Спосіб визначення максимального споживання кисню

Винахід, що заявляється, відноситься до медицини, а саме до кардіології та спортивної медицини, і призначений для визначення максимального споживання кисню – показника, який використовується як надійна оцінка фізичної працездатності людини. Як відомо, максимальне споживання кисню (МСК) є інтегральним показником продуктивності системи транспорту кисню, який залежить, головним чином, від функціонального стану цієї системи, а також від віку і статі того, хто тестується. Однак дотепер проблемою залишається точність визначення МСК. Як показав аналіз літературних джерел, це можна пояснити тим, що відомі способи визначають МСК без урахування толерантності до фізичного навантаження. Більш того, вони призначені здебільшого для тестування спортсменів і деколи можуть становити небезпеку для тих. кого тестують. Так. відомий спосіб прямого визначення МСК, який полягає в реалізації принципу вичерпання резервів мобілізації системи транспорту і утилізації кисню в процесі фізичної роботи [1]. Для цього особи, що тестуються, виконують серію послідовно наростаючих за потужністю навантажень на велоергометрі або тредмілі, в процесі яких газо-спірометричною апаратурою реєструється споживання кисню. Потужність навантаження збільшують до появи об’єктивних ознак досягнення МСК або до вичерпання сил особою, що тестується. Основною объективною ознакою досягнення індивідуального МСК є стабілізація споживання кисню, не дивлячись на подальше збільшення потужності навантаження. Поряд з очевидними перевагами прямого способу визначення МСК, йому властиві і певні недоліки. Так, основний показник досягнення індивідуальної “кисневої межі” далеко не завжди можна встановити; зокрема, серед спортсменів це вдається зробити тільки у 50% тестованих. В таких випадках висновок щодо досягнення рівня індивідуального МСК роблять, виходячи з непрямих ознак кардіо-респіраторної максимізації. Такою ознакою може слугувати досягнення максимальної індивідуальної частоти серцевих скорочень (ЧСС), яку знаходять за формулою: ЧССмакс= 220 - Вік (в роках). Отже, результати, отримувані способом прямого визначення МСК, для значної частини випадків тільки умовно можуть вважатись точними. До того ж, описаний спосіб передбачає використання виснажливих і ризикованих для життя тих, кого тестують, навантажень. Відомо, що кількість летальних результатів сягає 0,0025-0,01% від загального числа тестів, проведених у практично здорових людей. Особливо високим ризик розвитку ускладнень є у фізично нетренованих осіб і у ти х, хто має патологію системи кровообігу [1]. Відомий також спосіб непрямого визначення МСК, що базується на лінійній залежності між величиною споживання кисню, з одного боку, та ЧСС і потужністю навантаження, з іншого. Відносно постійне значення максимальної ЧСС серед тих, кого тестують, дозволило розробити досить просту номограму для визначення МСК за ЧСС, зафіксованою при навантаженні, нижчому за максимальну потужність [2]. Для дозування навантаження використовують велоергометр чи сходинки висотою 33 см для жінок і 40 см для чоловіків. В разі велоергометрії навантаження вибирають таким, щоб ЧСС на 5-тій хвилині знаходилась в пульсовому діапазоні 120-170уд./хв. Фактичне значення МСК (в л/хв.) знаходять за шкалою «V02» в точці 11 пересічення з лінією, що з’єднує дві точки - потужність навантаження і відповідну їй ЧСС. Поправку на вік вносять шляхом множення отриманої величини МСК на віковий коефіцієнт. Позитивною стороною цього способу є те, що він не вимагає виконання максимального, інколи небезпечного рівня навантаження і може використовуватись при масових обстеженнях фізично нетренованих людей, в тому числі і таких, що мають незначні відхилення щодо функції кардіо-респіраторної системи. Однак у фізично нетренованих осіб ЧСС навіть при малому навантаженні може перевищува ти 170уд./хв. та/або потужність виконуваного навантаження