RU2765856C1 - Способ определения минутного обмена человека - Google Patents

Способ определения минутного обмена человека Download PDF

Info

Publication number
RU2765856C1
RU2765856C1 RU2021104877A RU2021104877A RU2765856C1 RU 2765856 C1 RU2765856 C1 RU 2765856C1 RU 2021104877 A RU2021104877 A RU 2021104877A RU 2021104877 A RU2021104877 A RU 2021104877A RU 2765856 C1 RU2765856 C1 RU 2765856C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
volume
minute
values
oxygen
formulas
Prior art date
Application number
RU2021104877A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Анатольевич Пестряев
Андрей Гарьевич Таксис
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО УГМУ Минздрава России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО УГМУ Минздрава России) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО УГМУ Минздрава России)
Priority to RU2021104877A priority Critical patent/RU2765856C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2765856C1 publication Critical patent/RU2765856C1/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/083—Measuring rate of metabolism by using breath test, e.g. measuring rate of oxygen consumption
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/085—Measuring impedance of respiratory organs or lung elasticity
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/087—Measuring breath flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/091—Measuring volume of inspired or expired gases, e.g. to determine lung capacity
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/091—Measuring volume of inspired or expired gases, e.g. to determine lung capacity
    • A61B5/093—Measuring volume of inspired or expired gases, e.g. to determine lung capacity the gases being exhaled into, or inhaled from, an expansible chamber, e.g. bellows or expansible bag

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Obesity (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в клинической физиологии, физической культуре и спорте, эндокринологии и других областях медицины. Исходя из пола, возраста, роста (Р) и массы тела. (МТ) человека рассчитывают: индекс объема тела (Иv), должный объем циркулирующей крови (Д01ДК), должный основной обмен для суточного интервала времени (ДОС)), должный минутный основной обмен (ДМОО=ДОО/1440). В течение фиксирующегося времени собирают выдыхаемый воздух в воздухонепроницаемый мешок Дугласа и определяют минутный объем дыхания (МОД), в котором определяют объем кислорода, поглощающийся при прохождении через легкие 100 мл воздуха, или процент поглощаемого кислорода (ППК), и рассчитывают минутный объем поглощения кислорода (МОПК): МОПК=МОД⋅ППК/100. Минутный обмен (МО) вычисляется по двум формулам: МО(1)=МОПК⋅КЭК, МО(2)=ДМОО⋅МОД/ДОЦК/ДК, где КЭК - калорический эквивалент кислорода, а ДК - дыхательный коэффициент. Соответствующие друг другу значения ДК и КЭК подбираются из таблицы: Значения калорического эквивалента кислорода при различных ДК. Значение минутного обмена человека считают реальным при совпадении значений по формулам МО(1) и МО(2), если значения формул МО(1) и МО(2) не совпадают, то для определения реального минутного обмена осуществляют пошаговые сдвиги значений ДК и КЭК по таблице до совпадения значений формул. Способ обеспечивает повышение достоверности определения МО человека за счет использования при вычислениях физически и физиологически обоснованных формул. 1 табл., 5 пр.

