2. Расчет коэффициента вентиляции легких
Коэффициент вентиляции легких (КВЛ) показывает, какая часть альвеолярного воздуха заменяется при одном цикле дыхания. КВЛ зависит от глубины дыхания.
Содержание работы КВЛ рассчитывают по формуле:
ДО
КВЛ = ------------------
РОвд + РОвыд
Оформление протокола.
1. Рассчитайте ваш собственный КВЛ по формуле, используя полученные в предыдущих задачах значения.
2. Используя полученный результат, сделайте вывод за счет какого показателя ДО или ЧД будет меняться величина МОД при увеличении физической нагрузки.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
5. Сделайте заключение о функциональных возможностях системы внешнего дыхания.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
5. Другие методы оценки функциональных возможностей кардио - респираторной системы.
Определение индекса Скибинской
Индекс Скибинской отражает функциональные резервы дыхательной и сердечно-сосудистой систем.
О с н а щ е н и е: необходимы: спирометр; секундомер; 70 % спирт; вата. Исследование проводят на человеке.
С о д е р ж а н и е р а б о т ы. После 5-минутного отдыха сидя определите ЧСС, ЖЕЛ (мл) и (через 5 мин) длительность задержки дыхания после спокойного вдоха (ЗД). Индекс Скобинской (ИС) рассчитывают по формуле
ИС = 0,01ЖЕЛ – ЗД/ЧСС.
Оформление протокола.
1. Рассчитайте Индекс Скибинской
2. Сравните полученные результаты с данными табл. 7 и сделайте вывод о функциональных резервах организма.
Таблица 7 Оценка резервов кардио - респираторной системы по индексу Скибинской
-
Оценка
Величина ИС
Отлично
Более 60
Хорошо
30 — 60
Удовлетворительно
10 — 29
Плохо
5 —- 9
Очень плохо
Менее 5
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3. Сопоставьте их с особенностями образа жизни (гипокинезия, курение, привычка к употреблению крепких кофе, чая) или с наличием заболеваний.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Определение физической выносливости человека с помощью расчета кардиореспираторного индекса Иванченко
Для оценки физической выносливости и тренированности человека широко используют различные показатели, характеризующие состояние сердечно-сосудистой системы и системы дыхания. Основанием для такого подхода является тот факт, что изменение функции этих систем в норме коррелирует со степенью физического и эмоционального напряжения, поскольку основная задача кровообращения и дыхания — обеспечивать метаболические потребности организма.
Один из таких показателей — кардиореспираторный индекс (КРИС) — можно определить в лабораторных условиях, поскольку в формулу его расчета входят семь легко определяемых параметров: АДСИСТ; АДДИАСТ; максимальное давление выдоха (МДВ); жизненная емкость легких (ЖЕЛ); ЧСС; время максимальной задержки дыхания (ВМЗД); возраст исследуемого.
Для оценки устойчивости организма к физической нагрузке (или тренированности) определяют КРИС в покое, при дозированной физической нагрузке и после нее (в восстановительном периоде).
О с н а щ е н и е: сфигмоманометр и стерильные мундштуки для его резиновой трубки; спирометр; секундомер; велоэргометр (или ступенька для выполнения гарвардского степ-теста). Исследование проводят на человеке.
С о д е р ж а н и е р а б о т ы. Определите следующие показатели в покое (после 10-минутного отдыха):
АДСИСТ и АДДИАСТ , мм рт. ст., с помощью сфигмоманометра;
МДВ, мм рт. ст., для чего испытуемый должен сделать максимальный выдох через резиновую трубку сфигмоманометра;
ЖЕЛ с помощью спирометра (этот показатель выражают в относительных единицах, за единицу измерения принимают100 мл объема, т.е. ЖЕЛ в мл/100;
ЧСС в 1 мин;
5) ВМЗД, с, после спокойного вдоха.
Подвергните испытуемого дозированной физической нагрузке 20 кДж (с помощью велоэргометра или путем выполнения гарвардского степ-теста). Сразу после окончания теста повторите все определения (1 – 5). Измерения следует проводить быстро и четко.
Определите время восстановительного периода — время после окончания дозированной нагрузки до возвращения показателей к исходному уровню. Для этого повторяйте все определения (1 – 5) через каждые 3 мин после нагрузки вплоть до получения исходных значений.
