HODNOTENIE RÔZNYCH SPIROMETRICKÝCH SYSTÉMOV (3) NA POUŽÍVANIE MERANIA METABOLIZMU V

Univerzita federálnych ozbrojených síl Mníchov Pedagogická fakulta Inštitút pre športovú vedu a šport HODNOTENIE RÔZNYCH SPIROMETRICKÝCH SYSTÉMOV (3) PRE POUŽITIE MERANIA METABOLIZMU VO FITNESS PRIEMYSLE Diplomová práca na získanie akademického titulu kvalifikovaného vedca športu (univ.) Predkladá: Oliver Gerhardt november 2010 1. skúšajúci: Prof. Dr. med. Günther Penka 2. skúšajúci: Prof. Dr. phil. habil. Hans-Georg Scherer

hodnotenie

III OBSAH 1 ÚVOD A VYHLÁSENIE O PROBLÉME. 8 2 KLASIFIKÁCIA A TEMATICKÉ POZADIE. 11 2.1 CIELE A ÚLOHY PRÁCE. 11 2.2 PREDBEŽNÉ OTÁZKY. 11 2.3 ŠTRUKTÚRA PRÁCE. 12 3 TEORETICKÉ NADÁCIE. 13 3.1 STAV VÝSKUMU. 13 3.2 VYMEDZENIE POJMOV. 18 3.2.1 Obrat energie. 18 3.2.2 Spirometria, spiroergometria a analýza dýchacích plynov. 19 3.2.3 Kalorimetria. 20 3.2.4 Metabolizmus. 22 3.3 HISTORICKÉ ÚVAHY SPIROMETRIE. 22 3.4 NEPRIAME KALORIMETRIE. 27 3.4.1 Uzavretý systém. 27 3.4.2 Otvorený systém. 29 3.4.3 Podmienky týkajúce sa plynu. 32 3.4.4 Podmienky implementácie. 34 3.5 DÝCHANIE. 36 3.5.1 Funkčná anatómia. 36 3.5.2 Funkčný princíp prepravy plynu. 40 3.5.3 Objemy pľúc. 42 3.6 STANOVENIE METABOLIZMU. 43 3.6.1 Odhad spotreby energie. 44 3.6.2 Meranie energetického metabolizmu a metabolizmu substrátu. 45 3.7 VLASTNÝ PRÍSTUP. 49 3.8 PRIESKUMNÉ PREDMETY. 49 4 OTÁZKY NA VÝSKUM A HYPOTÉZY. 52 4.1 CIEĽ VÝSKUMU. 52 4.2 OTÁZKY NA VÝSKUM. 52 4.3 HYPOTÉZY. 52 5 METODIKA. 54 5.1 EXPERIMENTÁLNA KOMPARATÍVNA ŠTÚDIA O PLATNOSTI. 54 5.1.1 Dizajn štúdie. 54 5.1.2 Predmety. 56

VII ZOZNAM SKRATIEK ATPS BMI BMR BTPS EE EM gkä IC ISWS KÄ MREE REE RefSys RER RQ STPD UniBw M VCO 2 VO 2 okolitá teplota tlak nasýtený (podmienky okolia objemov plynov) index telesnej hmotnosti bazálny metabolický pomer (bazálny metabolizmus) telesná teplota tlak (nasýtené podmienky) objemov plynov v pľúcach) energetický výdaj (energetický obrat) energetický metabolizmus (energetický metabolizmus) zmiešaný kalorický ekvivalent nepriama kalorimetria (nepriama kalorimetria) Ústav pre športovú vedu a šport kalorický ekvivalent nameraný energetický odpočinok (nameraný energetický odpočinok) energetický odpočinok (energetický odpočinok) (Uvoľnenie CO 2/absorpcia O 2 v pľúcach) respiračný kvocient (uvoľnenie CO 2/absorpcia O 2 mitochondriom) štandardná teplota tlak suchý (štandardné podmienky objemov plynov) Univerzita Bundeswehru v Mníchove uvoľňovanie oxidu uhličitého (l/min) absorpcia kyslíka ( l/min)

