АТФ из аминокислот требует больших энергетически затрат, чем синтез ее из жирных кислот и моносахаридов.

4. Температура “комфорта” (18-20^о) не вызывающей ощущения холода и жары.

Величину основного обмена обычно выражают количеством тепла в кДж (ккал) на 1 кг массы тела или на 1 м² поверхности тела за 1 час

[1 ккал/(кг • ч)], или за одни сутки. Н-р для мужчины среднего возраста (35 лет), среднего роста (165 см), средней массы (70 кг) основной обмен = 4,19 кДж на 1 кг массы тела в час или 7117 кДж в сутки у женщин той же массы на 10 % ниже.

Факторы, определяющие величину основного обмена.

Основной обмен зависит от возраста, роста, массы тела, пола человека. Самый интенсивный основной обмен в расчете на 1 кг массы тела отмечается у детей (у ново­рожденных — 53 ккал/кг в сутки, у детей первого года жизни — 42 ккал/кг). Средние величины основного обмена у взрослых здоровых мужчин состав­ляют 1300—1600 ккал/сут или 7117 кДж в сутки; у женщин эти величины на 10 % ниже. Это свя­зано с тем, что у женщин меньше масса и поверхность тела. С возрастом величина основного обмена неуклонно снижается. Сред­няя величина основного обмена у здорового человека равна приблизитель­но 1 ккал,/(кг·ч).

Закон поверхности тела Рубнера. Зависимость интенсивности основного обмена от площади поверхности тела была показана немецким физиологом Рубнером для различных животных (кривая «мышь—слон»). Со­гласно этому правилу, интенсивность основного обмена тесно связана с раз­мерами поверхности тела: у теплокровных организмов, имеющих разные ра­змеры тела, с 1 м² поверхности рассеивается одинаковое количество тепла.

Таким образом, закон поверхности тела гласит: