Химические исследования выдыхаемого воздуха
Для исследования выдыхаемого воздуха используются различные методические приемы. До недавнего времени основной путь исследования заключался в заборе выдыхаемого воздуха в специальные газонепронецаемые мешки с помощью дыхательной маски с вмонтированными в нее клапанами и последующего его анализа на газоанализаторе (химическом или электрическом) для установления процентного содержания О2 и СО2. Одновременно измерялся объем выдохнутого воздуха, на основании чего рассчитывались размеры легочной вентиляции, которые приводились к стандартным условиям: температура 0оС, давление 760 мм. рт. ст., сухое состояние. На основании полученных данных о размерах легочной вентиляции, процентном содержании О2 и СО2 рассчитывалось количество потребляемого кислорода и выделяемой углекислоты.
Остановимся на характеристике отдельных показателей, которые можно получить на основе анализа выдыхаемого воздуха.
Максимальное потребление кислорода (МПК)
МПК - широко распространенный интегративный (обобщенный) показатель уровня развития системы аэробного энергообеспечения. В состоянии покоя потребление кислорода у взрослого человека составляет 0,3-0,4 литра в минуту. При выполнении упражнений умеренной и отчасти большой мощности потребление О2 увеличивается в линейной зависимости от повышения интенсивности работы. При работе достаточно высокой интенсивности линейная зависимость между О2 потреблением и интенсивностью работы нарушается. Потребление кислорода стабилизируется на уровне МПК.
МПК – это наибольшее потребление кислорода в единицу времени, которое может быть достигнуто человеком при выполнении интенсивной мышечной работы. Уровень МПК зависит от многих причин: возраста, пола, тренированности, спортивной специализации. В практике используются абсолютные (в литрах потребляемого О2 в минуту) и относительные (в миллилитрах на кг массы тела в минуту) значения МПК.
У выдающихся спортсменов, специализирующихся в видах спорта с длительными непрерывными нагрузками (бег на длинные дистанции, лыжные гонки и т.п.) абсолютные значения МПК могут достигать 5 и более л/мин. Обладая одинаковыми абсолютными значениями МПК, люди с разной массой тела характеризуются разным уровнем развития системы аэробного энергообеспечения. Поэтому более информативны относительные значения МПК. У разных людей они варьируют в диапазоне от 20 до 85 мл/(кг·мин) и более. Около 20 мл/(кг·мин) обнаруживается у людей с крайне низким уровнем аэробных возможностей. Значения 85 мл/(кг·мин) и более – у выдающихся спортсменов, специализирующихся в «аэробных видах спорта»: лыжных гонках, беге на длинные дистанции и др.
Для достижения МПК большое значение имеет тестирующая нагрузка. Она должна продолжаться не менее 2 минут, чтобы все органы и системы организма, ответственные за потребление, транспорт и использование кислорода успели усилить свою деятельность и выйти на оптимальный уровень функционирования. Для определения МПК чаще всего используется тест со ступенчатым увеличением нагрузки (беговой или с работой на велотренажере). Продолжительность работы на каждой ступени должна составлять не менее 2 минут, работа выполняется до предела. Определение параметров кислородного потребления проводится в течение 30 последних секунд на каждой ступени работы.
Подтверждением того, что достигнут максимальный уровень потребления О2, может служить частота сердечных сокращений. МПК достигается при максимальной производительности сердца, когда левый желудочек перекачивает в большой круг кровообращения наибольшее количество крови. Это происходит при значениях ЧСС 180-190 уд/мин.