Существуют химические методы анализа газов по НаШапе (Л. На1с1апе и Л. РпезИеу, 1935) и другие, основанные на учете объемов абсорбированного химическими веществами углекислого газа, а затем и кислорода в пробе выдыхаемого воздуха, а также ряд физических методов, основанных на учете теплопроводности в зависимости от газового состава, парамагнитном анализе содержания кислорода, инфракрасном анализе содержания углекислого газа и др.
Химические методы более точны, но трудоемки. К преимуществам физических методов относится простота исследования, а к недостаткам — высокая стоимость оборудования и небходимость регулярной калибровки приборов по стандартным газовым составам.
Объем газа зависит от его температуры и окружающего давления. При измерении объемов выдыхаемых газов следует учитывать также давление водяных паров, изменяющееся в зависимости от температуры.
Если выдохнуть в спирометр определенный объем воздуха, то, несмотря на одинаковое атмосферное давление в легких и спирометре при полном насыщении воздуха водяными парами, давление их в спирометре ниже аз счет снижения температуры с 37 °С до комнатной.
Это требует приведения показателей потребления кислорода и выделения углекислоты к сопоставимым условиям с помощью поправок.
Газы, выдохнутые из легких, находятся в условиях, которые обозначают индексом АТРЗ, заимствованным из англо-американской номенклатуры (АТР — атЫеп1 1етрега1иге апс] ргеззиге — окружающая температура и давление, 5 — за1ига1е(1 — полное насыщение водяными парами).
С помощью поправочных коэффициентов, взятых из таблиц, или специальных формул (М. Навратил с соавт., 1967, и др.) эти
44
А
45-
44- б
43- 0
42- -2
41- -4
40-39- -В
36- ~~8
37- ~~—1В
36-35- '•'-12
34- -14
33-32- '-'-1В
31- • '-'-18
30-29- 1 '•-20
9: л» '--22
9-24 ~ Л1/ 1 1 -24 -2В -28
20-18 '- 1 -30 -32
18 : -34
"-36
14-
12- ~-Ы1
10- чи
'--42
в\ п' "44
а •
*: -46
е- "-50
80-,
20-40-60-80-700-го-
60-
во-
20-
Д
-20
20-40-
00-
20-\
1-40
-20
ЬйИ7
-20
-40 \-60
580
590
600
620
-630 640
-650
-660
-670
-680
-630
-700
-710
-720
-730
-740
-750
-760 ^770
Рис. 9. Номограмма для перевода объема гава из условий АТР5 в условия 5ТРО (по О. Соп8о1агю с соавт., 1983)
данные приводят к альвеолярным условиям — ВТР5 (ВТ — Ьойу 1етрега1иге — температура тела 37 °С; Р — ргеззиге — окружающее атмосферное давление; 5 — 5а1ига1ес1 — полное насыщение водяными парами) или чаще — к стандартным физическим условиям — 5ТРО (5ТР — з1ап(1аг1 1етрега1иге апй ргеззиге — стандартная температура 0°С и давление 101 кПа, или 760 мм рт. ст.; О — игу — сухой газ). Клинические и экспериментальные данные, касающиеся газообмена, в литературе, как правило, приведены к стандартным условиям 5ТРО.
Для приведения объема газов из условий АТР5 в 5ТРО можно пользоваться поправочным коэффициентом, определяемым по
45
номограмме С. Сопзо1а2ю с соавторами (1963; рис. 9). При этом температура газа в градусах Цельсия отмечается по шкале А или Б (плюсовая или минусовая температура соответственно), барометрическое давление — по шкале В. При соединении этих точек в месте их пересечения со шкалой Г (для плюсовой температуры) или шкалой О (для минусовой температуры) отсчитывается поправочный коэффициент 5ТРВ.
Например, температура выдохнутого газа в мешке Дугласа 22 °С, барометрическое давление — 99 кПа (745 мм рт. ст.). Соединив соответствующие точки на шкале А и В, в месте пересечения этой линии со шкалой Г отсчитываем поправочный коэффициент 5ТРО, который в данном случае составляет 885. Таким образом, 1 л газа в данных условиях АТР5 соответствует 0,885 л в стандартных условиях 5ТРО.
Методики газового анализа подробно приведены в работе М. Навратила с соавторами (1967) и во многих руководствах по физиологии, поэтому основное внимание мы уделяем непрямым методам определения потребления кислорода при нагрузочных тестах, которым будет посвящен специальный раздел. Укажем лишь, что в своих исследованиях мы используем газоанализатор фирмы МупЬагсН, который позволяет получить данные о минутном объеме и частоте дыхания. Он включает в себя прибор «Охусоп» для парамагнитного определения потребления кислорода и инфракрасный газоанализатор для определения выделения углекислого газа. Эти показатели автоматически приводятся к условиям 5ТРО.
Первостепенное значение имеет создание оптимальных условий для дыхания во время нагрузочных тестов. Наш опыт показал неудобство применения масок, которые значительно затрудняют дыхание, увеличивают вредное пространство и утечку газа, а также ухудшают условия контакта с обследуемым во время теста. Поэтому целесообразнее использовать мундштуки с загубниками в носовыми зажимами.
