Методы исследования энерготрат человека реферат

Обновлено: 05.07.2024

1.Методы определения расхода энергии. Прямая и непрямая калориметрия.

Метод прямой калориметрии

Исследование проводится в специальных камерах с двойными стенками, между которыми по системе трубок циркулирует вода. Энергия, выделяемая в виде тепла, определяется путем установления объема протекающей воды и степени ее нагрева в процессе опыта. Наиболее распространенным образцом является камера Этуотера — Бенедикта в различных ее модификациях. В нашей стране используются камеры Пашутина, Шатерникова и др.

Все это делает невозможным использование метода прямой энергометрии для определения расхода энергии в обычных условиях жизни и трудовой деятельности человека.

Алгоритм обоснования энергетической ценности и нутриентного состава рациона питания на основе определения физиологической потребности организма в энергии и пищевых веществах.

Метод непрямой (респираторной) калориметрии

Получил широкое распространение. Принцип метода респираторной энергометрии основан на определении химического состава вдыхаемого и выдыхаемого человеком воздуха с последующим установлением дыхательного коэффициента. Зная энергетический эквивалент одного литра поглощенного кислорода при определенном дыхательном коэффициенте и величину легочной вентиляции, легко вычислить расход энергии при любом виде деятельности человека. Для полной характеристики энергетических затрат необходимо иметь данные суточного хронометража бюджета времени по видам деятельности.

Для определения расхода энергии методом респираторной энергометрии предложено много различных аппаратов (системы Дугласа, Цунца — Гепперта, Этуотера, Шатерникова — Молчановой и др.). Составными частями этих систем-аппаратов обычно являются: резервуары для собирания выдыхаемого воздуха (чаще мешки Дугласа), соединенные шлангами со специальной маской или загубником, приборы для измерения объема выдыхаемого воздуха (газовые часы) и газовый анализатор (чаще прибор Холдейна). Данные, полученные методом респираторной энергометрии, близки к данным, полученным методом прямой энергометрии. Разница не превышает долей процента.

Метод определения потребности в энергии газометрическим способом также имеет определенные недостатки: большая трудоемкость исследований, недостаточно надежен при определении расхода энергии у людей с большим разнообразием трудовых операций и процессов различной интенсивности и др.

2. Дыхательный коэффициент и его значение в исследовании обмена веществ

Дыхательным коэффициентом называется отношение объема выделенного угле­кислого газа к объему поглощенного кислорода. Дыхательный коэффициент различен при окислении белков, жиров и углеводов. Рассмотрим для примера, каков будет дыхательный коэффициент при использовании организмом глюкозы. Общий итог окисле­ния молекулы глюкозы можно выразить формулой:



При окислении глюкозы количество молекул образовавшегося углекислого газа и количество молекул затраченного (поглощенного) кислорода равны. Равное количество молекул газа при одной и той же температуре и одном и том же давлении занимает один и тот же объем (закон Авогадро — Жерара). Следовательно, дыхательный коэффициент отношение ) при окислении глюкозы и других углеводов равен единице.

При окислении жиров и белков дыхательный коэффициент будет ниже единицы. При окислении жиров дыхательный коэффициент равен 0,7. Проиллюстрируем это на примере окисления трипальмитина:


Отношение между объемами углекислого газа и кислорода составляет в данном случае:


Аналогичный расчет можно сделать и для белка; при его окислении в организме дыхательный коэффициент равен 0,8.

При смешанной пище у человека дыхательный коэффициент обычно равен 0,85—0,9. Определенному дыхательному коэффициенту соответствует определенный калорический эквивалент кислорода, что видно из табл. 20.

Таблица Соотношение дыхательного коэффициента и калорического эквивалента кислорода


  • Печень потребляет 27% энергии основного обмена;

  • Мозг — 19%;

  • Мышцы — 18%;

  • Почки — 10%;

  • Сердце — 7%;

  • Остальные органы и ткани — 19%.

  • утром, натощак (через 12–14 часов после последнего приема пищи);

  • в положении лежа на спине, при полном расслаблении мышц, в состоянии спокойного бодствования;

  • в условиях температурного комфорта (18–20 °С);

  • за 3 суток до исследования из организма исключают белковую пищу;

  • возраст;

  • рост;

  • масса тела;

  • пол человека.

