Formålet med øvelsen er 1) At bestemme energiomsætningshastigheden i hvile og under muskelarbejde, herunder at bestemme

Transkript

1 ØVELSESVEJLEDNING Energiomsætning i hvile og under muskelarbejde. Nyttevirkning. Neutralitetsregulering. Formålet med øvelsen er 1) At bestemme energiomsætningshastigheden i hvile og under muskelarbejde, herunder at bestemme O nyttevirkningen under muskelarbejde samt kondital (V max.). ) At bestemme O -gælden efter arbejde. 3) Undersøgelse af arterielle P O, P CO og ph værdier under muskelarbejde. 4) At demonstrere respiratorisk acidose og alkalose samt metabolisk acidose på forsøgspersonen. 5) At illustrere begrebet respiratorisk steady state 6) At illustrere sammenhængen mellem ventilation, alveolær ventilation, skadeligt rum, respirationsfrekvens, alveolære O - og CO -fraktioner og -tensioner, O -optagelse, CO -afgift og puls. De respiratoriske størrelser bestemmes ved analyser af eksspirationsluft opsamlet kvantitativt i et målt tidsrum under samtidig registrering af respirationsfrekvensen. Denne opsamling foretages dels i hvile, dels i to perioder under et veldefineret muskelarbejde. Blodgasværdier bestemmes på arterialiseret veneblod, dvs. blod fra en håndrygsvene efter længere tids dilatation af de arterio-venøse anastomoser ved nedsænkning af hånden i varmt vand. Apparatur Forsøgsopstillingen fremgår af fig. 1. Tallene i parentes i den følgende tekst refererer til fig. 1. Et ekstra gasur til måling af Douglassækkenes indhold er ikke vist på figuren. Figur 1. Forsøgsopstillingen. Forsøgspersonen sidder på ergometercyklen (16). Han trækker vejret gennem et ensrettermundstykke (1). Der inspireres fra hane (), der bestemmer om han skal ånde atmosfærisk luft eller 6% CO fra trykflasken (3) og posen (4). I inspirationsslangen er indskudt en luftfugter (5) og en respirationsfrekvenstæller (6, 7). Ekspirationsluften ledes gennem hane (8), til omgivelserne eller til opsamling. Hane (9) leder luften til Douglassækken (10), enten direkte eller gennem gasuret (11). Forsøgspersonen er udstyret med en pulstæller (1, 13), og holder før blodprøvetagning venstre hånd med venflon i varmtvandsbadet (14). Forsøgsperiodernes varighed bestemmes med stopuret (15). side 1

2 Mundstykket (1) er et Dräger svømmedykkermundstykke, der er forsynet med eensretterventiler, således at der inspireres fra den ene og eksspireres til den anden side af mundstykket. Kontroller inden forsøget, at mundstykket sidder rigtigt, så eksspiration sker til opsamlingssystemet. Mundstykket bidrager til det samlede skadelige rum med 70 ml. Omskifterhaner (, 8, 9) Pilen (eller påklistret plaster) på omskifterhanens håndtag angiver, hvilken vej luften dirigeres. Gasflaske med reduktonsventil (3) Hovedhanen og reduktionsventilen åbnes af instruktøren. Herefter kan flowet reguleres med nåleventilen længst til højre på reduktionsventilen, så posen hele tiden er ca. halvt fuld. Husk at lukke nåleventilen efter brug. Gasblandingen er dyr!! Plastposen (4) Virker som vindkedel, der tillader, at luftblandingen fra flasken (3) inspireres diskontinuerligt trods kontinuerlig udstrømning fra reduktionsventilen. Inden ånding fra posen tømmes den helt og fyldes herefter halvt med gas fra flasken. Luftfugteren (5) Under hyperventilation og hårdt arbejde kan det føles ubehageligt, hvis inspirationsluften er tør. Der er derfor indskudt en vandfordamper i inspirationsslangen. Skru termostaten op hvis luften føles generende tør. Frekvenstælleren (6, 7) består af en føler, der er anbragt i inspirationsledningen, samt selve den elektroniske tæller. Føleren består af en opvarmet termistor (temperaturafhængig modstand), hvis modstand ændres, når den forbipasserende luft afkøler den. Termistoren udgør den ene side i en Wheatstonebro, hvor ændringer i modstanden vil forårsage ændringer i spændingen over broen. Disse spændingsvariationer bearbejdes elektronisk, så de kan tælles i apparatets tælleværk. Bearbejdningen kan medføre, at små uregelmæssigheder i spændingsændringen i slutningen af inspirationen giver anledning til falske impulser, der tælles med. For at undgå, at sådanne falske impulser tælles med, kan man ved hjælp af knappen nederst til højre på tælleren bibringe apparatet en refraktær periode. Virkningen heraf er, at tælleren i en vis periode efter registreringen af en impuls ikke kan registrere nye impulser. Tallene udfor knappen svarer til det antal impulser, som apparatet ved vedkommende indstilling maksimalt kan tælle pr. sekund. I yderstillingen til venstre er refraktærperioden længst (5 s), i yderstillingen til højre er den kortest (0,1 s). Apparatet bør gives den længst mulige refraktærperiode, med hvilken den forhåndenværende respirationsfrekvens kan registreres. Som regel er indstilling 0,5 passende. Sensitivitetsknappen skal under alle omstændigheder stå drejet helt MED uret. Douglas-sækkene (10) er lavet af plastbehandlet lærred. De bruges i to størrelser, en mindre til hvilebestemmelsen samt en større til de øvrige forsøg. Efter fyldning lukkes sækkene med hanen, hvorefter de kan gemmes i nettet over forsøgsopstillingen. Luftprøver kan udtages i plastsprøjter gennem sidestutsen. Husk inden forsøget at kontrollere, at denne er aflukket!! Det indeholdte volumen måles på gasuret i rum Gasuret (11) Selve uret, der tæller 10 l pr. omdrejning, kan nulstilles ved at dreje viseren med solen. Tælleværket tæller antal omdrejninger, og nulstilles med knappen til venstre for tælleren. Den skal trykkes helt i bund med en negl. Uret er elektrisk opvarmet for at undgå afsætning af kondensvand. Bruges kun i hyperventilationsforsøget. Pulstæller (1,13) Pulstællerens brystrem anbringes tværs over brystet (på kvinder under mammae) direkte på huden. Kontaktfladerne fugtes forinden med postevand. Tælleren tændes ved at bringe urets skive i kontakt side

3 med bryststykkets midte i nogle sekunder. Apparatet slukker automatisk efter brug. Den aflæste puls varierer bl.a. med respirationen. Man må derfor danne sig et indtryk af gennemsnitsværdien over f.eks. ½ minut. Pulsen aflæses i slutningen af hver opsamlingsperiode samt hvert minut i arbejdsperioderne. Steady state pulsen noteres. Pulsen kan alternativt tælles ved palpation foran m. sternocleidomastoideus. Vandbadet (14) Ved at lægge skiver under vandbadet indstilles dets højde, så forsøgspersonen kan have hånden under vand, mens han sidder på cyklen og holder styret med højre hånd. For at åbne de arterio-venøse anastomoser skal hånden anbringes i vandet 4-5 minutter før blodprøvetagning dvs. i luftopsamlingsperioden. Der tages en plastpose om hånden før neddrypning. Stopuret (15) startes ved at trykke på højre knap og standses ved at trykke på den venstre. Midterste knap bruges til at nulstille uret med. Ergometercyklen (16) Figur. Principskitse af ergometercyklen. A: Tilspændingsrulle. B: Bånd. H: Svinghjul. P: Pendul. S: Skala. T: Tromle. Princip. Ved cykelbevægelser udføres et måleligt arbejde, fastlagt ved overvindelse af en kendt (bremse-)kraft over en kendt vejlængde (W. von Döbeln, J. Appl. Physiol. 7:-4, 1954). Bremsekraften måles ved en såkaldt sinusvægt, et pendul (P), hvis udsving varierer med bremsekraften. Under kørsel bringes et svinghjul (H) til at rotere. Ved hjælp af et bånd (B), som løber rundt om fælgen på svinghjulet, kan der udøves en bremsning på dette. Båndets to ender er fæstnet til en drejelig tromle (T), til hvilken pendulet (P) også er fastgjort. På de nyere ergometercykler kan arbejdsbelastningen direkte aflæses ved 50 eller 60 omdrejninger pr. minut. Cyklen er desuden forsynet med en omdrejningstæller. Bremsekraften Ved hjælp af tilspændingsrullen (A) kan man øge spændingen i båndet og dermed bremsekraften. Når svinghjulet bringes til at rotere med spændt bånd som vist på figuren, vil båndet bremse svinghjulet med en vis kraft langs den berørte del af omkredsen, og svinghjulet vil påvirke båndet med ligeså stor, men modsat rettet kraft. Denne vil fremkalde en vis drejning af tromlen og dermed et vist udslag af pendulet. Udslagets størrelse vil bestemmes af, at drejningsmomentet (= kraft arm) for tyngdens træk i pendulvægten og drejningsmomentet for båndets træk i tromlen skal være lige store, men modsat rettede. Penduludslaget aflæses på en skala (S), inddelt i kilopond (kp) (1 kp = 9,81 N). Denne side 3

4 kalibreres naturligvis ved at hænge lodder i båndet - ophængning af 1 kg skal give et udslag på 1 kp. Tromlen (T) vil i praksis ikke kun påvirkes af båndet i een retning. For at båndet kan være i god kontakt med fælgen, må det være spændt; herved vil begge ender af båndet øve et træk i tromlen, men da disse træk er lige store og modsat rettede, ophæver de hinanden. Følgelig kan den samlede kraft, hvormed der bremses langs fælgen, direkte aflæses af skalaen. Det forudsættes, at systemet iøvrigt er gnidningsfrit. Vejlængden Det arbejde, der er udført mod bremsekraften i en vis tid, vil være produktet af denne og den vejlængde, langs hvilken den har virket. Vejlængden vil være den strækning, som et punkt på fælgen har tilbagelagt i den pågældende tid. Er længden målt i meter, fås arbejdet i kp-m (1 m = 9,81 J). Cyklens kædetransmission og svinghjulets radius er indrettet således, at et punkt på fælgen tilbagelægger en strækning på 6 meter ved hver fuld omdrejning af pedalkrankhjulet. (Kædetransmission = 1:3,7; r = 0,6 m). Køres der f.eks. med 40 fulde krankhjulsomdrejninger pr. min. vil den vejstrækning, som bremsekraften virker langs pr. min., blive 6 = 40 min!1. Har bremsekraften konstant været 1,5 kp, vil arbejdshastigheden (effekten) have været 360 min!1 (= 59 W). _ Deltagere i forsøget A er forsøgsperson. B tager sig af blodprøverne og holder venflon en åben med saltvandsinjektioner. C udtager luftprøver og måler luftvolumina i Douglas-sækkene. Tæller puls. D dirigerer forsøgets gang og sørger for at frekvenstælleren aflæses. E er sekretær og nedskriver alle resultaterne. F analyserer blod- og luftprøver. Forsøgspersonen (A) skal være rask og må specielt ikke lide af hjerte- eller lungesygdomme. Det er hensigtsmæssigt at vælge en person med gode vener på venstre hånd. Vedkommende skal i time inden forsøgets begyndelse holde sig i ro og må ikke under indstillingen af cyklen og mundstykket tyvstarte på muskelarbejdet, da dette vil påvirke resultaterne i hvileperioden. Da der skal udføres et betydeligt muskelarbejde, hvorunder forsøgspersonen bliver svedt, rådes man til at medbringe gymnastiktøj og håndklæde. Der er brusebad på gangen, bygning 1.1. Forsigtighedsregel Hvis A er over 40 år, bør undersøgelse afbrydes, hvis pulsen stiger over 150 (= 1,0 s for 30 pulsslag). Ligeledes kan det være nødvendigt, hvis man har en kvindelig forsøgsperson, at afbryde prøven ved 10 eller 150 W på grund af udmattelse. Hvis der opstår smerte eller ubehag under forsøget, må det straks afbrydes. Under hele perioden bør cyklens belastning kontrolleres med hyppige mellemrum, og mindst hvert halve minut. Blodprøver Blodgasbestemmelser skal principielt foretages på arterieblod. Praktisk taget identiske resultater kan imidlertid fås fra arterialiseret veneblod. Dette kan fås fra en håndrygsvene under maksimal dilatation af fingrenes arterio-venøse anastomoser. En sådan dilatation opnås ved neddypning af fingrene inklusive metacarpophalangealleddene i 43 varmt vand i 10 minutter. Inden forsøgspersonen sætter sig op på cyklen, indlægger instruktøren et sterilt venflon venekateter retrogradt i en vene på håndryggen. Dette kateter forbliver på plads under hele forsøget. Kateteret forsynes med en slange og en hane. På denne sættes en 5 ml sprøjte fyldt med sterilt fysiologisk saltvand. Hvert 5. minut og efter hver blodprøvetagning gennemskylles venflon=en med sterilt saltvand for at undgå koagulation i lumen. Mellem injektioner og prøvetagninger skal hanen være lukket. Umiddelbart før prøvetagning trækkes ca. 3 ml saltvand og blod op i saltvandssprøjten side 4

5 for at sikre, at venflon og hane indeholder friskt blod. Sprøjten kasseres, og en ny saltvandfyldt sprøjte påsættes efter prøvetagningen. Blodprøverne tages i mærkede, sterile ml sprøjter, der indeholder en dråbe heparinopløsning. Sprøjten lukkes med en gummihætte og anbringes i isbad, hvis målingen ikke kan foretages omgående. Studenten, der håndterer blodprøverne, skal anvende handsker. Undgå at dryppe i vandbadet! Gasprøver Sækkens indhold blandes godt (diffusion er kun virksom over meget små afstande). En 50 ml sprøjte påsættes sækkens siderør, der åbnes. Sprøjten fyldes og tømmes adskillige gange, for at vaske slangeforbindelsen ud med blandet luft fra sækken. Siderøret lukkes atter. Når gasanalysen foreligger, tømmes Douglassækken gennem gasuret i rum Instruktøren demonstrerer, hvordan en Douglassæk tømmes helt. Til brug for beregningerne noteres rummets temperatur samt barometertrykket. Analyserne Principperne bag analyserne er beskrevet sidst i øvelsesvejledningen. Forsøgsgang Alle bestemmelser foretages med forsøgspersonen siddende på ergometercyklen. Sadel, styr og mundstykke indstilles, så forsøgspersonen sidder så behageligt som muligt og således, at knæene strækkes, når pedalerne bevæges rundt. Det er vigtigt, at forsøgspersonen ikke arbejder før hvilebestemmelserne Når forsøgspersonen ånder gennem mundstykket, skal det ske med næseklemme påsat eller næseborene tilklistrede med plaster. Undgå at nulstille frekvenstælleren før resultatet er nedskrevet samt at tømme Douglas-sækkene før gasanalysen foreligger!! I hyperventilationsforsøget eksspireres der til Douglassækken gennem gasuret. I de øvrige forsøg eksspireres direkte til Douglassæk for at undgå den modstand, som gasuret lægger på eksspirationen. Vandbadet anbringes ved forsøgspersonens venstre side. Højden indstilles ved at lægge skiver under, så fingre og knoer i afslappet stilling er under vand. Hånden anbringes i en plastpose før den sænkes ned i vandet. Bestemmelse af hvilestofskifte Der benyttes en lille Douglas-sæk. Forsøgspersonen tilsluttes mundstykket og ånder herigennem i 10 minutter. De første 5 minutter eksspireres til atmosfæren, de sidste 5 til sækken (omstilling ved hjælp af hanerne) under samtidig tælling af respirationsfrekvensen. Herefter tælles puls, og der tages blodprøve (B-1), mens personen stadig ånder gennem mundstykket. Hyperventilation i 5 minutter I dette forsøg er gasuret koblet ind på eksspirationssiden. Ventilationen øges til mindst 3 gange hvileventilationen. Respirationsfrekvensen sættes lidt op fra hvilefrekvensen, så det er nemt at se inspirationstidspunkterne på uret (f.eks. hvert 5. sekund). Respirationsvoluminet udregnes, og forsøgspersonen kan enten selv kontrollere det på gasuret eller en af de andre deltagere fortæller ham/hende løbende, om han/hun skal gøre respirationerne mere eller mindre dybe. side 5

6 Der hyperventileres i 5 minutter, hvorunder eksspirationsluften gennem gasuret opsamles i en stor Douglassæk. Sidst i perioden tælles puls og tages blodprøve (B-). Sækindholdet analyseres, og den ekstra CO -udskillelse beregnes. Herefter holdes der pause i mindst 10 minutter. I pausen kan de første beregninger foretages. Ånding af 6% CO i 5 minutter Plasticposen (4) fyldes halvt med 6% CO i luft, hvorefter hanen () drejes, så der inspireres fra posen. Forsøgslederen (student D) betjener nåleventilen på trykflasken, så posen hele tiden er halvt fuld (tømmes den, får forsøgspersonen ingen luft, fyldes den, løber gassen tværs gennem mundstykket og spildes. Den er dyr, og udregningerne bliver forkerte!). Den ekspirerede gas opsamles. Ved periodens afslutning (stadig under CO -åndingen) tælles puls og tages blodprøve (B-3). Herefter holdes der pause i mindst 10 minutter. Muskelarbejde Mandlige forsøgspersoner og veltrænede kvinder gennemfører 4 arbejdsperioder med belastning på 50, 100, 150 og 00 Watt i de enkelte perioder. Kvinder og spinkle mænd gennemfører kun de 3 første perioder. Første og tredje periode er på 10 minutter, anden og fjerde på 5 minutter. I alle perioder tælles puls, i de sidste 5 minutter af første og tredje periode opsamles eksspirationsluft. I de to første perioder er en frekvens på 50 omdrejninger pr. minut passende, i de to sidste øges frekvensen til 60 omdrejninger pr. minut. Gennem hele perioden 1 og 3 åndes gennem mundstykket. Opsamlingsperiodernes nøjagtige længde noteres. Der tages blodprøver i slutningen af 1. og 3. periode. I umiddelbar forlængelse af 3. periodes luftopsamling fortsættes med: Bestemmelse af iltgæld I løbet af de følgende 15 minutter opsamles 3 sække eksspirationsluft, hver opsamling af 5 minutters varighed (første sæk stor, de to næste små). Voluminet samt den nøjagtige varighed af hver opsamling noteres, og indholdet analyseres. Midt i hver 5 minutters periode tælles puls. Ved afslutningen af de 15 minutter tages en sidste blodprøve (B-6). Venflon-kateteret fjernes, indstikstedet komprimeres med en steril tampon, og hånden løftes over hovedet i nogle minutter. Det døde rum (antropometriske målinger) Forsøgspersonens højde og vægt (uden fodtøj og i så let påklædning som muligt) måles, og siddehøjden a fra underlag til os hyoideum bestemmes. Dette mål tillader beregning af det anatomisk døde rum (V D ) ved hjælp af Lindhards formel (J. Physiol., London 48: XLIV:1914) (Proceedings). Mænd: V D = (a! 68) Kvinder: V D = (a! 66) V D voluminet er angivet som BTPS. Mundstykket bidrager til det samlede døde rum med 70 ml. Barometertryk og rummets temperatur aflæses samtidig med tømning af Douglassækkene. Rapporten Der afleveres en rapport fra hvert 6-mandshold. Rapporten bør omfatte a) Forside samt skemaerne 1-6 med målte og beregnede resultater. Desuden udskrifterne fra blodgasmålingerne. b) En kort beskrivelse af forsøgets formål. side 6