Содержание молочной кислоты в крови нарастает параллельно увеличению мышечной работы и достигает уровня 7,8 ммоль/л при максимальных нагрузках у лиц, средне физически подготовленных.
У хорошо тренированных лиц при максимальных нагрузках содержание молочной кислоты в крови может повышаться до 11,1 ммоль/л.
У больных с сердечной патологией содержание молочной кислоты в крови значительно возрастает при относительно небольших нагрузках. Это обусловлено кислородным долгом, связанным с гипоксией тканей в результате ограниченных функциональных возможностей системы транспорта кислорода (И. В. Аулик, 1979; К. ВопаИ с соавт., 1961).
В последнее время в связи с внедрением в практику эхокардио-графических (ЭхоКГ) исследований появилась возможность значительного расширения информативности нагрузочных тестов. Так, в частности, применение ЭхоКГ при нагрузочном тесте позволяет глубже оценить функциональные резервы сердечно-сосудистой системы на основе исследования в покое и при нагрузке величин таких
46
важнейших показателей внутрисердечной гемодинамики, как конечно-систолический, конечно-диастолический, ударный, минутный объем сердца, фракция выброса и целый ряд других.
ВЫБОР НАГРУЗОК
Для субмаксимальных нагрузочных тестов могут быть использованы различные варианты нагрузок:
1) после разминки немедленное увеличение нагрузки до предполагаемого субмаксимального уровня для данного субъекта;
2) равномерная нагрузка на определенном уровне с увеличением при последующих исследованиях;
3) непрерывное или почти непрерывное возрастание нагрузки;
4) ступенчатое возрастание нагрузки;
5) ступенчатое возрастание нагрузки, чередующееся с периодами отдыха.
Графически эти варианты представлены на рис. 10. Наибольшее применение получил последний вариант. При нем менее велика опасность перегрузок и более благоприятны условия для сбора информации, хотя его проведение и требует значительно больших затрат времени. Первый, третий и четвертый варианты в основном используются при обследовании спортсменов, а второй — для сравнительной оценки переносимости определенной нагрузки каким-либо контингентом лиц.
В последнее время широко используются в клинической практике тесты с непрерывно или почти непрерывно возрастающей нагрузкой. Обнаружено сходство результатов этих исследований с данными при ступенчато возрастающих нагрузках, чередующихся с периодами отдыха.
Интенсивность нагрузки определяется в ваттах или килограммометрах в минуту.
По рекомендации ВОЗ ' при обследовании здоровых лиц начальная нагрузка у женщин должна составлять 150 кгм/мин с последующим увеличением до 300—450—600 кгм/мин и т. д. У мужчин — 300 кгм/мин с последующим возрастанием до 600—900 — 1200 кгм/мин и т. д. Длительность каждого этапа нагрузки должна быть не менее 4 мин. Периоды отдыха между этапами нагрузки составляют 4—5 мин.
У больных с выраженной сердечной патологией (тяжелые врожденные и приобретенные пороки сердца, хроническая коронарная недостаточность) мы обычно начинаем тест с нагрузки 50— 75 кгм/мин и постепенно увеличиваем ее на 50—100 кгм/мин, периоды отдыха между этапами нагрузки продлеваем до 8—10 мин.
Тест на тредмилле обычно начинается со скоростью 6 км/ч с последующим увеличением до 8 км/ч, 10 км/ч и т. д. Уклон движения увеличивается ступенчато по 2,5 %. У больных с выраженной
1 «Хроника ВОЗ», 1971, т. 25, № 8, с. 384.
47
Рис. 10. Варианты субмаксимальных нагрузок:
1 — одноэтапная субмаксимальная нагрузка, 2 — равномерная нагрузка на определенном уровне с возрастанием при последующих исследованиях, 3 — непрерывное или почти непрерывное возрастание нагрузки, 4 — ступенчатое возрастание нагрузки, 5 — ступенчатое возрастание нагрузки, чередующееся с периодами отдыха
Возраст
Рис. 11. Возрастные изменения пропорций тела (по Е. Атизвеп и Е. Сппз1еп5еп, 1967)
сердечно-сосудистой патологией, естественно, применяются меньшие скорости движения.
В настоящее время нагрузочные тесты находят все большее применение при обследовании детей и юношей. Эти исследования исключительно важны для установления строгого соответствия физического развития ребенка его возрастным нормам, выбора нагрузок при физическом воспитании детей и в спорте.
Как видно из диаграммы, приведенной на рис. 11, к 10-летнему возрасту пропорции тела ребенка уже в основном существенно не отличаются от пропорций взрослого. Это следует учитывать в нагрузочных тестах. Поэтому в возрасте до 10 лет нужно начинать с минимальных нагрузок (до 50 кгм/мин), а с 10 лет и старше — с учетом массы, но обычно, как рекомендует ВОЗ,—со 100— 150 кгм/мин.