Description

Изобретение относится к медицине, к определению выделяемого человеком тепла методом непрямой калориметрии, характеризующего текущий обмен, и может быть использовано в клинической физиологии, физической культуре и спорте, эндокринологии и других областях медицины.
Существует 2 подхода для определения тепла, выделяемого организмом за определенный временной интервал: прямая и непрямая калориметрия.
Прямая калориметрия основывается на непосредственном измерении тепла, выделяемого организмом. Для этого нужен биокалориметр, т.е герметизированная и хорошо теплоизолированная от окружающей среды камера, в которую подается кислород, из которой поглощаются избытки углекислого газа и воды, и в котором помещенный туда организм является единственным источником тепла.
Непрямая калориметрия, классическим примером которой является метод Дугласа-Холдейна [3], взятый за прототип, базируется на измерении объемов поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа за определенное время. В течение нескольких минут (с фиксацией времени) собирают выдыхаемый воздух в мешок из воздухонепроницаемого материала (мешок Дугласа). Измеряют объем выдохнутого воздуха, вычисляют минутный объем дыхания (МОД). С помощью газоанализатора определяют содержание кислорода и углекислого газа в выдохнутом воздухе, и на основе разницы с содержанием этих газов в атмосферном воздухе вычисляют объемы поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа, приходящие на 100 мл воздуха (т.е. фактически %). На основе этих величин вычисляют дыхательный коэффициент (ДК) - отношение объема выделенного углекислого газа к объему поглощенного кислорода. Определяют (по табл.1) значение калорического эквивалента кислорода (КЭК), обозначающего количество выделяемого тепла при поглощении 1 л кислорода.
Figure 00000001
Исходя из значений МОД и процента, соответствующего объему поглощаемого кислорода, вычисляют минутный объем поглощения кислорода (МОПК). Энергозатраты организма за минуту или минутный обмен (МО) рассчитывают как произведение МОПК на КЭК:
Figure 00000002
Однако, классический метод непрямой калориметрии может считаться объективным лишь для определения основного обмена (00), когда энергозатраты организма идут на поддержание жизнедеятельности в состоянии полного покоя. Только в этом случае и при отсутствии функциональных изменений газообмен в легких может соответствовать тканевому газообмену, а респираторный ДК метаболическому.
Наилучшим образом это иллюстрируется характером изменений ДК после серьезной физической нагрузки. После завершения физической нагрузки респираторный ДК не только повышается, но и может становиться больше 1 (1 - значение ДК при окислении углеводов). Во время работы в мышцах накапливается молочная кислота, на окисление которой не хватало кислорода (кислородный долг). Молочная кислота поступает в кровь и вытесняет СО2 из гидрокарбонатов, присоединяя основания. Благодаря этому количество выделенного СО2 становится больше количества СО2, образовавшегося в данный момент в тканях. Обратная картина наблюдается в дальнейшем, когда молочная кислота постепенно исчезает из крови. Одна ее часть окисляется, другая ресинтезируется в гликоген, третья выделяется с потом и мочой. По мере уменьшения количества молочной кислоты освобождаются основания. Основания связывают СО2 и образуют гидрокарбонаты. Поэтому респираторный ДК падает вследствие задержки в крови СО2, поступающей из тканей и может становиться ниже 0,7 (0,7 - значение ДК при окислении жиров). Но метаболический ДК не может быть меньше 0,7 и больше 1. Такие очевидные отклонения между респираторным и метаболическим ДК могут возникать не только после физической нагрузки: известны примеры значительного увеличения ДК больше 1 связанные с гипервентиляцией легких (до 1,4), насильственным кормлением у животных (до 1,59), или, наоборот, падения ДК до 0,6 в периоды голодания и при диабете [4]. Если кислород используется в любой реакции биологического окисления, а возможности его хранения в организме невелики, то способности организма к накоплению углекислого газа весьма велики. Т.е. полной уверенности в том, что объем выдыхаемого углекислого газа точно соответствует его объему, выработанному за это время в результате окислительных процессов в организме, быть не может даже и для условий относительного покоя.