7 c) En redegørelse for forsøgets udførelse. Her kan i vid udstrækning henvises til øvelsesvejledningen, men der bør gøres nøje rede for komplikationer under udførelsen samt for eventuelle fejlkilder i de anvendte metoder. d) Resultaterne, målte og beregnede, anføres på de vedlagte tabelformularer. e) Diskussion af resultatene bør omfatte en vurdering af resultaterne i forhold til den fundne afvigelse. f) Besvar følgende spørgsmål og punkter 1. Sammenhold de beregnede alveolære gastensioner med de på blodprøverne målte. Diskuter fundne forskelle.. Definer begreberne respiratorisk kvotient = RQ = metabolisk udvekslingskvotient samt respiratorisk udvekslingskvotient = R. Angiv betingelserne for at R = RQ. Den under hyperventilationen ekstra udskilte CO beregnes og sættes i relation til det på blodprøverne fundne fald i total CO. 3. Redegør for hvordan det vil gå med CO -udskillelse og RQ under fortsat hyperventilation. Forekommer der under forsøget andre situationer, hvor R =,/ RQ? Redegør for hvordan det vil gå med forholdet mellem R og RQ, hvis varigheden af sådanne situationer udstrækkes. Angiv størrelsesordenen af organismens depoter af O og CO. 4. Anfør hvor stor iltgælden var efter muskelarbejdet. Redegør for de processer, der kan forklare fænomenet iltgæld. 5. Anfør hvilke ændringer i organismens syre-base forhold der ses under henholdsvis hyperventilation, CO -ånding samt under og efter muskelarbejde. Diskuter de fundne ændringer i blodgasværdier, ph samt afledte størrelser. 6. Diskuter teorier til forklaring af respirationsændringerne under muskelarbejde. Redegør for om forsøgsresultaterne kan bidrage til belysning heraf. 7. Redegør for forskellen mellem plasmas (aktuelle) bikarbonat koncentration og standardbikarbonatkoncentrationen. Redegør for hvad er rationalet er for anvendelsen af begrebet standardbikarbonat. 8. Angiv hvad der forstås ved base excess. Redegør for hvorfor forskellen mellem en funden standardbikarbonat værdi og den normale værdi for standardbikarbonat er forskellig fra base excess. 9. Redegør for hvorfor blod til undersøgelse af syre-base parametre skal være arterieblod, taget anaerobt, hepariniseret og kølet hurtigt ned til 0, hvis bestemmelsen ikke kan foretages straks. 10. Redegør for under hvilke forudsætninger EOH kan beregnes af O -optagelseshastigheden. 11. Kommenter en eventuel forskel mellem det fundne hvilestofskifte og den af tabellen aflæste standardenergiomsætningshastighed (= basalstofskifte = BMR). 1. Anfør i et diagram sammenhængen mellem puls og iltoptagelseshastighed i hvile, i arbejdsforsøg 1 og 3 samt i de 3 perioder efter arbejdet. 13. Beregn forsøgspersonens maximale ilttagelse pr. kg. pr. minut ( konditallet ) og kommenter resultatet. 14. Andre fysiologiske forhold og problemer med relation til øvelsen, der kan behandles i rapporten i Forskellen mellem anatomisk og fysiologisk dødt rum. ii Faktorer af betydning for nyttevirkningen. iii Faktorer der begrænser iltoptagelsen ved muskelarbejde. iv Fænomenerne træthed og fysisk udmattelse. side 7