4. Способы определения должных величин основного обмена

Должный основной обмен может быть определен для каждого человека несколькими способами.

А) для определения должного основного обмена могут быть использованы специальные таблицы. Для мужчин и женщин используют разные таблицы показателей энергообмена, т.к. уровень основного обмена у мужчин в среднем на 10% выше, чем у женщин. По таб­лице находят число рядом со значением массы испытуемого. Затем, в приложении к таблице (справа), находят по горизонтали возраст, а по вертикали - рост испы­туемого. На пересечении граф возраста и роста определяют второе число, которое следует сложить с первым. Полученный результат даст среднестатистическую вели­чину нормального (должного) основного обмена с учетом пола, возраста, роста и массы тела испытуемого.

Б) расчет должной величины основного обмена по формулам. Определение должной величины основного обмена производят по формулам Гарриса и Бенедик­та:

ДОО = 66,47+13,7516В+5,0033Р-6, 7550Г (для мужчин)

ДОО = 665,0955+9,5634В+1,8496Р-4,6756Г (для женщин),

где В - вес в килограммах; Р - рост в сантиметрах; Г - возраст в годах

В) наиболее простым способом определения должного основного обмена является следующий - 1 ккал на 1 кг массы тела в 1 час

Сравните результаты, полученные разными способами . В выводе сформулируйте понятие основного обмена. Укажите факторы, его определяющие.

Для закрепления материала решите следующую ситуационную задачу: У женщины 32 лет ростом 150 см и весом 60 кг основной обмен оказался равен 1600 ккал. Определите, соответствует ли это норме.

5. Правило поверхности тела

+У млекопитающих величина основного обмена, рассчитанная на 1 кг массы тела, сильно различается: чем меньше животное, тем выше обмен. Если пересчитать интенсивность обмена на 1 м 2 поверхности тела, то полученные величины отличаются не столь значительно. Макс Рубнер в 1868 г. установил, что затраты энергии (интенсивность обмена) пропорциональны величине поверхности тела. Это объясняется необходимостью поддерживать постоянную температуру, соотношением теплопродукции и теплоотдачи, так как при относительно большой поверхности теряется больше тепла. У человека отношение основного обмена к поверхности тела оказалось величиной сравнительно постоянной. Ежедневная продукция тепла на 1 м 2 поверхности тела у человека равна 3559-5234 кДж (850- 1250 ккал).

Для определения поверхности тела применяется формула, выведенная на основании анализа результатов прямых измерений поверхности тела:

где m - масса тела, кг; константа К равна 12,3 (у человека).

Более точно поверхность тела можно определить по формуле, предложенной Дюбуа:

R=W 0,425 хH 0,725 х71,84,

где W — масса тела, кг; Н — рост, см.

Правило поверхности лишь относительно верно, о чем свидетельствует тот факт, что у индивидуумов с одинаковой поверхностью тела интенсивность метаболизма может значительно различаться. Это связано с особенностями метаболизма, состоянием нервной, эндокринной и других систем.

6. Обмен энергии при физическом и умственном труде. Распределение населения по группам в зависимости от характера труда.

Обмен энергии при физическом труде

Мышечная работа значительно увеличивает расход энергии, поэтому суточный расход энергии у здорового человека, проводя­щего часть суток в движении и физической работе, значительно превышает величину основного обмена. Это увеличение энерго­трат составляет рабочую прибавку, которая тем больше, чем ин­тенсивнее мышечная работа.

При мышечной работе освобождается тепловая и механическая энергия. Отношение механической энергии ко всей энергии, за­траченной на работу, выраженное в процентах, называется коэф­фициентом полезного действия. При физическом труде человека коэффициент полезного действия колеблется от 16 до 25 % и со­ставляет в среднем 20 %, но в отдельных случаях может быть и выше.

Коэффициент полезного действия изменяется в зависимости от ряда условий. Так, у нетренированных людей он ниже, чем у тренированных, и увеличивается по мере тренировки.

Затраты энергии тем больше, чем интенсивнее совершаемая организмом мышечная работа. Степень энергетических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности (КФА), который представляет собой отно­шение общих энерготрат на все виды деятельности за сутки к ве-

личине основного обмена. По этому принципу все мужское насе­ление разделено на 5 групп (табл. 10.5)

Значительные различия энергетической потребности в груп­пах зависят от пола (у мужчин больше), возраста (снижаются после 40 лет), степени активности отдыха и уровня коммуналь­ного обслуживания.

Женское население разделено по энерготратам на 4 группы (см. табл. 10.5).

Суточный расход энергии детей и подростков зависит от воз­раста (табл. 10.6).

В старости энерготраты снижаются и к 80 годам составляют 8373—9211 кДж (2000 — 2200 ккал).

Обмен энергии при умственном труде

При умственном труде энерготраты значительно ниже, чем при физическом.

Трудные математические вычисления, работа с книгой и дру-

+гие формы умственного труда, если они не сопровождаются дви­жением, вызывают ничтожное (2—3 %) повышение затраты энер­гии по сравнению с полным покоем. Однако в большинстве слу­чаев различные виды умственного труда сопровождаются мышеч­ной деятельностью, в особенности при эмоциональном возбужде­нии работающего (лектор, артист, писатель, оратор и т.д.), поэто­му и энерготраты могут быть относительно большими. Пережитое эмоциональное возбуждение может вызвать в течение нескольких последующих дней повышение обмена на 11 —19 %.

7. Специфически-динамическое действие пищи.

После приема пищи интенсивность обмена веществ и энерго­траты организма увеличиваются по сравнению с их уровнем в ус­ловиях основного обмена. Увеличение обмена веществ и энергии начинается через час, достигает максимума через 3 ч после приема пищи и сохраняется в течение нескольких часов. Влияние приема пищи, усиливающее обмен веществ и энергетические затраты, получило название специфического динамического действия пищи.

При белковой пище оно наиболее велико: обмен увеличивается в среднем на 30 %. При питании жирами и углеводами обмен уве­личивается у человека на 14—15 %.

8. Принципы регуляции температуры тела

Уровень энергетического обмена находится в тесной зависи­мости от физической активности, эмоционального напряжения, характера питания, степени напряженности терморегуляции и ряда других факторов.

Получены многочисленные данные, свидетельствующие об ус-ловнорефлекторном изменении потребления O2 и энергообмена. Любой ранее индифферентный раздражитель, связанный по вре­мени с мышечной деятельностью, может служить сигналом к уве­личению обмена веществ и энергии.

+У спортсмена в предстартовом состоянии резко увеличивает­ся потребление O2, а следовательно, и энергообмен. То же про­исходит во время прихода на работу и при действии факторов рабочей обстановки у рабочих, деятельность которых связана с мышечными усилиями. Если испытуемому под гипнозом вну­шить, что он выполняет тяжелую мышечную работу, то обмен у него может значительно повыситься, хотя в действительности ис­пытуемый не производит никакой работы. Все это свидетельствует о том, что уровень энергетического обмена в организме может из­меняться под влиянием коры большого мозга.

Особую роль в регуляции обмена энергии играет гипоталами-ческая область мозга. Здесь формируются регуляторные влияния, которые реализуются вегетативными нервами или гуморальным звеном за счет увеличения секреции ряда эндокринных желез.

Особенно выраженно усиливают обмен энергии гормоны щито­видной железы — тироксин и трийодтиронин, и гормон мозгового вещества надпочечника адреналин

9. Физиология терморецепторов. Центры терморегуляции

Терморецепторы расположены на различных участках кожи, во внутренних органах (в желудке, кишечнике, матке, мочевом пузыре), в дыхательных путях, слизистых, роговице глаза, скелетных мышцах, кровеносных сосудах, в том числе в артериях, аортальной и каротидной зонах, во многих крупных венах, а также в коре больших полушарий, спинном мозге, ретикулярной формации, среднем мозге, гипоталамусе.

Терморецепторы ЦНС — это, скорее всего, нейроны, которые одновременно выполняют роль рецепторов и роль афферентного нейрона.

Наиболее полно изучены терморецепторы кожи. Больше всего терморецепторов на коже головы (лицо) и шеи. В среднем на 1 мм2 поверхности кожи приходится 1 терморецептор. Кожные терморецепторы делятся на холодовые и тепловые. В свою очередь, холодовые подразделяются на собственно холодовые (специфические), реагирующие только на изменение температуры, и тактильно-холодовые, или неспецифические, которые одновременно могут отвечать и на изменение температуры, и на давление.