В тех случаях [4], когда у исследователей нет уверенности в соответствии респираторного ДК метаболическому ДК, единственным выходом в рамках классического подхода является использование среднего значения КЭК (4,863 ккал/л, при ДК = 0,85). Варьирование значений КЭК составляет около 8% (5,047 / 4,686 = 1,077). При использовании среднего значения КЭК его погрешность не превышает 4% (4,863 / 4,686 ≈1,038; и 5,047 / 4,863 ≈ 1,038). Но это увеличивает общую погрешность оценки текущего обмена. Кроме того, само отклонение респираторного ДК от метаболического, которое варьирует в значительных пределах, может быть важным показателем функционального состояния организма. Решение этих вопросов возможно только при надежном способе определения метаболического ДК.
Такое определение или аппроксимация текущего метаболического ДК возможна на основе учета функциональных взаимосвязей обмена с кровообращением и дыханием, приведенных к минутному интервалу времени.
Чему должен быть прямо и обратно пропорционален текущий показатель МО? В покое МО приближается к должному минутному основному обмену (ДМОО), т.е. должному основному обмену, приведенному к минутному интервалу времени. При этом минутный объем крови (МОК) соответствует должному объему циркулирующей крови (ДОЦК), т.е. отношение МОК / ДОЦК ≈ 1 [1]. Отношение вентиляции к перфузии, которое можно выразить через отношение минутного объема дыхания к минутному объему крови (МОД / МОК) также приближается к 1 (в покое оно находится в диапазоне от 0,8 до 1 [5]). При нагрузке значения обоих этих отношений увеличиваются за счет увеличения МОК и еще большего увеличения МОД, но, т.к. МОК участвует в обоих отношениях в одном случае сверху, а в другом - снизу и тем самым взаимно сокращается, увеличение МО при нагрузке будет пропорционально увеличению отношения МОД / ДОЦК. Помимо этого, значение МО, как в покое, так и при нагрузке, зависит (обратно пропорционально!) от ДК. Значения ДК варьируют в диапазоне от 0,7 до 1. Но уменьшение значения ДК (при ДК < 1) должны приводить не к уменьшению, а, наоборот, к увеличению МО. В белках и, тем более, в жирах энергии больше, чем в углеводах. Уменьшение значения КЭК при снижении ДК свидетельствуют только о том, что для извлечения этой энергии нужно затратить большие объемы кислорода. В итоге получаем:
Figure 00000003
где ДОЦК и ДМОО определяются исходя из антропометрических данных человека [1, 2]. При вычислениях используют индекс объема (Иv), показывающий во сколько раз объем тела человека отличается от объема тела, взятого за эталон [1, 2]. За эталон взяты тела женщины и мужчины у которых в покое ДОЦК = 3999,6 мл - это женщина с ростом (Р) 150 см и с массой тела (МТ) 49 кг и мужчина с Р = 160 см и с МТ = 59 кг. Т.е.:
для женщин Иv=Р⋅МТ/(150⋅49)=Р⋅МТ/7350,
а для мужчин Иv=Р⋅МТ/(160⋅59)=Р⋅МТ/9440.
ДОЦК определяется [1] по формуле: ДОЦК=Иv⋅3999,6.
Аппроксимация должного основного обмена (ДОО) человека традиционно осуществляется для суточного интервала времени [2]:
1) для женщин -
если возраст от 11 лет до 21 года, то ДООв=ДООэв⋅Иv 1/3,
где ДООэв (в ккал) - ДОО девушки с Р=150 см с МТ=49 кг в этом возрасте:
Figure 00000004
ДОО=ДОО21-4,64⋅(В-21)=1300⋅Иv 1/3-4,64⋅(В-21).
2) для мужчин -
если возраст от 11 лет до 21 года, то ДООв=ДООэв⋅Иv 1/2,
где ДООэв (в ккал) - ДОО юноши с Р=160 см и с МТ=59 кг в этом возрасте:
Figure 00000005
ДОО=ДОО21-6,75⋅(В-21)=1537⋅Иv 1/2-6,75⋅(В-21).
Вычисление ДМОО осуществляется приведением значения ДОО к минутному интервалу времени: ДМОО=ДОО/24/60=ДОО/1440.
Уравнения (1) и (2) дают одинаковые значения МО только при определенном значении ДК из диапазона от 0,7 до 1. Именно это значение и является наилучшей аппроксимацией метаболического ДК, позволяющее, в свою очередь, сделать наиболее точную аппроксимацию текущего МО.
Если после определения МОД, МОПК и ДК по методу непрямой калориметрии МО, рассчитанное по формуле (1) оказывается больше МО, рассчитанного по формуле (2), реальный метаболический ДК имеет более низкое значение. Наоборот, если МО, рассчитанное по формуле (1) оказывается меньше МО, рассчитанного по формуле (2), реальный метаболический ДК имеет более высокое значение. Следуя этому правилу, путем последовательных пошаговых сдвигов значения ДК, находится его реальное значение, обеспечивающее сходимость оценки МО по обеим формулам. Так же находится и реальное значение метаболического ДК в случаях, когда респираторное значение ДК заведомо выходит за рамки реальных значений для метаболического ДК.
Целью предлагаемого способа определения минутного обмена человека является повышение достоверности результатов его определения за счет использования при вычислениях физически и физиологически обоснованных формул.
Изобретение осуществляют следующим образом.
Исходя из пола, возраста, роста (Р) и массы тела (МТ) человека
рассчитывают индекс объема тела (Иv), должный объем циркулирующей крови (ДОЦК), должный основной обмен для суточного интервала времени (ДОО), должный минутный основной обмен (ДМОО) по формулам:
для женщин Иv=Р⋅МТ/73 50,
для мужчин Иv=Р⋅МТ/9440.
ДОЦК (в мл)=Иv⋅3999,6
По способу [2] или по таблицам Гарриса-Бенедикта определяют ДОО и ДМОО=ДОО/1440.
В течение фиксирующегося времени собирают выдыхаемый воздух в воздухонепроницаемый мешок Дугласа, объемом от 10 до 40 л. Определяют минутный объем дыхания (МОД) исходя из объема мешка Дугласа (Vмд) и времени (t, в секундах), за которое он был наполнен: МОД=Vмд⋅60/t. 10 или 100 мл выдохнутого воздуха подвергают газоанализу, определяют объем O2 в 100 мл выдохнутого воздуха, по разнице между содержанием кислорода в атмосферном воздухе (~ 21 об. %) и в выдыхаемом воздухе определяют объем кислорода, поглощающийся при прохождении через легкие 100 мл воздуха или процент поглощаемого кислорода (ППК) рассчитывают минутный объем поглощения кислорода (МОПК):
МОПК=МОД⋅ППК/100.
Минутный обмен (МО) вычисляется по двум формулам:
МО(1)=МОПК⋅КЭК
МО(2)=ДМОО⋅МОД/ДОЦК/ДК,
где КЭК - калорический эквивалент кислорода (в ккал), а ДК - дыхательный коэффициент. Соответствующие друг другу значения ДК и КЭК подбираются из табл. 1.
Если МО(1) оказывается больше МО(2), то реальный метаболический ДК имеет более низкое значение. Наоборот, если МО(1) оказывается меньше МО(2), реальный метаболический ДК имеет более высокое значение. Следуя этому правилу, путем последовательных пошаговых сдвигов значений ДК и КЭК, находится значение МО, совпадающее по обеим формулам.
Реализация способа осуществляется следующим образом.
Для проведения измерений роста (Р) и веса (МТ) испытуемых используют любые сертифицированные ростомеры и весы. На основе антропометрических показателей вычисляют индекс объема тела (Иv), должный объем циркулирующей крови (ДОЦК), должный основной обмен для суточного интервала времени (ДОО), должный минутный основной обмен (ДМОО) по следующим формулам:
для женщин Иv=Р⋅МТ/7350,
для мужчин Иv=Р⋅МТ/9440.
ДОЦК (в мл)=Иv⋅3999,6
ДОО для женщин -
если возраст (В) от 11 лет до 21 года, то ДООв=ДООэв⋅Иv 1/3,
где ДООэв (в ккал) - ДОО девушки с Р=150 см с МТ=49 кг в этом возрасте:
Figure 00000006
ДОО=ДОО21-4,64⋅(В-21)=1300⋅Иv 1/3-4,64⋅(В-21).
