Физиологическое значение измеряемых параметров

 Во время проведения тестов возможно получить большое количество расчетных параметров и графиков их взаимозависимости. Однако какие именно параметры и зависимости нужно анализировать определяются целью проведения исследования. В каждом конкретном случае измеряемые и мониторируемые параметры, а так же анализируемые графические взаимозависимости определяются индивидуально. Рассмотрим значение основных эргоспирометрических показателей.

ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА

 Потребление кислорода VO₂ определяется как потребность клеток в кислороде на определенном уровне для осуществления максимальной скорости транспорта кислорода.

 VO₂ может быть рассчитано по скорости потока крови и экстракции кислорода тканями, что отражает уравнение Fick. Факторы, которые могут определять достаточный уровень кислорода, зависят от кислородонесущих свойств крови (уровень гемоглобина, артериальная сатурация кислорода - SaO₂), функции сердца (число сердечных сокращений, ударный объем - SV), перераспределения периферической крови, и экстракции тканями кислорода (плотность капилляров, митохондрий, адекватность перфузии и диффузия в тканях).

 Зависимость VO ₂ от скорости нагрузки. В норме VO₂возрастает почти линейно по мере возрастания нагрузки. Однако точное измерение скорости выполняемой нагрузки, выражаемое в ваттах, требует специального определения этих взаимоотношений. Заданная скорость нагрузки достаточно точно измеряется на велоэргометре, но может быть только приблизительно оценена при использовании бегущей дорожки (тредмила). Кривая отношения VO₂ к скорости заданной нагрузки отражает эффективность метаболических процессов перехода потенциальной химической энергии в механическую работу и механическую эффективность мышечно-скелетной системы. Кривая, определяемая из отношения скорости изменения VO₂ к скорости изменения заданной нагрузки во время возрастающего нагрузочного теста (ΔVO₂/ΔWR), обычно в норме составляет от 8,5 до 11 мл/мин/ватт и зависит от пола, возраста, роста. У тучных пациентов в норме имеет место возрастание VO₂ по мере возрастания скорости нагрузки. Существует несколько процессов, которые воздействуют на метаболическую эффективность мышц. Снижение показателя ΔVO₂/ΔWR в большинстве случаев указывает на неадекватность кислородного транспорта, что может встречаться при некоторых заболеваниях сердца, легких или при нарушении циркуляции. Кроме того, нарушения процесса утилизации кислорода - например, при митохондриальной миопатии, фиброзирующем альвеолите может также проявляться снижением наклона кривой VO₂ - скорость нагрузки. Для подтверждения этих нарушений необходимы дальнейшие исследования.

 VO ₂ max, VO ₂ peak

 Поскольку VO₂ возрастает при повышении уровня нагрузки один или несколько факторов, определяющих потребление кислорода, подходит к своему лимиту (например, это может быть ударный объем сердца, число сердечных сокращений, или экстракция кислорода из тканей), при этом значение VO₂ по отношению к скорости работы приближается к плато. Достижение истинного плато в потреблении кислорода используется как доказательство достижения VO₂max. Показатель VO₂max является наилучшим индексом аэробной способности и «золотым стандартом» при кардиореспираторном тесте. Он отражает максимально достижимый уровень метаболизма кислорода, включая большую мышечную группу. Однако в конкретных клинических ситуациях истинное плато может быть не достигнуто до появления симптомов ограничения нагрузки. Поэтому VO₂peak часто используют для оценки максимального потребления кислорода. Для практических целей VO₂max и VO₂peak взаимозаменяемы. Аэробная способность должна измеряться напрямую, потому что оценивается по показателям покоя, скорости работы, а субмаксимальные нагрузочные протоколы ограничены физиологическими механизмами и методологическими неточностями. С другой стороны, прямое измерение VO₂max - надежный и воспроизводимый метод у здоровых лиц и пациентов. Основные должные величины нормального уровня VO₂max и VO₂peak зависят от генетических факторов и мышечной массы. Показатель VO₂ max или VO₂peak зависит от возраста, пола, размера тела, а также от тренированности субъекта. Показатель VO₂peak выражается в абсолютных значениях (л/мин), а также в процентах от должных величин. Выбор значений должных величин должен отражать исследуемую популяцию.

 Показатель VO₂max часто соотносится с некоторыми индексами размера тела. Наиболее часто используется вес тела в килограммах, и это наиболее легко рассчитать. Однако при таком выборе не учитывается различная метаболическая скорость у индивидуумов разного роста и веса, так как здоровый человек небольшого роста и веса имеет более высокое значение VO₂ на килограмм веса, чем крупный индивидуум. Поскольку метаболизм жиров значительно не влияет на VO₂max, его отношение к весу тела приводит к заниженным значениям у тучных пациентов. При ожирении соотношение должных величин с учетом роста (VO₂/ рост) приводит к лучшей корреляции с линейной массой тела и в конечном итоге к более надежному индексу аэробной работоспособности. Но для более точного анализа необходимы дополнительные исследования.

 В некоторых исследованиях показано, что VO₂, соотнесенное с линейной массой тела, известной как масса тела свободной от жира (fat-free mass - FFM), является более удобным индексом и имеет преимущества при расчете VO₂max как у мужчин, так и у женщин. Однако эти показатели трудно внедрить в клиническую лабораторную практику. Кроме того, популяционные различия могут быть нивелированы при учете как веса, так и роста.

 В связи с этим рекомендуется выражать показатели VO₂max и VO₂peak как в абсолютных значениях, так и в процентах от должных величин. Кроме того, VO₂max должно обязательно соотноситься с весом тела в килограммах и/или ростом в формате заключения таким образом, чтобы влияние размеров тела на результаты нагрузочного теста были очевидны. Это особенно важно для тех пациентов, для которых реальный вес значительно больше идеального веса тела.

 Показатель VO₂ может повышаться от значений в состоянии покоя от 3,5 мл/мин

 на кг (около 250 мл/мин в среднем индивидуально) до уровня VO₂max превышающего в 15 раз показатели покоя (от 30 до 50 мл/мин на кг веса). У атлетов при нагрузке эти показатели могут превышать показатели в состоянии покоя в 20 раз (до 80 мл/мин на кг веса).

 Снижение показателей VO₂peak может свидетельствовать о проблемах с транспортом кислорода (измененный сердечный выброс, изменения свойств крови, ответственных за транспорт кислорода), легочных ограничениях (нарушения механических свойств легких, центральной регуляции дыхания, газообмена), проблемах с экстракцией кислорода в тканях (изменения тканевой перфузии и диффузии), нейромускулярных или мышечно-скелетных ограничениях, и конечно, о недостаточном усилии при выполнении нагрузочного теста. Таким образом, нарушение VO₂max зависит от множества самых различных факторов.

 Снижение VO₂max илиVO₂peak, главным образом, отражает снижение способности (толерантности) к выполнению физической нагрузки. Причины, приводящие к ограничению физической работоспособности, проявляются изменением целого ряда показателей, однако снижение VO₂peak является главной отправной точкой для определения снижения толерантности к физической нагрузке.

 Рекомендуется получать показатели VO₂max/VO₂peak из максимального VO₂, измеренного во время протокола непрерывно возрастающей физической нагрузки с определением лимитирующих симптомов, даже если плато VO₂ не определяется. Выявленные симптомы, ограничивающие физическую работоспособность, должны быть документированы.

ПРОДУКЦИЯ УГЛЕКИСЛОТЫ

 Продукция СО₂ (VCO₂) во время физической нагрузки определяется факторами, похожими на те, которые определяют уровень потребления О₂. Это в первую очередь сердечный выброс и СО₂, несущие свойства крови, определяющие газообмен в тканях. Однако поскольку СО₂ более растворим в тканях и в крови, то продукция СО₂, измеренная эргоспирометрическим методом, в большей степени зависит от вентиляции, чем VO₂. Кроме того, поскольку растворенный СО₂ является слабой кислотой, организм включает механизмы регуляции уровня СО₂ для устранения острого метаболического ацидоза, который влияет на паттерн VСО₂ при возрастании интенсивности физической нагрузки после достижения точки перехода на анаэробный метаболизм.

 Во время кратковременных физических нагрузок для получения энергии гликоген непосредственно используется из мышечной ткани, и соотношение между потреблением кислорода и выделением углекислого газа практически эквимолярное. При прогрессировании физической нагрузки VCO₂ возрастает почти так же, как и VO₂ со средним отношением VCO₂ - VO₂ чуть меньше 1,0 (рис. 5-83, кривая S₁). Необходимо понимать, что кривая на графике отношения VCO₂ к VO₂, не идентична показателю отношения респираторного обмена (VCO₂/VO₂), так как это отношение обычно имеет небольшой позитивный перехват (перекрест) на оси VO₂. Это типичный метод определения анаэробного порога АТ по методу V-slope. На рис. 5-83 крутая кривая S₂отражает уровень, когда СО₂ генерируется в большем количестве, чем это происходит при аэробном метаболизме, вследствие возрастания продукции молочной кислоты и ее связывания бикарбонатным буфером на высоких ступенях выполняемой нагрузки. При анаэробном метаболизме VCO₂ возрастает в результате химической реакции между ионами воды (из лактата) и растворенным СО₂:

 [H⁺] + [HCO₃^-] ↔[H₂CO₃] ↔[CO₂] + [H₂O].

 Поскольку продукция молочной кислоты (лактата) в тканях возрастает (Н⁺), реакция смещается вправо, продуцируя большее количество СО₂, чем производится аэробно. Увеличение выделения СО₂ возможно также вследствие снижения накопления двуокиси углерода в организме в результате гипервентиляции (проявляющейся в виде артериальной гипокапнии).

 path: pictures/0583.png

 Рис. 5-83. Определение анаэробного порога методом V-slope.

 Поскольку вентиляция обычно тесно связана с VCO₂ во время физической нагрузки, то, безусловно, полезно проводить анализ изменения Ve по отношению к VCO₂, хотя нет достаточно общепринятых должных значений для клинической интерпретации динамики этого соотношения.

 Также является важным аккуратное и точное измерение продукции СО₂, поскольку этот показатель является базисом для расчета других значимых параметров, включая отношение респираторного газообмена, респираторный коэффициент, Р(А-а)О₂, Vd/Vt, альвеолярной вентиляции и т.д.