Холодовые рецепторы располагаются на глубине 0,17 мм от поверхности кожи. Всего их около 250 тысяч. Реагируют на изменение температуры с коротким латентным периодом. При этом частота потенциала действия линейно зависит от температуры в пределах от 41° до 10°С: чем ниже температура, тем выше частота импульсации. Оптимальная чувствительность в диапазоне от 15° до 30°С, а по некоторым данным — до 34°С.

Тепловые рецепторы залегают глубже — на расстоянии 0,3 мм от поверхности кожи. Всего их около 30 тысяч. Реагируют на изменение температуры линейно в диапазоне от 20° до 50°С: чем выше температура, тем выше частота генерации потенциала действия. Оптимум чувствительности в пределах 34—43°С.

Среди холодовых и тепловых рецепторов имеются разные по чувствительности популяции рецепторов: одни реагируют на изменение температуры, равное 0,1 °С (высокочувствительные рецепторы), другие — на изменение температуры, равное 1°С (рецепторы средней чувствительности), третьи — на изменение в 10°С (высокопороговые, или рецепторы низкой чувствительности).

Информация от кожных рецепторов идет в ЦНС по афферентным волокнам группы А-дельта и по волокнам группы С, в ЦНС она доходит с разной скоростью. Вероятнее всего, что импульсы от холодовых рецепторов идут по волокнам А-дельта.

Терморегуляция в основном осуществляется с участием ЦНС, хотя возможны и некоторые процессы терморегуляции без ЦНС. Так, известно, что кровеносные сосуды кожи могут сами по себе реагировать на холод: за счет термочувствительности гладкомышечных клеток к холоду происходит релаксация гладких мышц, поэтому на холоде вначале происходит рефлекторным спазм, что сопровождается болевым ощущением, а потом сосуд расширяется за счет прямого воздействия холода на гладкомышечные клетки. Таким образом, сочетание двух механизмов регуляции дает возможность, с одной стороны, сохранить тепло, а с другой — не позволить тканям испытывать кислородное голодание.

Центры терморегуляции представляют собой в широком смысле совокупность нейронов, участвующих в терморегуляции. Они обнаружены в различных областях ЦНС, в том числе — в коре больших полушарий, лимбической системе (амигдалярный комплекс, гиппокамп), таламусе, гипоталамусе, среднем, продолговатом и спинном мозге. Каждый отдел мозга выполняет свои задачи. В частности, кора, лимбическая система и таламус обеспечивают контроль за деятельностью гипоталамических центров и спинномозговых структур, формируя адекватное поведение человека в различных температурных условиях среды (рабочая поза, одежда, произвольная двигательная активность) и ощущения тепла, холода или комфорта. С помощью коры больших полушарий осуществляется заблаговременная (досрочная) терморегуляция — формируются условные рефлексы. Например, у человека, собирающегося выйти на улицу зимой, заблаговременно возрастает теплопродукция.

Сущность обмена веществ, энергии и значение этого процесса для жизнедеятельности организма, физиологическое обоснование. Понятие, способы, виды непрямой калориметрии, особенности использования газовых анализаторов. Энергозатраты при физических нагрузках.

Рубрика Медицина
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 05.01.2014
Размер файла 26,8 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Обмен энергии и методы его определения. Значение методов непрямой калориметрии для исследования расхода энергии при спортивной деятельности

калориметрия энергозатраты непрямой анализатор

В процессе жизнедеятельности организм непрерывно расходует энергию: на синтез различных соединений, на совершение мышечной работы, на осуществление дыхания, пищеварения, кровообращения, на поддержание температуры тела, на преодоление осмотических сил во время секреторных и выделительных процессов, на поддержание мембранных потенциалов и т.д.

Во время обмена веществ происходит превращение энергии: сложные органические соединения, поступающие с пищей, имеют потенциальную энергию. Эта потенциальная энергия превращается в тепловую, механическую и электрическую, воссоздаются структурные элементы клеток, организм растет и развивается.

Актуальность темы: Обмен веществ и энергии является основным свойством живой материи. При окислении питательных веществ образуется энергия, которая необходима для деятельности всех систем и органов, и является показателем основного и рабочего обмена. Основной обмен определяется методами прямой и непрямой калориметрии. Знание этих показателей и методов их определения необходимо специалистам физической культуры.