ДОО для мужчин -
если возраст от 11 лет до 21 года, то ДООв=ДООэв⋅Иv 1/2,
где ДООэв (в ккал) - ДОО юноши с Р=160 см и с МТ=59 кг в этом возрасте:
Figure 00000007
ДОО=ДОО21-6,75⋅(В-21)=1537⋅Иv 1/2-6,75⋅(В-21).
Возможно и определение ДОО по таблицам Гарриса-Бенедикта.
Вычисление ДМОО осуществляется приведением значения ДОО к минутному интервалу времени: ДМОО=ДОО/1440.
Для собирания, выдыхаемого при дыхании воздуха в течение нескольких минут, используется мешок Дугласа из воздухонепроницаемого материала, объемом от 10 до 40 л. Для измерения объема мешка используются калиброванные спирометрические насосы. Для контроля времени, за которое происходит наполнение мешка выдыхаемым воздухом, используется секундомер. Определение минутного объема дыхания (МОД) осуществляется исходя из объема мешка Дугласа (Vмд) и времени (t, в секундах), за которое он был наполнен: МОД=Vмд⋅60/t.
Для определения объемных процентов CO2 и O2 используется любой газоанализатор, позволяющий производить отбор 10 или 100 мл выдохнутого воздуха, с последовательным поглощением из этого объема сначала CO2, затем O2, с последующим определением оставшихся объемов и, соответственно, поглощенных объемов. Т.к. в атмосферном воздухе содержание CO2 составляет всего 0,03 об. %; то весь CO2 в выдыхаемом воздухе можно рассматривать как выделенный организмом, а объем поглощенного O2, приходящийся на 100 мл воздуха, прошедшего через легкие, получают как разность между его содержанием в атмосферном воздухе (~ 21 об. % или ~21 мл в 100 мл воздуха) и его содержанием в 100 мл выдохнутого воздуха. Респираторный дыхательный коэффициент рассчитывают как отношение объемов выделенного CO2 и поглощенного O2, приходящихся на 100 мл воздуха, прошедшего через легкие. Калорический эквивалент кислорода (КЭК), соответствующий ДК, находится по табл. 1.
Минутный объем поглощения кислорода (МОПК) определяется исходя из значений МОД и процента поглощаемого кислорода (ППК):
МОПК=МОД⋅ППК/100
Минутный обмен (МО) вычисляется по формулам (1) и (2):
МО(1)=МОПК⋅КЭК
МО(2)=ДМОО⋅МОД/ДОЦК/ДК
Если МО(1) оказывается больше МО(2), то реальный метаболический ДК имеет более низкое значение. Наоборот, если МО(1) оказывается меньше МО(2), реальный метаболический ДК имеет более высокое значение. Следуя этому правилу, путем последовательных пошаговых сдвигов значений ДК и КЭК, находится реальное значение МО, при котором обеспечивается сходимость его оценки по обеим формулам.
Реализация способа поясняется нижеприведенными примерами.
Пример 1.
Испытуемая: 19 лет, Р=167,5 см, МТ=46 кг:
Иv=Р⋅МТ/7350=167,5⋅46/7350=1,048
ДОЦК=Иv⋅3999,6=1,048⋅3999,6=4193 мл=4,193 л
ДОО=ДООэ19⋅Иv 1/3=1309⋅1,0481/3=1329,6 ккал
ДМОО=1329,6/1440=0,9233 ккал
В покое: МОД=4,322 л; в выдыхаемом воздухе 4,5% CO2 и 15,5% O2.
ДК=4,5/(21-15,5)=4,5/5,5-0,818≈0,82
МОПК=МОД⋅5,5/100=4,322⋅5,5/100=0,2377 л
Из табл. 1 при ДК=0,82 КЭК=4.825
МО(1)=МОПК⋅КЭК=0,2377⋅4,825=1,147ккал
МО(2)=ДМОО⋅МОД/ДОЦК/ДК=0,9233⋅4,322/4,193/0,82=1,1606 ккал
Так как МО(1)<МО(2), то реальный метаболический ДК имеет более высокое значение. Пошагово изменяя ДК и определяя КЭК из табл. 1 находят совпадение значений МО(1)=МО(2)
Figure 00000008
Вывод: реальный минутный обмен МО=1,1494 ккал; т.е. на 0,2% выше значения, определяемого по респираторному ДК (0,82) которое сдвинуто относительно метаболического (0,828).
Пример 2.
Та же испытуемая, что и в примере 1, но сразу после физической нагрузки:
Испытуемая: 19 лет, Р=167,5 см, МТ=46 кг:
Иv=Р⋅МТ/7350=167,5⋅46/7350=1,048
ДОЦК=Иv⋅3999,6=1,048⋅3999,6=4193 мл=4,193 л
ДОО=ДООэ19⋅Иv 1/3=1309⋅1,0481/3=1329,6 ккал
ДМОО=1329,6/1440=0,9233 ккал
МОД=7,307 л; в выдыхаемом воздухе 5% CO2 и 15,8% O2.
ДК=5/(21-15,8)=5/5,2=0,9615≈0,96
МОПК=МОД⋅5,2/100=7,307⋅5,2/100=0,38 л
МО по формуле (2): МО=ДМОО⋅МОД/ДОЦК/ДК, т.е.
МО(2)=7,307⋅0,9233/4,193/ДК=1,609/ДК
Figure 00000009
Вывод: реальный минутный обмен МО=1,8558 ккал; т.е. на 2,3% ниже значения, определяемого по респираторному ДК (0,96), которое сдвинуто относительно метаболического ДК (0,867).
Пример 3.
Испытуемый: 19 лет, Р=168,5 см, МТ=65 кг:
Иv=Р⋅МТ/9440=168,5⋅65/9440=1,16
ДОЦК=Иv⋅3999,6=1,16⋅3999,6 мл=4640 мл=4,640 л
ДОО=ДООэ19⋅Иv 1/2=1586⋅1,0481/2=1708 ккал
ДМОО=1780/1440=1,1863 ккал
В покое: МОД=5,802 л; в выдыхаемом воздухе 4,2% CO2 и 15,2% O2.
ДК=4,2/(21-15,2)=4,2/5,8=0,724≈0,72
МОПК=МОД⋅5,8/100=5,802⋅5,8/100=0,3365 л
МО по формуле (2): МО=ДМОО⋅МОД/ДОЦК/ДК, т.е.
МО(2)=5,802⋅1,1863/4,64/ДК=1,483/ДК
Figure 00000010
Вывод: реальный минутный обмен МО=1,655 ккал; т.е. на 4,6% выше значения, определяемого по респираторному ДК (0,72) которое сдвинуто относительно метаболического (0,896).
Пример 4.
Тот же испытуемый, что и в примере 3:
Испытуемый: 19 лет, Р=168,5 см, МТ=65 кг:
Иv=Р⋅МТ/9440=168,5⋅65/9440=1,16
ДОЦК=Иv⋅3999,6=1,16⋅3999,6 мл=4640 мл=4,640 л
ДОО=ДООэ19⋅Иv 1/2=1586⋅1,0481/2=1708 ккал
ДМОО=1780 / 1440=1,1863 ккал
После физической нагрузки:
МОД=14,351 л; в выдыхаемом воздухе 6,2% CO2 и 15,8% O2.
ДК=6,2/(21-15,8)=6,2/5,2=1,192
МОПК=МОД⋅5,2/100=14,351⋅5,2/100=0,746 л
МО по формуле (2): МО=ДМОО⋅МОД/ДОЦК/ДК, т.е.
МО(2)=14,351⋅1,1863/4,64/ДК=3,669 /ДК
Уравнения (1) и (2) дают одинаковые значения МО только при определенном значении ДК из диапазона от 0,7 до 1.
Figure 00000011
Вывод: реальный минутный обмен МО=3,746 ккал, а значение респираторного ДК (1,192) сдвинуто относительно реального значения метаболического ДК (0,9795).
Пример 5.
Испытуемая: 19 лет, Р=155 см, МТ=64 кг:
Иv=Р⋅МТ/7350=155⋅64/7350=1,3497
ДОЦК=Иv⋅3999,6=1,3497⋅3999,6=5398 мл=5,398 л
ДОО=ДООэ19⋅Иv 1/3=1309⋅1,34971/3=1446,45 ккал
ДМОО=1446,45/1440=1,00448 ккал
В покое: МОД=2,240 л; в выдыхаемом воздухе 4,2% CO2 и 15,6% O2.
ДК=4,2/(21-15,6)=4,2/5,4=0,778≈0,78
МОПК=МОД⋅5,4/100=2,24⋅5,5/100=0,121 л
МО по формуле (2): МО=ДМОО⋅МОД/ДОЦК/ДК, т.е.
МО(2)=2,24⋅1,00448/5,398/ДК=0,417/ДК
Figure 00000012
Вывод: реальный минутный обмен МО=0,5705 ккал; т.е. на 1,3% ниже значения, определяемого по респираторному ДК (0,78), которое сдвинуто относительно метаболического ДК (0,7309).
Пример 6.
Испытуемый: 19 лет, Р=190 см, МТ=102 кг:
Иv=Р⋅МТ/9440=190⋅102/9440=2,053
ДОЦК=Иv⋅3999,6=2,053⋅3999,6 мл=8211 мл=8,211 л
ДОО=ДООэ19⋅Иv 1/2=1586⋅2,0531/2=2272 ккал
ДМОО=2272/1440=1,578 ккал
В покое: МОД=14,4 л; в выдыхаемом воздухе 4% СО2 и 17% O2.
ДК=4/(21-17)=4/4=1
МОПК=МОД⋅4/100=14,4⋅4/100=0,576 л
МО по формуле (2): МО=ДМОО⋅МОД/ДОЦК/ДК, т.е.
МО(2)=14,4⋅1,578/8,211/ДК=2,767/ДК
Figure 00000013
Вывод: реальный минутный обмен МО=2,879 ккал; т.е. на 0,97% ниже значения, определяемого по респираторному ДК (1) которое сдвинуто относительно метаболического ДК (0,961).
Таким образом, предлагаемый способ определения минутного обмена человека позволяет повысить достоверность результатов его определения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пестряев В.А. Способ определения гипо-нормо-гиперволемии сосудистого русла человека в покое. Патент на изобретение №2535914, зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 17.10.2014.
2. Пестряев В.А. Способ определения должного основного обмена человека. Патент на изобретение №2545778, зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 27.02.2015.
3. Руководство к практическим занятиям по нормальной физиологии. // Под ред. С.М. Будылиной, В.М. Смирнова. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 336 с., (с. 158-161)
4. Ульмер Х.-Ф. Энергетический баланс. // Физиология человека. Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. - М.: Мир, 1996. - Т. 3. - с. 653-664., (с. 660).
5. Тевс Г. Легочное дыхание. // Физиология человека. Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. - М.: Мир, 1996. - Т. 2. - с. 567-603., (с. 588).