Градуировать нагрузки проще всего по шкале велоэргометра При степ-тесте величина нагрузок определяется на основе расчета массы обследуемого, высоты ступенек и количества подъемов на них. При тесте с тредмиллом рассчитываются затраты энергии в зависимости от скорости движения и уклона.
Как известно, при нагрузках небольшой интенсивности значение эмоционального фактора и факторов внешней среды может превышать роль величины усилия (Р. Аз1гапс1 и К. КодаЫ, 1970; Ь. 2оптап и Л. ТоЫз, 1970, и др.). По мере возрастания мощности нагрузок роль этих факторов уменьшается и частота сердечных сокращений определяется величиной мышечной работы.
Поэтому для получения точных данных о величине максимального потребления кислорода и физической работоспособности нужно проводить тест на достаточно высоком уровне нагрузки — желательно в пределах 75 % максимальной аэробной способности обследуемого (тах Уо2). С другой стороны, не следует неоправданно завышать нагрузки.
Учитывая линейную зависимость между частотой пульса и величиной потребления кислорода по частоте сердечного ритма, мож-48
Таблица 7. Приблизительная частота пульса (уд/мин) на различном уровне аэробной способности (по К. ЗЬерЬага, 1969)
Возраст, лет
Аэробная 20—29 30-39 40—49 50—59 60-69
способность,
Муж. Жен. Муж. Жен. Муж. Жен. Муж Жен. Муж. Жен.
40 115 122 115 120 115 117 111 113 ПО 112
60 141 148 138 143 136 138 131 134 127 130
75 161 167 156 160 152 154 145 145 140 142
100 195 198 187 189 178 179 170 171 162 163
но судить об уровне аэробной способности обследуемого во время нагрузочного теста и об уровне нагрузки для достижения, например, 75 % аэробной способности (табл. 7).
Используя данные табл. 7, можно установить, что для достижения субмаксимального уровня аэробной способности (75 %) мощность нагрузки следует довести, например, у женщин 25 лет до достижения частоты сердечных сокращений в пределах 167 в 1 мин, а у мужчин 40 лет — до 152 в 1 мин. Кроме того, зная частоту сердечных сокращений во время определенного этапа мощности нагрузок, по данным табл. 7 можно определить с учетом возраста и пола, на каком уровне аэробной способности в данный момент проводится тест. Наконец, таблица дает представление о максимальной частоте сердечных сокращений у лиц разного пола и возраста.
Должная максимальная частота сердечных сокращений для лиц разного возраста может быть ориентировочно определена и путем вычитания от 220 числа лет обследуемого. Например, для человека в возрасте 40 лет максимальная частота сердечных сокращений составляет 220—40=180.
Среди субмаксимальных нагрузочных тестов наиболее распространено определение физической работоспособности по достижении частоты сердечных сокращений 170 в 1 мин. В этом тесте поэтапно увеличивается нагрузка до достижения частоты сердечных сокращений 170 в 1 мин. Данный уровень нагрузок (кгм/мин) и является показателем ФРС^о-
В старших возрастных группах, учитывая более низкий предел допустимого возрастания пульса (табл. 5, с. 39), а также у больных с выраженной сердечной патологией вместо теста ФРСш применяют тест ФРС]5о — определение физической работоспособности при достижении частоты пульса 150 в 1 мин (О. ТигеП и Н. Не1-1ег81еш, 1958; Ь. 2оЬтап и Л. ТоЫз, 1970). Существуют и косвенные способы расчета величины ФРС^о и ФРС^о (В. Л. Карпман с соавт., 1969, и др.).
4 8—224
49
ТЕСТ СО СТУПЕНЬКАМИ
Тест со ступеньками является наиболее физиологичным, простым и доступным для лиц любого возраста и трудоспособности. Он не требует дорогостоящего оборудования, специальных навыков, интенсивность его легко регулируется скоростью подъема. Основным недостатком теста являются постоянные движения рук и головы, затрудняющие физиологические измерения. Однако имеются достаточные возможности для записи ЭКГ, контроля частоты сердечных сокращений и регистрации систолического артериального давления.
Обычно используется стандартная двойная ступенька (рис. 12). Высота каждой ступеньки — 23 см, ширина — не менее 50 см, глубина — 25 см. При обследовании лиц пожилого возраста и больных для большей устойчивости желательно использовать лестницу с перилами.
Применяются и другие ступенчатые эргометры. Так, например, V. ОоШешег (1968) приспосабливает высоту ступеньки к длине ноги обследуемого и пользуется набором ступенек разной высоты (рис. 13). При длине ноги до 90 см высота ступеньки 20 см, при 90—99 см —30 см, при 100—109 см —40 см, а при 110 см и выше — 50 см. Методику степ-теста мы описываем применительно к стандартной двойной ступеньке.
Перед началом теста пациенту объясняют методику его выполнения. Необходимо обратить особое внимание на то, что на верхней ступеньке обследуемый должен стоять выпрямившись и ставить обе пятки на пол после каждого спуска.
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