1. Сущность обмена веществ, энергии и значение этого процесса для жизнедеятельности организма

В организме должен поддерживаться энергетический баланс поступления и расхода энергии. Живые организмы получают энергию, окисляя поступившие в виде пище белки, жиры и углеводы. Когда окисляются белки, жиры и углеводы, то часть энергии используется для синтеза АТФ, а другая часть рассеивается в виде тепла. Большая часть энергии превращается в тепло, а меньшая часть используется на синтез АТФ.

Первичная теплота - это теплота, которая выделяется непосредственно при окислении питательных веществ. Вторичная теплота - это теплота, которая выделяется при расщеплении АТФ. Энергия АТФ тоже используется для механических, химических, транспортных, электрических процессов и превращается во вторичную теплоту.

Сколько тепла образовалось в организме, зависит от того, сколько химических связей окислилось и какой энергией они обладали. Все превращения веществ связаны с энергетическими превращениями. В процессе обмена веществ сложные органические вещества, поступившие с пищей, превращаются в результате окислительных процессов в менее сложные вещества, при этом происходит освобождение энергии, которая переходит из одного вида в другой. В конечном итоге все виды энергии переходят в тепловую. Запас энергии в пище выражается ее калорийностью, то есть способностью освобождать энергию при окислении.

Так как общее количество энергии в конечном счете не зависит от промежуточных стадий ее превращения, то общие энергетические затраты организма можно точно определить по количеству тепла, выделенного организмом во внешнюю среду. Освобождающаяся в организме энергия может быть выражена в единицах тепла - калориях или джоулях, а методы определения количества образовавшейся энергии в организме называются калориметрическими. В качестве основной единицы энергии принят джоуль (Дж): 1 ккал= 4,19 кДж.

2. Методы исследования обмена энергии организма

калориметрия энергозатраты спортивный

Определение энергообмена можно проводить методами прямой и непрямой калориметрии, а также исследованием валового энергообмена.

Прямая калориметрия - основана на измерении тепла, выделяемого организмом, проводится с помощью специальных камер (калориметров). Это наиболее точный метод, но он требует длительного наблюдения, специального оборудования и неприемлем в спортивной деятельности.

Сущность, способы и виды непрямой калориметрии

Тепло образуется, потому что идут окислительные процессы, потребляется кислород и образуется двуокись углерода. Следовательно, можно определить, сколько тепла образовалось в организме по газообмену, то есть определяют, сколько потреблено кислорода и выделилось двуокиси углерода, на этом основана непрямая калориметрия.

Способы непрямой калориметрии.

Закрытые способы - если долго исследуют газообмен, то используют специальные респираторные камеры. Открытые способы - если газообмен исследуют недолго, то можно пользоваться более простыми, некамерными методами, с этой целью используют различные газоанализаторы.

Для исследования газообмена чаще всего пользуются способом Дугласа-Холдейна. На спине испытуемого укрепляют мешок, который не пропускает воздух. В течение 10-15 минут он дышит, а выдыхаемый воздух собирают в этот мешок. Испытуемый дышит через загубник или резиновую маску, которую одевают на лицо. Там есть клапаны, которые сделаны так, что он дышит атмосферным воздухом, а выдыхает в мешок Дугласа. Когда мешок наполняется, то сначала измеряют объем выдохнутого воздуха, а потом определяют в нем количество кислорода и двуокиси углерода.

Непрямая калориметрия подразделяется на несколько видов.

Таким образом, зная количество принятых питательных веществ и их калорическую ценность можно рассчитать количество энергии, выделившейся в организме.

2. Непрямая калориметрия, основанная на данных газового анализа. При изучении калорической ценности питательных веществ было установлено, что поглощению определенного количества кислорода и выделению определенного количества углекислого газа за один и тот же промежуток времени соответствует определенное количество выделенного тепла. Такая зависимость позволяет использовать для определения количества тепла, освобождающегося в организме, данные газового анализа: количество поглощенного кислорода и количество выделенного за этот же промежуток времени углекислого газа.

Отношение выделенного углекислого газа к потребленному кислороду показывает, какие вещества преимущественно окисляются.

Дыхательный коэффициент (ДК) - это отношение количества углекислого газа, выделившегося при окислении к количеству кислорода, пошедшего на окисление. Величина ДК зависит от состава окисляемых веществ. При окислении белков он равен 0,8, при окислении жиров - 0,7, а при окислении углеводов - 1,0. Если пища смешанная, то ДК равен 0,85-0,9.

