間接能量消耗測定技術(shù)在腹部外科重癥病人中的應用

陳宏 李非 劉大川 賈建國

·論 著·(臨床實踐)

間接能量消耗測定技術(shù)在腹部外科重癥病人中的應用

陳宏 李非 劉大川 賈建國

目的比較外科重癥病人間接測熱法(indirect calorimetry, IC)與校正Harris-Benedict公式計算的能耗值之間的差異，并且評估接受機械通氣的危重癥病人能耗水平與疾病嚴重程度的相關(guān)性。方法2015年2月至2016年10月間進入外科重癥監(jiān)護病房、符合本項研究入選標準的成年危重癥病人共24例。24例病人在本研究開始時正在接受機械通氣治療。營養(yǎng)治療期間收集入選病人急性生理與既往健康狀況評分(APACHEⅡ評分)和器官功能不全評分(Marshall評分)，以評價其疾病嚴重程度。營養(yǎng)治療1周內(nèi)，每日采用IC測定能耗；同時，由依據(jù)疾病嚴重程度而校正的Harris-Benedict公式計算能耗值，以便比較接受機械通氣治療的外科重癥病人能耗測定值與計算值的差異。結(jié)果營養(yǎng)治療1周內(nèi)，24例病人平均能耗計算值為(8 670.88±1 828.53) kJ/d[即(2 072.39±437.03) kcal/d]，明顯高于平均能耗測定值的(6 683.90±1 981.75) kJ/d [即(1 597.49±473.65) kcal/d]，兩者間差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.001)；營養(yǎng)治療當天、第1、2、4天的能耗計算值明顯高于測定值，其差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。營養(yǎng)治療1周內(nèi)，入選病人的能耗計算值與測定值之間無相關(guān)性(r=0.048，P=0.565)。另外，營養(yǎng)治療1周內(nèi)的能耗測定值與 APACHEⅡ評分之間也沒有相關(guān)性(r=-0.032，P=0.602)。結(jié)論接受機械通氣的外科重癥病人的能耗與疾病嚴重程度無關(guān)；基于病情狀態(tài)和嚴重程度而校正的Harris-Benedict公式明顯高估了病人實際能耗水平；IC是評價危重癥病人能耗水平的標準方法。

能量消耗； 間接能量消耗測定儀； 機械通氣； 危重癥

重癥病人營養(yǎng)不足是普遍存在的問題[1]。充分的營養(yǎng)支持可減少病人術(shù)后并發(fā)癥，改善預后，縮短住院時間，降低醫(yī)療費用[2]。因此，合理而有效的營養(yǎng)支持是重癥監(jiān)護病房(intensive care unit, ICU)諸多治療技術(shù)和手段中不可或缺的重要組成部分[3]，而對病人能量需求或能耗的準確判定又是優(yōu)化營養(yǎng)支持的前提。低估病人能量需求可能導致營養(yǎng)支持不足，損害組織器官功能，抑制免疫反應和細胞修復，增加術(shù)后并發(fā)癥和延長住院時間[4]；高估能量需求又可產(chǎn)生營養(yǎng)過度的損害作用，如機械通氣時間延長、高血糖、高滲狀態(tài)、肝功能異常、氮質(zhì)血癥和免疫功能損傷[5]。臨床評估重癥病人的能量消耗分為公式計算法與間接測熱法(indirect calorimetry, IC)，前者不夠準確而后者并不普及。近年來在治療危重疾病理念方面的轉(zhuǎn)變，影響了ICU病人的代謝需求，如廣泛應用止痛藥、鎮(zhèn)靜劑、神經(jīng)肌肉阻斷劑、兒茶酚胺類藥物、血管活性類藥物等，這些因素都對能耗產(chǎn)生作用[6]。還有，近年ICU病人組成結(jié)構(gòu)有了變化，如老年人和營養(yǎng)不良病人的比例有所增加，這是影響能量需求的兩個重要因素。上述狀況的出現(xiàn)，引發(fā)人們對能量消耗預測公式潛在缺陷的憂慮[7]。

對象與方法

一、研究對象

我們運用IC對機械通氣治療的外科重癥病人進行靜息能量消耗的測定，并且將測定結(jié)果與Harris-Benedict(H-B)公式法計算值相比較。本文回顧分析2015年2月至2016年10月間收治外科ICU需營養(yǎng)支持并進行了IC測定且機械通氣時間>7 d病人的數(shù)據(jù)。由經(jīng)IC操作培訓的ICU醫(yī)師進行靜息能耗測定。研究入選標準為同時滿足下列條件：①年齡>18歲；②機械通氣治療時間>7 d；③存在營養(yǎng)治療適應證，并且營養(yǎng)治療時間>7 d。出現(xiàn)下列情況者不適用于IC測定而不能納入研究對象，因為這些狀況可增加IC測量錯誤：①血流動力學不穩(wěn)定而需要血管活性藥物或兒茶酚胺類藥物維持組織灌注壓；②呼吸狀態(tài)不穩(wěn)定，需要頻繁調(diào)整吸入氧濃度或機械通氣條件；③體內(nèi)二氧化碳緩沖儲備池變動大，如需要經(jīng)常輸注碳酸氫鹽，或者碳酸氫鹽通過腎臟、消化道大量丟失；④酮癥或代謝性酸中毒。符合入選標準的已入選病人，在以下情況出現(xiàn)時避免應用IC測定能量消耗：①需要維持吸入氧濃度>60%；②術(shù)后24 h內(nèi)；③存在氣管插管或呼吸機管路漏氣現(xiàn)象；④血液凈化過程中；⑤轉(zhuǎn)運或搬動后60 min內(nèi)；⑥靜息60 min仍不能達到穩(wěn)定狀態(tài)。