Оформление протокола.
Проведите необходимые измерения.
Рассчитайте величины КРИС у испытуемых в покое, сразу после выполнения дозированной нагрузки и в восстановительном периоде по формуле
ЖЕЛ/100 + МДВ + ВМЗД + В
КРИС = ---------------------------------------------------
АДсист + АДдиаст где В — возраст (число полных лет).
Сравните величину КРИС в покое и его изменения после физической нагрузки с данными таблицы 8.
Таблица 8. Показатели КРИС в разные фазы физической деятельности у здоровых людей разной степени физической тренированности
Группа |
КРИС в покое |
Снижение КРИС при дозирован-ной физ. нагрузке (20 кДж), % |
Длительность восст. периода, мин |
Хорошо тренированные спортсмены |
От 1,0 и выше |
5 |
1-3 |
Нетренированные, но практически здоровые люди |
0,8-0,9 |
15-30 |
1-3 |
Сравните величину КРИС в покое и его изменения после физической нагрузки с данными таблицы.
Сравните длительность восстановительного периода испытуемого с данными таблицы
На основании полученных данных сделайте выводы об уровне физической выносливости испытуемого.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Расчет коэффициента Хильдебрандта.
Коэффициент Хильдебрандта (КХ), указывает на сбалансированность межсистемных (сердечно-сосудистая и дыхательная системы) отношений. Для расчета КХ используется формула: КХ = ЧСС/ЧД, где ЧСС - число сердечных сокращений в 1 минуту; ЧД - число дыханий в 1 минуту.
Величина КХ в диапазоне 2,8-4,9 свидетельствует о нормальных межсистемных соотношениях. Отклонение от этих показателей свидетельствует о степени рассогласования в деятельности дыхательной и сердечно-сосудистой систем.
О с н а щ е н и е: скамейка высотой 40 см, секундомер, фонендоскоп.
С о д е р ж а н и е р а б о т ы. Измерьте у испытуемого ЧСС и ЧД в покое и после дозированной физической нагрузки (приседания или подъем на скамейку в степ-тесте)
Рассчитайте коэффициент Хильдебрандта в покое и после физической нагрузки.
Сделайте заключение о сбалансированности межсистемных отношений.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Определение величины максимального потребления кислорода
Величина максимального потребления кислорода (МПК) зависит главным образом от развития систем дыхания и кровообращения. Поэтому Всемирная организация здравоохранения признала МПК наиболее объективным и информативным показателем функционального состояния кардиореспираторной системы.
Поскольку основным источником энергии при мышечной работе являются процессы, происходящие с участием кислорода, то по величине максимального потребления кислорода судят о физической работоспособности человека. Величина максимального потребления кислорода изменяется, с возрастом и неодинакова у лиц разного пола. Наиболее объективным показателем работоспособности человека является величина относительного МПК (МПК/кг). Для ее определения делят величину МПК, полученную в эксперименте, на массу тела испытуемого (в кг),
На основании экспериментальных данных, исходя из относительных величин МПК, исследователи разработали критерии условной оценки работоспособности человека:
Таблица 3. Оценка физической работоспособности человека по показателям относительного максимального потребления кислорода (МПК/кг)
Относительное максимальное потребление кислорода МПК/кг |
Оценка |
|
мужчины |
женщины |
|
55 – 60 |
45 –50 |
Отлично |
50 – 54 |
40 –44 |
Хорошо |
45 –49 |
35 –39 |
Удовлетворительно |
44 и ниже |
34 и ниже |
Неудовлетворительно |
В настоящее время, в условиях цивилизации, в связи с гиподинамией наблюдается снижение показателей максимального потребления кислорода, что свидетельствует об ухудшении состояния кардиореспираторной системы.
Международная биологическая программа рекомендует систематически изучать этот показатель у людей разного возраста, пола и профессии.
В научном эксперименте величину максимального потребления кислорода определяют у испытуемого, выполняющего на велоэргометре предельную работу. Такое прямое определение максимального потребления кислорода представляет значительные трудности: оно требует специальной аппаратуры, большого навыка экспериментатора и, главное, предельного мышечного напряжения.
Для лабораторного эксперимента, в последние годы разработаны методы косвенного расчета величины максимального потребления кислорода по величине мощности работы и частоте сердечных сокращений, зарегистрированной при выполнении этой работы. Эти два показателя определяются при физической нагрузке, получившей название степ-тест (восхождение на ступеньку высотой 40 см и спуск с нее). Эта физическая работа осуществляется по следующим правилам.
←
—
—— —— —— один
цикл —— —— ——
—→
Каждый испытуемый выполняет движения с разной скоростью, что связано с его физическим развитием и состоянием кардиореспираторной системы. А поэтому количество циклов, выполняемых за 1 мин, значительно колеблется (от 18 до 30) .
При выполнении этой работы увеличивается частота сердечных сокращений. Для того чтобы она достигла устойчивого состояния, рекомендуется выполнять работу в течение 5 мин. Наиболее точные и объективные результаты определения величины максимального потребления кислорода получают в то время, когда пульс у испытуемого находится в пределах 135 – 155 ударов в 1 мин.
На 5-й мин работы подсчитывают точно количество циклов за 1 мин и сразу по окончании работы (после последнего спуска со ступеньки) пальпаторно или с помощью фонендоскопа определяют частоту сердечных сокращений в течение первых 10 сек восстановительного периода.
Зная массу тела испытуемого, высоту скамейки и количество циклов в 1 мин, рассчитывают мощность работы по формуле
N=Р·h·п·1,5,
где N – мощность работы, Р – масса тела испытуемого, h – высота скамейки, п – количество циклов, 1,5 – коэффициент подъема и спуска.
Если, например, масса тела 20-летнего испытуемого 70 кг, высота скамейки 0,4 м (40 см) и совершил он 20 восхождений и спусков (циклов) за 1 мин, то мощность выполненной им работы окажется равной:
N=70·0,4·20·1,5=840 кг/мин
Пульс, подсчитанный в течение 10 с восстановления, был равен 24 ударам. Следовательно, в 1 мин
ЧСС=24·6=144 уд/мин.
Определение величины максимального потребления кислорода проводится по формуле Добельна, которая учитывает мощность работы в степ-тесте (кгм/мин), пульс в устойчивом состоянии на 5-й мин работы и возраст испытуемого:
_______
МПК = 1,29 · √ N/H-60 · K
где N – мощность работы (кгм/мин); Н – пульс на 5-й мин (уд/мин); К – возрастной коэффициент.
Таблица 2. Величина коэффициента (К) в зависимости от возраста.
Возраст в годах |
Коэффициент К |
Возраст в годах |
Коэффициент К |
18 |
0,853 |
22 |
0,823 |
19 |
0,846 |
23 |
0,817 |
20 |
0,839 |
24 |
0,809 |
21 |
0,831 |
25 |
0,799 |
МПК в нашем примере будет равно:
__________
МПК = 1,29 · √ 840/144-60 · 0,839 = 3420 мл/мин.
МПК/кг = 3420/ 70 = 48,8 мл/кг
О с н а щ е н и е: скамейка высотой 40 см, секундомер, фонендоскоп.
С о д е р ж а н и е р а б о т ы: Испытуемый по сигналу экспериментатора начинает работу (восхождение на ступеньку и спуск). Работа осуществляется со скоростью 80 шагов в 1 мин (20 циклов). Время работы контролируется по секундомеру.
В конце 3-й мин экспериментатор останавливает испытуемого на 10 с и подсчитывает у него пульс. Если он оказался ниже 130 ударов в 1 мин, то темп работы необходимо увеличить на 4 – 5 циклов в 1 мин. Если же пульс выше 150 уд/мин, то количество циклов следует уменьшить.
После этой пробы работа в степ-тесте продолжается. На 5-й мин точно подсчитывается количество циклов и после последнего шага (спуска со ступеньки) в течение 10 с определяется пульс.
Следите за тем, чтобы в процессе эксперимента испытуемый совершал строго вертикальный спуск (не оттягивал ногу далеко назад) и не менее двух раз менял опорную для подъема ногу.
Оформление протокола.
1. Определите величины максимального потребления кислорода
2. Объясните физиологический смысл МПК
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3. Укажите этап процесса дыхания (энергетического обмена) который определяется величиной МПК
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4. Сделайте заключение о функциональных возможностях системы дыхания и степени её тренированности. Ответ обоснуйте.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ТЕМА: ФИЗИОЛОГИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