Калорический эквивалент кислорода

Кислород нужен для окисления белков, жиров и углеводов. Для окисления 1г этих веществ нужно разное количество кислорода и выделяется разное количество тепла.

Калорический эквивалент кислорода показывает, сколько тепла выделилось, если организм потребил 1 л кислорода. Если мы знаем, сколько кислорода использовал организм и знаем, какие вещества (белки, жиры и углеводы) окислились, то мы можем посчитать энергетические затраты.

Экспериментальными исследованиями установлено, что каждому значению ДК соответствует определенный калорический эквивалент кислорода, т.е. сколько тепла, освобождается при полном окислении какого-либо вещества до двуокиси углерода и воды на каждый литр поглощенного кислорода. Калорический эквивалент кислорода при окислении белков равен 4,8 ккал (20,1 кДж), жиров - 4,7 ккал (19,619 кДж), углеводов - 5,05 ккал (21,2 кДж).

Методы непрямой калориметрии с использованием газовых анализаторов

Непрямая калориметрия с использованием данных газового анализа подразделяется на три метода.

1. Метод непрямой калориметрии с использованием данных неполного газового анализа. Определяют только количество поглощенного кислорода (для этого используют спирографы). Усредненный ДК равен 0,85. При усредненном дыхательном коэффициенте калорический эквивалент 1 л кислорода равен 20,356 кДж (или 4,85 ккал). Умножают количество поглощенного кислорода на средний калорический эквивалент кислорода (4,85 ккал), и определяют количество образовавшегося тепла.

2. Метод непрямой калориметрии с использованием данных полного газового анализа, т.е. определение количества поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа, с последующим расчетом ДК. По таблицам определяют тот калорический эквивалент кислорода, который соответствует найденному ДК.

3. Метод непрямой калориметрии с использованием данных полного газового анализа и с учетом количества распавшегося белка. Так как в состав молекулы белка входит азот, который выделяется с калом, мочой, потом, то можно определить количество выделившегося азота, а, следовательно, и количество распавшегося белка, зная, что 1г азота содержится в 6,25 г. белка.

3. Сущность основного и рабочего обмена, факторы и законы, определяющие их уровень

· от индивидуальных особенностей организма (пол, возраст, вес, рост, мышечная работа и др.);

· от условий внешней среды (температура, давление, влажность воздуха).

Поэтому, чтобы определить интенсивность окислительных процессов исследование проводят в стандартных условиях, стараются исключить факторы, которые влияют на интенсивность окислительных процессов (мышечная работа, прием пищи, время суток)

Поэтому для сравнения энергетических затрат у разных людей и у одного и того же человека в разное время была введена условная стандартная величина - основной обмен. Основной обмен - это минимальные для бодрствующего организма затраты энергии, определенные в строгих стандартных условиях:

· в положении лежа, при полном мышечном и эмоциональном покое (т.к. мышечное и эмоциональное напряжение значительно повышают энерготраты);

· натощак, через 12-16 часов после последнего приема пищи (чтобы исключить специфическое-динамическое действие пищи);

· исключение в течение 3 суток перед исследованием приема белковой пищи;

· в состоянии бодрствования, так как во время сна затраты энергии ниже на 10%.

На основании многочисленных экспериментальных исследований основного обмена у здоровых людей разного пола, веса тела, роста и возраста статистическим путем были составлены таблицы, по которым можно рассчитать величину основного обмена, которая должна быть у данного человека в соответствии с его полом, возрастом, весом тела и ростом. Затем у этого же человека одним из методов калориметрии определяют величину истинного основного обмена и сравнивают эти величины.

Затраты энергии организма определяют путем точного учета выделяемого организмом тепла в различных условиях его существования. Исследование проводится в специальных камерах с двойными стенками, между которыми по системе трубок циркулирует вода. Энергия, выделяемая в виде тепла, определяется путем установления объема протекающей воды и степени ее нагрева в процессе опыта. Наиболее распространенным образцом является камера Этуотера — Бенедикта в различных ее модификациях.