3 Teoretický základ 38 Obr. 11: Štruktúra pľúc (McNaught after de Marées, 2003, s. 219) Dve prieduškové vetvy zaručujú ventiláciu pravých a ľavých pľúc. Kmeňové priedušky sa delia na ďalšie a ďalšie menšie priedušky (bronchioly). Alveoly sú umiestnené na koncových prieduškách, ktoré sú dosiahnuté po 23. delení. Výmena plynov (difúzia) s hustou sieťou pľúcnych kapilár sa nakoniec uskutoční v približne 300 miliónoch pľúcnych mechúrikov (pozri obr. 11 vpravo; de Marées, 2003, s. 217 a nasl.). Za účelom prenosu vonkajšieho vzduchu cez systémy uvedené vyššie, vznik tlakových rozdielov v porovnaní s atmosférickým tlakom v hrudníku (hrudník). Obr. 13: Štruktúra a elasticita hrudníka (Kroidl et al., 2010, s. 41) Obr. 12: Bellowsov princíp pľúc (Faller after de Marées, 2003, s. 222)

6 Prezentácia výsledkov 70 Tab. 9: Štatistika so spárovanými vzorkami N = 28 VO 2 VCO 2 MREE V v l/min REE v kcal/d pároch MasterScreen Aircheck MasterScreen escan MasterScreen aeroman Masterscreen Aircheck Masterscreen escan Masterscreen aeroman MasterScreen Aircheck MasterScreen escan MasterScreen aeroman M SD štandardná chyba priemeru, 2976.03286.00621.2758.04265.00806.2976.03286.00621.2975.03779.00714.2976.03286.00621.2908.03580.00676.2432.03498.00661.2196, 03903.00738.2432.03498.00661.2422.02552.00482.2432.03498.00661.2376.03642.00688 2038 232,5 44 1880 295,4 55,8 2038 232,5 44 2036 247,1 46. 7 2038 232,5 44 1991 253,3 47,9 Tab. 10: Korelácia so spárovanými vzorkami N = 28 Korelačné páry (Kor) VO 2 VCO 2 MREE MasterScreen - Aircheck MasterScreenescan MasterScreenaeroman Masterscreen - Aircheck Masterscreenescan Masterscreenaeroman MasterScreen - Aircheck MasterScreenescaner (P), 816 000 856 000 863 000 852 000 868 000 843 000 832 000 865,00 0,865 000

6 Prezentácia výsledkov 72 Obr. 30: Schéma rozptylu REE pre MasterScreen - Aircheck Obr. 28: Schéma rozptylu REE pre MasterScreen - e-scan Schémy rozptylu na obr. 28 30 ukazujú hodnoty MREE (n = 28) pri porovnaní z príslušný spirometrický systém (A, B, C) pre RefSys. Čierna priamka symbolizuje úplne pozitívny lineárny vzťah s koeficientom determinácie = 1. Čím väčšie je rozpätie hodnôt okolo = 1, tým nižší je vzťah medzi skúmaným meracím systémom a RefSys. Pri porovnaní schém je vidieť, že rozptylový diagram od Aircheck (= 0,692) má väčšiu šírku ako rozptylové diagramy od e-scan a aeroman (oba = 0,749). Charakteristiku odľahlých hodnôt nie je možné jednoznačne zaregistrovať v žiadnom spirometrickom systéme. Iba v prípade e-skenovania je pri vyšších hodnotách vnímaný slabý smer k rozptylu. Posúdenie rozptylových diagramov potvrdzuje významne vysokú koreláciu medzi všetkými spirometrickými systémami a RefSys (porovnaj Tab. 10). Obrázok 29: Schéma rozptylu REE pre MasterScreen - aeroman

6 Prezentácia výsledkov 75 Pri posudzovaní návrhu musí byť navyše uvedený nasledujúci výsledok. Najvyššiu kvalitu vykazuje e-sken (poradie 1,17) pred leteckou kontrolou (poradie 2,22) a aeromanom (poradie 2,62; porovnaj tab. 17). Tab. 16: Popisná štatistika konštrukčného meracieho systému NM SD Minimum Maximum Aircheck 30 3,0667,94443 1,00 5,00 escan 30 2,0000,946686 1,00 4,00 aeroman 30 3,6000,77013 3,00 5, 00 Tab. 17: Friedman-Test: Hodnosti pre dizajn Tab. 18: Štatistika systému Friedman-Test Design Measurement System Middle Rank N 30 Aircheck 2.22 Chi-Square 36,709 escan 1,17 df 2 aeroman 2,62 p, 000 one Grafické zhrnutie kvalitatívnych rozdielov z hľadiska komfortu a dizajnu merania je znázornené ako stĺpcový graf na obr. 31. Ako pozičný parameter sa použil aritmetický priemer. 6,00 5,00 4,00 3,00 Dizajn komfortu merania 2,00 1,00 Aircheck e-scan aeroman N = 30 1 veľmi dobrý 6 zlý Obr. 31: Stĺpcový graf na vyhodnotenie komfortu a dizajnu merania