Функциональное состояние дыхательного аппарата оценивают при помощи количественных (частота, глубина дыхания, минутный объем дыхания, жизненная емкость легких), так и качественных (ритм) показателей.
При мышечной работе изменяются частота и глубина дыхательных движений, их изменение зависит от интенсивности нагрузки и тренированности человека.
Частота дыхания(количество дыхательных движений в 1 мин)определяется путем визуального наблюдения за дыхательными экскурсиями грудной клетки.
Минутный объем дыхания (МОД), или легочная вентиляция — объем воздуха, который вентилируется в легких за 1 мин для обеспечения организма необходимым количеством кислорода, выведения углекислого газа. Рассчитывают по объему воздуха, выдыхаемого испытуемым за определенное время (3–5 мин), с последующим делением данной величины на число минут. МОД в покое у мужчин составляет 5–7 л, у женщин — на 20–25 % ниже. Для исследования МОД используется метод спирометрии.
Глубина дыханияопределяется либо как частное от деления минутного объема дыхания (МОД) в мл на число дыханий в 1 мин, либо методом спирометрии по величине амплитуды дыхательных движений. Частота дыхания колеблется от 12–16 циклов в 1 мин, возрастая при работе до 40, глубина вдоха от 300 до 900 мл.
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)состоит из дыхательного объема — объема воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого при каждом дыхательном цикле (обычно около 500 мл), дополнительного объема — объема воздуха, поступающего в легкие при максимальном вдохе (около 1500 мл), и резервного объема, который можно максимально выдохнуть после спокойного выдоха (около 1500 мл). Определение ЖЕЛ производится с помощью графической регистрации на спирографах различных систем.
Измерениегазообменанеобходимо для определения величины энерготрат при выполнении различных видов физических работ с преобладанием динамического компонента.
Среди методов определения величины энерготрат широко используется метод непрямой калориметрии, включающий в себя обязательное измерение газообмена, под которым понимают процессы поглощения организмом кислорода из выдыхаемого воздуха и выделения углекислого газа.
Для определения кислорода и углекислого газа в выдыхаемом воздухе используются газоанализаторы, которые могут быть химическими и физическими (бывают электрические, магнитные и др.). В химических газоанализаторах применяют метод избирательного поглощения углекислого газа и кислорода различными химическими соединениями с последующим определением объемов данных элементов. Определив количество потребленного кислорода и выделенного углекислого газа, рассчитывают дыхательный коэффициент (СО2/О2). По его величине определяют калорический эквивалент кислорода, умножая который на количество потребленного кислорода, получают величину энерготрат. Для ориентировочного расчета величины энерготрат можно использовать следующие формулы:
1) для региональной работы — Е (кДЖ) = 4,18 (–0,52 + 0,17 МОД);
2) локальной работы — Е (кДЖ) = 4,18 (1,27 + 0,04 МОД).
Коэффициент 4,18 служит для перевода килокалорий в килоджоули.