Файлы: 1 файл

Методы определения энергозатрат человека.docx

Методы определения энергозатрат человека

Метод прямой энергометрии

Затраты энергии организма определяют путем точного учета выделяемого организмом тепла в различных условиях его существования. Исследование проводится в специальных камерах с двойными стенками, между которыми по системе трубок циркулирует вода. Энергия, выделяемая в виде тепла, определяется путем установления объема протекающей воды и степени ее нагрева в процессе опыта. Наиболее распространенным образцом является камера Этуотера — Бенедикта в различных ее модификациях. В нашей стране используются камеры Пашутина, Шатерникова и др.

Недостатками метода прямой энергометрии являются:

§ сложность устройства камеры;

§ невозможность воспроизведения всех видов трудовой деятельности человека из-за ограниченных размеров камеры;

§ изоляция обследуемого человека от многих факторов производственной и бытовой среды, влияющих на обмен веществ и. энергии (климатических, социальных и др.).

Все это делает невозможным использование метода прямой энергометрии для определения расхода энергии в обычных условиях жизни и трудовой деятельности человека.

Схема 6

Алгоритм обоснования энергетической ценности и нутриентного состава рациона питания на основе определения физиологической потребности организма в энергии и пищевых веществах.

Метод непрямой (респираторной) энергометрии

Получил широкое распространение. Принцип метода респираторной энергометрии основан на определении химического состава вдыхаемого и выдыхаемого человеком воздуха с последующим установлением дыхательного коэффициента. Зная энергетический эквивалент одного литра поглощенного кислорода при определенном дыхательном коэффициенте и величину легочной вентиляции, легко вычислить расход энергии при любом виде деятельности человека. Для полной характеристики энергетических затрат необходимо иметь данные суточного хронометража бюджета времени по видам деятельности.

Для определения расхода энергии методом респираторной энергометрии предложено много различных аппаратов (системы Дугласа, Цунца — Гепперта, Этуотера, Шатерникова — Молчановой и др.). Составными частями этих систем-аппаратов обычно являются: резервуары для собирания выдыхаемого воздуха (чаще мешки Дугласа), соединенные шлангами со специальной маской или загубником, приборы для измерения объема выдыхаемого воздуха (газовые часы) и газовый анализатор (чаще прибор Холдейна). Данные, полученные методом респираторной энергометрии, близки к данным, полученным методом прямой энергометрии. Разница не превышает долей процента.

Метод определения потребности в энергии газометрическим способом также имеет определенные недостатки: большая трудоемкость исследований, недостаточно надежен при определении расхода энергии у людей с большим разнообразием трудовых операций и процессов различной интенсивности и др.

Метод алиментарной энергометрии

Теоретические основы метода алиментарной энергометрии были заложены Бертолле ж Рубнером, а практическая приемлемость доказана П. Е. Калмыковым и И. М. Бузнпком. Метод является достаточно простым и доступным и может быть легко применим в практике.

Основан на точном учете энергетической ценности пищи и контроле за массой тела в динамике в течение 15—16 дней. Испытуемые ежедневно утром после туалета взвешиваются с точностью до 50 г. Параллельно производится учет энергетической ценности потребляемой пищи. В случае равенства расхода энергии и энергоценности пищи масса тела взрослого человека не изменяется. При нарушении этого соответствия масса увеличивается или уменьшается. Прибавка массы тела у взрослых обусловлена в основном накоплением жира в организме. Жировая ткань в среднем содержит 25% воды, поэтому килограмм прибавки массы тела здорового взрослого человека соответствует 6750 ккал (28 242 кДж). Отняв энергетическую ценность жира, накопившегося в организме за период опыта, от величины усвоенной из потребленной пи щи энергии, можно с большой достоверностью судить о расходе энергии испытуемыми.

Хронометражно-табличный метод

Простой и быстрый метод ориентировочного определения величин энергетических затрат человека.

Алгоритм:

§ Составление хронограммы дня на основании хронометража суточного бюджета времени.

§ Расчет энергетических затрат (используя специальные таблицы) по отдельным видам деятельности и за сутки в целом по различным энергетическим уровням (основной обмен, термогенез и различные виды деятельности).

Под основным обменом понимают показатель интенсивности энергетического обмена, определяемый в состоянии полного покоя, натощак, в условиях комнатной температуры воздуха, не менее чем через 14 ч после приема пищи. Эта энергия расходуется на работу внутренних органов (сердца, почек, дыхательных мышц, мышц пищеварительного тракта и др.) и обеспечение определенного мышечного тонуса. Установлено, что основной обмен находится в тесной зависимости от массы тела, роста, возраста и пола (см. нижеприведенную таблицу).