Claims (10)

  1. Способ определения величины обмена человека за минутный интервал времени (МО, ккал) методом непрямой калориметрии, включающий измерение минутного объёма дыхания (МОД, л) и содержания кислорода в выдыхаемом воздухе (%), расчёт минутного объёма поглощения кислорода (МОПК, л), определение исходя из пола и антропометрических данных должного объёма циркулирующей крови (ДОЦК, л), должного основного обмена (ДОО), должного основного обмена за минутный интервал времени (ДМОО=ДОО/1440), отличающийся тем, что определение дыхательного коэффициента (ДК - отношение объёма выделенного СО2 к объёму поглощённого О2) и соответствующего ему калорического эквивалента кислорода (КЭК) осуществляют с помощью табличных значений их соответствия исходя из условия сходимости двух формул:
  2. МО(1)=МОПК⋅КЭК, МО(2)=ДМОО⋅МОД/ДОЦК/ДК,
  3. где МО - величина обмена человека за минутный интервал времени,
  4. МОПК - минутный объём поглощения кислорода, л,
  5. КЭК - калорический эквивалент кислорода, ккал,
  6. ДМОО - должный основной обмен за минутный интервал времени (ДОО/1440), ккал,
  7. МОД - минутный объём дыхания, л,
  8. ДОЦК - должный объём циркулирующей крови (за суточный интервал времени), л,
  9. ДК - дыхательный коэффициент,
  10. и при совпадении значений по формулам МО(1) и МО(2) значение обмена человека за минутный интервал времени считают реальным, если МО(1) и МО(2) не совпадают, то для определения реального значения осуществляют сдвиги значений ДК и соответствующих ему табличных значений КЭК до совпадения значений двух формул, если МО(1)>МО(2), реальный ДК имеет более низкое значение; если МО(1)<МО(2), реальный ДК имеет более высокое.
RU2021104877A 2021-02-25 2021-02-25 Способ определения минутного обмена человека RU2765856C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021104877A RU2765856C1 (ru) 2021-02-25 2021-02-25 Способ определения минутного обмена человека

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021104877A RU2765856C1 (ru) 2021-02-25 2021-02-25 Способ определения минутного обмена человека

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2765856C1 true RU2765856C1 (ru) 2022-02-03

Family

ID=80214836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021104877A RU2765856C1 (ru) 2021-02-25 2021-02-25 Способ определения минутного обмена человека

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765856C1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006096080A1 (en) * 2005-03-09 2006-09-14 Ramil Faritovich Musin Method and device microcalorimetrically measuring a tissue local metabolism speed, intracellular tissue water content, blood biochemical component concentration and a cardio-vascular system tension
RU2535914C1 (ru) * 2013-07-19 2014-12-20 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения Российской Федерации" (ГБОУ ВПО УГМА Минздрава России) Способ определения гипо-нормо-гиперволемии сосудистого русла человека в покое
RU2545778C1 (ru) * 2013-11-12 2015-04-10 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации" (ГБОУ ВПО УГМУ Минздрава России) Способ определения должного основного обмена человека

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006096080A1 (en) * 2005-03-09 2006-09-14 Ramil Faritovich Musin Method and device microcalorimetrically measuring a tissue local metabolism speed, intracellular tissue water content, blood biochemical component concentration and a cardio-vascular system tension
RU2535914C1 (ru) * 2013-07-19 2014-12-20 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения Российской Федерации" (ГБОУ ВПО УГМА Минздрава России) Способ определения гипо-нормо-гиперволемии сосудистого русла человека в покое
RU2545778C1 (ru) * 2013-11-12 2015-04-10 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации" (ГБОУ ВПО УГМУ Минздрава России) Способ определения должного основного обмена человека

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВДОВЕНКО С. И. и др. Сравнительные особенности метаболизма и функции внешнего дыхания у юношей- постоянных жителей различных климатогеографических зон Северо-Востока России //Якутский медицинский журнал. - 2019. - N. 2. - С. 28-31. *
ВИСКУНОВА А. А. и др. РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ У ПАЦИЕНТОВ С МЕТАБОЛИЧЕСКИМ СИНДРОМОМ МЕТОДОМ НЕПРЯМОЙ КАЛОРИМЕТРИИ //Кардиоваскулярная терапия и профилактика. - 2009. - Т. 8. - N. 6 S1. - С. 68-61. *
ВИСКУНОВА А. А. и др. РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ У ПАЦИЕНТОВ С МЕТАБОЛИЧЕСКИМ СИНДРОМОМ МЕТОДОМ НЕПРЯМОЙ КАЛОРИМЕТРИИ //Кардиоваскулярная терапия и профилактика. - 2009. - Т. 8. - N. 6 S1. - С. 68-61. ВДОВЕНКО С. И. и др. Сравнительные особенности метаболизма и функции внешнего дыхания у юношей- постоянных жителей различных климатогеографических зон Северо-Востока России //Якутский медицинский журнал. - 2019. - N. 2. - С. 28-31. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Reljic et al. Rapid weight loss and the body fluid balance and hemoglobin mass of elite amateur boxers
CN110520043B (zh) 使用呼吸气体样品进行呼吸测量的系统和方法
Cook et al. Studies of respiratory physiology in the newborn infant. I. Observations on normal premature and full-term infants
Martin-Rincon et al. Progress update and challenges on V. O2max testing and interpretation
Coss-Bu et al. Resting energy expenditure and nitrogen balance in critically ill pediatric patients on mechanical ventilation
Duda et al. Human body composition and muscle mass
English et al. Lactic acidosis and oxygen debt in African children with severe anaemia.
Ozcelik et al. Effect of altered body CO2 stores on pulmonary gas exchange dynamics during incremental exercise in humans
Niinimaa et al. Training and Oxygen Conductance in the Elderly I. The Respiratory System
Sharp et al. Relationship between aerobic fitness level and daily energy expenditure in weight-stable humans
Cordoza et al. Methods for estimating energy expenditure in critically ill adults
RU2765856C1 (ru) Способ определения минутного обмена человека
Anderson et al. The effects of hyperventilation and exercise upon the pulmonary diffusing capacity
Simaga et al. Lung diffusing capacity in sub-Saharan Africans versus European Caucasians
Kinney Indirect calorimetry in malnutrition: nutritional assessment or therapeutic reference?
Mankar Effect Of Age, Gender and Body Mass Index on Peak Expiratory Flow Rate & Other Pulmonary Function Tests in Healthy Individuals in the Age Group 18-60 Years
Kampmeier et al. Provision of physiological data and reference values in awake and anaesthetized female sheep aged 6–12 months
Davies et al. Total body potassium fat free weight and maximal aerobic power in children with anorexia nervosa
Williams et al. Circulatory Indirect Calorimetry in the Critically III
RU2533846C1 (ru) Способ определения энтропии в организме человека или животного
Edwards et al. The effect of hyperventilation on the lactacidaemia of muscular exercise
Bloomer The application of tests of respiratory physiology for the clinical evaluation of pulmonary pathology
San Martin et al. Concepts of indirect calorimetry on metabolic disorders: a narrative review
WO2024189570A1 (en) Device and method for measuring metabolic rate using sequential gas delivery
Wittich et al. A comparison of breath-holding tests with vital capacity in health and disease