До начала исследования было известно, что дыхательный объем у нетренированных людей увеличивается примерно с 5-15 л/мин в состоянии покоя до более чем 100 л/мин при физической нагрузке. Высококвалифицированные спортсмены фактически достигают уровня 200 л/мин. Было также известно, что многие люди были заражены вирусом SARS-CoV-2 при занятиях спортом в помещении.
Однако было неясно, как интенсивность физических упражнений связана с концентрацией аэрозольных частиц в выдыхаемом воздухе и фактическим количеством аэрозолей, выдыхаемых человеком в минуту, и, следовательно, с потенциальным риском распространения инфекционных заболеваний, таких как SARS-CoV-2. Эта информация крайне необходима, например, для разработки мер по смягчению последствий для школьных спортзалов и других крытых спортивных сооружений, фитнес-студий или дискотек, чтобы избежать отключения в случае серьезных волн инфекции, сообщает MedicalXpress.
Команда под руководством Хеннинга Вакерхаге, профессора биологии физических упражнений в Техническом университете Мюнхена (TUM), и проф. Кристиан Й. Келер, директор Института механики жидкости и аэродинамики Мюнхенского университета Бундесвера, разработал новый метод исследования этих вопросов.
Их экспериментальный аппарат первоначально отфильтровывал аэрозоли, уже присутствующие в окружающем воздухе. В последующем стресс-тесте на эргометре испытуемые вдыхали очищенный воздух через специальную маску, закрывающую рот и нос. Интенсивность упражнений постепенно увеличивалась от отдыха до полного физического истощения. Маска была соединена с двухходовым клапаном, через который мог выходить только выдыхаемый воздух. Затем измеряли количество аэрозольных частиц, испускаемых в минуту, и напрямую связывали их с текущими показателями здоровых испытуемых в возрасте от 18 до 40 лет.
Таким образом, исследователи впервые смогли выяснить, сколько аэрозольных частиц выдыхается человеком в минуту при различных уровнях интенсивности физических упражнений. Результат: аэрозольные выбросы во время тренировки первоначально увеличивалась лишь умеренно, до средней нагрузки около 2 Вт на килограмм массы тела. Однако выше этой точки они росли в геометрической прогрессии. Это означает, что человек, который весит 75 килограммов, достигает этого порога при показаниях эргометра около 150 Вт. Это соответствует умеренным усилиям для обычного спортсмена, возможно, сравнимым с интенсивностью упражнений при умеренном беге трусцой.
Аэрозольные выбросы хорошо тренированных спортсменов были значительно выше, чем у нетренированных испытуемых при максимальных усилиях, из-за их гораздо более высокой минутной вентиляции. Исследователи не обнаружили существенных различий в выбросах частиц между полами.
Хотя эксперименты с аэрозолями дают лишь косвенные знания о количестве вирусов в выдыхаемом воздухе, исследование предлагает полезные отправные точки для управления деятельностью в помещении, когда волна инфекции в сочетании с плохо иммунизированным населением угрожает сокрушить систему здравоохранения.
“Основываясь на наших результатах, мы различаем умеренные тренировки на выносливость с интенсивностью до 2 Вт на килограмм массы тела и тренировки с высокой и максимальной интенсивностью. В связи с резким ростом выбросов аэрозолей при высокоинтенсивных рабочих нагрузках выше этого исходного уровня необходимы специальные защитные меры в случае высокого риска инфекций с серьезными последствиями “, – говорит руководитель исследования Проф. Вакерхедж.
По данным исследователей, риск заражения снижается за счет тренировок с меньшей интенсивностью и более коротких сеансов. Кроме того, подтянутые молодые спортсмены могут носить маски во время тренировок . При низких нагрузках, таких как легкие или умеренно интенсивные тренировки на выносливость, требуется меньшая защита, и риск заражения можно контролировать с помощью дистанционных систем и систем вентиляции.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, и в настоящее время исследовательская группа проводит эксперименты по сравнению аэрозольных выбросов при силовых и выносливых тренировках и корреляции их с возрастом и физическими характеристиками испытуемых.
Ученые назвали вид тренировок, увеличивающий уровень мужского гормона.