Основной обмен. Определение энергозатрат

Для изучения энергозатрат используют два метода исследования: прямую и непрямую калориметрию. Наиболее точным является метод прямой калориметрии, дающий погрешность 1 − 2 % при длительных измерениях. В последние годы значительное внимание уделялось созданию аппаратуры, позволяющей получить ответ за короткое время (около 6 мин). Вместе с тем метод прямой калориметрии имеет некоторые недостатки (дорогостоящий, в камере сложно проводить эксперименты из-за её небольших размеров, невозможно свободное передвижение испытуемых лиц, возникает непереносимость замкнутого пространства). В настоящее время для определения энергозатрат широко используют метод непрямой калориметрии, исследуя содержание кислорода и углекислоты во выдыхаемом воздухе. Скорость окисления углеводов, липидов и белков определяют по небелковому дыхательному коэффициенту, используя стандартные таблицы. При выполнении всех условий исследования погрешность составляет от 2 до 5 %.

В последние годы для газоанализа выдыхаемого воздуха все шире используются физические газоанализаторы разной конструкции, пришедшие на смену химическому анализатору Холдейна. Энергетические затраты можно определять с достаточной точностью на основе результатов измерений объема выдыхаемого воздуха, предварительно приводи его к условиям стандартной температуры, давления и абсолютно сухого воздуха. Этот упрощенный метод измерения затрат энергии широко используется во многих лабораториях, погрешность его составляет от +4 % до –2 %. Следует отметить, что при использовании мешков Дугласа предотвратить утечку углекислого газа в результате диффузии практически невозможно, но эту погрешность можно свести к минимуму, если наполнять мешок почти до предела и проводить анализ содержимого в минимальные сроки (не позднее чем через 20 мин после наполнения). Метод относительно прост и дает надежные результаты. Весь выдыхаемый за период наблюдения воздух собирается, и измеряется его объём. Очевидный недостаток этого метода состоит в необходимости держать большой мешок на спине, что нарушает функционирование обследуемых лиц и может препятствовать привычной активности. Для этих целей используются метеорологические баллоны, которые легче и эластичнее, чем классический мешок Дугласа, что позволяет использовать их при различных видах профессиональной деятельности. При исследовании энергозатрат методом непрямой калориметрии необходимо применять зажим на нос и загубник или полумаску. Указанный метод приемлем только для кратковременных отборов проб (не более 10 − 20 мин). Для определения энергозатрат методом непрямой калориметрии предложено много приборов разной конструкции (респираторы Кофрани − Михаэлиса, Зунц − Гепперта, Макса Планка, оксилог и др.).

В последние годы предложен метод определения величин среднесуточного расхода энергии путем измерения динамики изменения уровней ²Н + ¹⁸О в моче после введения ²Н₂¹⁸О или путём практически непрерывной регистрации потребления О₂ и выделения СО₂ в воздухо-обменной камере в течение четырех дней. Он довольно дорогостоящ, требует масс-спектрометра для измерения образцов, но имеет то преимущество, что испытуемых можно изучать в течение многих дней, в то время как они заняты своей обычной деятельностью. Погрешность этого метода в применении к взрослым − около 6 − 8 %.

Для определения энергетической стоимости трудовых процессов в условиях производства предложен пульсовой метод. Показано, что при точном соблюдении экспериментальных условий наблюдается линейная зависимость между частотой пульса и потреблением кислорода. При измерении частоты пульса в качестве показателя энергозатрат во время выполнения работы.