8 Beregninger Af de fundne størrelser beregnes respirationsfrekvens, respirationsvolumen (V T ) (BTPS), ventilationen (V E ) og den alveolære ventilation (V A ) (både BTPS og STPD). Ved hjælp af Bohrs formel beregnes alveoleluftens sammensætning, og luftarternes alveolære partialtryk udregnes af de således fundne værdier. Herefter beregnes den respiratoriske gasudveksling i hvile a) som differencen mellem den pr. min in- og eksspirerede iltmængde (V O ) og b) som den pr. min. udskilte kuldioxidmængde. Ad a) O = V I F10 V E F EO V V I og V E = volumen af den pr. min. ind- og udåndede luftmængde (STPD) F I 0 og F EO = iltfraktionen i ind- og udåndingsluften. Indåndingsluftens sammensætning forudsættes konstant: O = 0,91%, CO = 0,06%, N = 79,03%. NB! I forsøget med ånding af 6% CO i luft bliver O = 0,91 x 0,94% og N = 79,03 x 0,94%. Udåndingsluftens sammensætning er bestemt ved analyse af luftprøverne. V E kendes (STPD). V I beregnes på følgende måde: Betegner F IN og F EN kvælstofprocenten i henholdsvis ind- og udåndingsluften, har man, idet den indåndede og udåndede kvælstofmængde er lige stor: Indføres dette i formlen for iltoptagelse fås: V E FEN I = FIN V Ad b) CO -udskillelse pr. min. V = O V E STPD) F EN F ( I 0 EO F F IN CO = V E FECO V I F ICO V En korrektion som den oven for anførte er her uden betydning, da F ICO O. Den respiratoriske udvekslings-kvotient (R) beregnes. Hvilestofskiftets størrelse udtrykt i KJ eller kcal beregnes ved at multiplicere O -optagelsen pr. min. i hvile med iltens kaloriske værdi. Iltens kaloriske værdi, der varierer med ændring af den respiratoriske kvotient, kan findes i tabel 1. Endelig beregnes den til personens køn, alder, højde og vægt svarende standardenergiomsætningshastighed (= basal stofskifte) efter Du Bois og Bierring (tabeller fremlagt ved øvelsen). Hvileforsøgets forsøgs- og beregningsresultater anføres på skemaet. Forsøgsresultaterne fra de to arbejdsforsøg og de øvrige forsøg bearbejdes ganske som resultaterne fra hvileforsøget og de fundne og beregnede resultater anføres i tilsvarende tabeller. Desuden beregnes forsøgspersonens nyttevirkning = [ydre arbejde pr. [EOH! EOH hvile ] -1 for de to arbejdsperioder. De anvendte formler er anført på skemaerne side 8

9 Tabel 1 Iltens kaloriske værdi R (liter O ) 1 (liter O ) 1 0,71 0,05 4,79 0,75 0, 4,83 0,80 0,39 4,87 0,85 0,60 4,9 0,90 0,80 4,97 0,95 0,97 5,01 1,00 1,18 5,06 Konditionsprøve Ved kondition i fysiologisk forstand forstås det maksimale iltvolumen, målt i ml, som en person kan optage pr. minut pr. kg legemsvægt: ml O kg) 1. Måling af denne størrelse forudsætter maksimalt aerobt arbejde, ideelt således at iltoptagelsen er konstant på trods af stigende arbejdsintensitet. Til klinisk brug er udarbejdet submaksimale tests byggende på den viste retlinede sammenhæng mellem puls og arbejdsintensitet på cykelergometeret over et vist niveau ( i puls). På Fig. 3 er vist tilsvarende linier bestemt ud fra et standardmateriale. Den enkleste prøve bliver da at belaste personen med et arbejde, som giver en puls på , afsætte punktet i figuren og føre en linie gennem punktet, så den peger mod de givne liniers fælles skæringspunkt. Svarende til denne linies skæring med den maksimale puls (fundet i tabel eller på forhånd bestemt) aflæses på x-aksen det maksimale (aerobe) arbejde. Forudsættes nyttevirkningen ved cykling at være 3% og anslås iltens energetiske ækvivalent til 1,0 (liter O ) 1 kan konditionstallet beregnes, når personens vægt er kendt. Konditionen udtrykt på denne måde giver et mål for personens evne til at udføre længerevarende (3 til 10 min.) arbejde. Kortere præstationer er i højere grad afhængige af den anaerobe tolerance. Længerevarende arbejder stiller desuden krav til energireserver (muskelglykogen), vand- og saltbalance, varmeregulering, psykologiske faktorer m.m. Endvidere er det af betydning, hvor høj en procentdel af den maksimale aerobe kapacitet personen kan udnytte, ligesom muskelstyrke og teknik ofte vil være dominerende faktorer. Når dertil føjes, at den angivne metode kun har en nøjagtighed på 10-0%, er det klart, at konditionen ikke giver nogen dækkende beskrivelse af personens præstationsevne. Når målingerne på trods af de nævnte væsentlige indvendinger alligevel har vundet indpas på hospitaler og i idrætten, skyldes det, at metoden er velegnet til at registrere ændringer i samme persons konditionskurves beliggenhed på forskellige tidspunkter og forudsige grupper af personers formåen ved et givet længerevarende arbejde. Bestem konditionstallet både som ovenfor anført samt ved ekstrapolation fra alle arbejdsperioder og med anvendelse af den fundne nyttevirkning. side 9

10 Figur 3. Tabel Alder >60 maks. puls side 10

11 Tabel 3 Den maksimale O -optagelses afhængighed af køn og alder. I øverste linie i hver aldersgruppe er angivet O -optagelsen, V, i min 1, nedenunder i ml kg legemsvægt) 1. Som normalvægt er regnet 58 kg for kvinder og 7 kg for mænd (fra Ergometri-Konditionsprov af P.O. Åstrand). Alder Kvinder Mænd Maksimal oxygenoptagelse lav noget lav middelgod høj meget høj #1,69 1,70-1,99,00-,49,50-,79 $,80 # $49 #1,59 1,60-1,89 1,90-,39,40-,69 $,70 # $48 #1,49 1,50-1,79 1,80-,9,30-,59 $,60 # $46 #1,9 1,30-1,59 1,60-,09,10-,39 $,40 # $4 #,79,80-3,09 3,10-3,69 3,70-3,99 $4,00 # $57 #,49,50-,79,80-3,39 3,40-3,69 $3,70 # $5 #,19,0-,49,50-3,09 3,10-3,39 $3,40 # $48 #1,89 1,90-,19,0-,79,80-3,09 $3,10 # $44 #1,59 1,60-1,89 1,90-,49,50-,79 $,80 # $40 Om iltgæld Ved begyndelsen af et muskelarbejde stiger energiforbruget momentant, mens iltoptagelsen kun gradvist øges til steady state niveauet. Forskellen mellem iltbehov og iltoptagelse i denne periode benævnes iltdeficit. Efter arbejdets afslutning overstiger iltoptagelsen i en periode hvileiltoptagelsen. Forskellen benævnes iltgælden. Så længe iltbehovet overstiger iltoptagelsen trækkes på blodets og myoglobinets iltdepoter samt på energi fra anaerob glykolyse. I iltgældsperioden genopbygges glykogen fra lactat, musklernes ATP- og kreatinfosfatdepoter restitueres og iltdepoterne i hæmoglobin og myoglobin fyldes op til hvileniveauet. Iltgælden er som regel større end iltdeficitet. Dette skyldes, at der ikke blot er tale om en restituering til hvileniveauerne for de omtalte stoffer. Efter muskelarbejdet er energiomsætningshastigheden i en periode øget over hvileenergiomsætningsside 11

12 hastigheden på grund af øget legemstemperatur og forhøjede katecholaminkoncentrationer. De sidste øger bl.a. lipolysen og fremmer herved den energiforbrugende futile cyclus lipolyse/lipogenese. Læs inden øvelsen Supplerende Noter: 3-7 (til og med prædiktion af energiomsætning), (neutralitetsregulering) West (5. udg.): (Hypoventilation), 168 (Gas Laws), kap. (Ventilation), (Respiration During Exercise). Revideret 00 Joop Madsen side 1

13 APPENDIX Analyserne af såvel gas som blod foretages på et Radiometer ABL-500 syre-base apparat, opstillet i et rum på den anden side af øvelsesgangen. Følg vejledningen ved apparatet nøje!! Princippet i gas- og ph-elektroderne fremgår af nedenstående. Figur 4. P O -elektroden (O.Siggaard- Andersen, 1974). Polarografisk måling af P O. Fig. 4 viser skematisk en P O -elektrode. Selve elektroden er af platin og holdes på en konstant negativ spænding på -0,6 V i forhold til en referenceelektrode. Når iltmolekyler reduceres ved at ramme platinkatoden, opstår der en strøm, og den reducerede ilt bindes til protoner i vandet: O! +4H + H O. Omfanget af denne reaktion betinges af koncentrationen af O i opløsning, og ved en given elektrodestørrelse er den udviklede strøm direkte proportional med P O. Med en større elektrode bliver strømmen kraftigere, men O -forbruget kan da blive større end den hastighed, hvormed ilten diffunderer til elektroden, og selv med magnetisk omrøring er det ikke muligt at vedligeholde en konstant P O ved elektroden. Man bruger derfor i dag almindeligvis mikroelektroder; selv om strømmen i disse kun er lille, har de den betragtelige fordel, at de giver næsten identiske værdier for blod- og luftprøver. Figuren viser, at platinelektroden er adskilt fra den indførte blodprøve ved en tynd teflon eller polypropylenmembran, ca. 5 µm tyk, som ilt permeerer overordentlig let. Formålet hermed er at beskytte elektroden imod forgiftning med proteiner. Størrelsen af det tynde elektrolytlag imellem elektroden og membranen er så ringe, at dets P O til et hvilket som helst tidspunkt er i ligevægt med blodets. Hele elektroden holdes termostateret ved 37 C og kalibreres med luftblandinger af kendt sammensætning. ph- og PCO CO - elektroder. I ph- (eller glas-)elektroden er en Ag/AgCl-elektrode neddyppet i en bufferopløsning, som ved en fin glasmembran, der er permeabel for brintioner, er adskilt fra det kammer, hvori prøven indføres. Spændingsforskellen over glaselektroden er proportional med logaritmen til forholdet imellem brintionkoncentrationen på de to sider af glasmembranen. Ved 37 C vil en 10-dobling af dette forhold, dvs. en ændring svarende til 1 ph enhed, ændre spændingsforskellen med 58 mv (jf. Nernsts ligning). side 13

14 Når en blodprøve indføres i elektroden, er det plasma-ph, der måles. Omhyggelig termostatering og kalibrering af elektroden med standard buffer opløsninger er nødvendig. P CO - elektroden (Fig. 5) er principielt en ph-elektrode, hvori den indførte prøve er adskilt fra glaselektroden af en teflonmembran, der kun tillader passage af luftarter. Imellem teflonmembranen og glaselektroden er der yderligere anbragt et lille trådnet, for eksempel Jeseph-papir, der fastholder et kun få µm tykt lag af bikarbonatopløsningen mod glaselektroden. Ved en given temperatur er ph i denne opløsning bestemt af forholdet imellem dens bikarbonatkoncentration og kulsyrekoncentrationen, som igen entydigt bestemmes af P CO. Ændringer af den elektromotoriske kraft vil derfor være proportionale med logaritmen til ændringer af P CO. Elektroden kalibreres med to luftblandinger med kendt P CO. Figur 5. P CO -elektroden. Den ph-følsomme glasmembran er adskilt fra den indførte prøve ved en membran, hvorover CO -ligevægt hurtigt indstiller sig. Forholdet mellem P CO og HCO-,3 i opløsningen uden for glasmembranen bestemmer da entydigt ph i denne opløsning. (O. Siggaard- Andersen, 1974). side 14

15 Skema 1 Resultater og beregninger til øvelse 6 Hold: Dato: Forsøgspersonens navn: Køn: & / % Alder (år): Højde (cm): Vægt (kg): Siddehøjden til os hyoideum (cm): Beregnet dødt rum, V D (l): Barometerstand, kpa: Barometerstand, mm Hg: Rumtemperatur, EC: Personens m : overflade, P HO,rumtp. (kpa): P HO,rumtp. (mm Hg): P HO,37EC (kpa): P HO,37EC (mm Hg): side 15

16 Skema Hold nr: Dato: hvile hyperventilation 6% CO Målt FICO arbejde iltgæld Opsamlingsperiodens længde min Puls min -1 Antal respirationer Respirationsfrekvens min -1 V E,ATPS 1 V E,STPD = +) 1 V E,BTPS = *) 1 V T,BTPS = V E,BTPS (respirationer) -1 1 E, BTPS = E, BTPS varighed ( ) 1 V V 1 min -1 E, STPD = E, STPD varighed ( ) 1 V V 1 min -1 V A BTPS ( V V ) frekvens, = 1 min -1 T, BTPS D, BTPS enhed +) ( ) 1 V = V P P ,3 ( + t) 1 E STPD E ATPS B H O t *) ( ) ( ) 1 V = V P P 310 P 6,7 ( + t) 1 E BTPS E ATPS B H O t B,,, 73 NB! tryk i kpa.,,, 73 side 16

17 Skema 3 Hold nr: Dato: hvile hyperventilation 6% CO Målt FICO arbejde iltgæld enhed PECO kpa FECO PEO kpa FEO FEN = FACO = *) FAO = ) 1 FEO F ECO PACO = ( P ) F 6,3 kpa ACO B PAO = ( P ) F 6,3 kpa AO B ( F ) 1 V I, STPD = V E, STPD FEN l min -1 I N +) V 1 1 A, STPD = V A, BTPS ( PB 6,7) ,3 310 OBS! Husk korrektion af F, IO F i forsøget med 6% CO ICO og F IN!! 1 ( ) *) FACO = V E, BTPS FECO VD respirationsfrekvens FICO V A, BTPS ) F 1 ( V respirationsfrekvens F ) V A, AO = V E, BTPS F BTPS EO D IO side 17

18 Skema 4 Hold nr: Dato: hvile hyperventilation 6% CO arbejde iltgæld enhed = V I, STPD FIO V E, STPD FEO V O l min -1 V CO = V E, STPD FECO V I, STPD FICO l min -1 R = V CO V O 1 Hvilestofskiftet = +) kj min -1 Basalstofskiftet = (tabel) +) *) kcal m - time -1 = kj min -1 Energiomsætning under arbejde = *) kj min -1 Nyttevirkning = ) Hvilestofskiftet = Arbejdsstofskiftet ( 1) V O hvile iltens kaloriske værdi tabel = V O arbejde iltens kaloriske værdi Nyttevirkning = arbejdsbelastning i watt arbejdsstofskifte hvilestofskifte ) ( ) 3 ( ) 1 side 18

19 Skema 5 Hold Dato: nr: hvile hyperventilation 6% CO arbejde iltgæld enhed Blodværdier Symb Blodprøve nr. B-1 B- B-3 B-4 B-5 B-6 ph PCO kpa PO kpa HCO-,3(akt.) [HCO-,3] mmol l -1 CO (total i plasma) [TCO ] vol.%* BE (i blod) [ABE] mmol l -1 BE (hele org.) [SBE] mmol l -1 Standard-HCO-,3 [SBC] mmol l -1 Hb=s mætningsgrad [SAT] *vol.% = ml gas (STPD) 100 ml blod -1 side 19

20 Skema 6 Sammenhængen mellem ydre arbejde og pulsfrekvens Dato: Alder: Forsøgspersonens navn: Periode watt: minut 1 puls 7 minut 6 puls watt: watt: watt: side 0