Таблица 4. Основные факторы, изменяющие величину основного обмена

- Повышение температуры тела

- Повышение функции щитовидной железы

- Накопление жира при уменьшении мускулатуры

- Снижение функции щитовидной железы

-Недоедание и истощение организма

Поэтому он колеблется в широких пределах — от 1000 до 2000 ккал (4184—8368 кДж), составляя в среднем 1700 ккал (5113 кДж) у мужчин и 1400 ккал (5858 кДж) у женщин.

Величина основного обмена (ВОО) определяется различными расчетными методами (На основании многочисленных инструментальных измерений выведены формулы расчета).

- энерготраты зависят также от климато-погодных условий местности, микроклимата рабочего места, характера и качества одежды, профессиональных навыков и умений.

Наиболее точными, однако громоздкими, методами определения энерготрат являются:

- метод прямой калориметрии (по выделению тепла из организма в специальной калориметрической камере);

- метод непрямой калориметрии – по газообмену (количеству употребленного за единицу времени кислорода и выделенного углекислого газа), который определяют в покое и при выполнении той или иной работы. Выдыхаемый воздух для анализа содержания О2 и СО2 накапливают в специальных заплечных мешках Дугласа;

- метод пульсометрии, при котором с помощью специального прибора – пульсотахометра измеряют частоту и наполнение пульса при выполнении разных видов работ и других нагрузок, результаты которых в приборе автоматически переводятся в килоджоули;

- метод алиментарной энергометрии – лабораторное определение калорийности суточного рациона с учетом неусвоенной части пищи;

- расчетные методы: отдельно определяют основной обмен с помощью специальных таблиц Гарриса и Бенедикта на основании пола и массы тела (первое число), а также пола, возраста и роста (второе число). Сумма этих чисел и составляет величину основного обмена. К основному обмену добавляют энерготраты на специфически-динамическое действие пищи, которые составляют 10% величины основного обмена, и энерготраты на все виды нагрузки, которую выполняет человек в течение активной части суток (физический и умственный труд, отдых, прием пищи и тому подобное). Эти энерготраты рассчитывают на основании суточного хронометража (количества часов или минут, потраченных человеком в течение суток на каждый вид нагрузки) с помощью специальных таблиц, в которых указана энергия (в калориях), затрачиваемая на разнообразные виды нагрузки за 1 час.

В последнее время (в 1986 г.) специалистами Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) разработана новая методика определения энерготрат, в соответствии с которой основной обмен (ОО) и специфически-динамическое действие пищи рассчитывают по специальным уравнениям с учетом возраста, пола, роста и массы тела (приложение 2), а энерготраты – умножением ОО на коэффициент физической активности (КФА), значения которого разработаны для разных видов деятельности (приложение 3).

Разработаны также усредненные значения ОО с учетом пола, возраста, массы тела и специфически-динамического действия пищи (приложение 4) и КФА в соответствии с профессиональной принадлежностью индивида (приложение 5).

Например, для мужчины, слесаря по специальности, возрастом 35 лет, ростом 175 см, массой тела 70 кг основной обмен составит:

ОО = 11,3 х 70 кг + 16 х 1,75 м + 901 = 1720 ккал.

Для расчета суточных энерготрат сначала рассчитывают относительный основной обмен (ОО) за 1 час: ООО = ОО : 24 часа, который в нашем примере составит: ООО = 1720 : 24 = 71,7 ккал. Далее определяют хронометраж (затраты времени) на каждый вид деятельности за сутки, в таблице приложения 3 находят соответствующие КФА и рассчитывают энерготраты путем умножения ООО на длительность вида деятельности и КФА. Для расчета энерготрат полученные результаты заносят в таблицу:

Вид деятельности КФА Энерготраты на каждый вид деятельности: ООО × длительность вида деятельности × КФА

Сумма основного обмена со специфически-динамическим действием пищи и энерготрат на все виды деятельности составит суточные энерготраты.

Для вычисления ориентировочных суточных энерготрат нужен усредненный основной обмен (с учетом пола, возраста, массы тела, см. приложение 4) умножить на КФА соответствующей профессии (приложение 5).

Читайте также: