СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ЭКОНОМИЧНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
METHOD OF QUANTITATIVE ASSESSMENT OF RESPIRATORY SYSTEM EFFICIENCY

Изобретение относится к области биологии и медицины, а именно к функциональной диагностике, и может быть использовано в валеологии, спортивной медицине, физиологии, гигиене, терапии, пульмонологии.
Известен такой показатель физической работоспособности как кислородный пульс /1/, основанный на соотношении потребляемого кислорода и частоты сердечных сокращений. Суть его заключается в определении потребляемого кислорода и частоты сердечных сокращений, выполнении расчета по определению величины кислородного пульса. Преимуществом этого способа является отсутствие инвазивности и возможность реализации в условиях лаборатории. Среди недостатков можно выделить: 1) отсутствие возможности оценки экономичности функционирования организма; 2) необходимость исследований по определению объема потребляемого кислорода, предполагающих наличие аппаратуры, расходных материалов и временных затрат на обследование и дешифровку; 3) необходимость обследования двух систем: дыхательной и сердечно-сосудистой; 4) отсутствие шкалы качественной оценки значений кислородного пульса.
В качестве прототипа выбран способ оценки экономичности функционирования дыхательной системы, использованный П.А.Радзиевским и соавт. /2/. Суть оценки заключается в реализации комплексной оценки. К недостаткам этой оценки можно отнести следующие моменты: 1) качественная оценка экономичности, 2) отсутствие количественных критериев оценки экономичности, 3) ориентация приема оценки применительно к отдельной категории лиц, а именно спортсменов определенной квалификации в условиях многолетней спортивной подготовки и реализации нагрузочной пробы.
Задача изобретения - реализовать возможность количественной оценки экономичности функционирования дыхательной системы.
Выполнение поставленной задачи осуществляют за счет того, что величину дыхательного объема умножают на 121,36, количество дыхательных движений умножают на 3,546; суммируют два произведения, полученную сумму вычитают из 200 и получают величину экономичности функционирования дыхательной системы в баллах, которую оценивают: в диапазоне 20 баллов и менее как I класс - низкий уровень экономичности, от 20 баллов и до 40 включительно как II класс - уровень экономичности ниже среднего, от 40 и до 60 включительно как III класс - средний уровень экономичности, от 60 и до 80 включительно как IV класс - уровень экономичности выше среднего, от 80 и более как V класс - высокий уровень.
ДС
ДС
Способ осуществляют следующим образом. Определяют величину дыхательного объема (ДО) и число дыхательных движений (ЧДД) за минуту. Величину ДО умножают на 121,36, ЧДД умножают на 3,546; суммируют два произведения и полученную сумму вычитают из 200, получая величину экономичности функционирования дыхательной системы (ЭкФ); величину ЭкФ оценивают: в диапазоне 20 баллов и менее как I класс экономичности функционирования дыхательной системы (низкий уровень), от 20 баллов и до 40 включительно как II класс (уровень ниже среднего), от 40 и до 60 включительно как III класс (средний уровень), от 60 и до 80 включительно как IV класс (уровень выше среднего), от 80 и более как V класс (высокий уровень).
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
Объект исследования: пожарные, имеющие 24-часовую продолжительность рабочего дня (РД) и график трудовой деятельности «24-часовой РД + 72-часовой отдых». Все обследованные (n=16) на протяжении РД имели 5 и более выездов на пожаротушение. Обследование на протяжении РД осуществлялось 5 раз: обследование I производилось в течение 1-2 часов РД (период суток - 8-10), обследование II - в течение 8-9 часа (период суток - 15-17), обследование III - в течение 16-17 часа (период суток - 23-1), обследование IV - в течение 22-23 часа 5-7(после сна продолжительностью не менее 3 часов; период суток - 5-7), обследование V - в течение 24-25 часа (период суток: 7-9).
Исходные условия количественного описания модели экономичности дыхательной системы. Бóльшая психофизическая активность организма формирует большие энергозатраты, большие энергозатраты требуют большего количества кислорода, который необходим для реализации окислительно-восстановительных процессов /2/. Следовательно, объем потребляемого организмом кислорода связан с количеством вдыхаемого воздуха и может быть сопоставлен с такой характеристикой дыхательной системы как минутный объем дыхания (МОД, литр/минуту) по принципу: чем больший МОД отмечается, тем меньшая экономичность функционирования организма наблюдается. Величина МОД рассчитывается по формуле: МОД=ЧДД·ДО, где ЧДД - частота дыхательных движений (раз/минуту), ДО - дыхательный объем (л) /2/. Таким образом, экономичность функционирования дыхательной системы может быть оценена по значениям двух параметров дыхательной системы: ЧДД и ДО.
Исходя из легкости восприятия значений в процентах диапазон экономичности был «ориентирован» на интервал 0-100 баллов. Доли каждого из двух элементов, принятых для оценки экономичности по состоянию дыхательной системы, приняты равными и составили по 50%. Предложена формула расчета величины «экономичность функционирования дыхательной системы»:
ДС
ЭкФ=200-(121,36·ДО+3,546·ЧДД),
ДС
где ЭкФ - величина экономичности функционирования дыхательной системы (в баллах), ДО - величина дыхательного объема (л), ЧДД - частота дыхательных движений (раз/минуту).
ДС
Значения ЭкФ, близкие к 100, характеризуют максимальные значения экономичности, близкие к 0, - минимальные.
ДС
ДС
На протяжении рабочего дня расчетная величина имела тенденцию к снижению (табл.1), что характеризовало снижение экономичности функционирования организма. Данный момент свидетельствовал о правильном формульном решении, «вписывающем» диапазон изменений ЭкФ в интервал 0-100 баллов и характеризующем большие значения ЭкФ как значения, отражающие более высокий уровень экономичности.
Таблица 1.
Величина экономичности функционирования дыхательной системы в условиях рабочего дня суточной продолжительности.
Номер обследования
Величина ЭкФдс (баллы)
I
51,3±10,2
II
36,1±11,5
III
36,4±12,3
IV
96,5±14,8
V
11,0±8,2
ДС
ДС
дс
дс
ДС
Критерии качественной оценки значений ЭкФ. Средние значения ЭкФ в условиях психофизиологической активности, обусловленной трудовой деятельностью суточной продолжительности, изменялись в диапазоне от 11,0 до 96,5 баллов. Наименьшее верхнее пограничное значение ЭкФ наблюдалось по результатам обследования V: 11,0+8,2=19,2 балла. Наибольшее нижнее пограничное значение ЭкФ наблюдалось по результатам обследований IV: 96,5-14,8=81,7 балла. Следовательно, для выделения диапазонов качественной оценки значений ЭкФ в качестве реперных значений можно выделить значения 20 и 80 баллов, для выделения 5 классов можно использовать значения 80, 60, 40, 20 (табл.2.).
Таблица 2.
Критерии качественной характеристики значений экономичности функционирования дыхательной системы.
Критерии оценки
Диапазоны значений экономичности функционирования организма (ЭкФ<sub>ДС</sub>, в баллах) при выделении классов
ЭкФ<sub>ДС</sub> >80
80≥ ЭкФ<sub>ДС </sub>>60
60≥ ЭкФ<sub>ДС</sub> >40
40≥ ЭкФ<sub>ДС</sub> >20
20≥ ЭкФ<sub>ДС</sub>
Класс ЭкФ<sub>ДС</sub>
I
II
III
IV
V
Характеристика класса
Высокий уровень
Уровень выше среднего
Средний уровень
Уровень ниже среднего
Низкий уровень
ДС
Предлагаемый способ реализован таким образом, что ЭкФ может быть рассчитана индивидуально и в субпопуляции любой численности.
Использование предлагаемого способа расширяет диагностические возможности оценки функционального состояния человека за счет оценки экономичности функционирования дыхательной системы, а его использование имеет следующие преимущества:
1) доступен в реализации по результатам обследования дыхательной системы;
2) определение экономичности функционирования системы основано на определении двух неинвазивных показателей дыхательной системы;
3) дает возможность проведения сравнительной оценки, мониторинга, скрининга;
4) не требует продолжительных затрат времени, связанных с проведением обследования дыхательной системы и расчетов, что позволяет считать его экспресс-способом.
Пример 1. Обследуемый А., 28 лет. Необходимо определить величину экономичности функционирования дыхательной системы на момент времени С. По результатам исследования дыхательной системы на момент времени С установлено: частота дыхательных движений - 16 раз в минуту, дыхательный объем - 550 мл.
ДС А
ДС А
дс
Используя формулу, рассчитали величину ЭкФ:ЭкФ=200-(121,36·0,55+3,546·16)=76,52 балла. Данная величина ЭкФ соответствовала диапазону экономичности функционирования дыхательной системы «уровень выше среднего».
ДС
Пример 2. Спортсмены В. и С. реализовали близкие по продолжительности и интенсивности тренировочные нагрузки. Необходимо определить человека с более низкой величиной ЭкФ. По результатам обследования дыхательной системы установлено: у спортсмена В. частота дыхательных движений - 15 раз в минуту, дыхательный объем - 740 мл; у спортсмена С. - 13 раз/минуту и 580 мл соответственно.
Используя предложенную формулу расчета, получим, что величина ЭкФО у спортсмена В. составила 57,0 балла, у спортсмена С. - 83,5 балла. Следовательно, более низкий уровень экономичности функционирования организма наблюдался у спортсмена В..
Использование данного способа отвечает широкому кругу требований, предъявляемых к способам, используемых при проведении массовых осмотров, т.к. предлагаемый способ:
1) обладает качествами экспресс-способа по продолжительности процедуры обследования и получения расчетной величины;
ДС
2) величина Экф «вписана» в диапазон 0-100 баллов, что позволяет оценивать и воспринимать ЭкФО по аналогии, близкой к процентам;
3) формула расчета позволяет рассчитывать значения ЭкФО, величина которых меньше 0 и больше 100, оценивая эти значения, как соответствующие I или V классам соответственно;
4) не предполагает оснащение способа сложными приборами, а результаты обследования не требуют дешифровки и сложных расчетов;
5) методика обследования не инвазивна, безопасна для здоровья, позволяет осуществлять оценку величины искомого параметра по принципу «здесь и сейчас»;
6) проведение обследований не предъявляет специальных требований для подготовки помещений и обследуемых, что позволяет рекомендовать их для широкого использования, в том числе, и при проведении обследований на рабочем месте или параллельно реализуемой психофизической активности.
Источники информации
1. Загрядский В.П., Сулимо-Самуйлло З.К. Методы исследования в физиологии труда. - Л.: Наука, 1976. - 94 с.
2. Модельные характеристики функциональной системы дыхания лыжниц различной квалификации / П.А.Радзиевский, М.П.Закусило, Т.Г.Дыба и др. / Сб. науч. тр. «Физическое воспитание студентов творческих специальностей». - Под ред. С.С. Ермакова - Харьков: ХГАДИ (ХХПИ), 2002. - №1. - С.46-53.
3. Нормальная физиология: Учебник / А.В.Коробков, А.А.Башкиров, К.Т.Ветчинкина / Под ред. А.В.Коробкова. - М.: Высш. Школа, 1980. - 560 с.