знаходиться за межами мінімальних значень відповідної шкали (менше 60 Вт), що дозволяє визначити МСК тільки приблизно. В наших дослідженнях такі випадки склали 14,5%. Крім цього, у 30% тестованих МСК не вдається визначити достатньо точно через перенапругу гемодинамічних механізмів адаптації. В таких випадках за максимізації транспортної системи кисню виникає невідповідність між значно збільшеною потребою міокарда в кисні і його споживанням [3]. Ї ще - цей спосіб не передбачає визначення потужності навантаження, яка викликає максимальну чи субмаксимальну мобілізацію системи забезпечення організму киснем. Отже, даний спосіб приблизно у 44,5% обстежуваних не дозволяє точно визначати МСК. Найбільш близьким аналогом (прототипом) способу, що заявляється, є спосіб визначення МСК на підставі високої кореляційної залежності між МСК і PWC170 (фізичним навантаженням, яке викликає зростання ЧСС до 170уд./хв.). Автори вивели формулу для розрахунку МСК [1]: МСК=1,7хPWC 170+1240(мл/хв.), де: МСК - максимальне споживання кисню, в мл/хв.; PWC170 - потужність навантаження, яке дає ЧСС=170уд./хв., в кГм/хв., 1240 - емпірично знайдений коефіцієнт. Спосіб полягає у виконанні двох, наростаючих за потужністю навантажень на велоергометрі тривалістю по 5 хв. кожне і підрахунку ЧСС в кінці кожного навантаження. Для забезпечення достатньо точного визначення різниця між величинами ЧСС повинна перевищувати 30-40уд/хв. PWC170 визначають за формулою: 170 - f1 PWC170 = W1 + (W2 - W1)x f2 - f1 , де: W1 - потужність першого навантаження (кГм/хв.); W2 -потужність другого навантаження (кГм/хв.); f1 - ЧСС при першому навантаженні (уд./хв.); f2 - ЧСС при другому навантаженні (уд./хв.); 170 - субмаксимальна величина ЧСС, яку визначають за формулою: 200 - Вік (в роках). Для осіб 20-30 років вона становить в середньому 170уд./хв.). Цей спосіб є простим і безпечним. Проте і він має низку недоліків, які знижують його точність. (1) При визначенні величини PWC170 враховуються зміни тільки в ЧСС. Залишається без уваги такий важливий показник гемодинаміки, як артеріальний тиск (AT), який може бути індикатором непереносимості навантаження і суттєво обмежувати рівень фізичної працездатності. Відомо, що головним чином через надмірне підвищення АТсист зовнішня робота серця і потреба в кисні значно зростають, тоді як необхідне споживання його не забезпечується [3]. Наші власні дослідження показали, що без урахування реакції AT у фізично нетренованих осіб показник PWC170 є завищеним у 30% випадків. Відповідно, завищений рівень PWC170 не дозволяє точно визначити і МСК. (2) У 13% тестованих точно визначити МСК неможливо через завищення показника PWC170 У осіб з гіподинамією, які мають неадекватно високі значення ЧСС у відповідь на перше навантаження. Внаслідок цього зменшується різниця між значеннями ЧСС при першому і другому навантаженні, хоча потужність другого навантаження суттєво (в 2 рази) вища за потужність першого. Все вище сказане засвідчує, що спосіб визначення МСК за величиною PWC170 є недостатньо точним. Крім цього, використання цього способу можливе тільки у осіб до 30 років. В основу винаходу, що заявляється, покладена задача розробки способу визначення МСК за максимальною потужністю навантаження, яке може бути виконане при індивідуальних максимальних індикаторних значеннях ЧСС і AT, безпечних для тих, що тестуються. Технічний результат від запропонованого винаходу буде полягати в підвищенні точності визначення МСК, а також в більшій простоті, доступності і безпеці функціональних тестів у когорті дорослих людей будь-якого віку та можливості використання для раннього виявлення порушень діяльності кардіо-респіраторної системи. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі визначення максимального споживання кисню, який включає виконання двох велоергометричних навантажень наростаючої потужності з підрахунком частоти серцевих скорочень (ЧСС), згідно винаходу, під час велоергометричних навантажень додатково вимірюють артеріальний тиск, розраховують індивідуальний максимальний індикаторний подвійний добуток (ІПД) і фактичний подвійний добуток (ФПД), визначають максимально можливу потужність навантаження, яка не викликає перенапруги гемодинаміки у того, кого тестують, і вираховують МСК за формулою: ІПДхWх 16,5 МСК = ФДП де: W - потужність другого навантаження (Вт); 16,5 - кисневе забезпечення одиниці потужності навантаження (мл/Вт). Відмінною особливістю способу, що заявляється, є використання для визначення МСК індивідуальної, максимально можливої потужності навантаження, яка встановлюється з урахуванням не тільки ЧСС, але й AT, величина якого часто обмежує рівень фізичної працездатності, особливо у нетренованих осіб і у осіб з латентною формою гіпертензії. Використання подвійного добутку (ФПД) дозволяє оцінити потребу міокарда в кисні, яка за гіпертонічної реакції АТс ист значно зростає, тоді як споживання кисню не тільки не збільшується, але й деколи навіть зменшується. За рахунок цього значно підвищується точність визначення МСК. За доступними літературними даними такий спосіб визначення максимального споживання кисню невідомий. Запропонований спосіб здійснюється наступним чином. Особа, що тестується, виконує два навантаження наростаючої потужності на велоергометрі з визначенням ЧСС і AT. При цьому розраховують індивідуальний максимальний індикаторний подвійний добуток (ІПД) для максимальної потужності навантаження, яка не викликає перенапруги гемодинаміки, за формулою: 200x (220 - Вік ) 100 Потім розраховують фактичний подвійний добуток (ФПД) для другого навантаження: ФПД=ЧССхАТсист/100 і визначають максимальне споживання кисню за формулою: ІПДхWх 16,5 МСК = ФДП де: W- потужність другого навантаження (Вт); 16,5 - кисневе забезпечення одиниці потужності навантаження (мл/Вт). В останній формулі ІПДхW/ФПД являє собою прогнозоване, максимально можливе навантаження. Як видно, для визначення МСК використовуються такі параметри, як ІПД і ФПД. ІПД (який називають також індексом прогнозованої потреби міокарда "в кисні без перенапруги гемодинаміки) залежить від потужності навантаження, віку і споживання кисню. ФПД (який називають також індексом фактичної потреби міокарда в кисні) дозволяє оцінити потребу міокарда в кисні, яка за гіпертонічної реакції АТсист значно зростає, тоді як споживання кисню не тільки не зростає, а деколи й знижується. За рахунок такого підходу до визначення МСК значно зростає його точність. В сукупності ці параметри відображають фізичну працездатність і аеробні можливості організму, тобто вони є достатніми для точного визначення МСК. Точність запропонованого способу визначення МСК була оцінена наступним чином. Показники МСК, отримані запропонованим способом і способом-прототипом при обстеженні 190 чоловік, було оброблено загальноприйнятими методами варіаційної статистики з вирахуванням середньої величини варіаційного ряду (М), середньої похибки (±m), довірчих меж та коефіцієнта достовірності (t). Різниця між середніми величинами МСК, отриманими двома способами, не досягла рівня статистичної значимості. Середня похибка ряду досягла ±40мл. Відповідно, довірча межа для безпомилкового прогнозу в 99,7%(р) склала 120мл. Щоб отримати довірчі межі використали формулу: Р±tm, де: Р - величина показника (мл/хв.); t - критерій точності, рівний 3 (для р=99,7%); m - похибка середньої величини, що склала 40мл. Однак детальний аналіз показав, що використання показника PWC170 призводить до завищення величини МСК у осіб з гіпертонічною реакцією AT. Така реакція AT виявлена нами у третини обстежених. Для цієї групи величина МСК, визначена за запропонованим способом, становила в середньому 2577,8±66,28мл/хв. проти 3071,0±66,9мл/хв. за способом-прототипом. Отже в цій групі показники МСК завищуються способом-прототипом в середньому на 19,1%; ця різниця є високо достовірною (Р