二、營養(yǎng)支持與能耗指標測定

本研究IC測定使用的是由美國MEDICAL GRAPHICS 公司生產(chǎn)的The MedGraphics CCM/D System能量代謝測定系統(tǒng)[IC不是直接測定能耗，是通過測定吸入氣與呼出氣之間的氧濃度之差(VO2)、呼出氣與吸入氣間二氧化碳濃度差(VCO2)，并且經(jīng)Weir公式[8]計算后在顯示器顯示能耗值]。在營養(yǎng)治療的1周內(nèi)，每天進行測定。所有入選病人在保持血流動力學相對穩(wěn)定的情況下，進行早期營養(yǎng)評估；對存在營養(yǎng)治療適應證的病人給予腸內(nèi)和(或)腸外營養(yǎng)。若胃腸功能恢復則給予腸內(nèi)營養(yǎng)(enteral nutrition, EN)；因胃腸道功能障礙而不能進行腸內(nèi)營養(yǎng)者，給予腸外營養(yǎng)治療(parenteral nutrition, PN)。所有接受EN病人，在營養(yǎng)治療期間內(nèi)均未達到完全腸內(nèi)營養(yǎng)水平，故而采用EN+PN方式進行營養(yǎng)支持。根據(jù)IC測定的能耗結(jié)果，調(diào)整營養(yǎng)治療配方中的能量供給；蛋白質(zhì)的提供量為1.6～1.8 g·kg-1·d-1(非蛋白熱卡:氮為100∶1～120∶1；糖∶脂為1∶1～2∶1)。

測試前60 min讓病人靜息無刺激，平靜仰臥30 min后接受連續(xù)且無干擾的靜息能耗測定?？刂骗h(huán)境溫度23℃～25℃、濕度54%～62%；連接氣管導管后適應10 min，收集35 min的呼出和吸入氣體測定氧消耗(VO2)與二氧化碳產(chǎn)生(VCO2)，根據(jù)Weir公式[8]計算出能量消耗值。取30 min內(nèi)穩(wěn)定狀態(tài)時所有讀數(shù)的平均值(穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間>15 min)，作為此次測量的能耗值。穩(wěn)定狀態(tài)的定義是：在任意5 min時間段內(nèi)，平均每分鐘VO2和VCO2的變異系數(shù)<5%。

三、H-B公式計算能耗

首先計算基礎(chǔ)能耗：男性基礎(chǔ)能耗(kcal)=66.47+13.75W+5.00H-6.76A；女性基礎(chǔ)能耗(kcal)=655.10+9.56W+l.85H-4.68A[W：理想體重(kg)；H：身高(cm)；A：年齡]。H-B校正能耗=H-B計算基礎(chǔ)能耗×活動系數(shù)×應激系數(shù)；應激系數(shù)：體溫在37 ℃以上，每升高1℃增加13%；中等手術(shù)為1.2；大手術(shù)或嚴重創(chuàng)傷1.35；全身性感染為1.6。我們認為活動系數(shù)為1，因為所有入選病人均為臥床休息。

四、疾病嚴重程度指標

疾病嚴重程度采用急性生理與既往健康狀況評分Ⅱ(acute physiology and chronic health evaluationⅡ，APACHEⅡ)和多器官功能不全評分(multiple organ dysfunction score，Marshall 評分)進行評估。觀察入選病人營養(yǎng)治療當天至第7 天每日APACHEⅡ評分和Marshall 評分的變化趨勢。

五、統(tǒng)計方法

結(jié) 果

一、基本資料

共納入符合上述研究標準的病人24例，其中8例重癥急性胰腺炎病人，5例因胰腺壞死感染而接受手術(shù)治療；4例因腸梗阻行手術(shù)治療；5例因胃腸穿孔并腹腔感染而手術(shù)治療；2例因急性膽囊炎、膽囊壞疽接受手術(shù)治療；5例急性梗阻性化膿性膽管炎病人。男性15例，女性9例；年齡27～83歲，平均(65.27±14.36) 歲；身高(169.92±7.34) cm；體重(69.12±15.58) kg。根據(jù)H-B公式計算得出基礎(chǔ)能耗值為(6 093.03±1 026.42) kJ/d[即(1 456.27±245.32) kcal/d]。入選病人在進入ICU 1周內(nèi)開始營養(yǎng)支持，其中13 例病人接受PN+EN治療；11例病人接受PN治療；所有入選病人在研究期間未發(fā)生與營養(yǎng)治療相關(guān)的并發(fā)癥。

二、疾病嚴重程度

營養(yǎng)治療1周內(nèi)APACHEⅡ、Marshall評分變化見表1。入選病人在營養(yǎng)治療1周內(nèi)疾病嚴重程度明顯緩解，APACHEⅡ評分和Marshall評分顯著降低，其差異具有統(tǒng)計學意義。

表1 APACHEⅡ和Marshall評分±s)

注：PN0～PN7為營養(yǎng)治療當天至第7天；P值為營養(yǎng)治療1周內(nèi)APACHEⅡ評分和Marshall評分變化趨勢的統(tǒng)計值

三、能耗指標

營養(yǎng)治療1周內(nèi)，IC能耗測定值(簡稱測定值)與H-B公式計算值(簡稱計算值)的變化見表2。營養(yǎng)治療1周內(nèi)測定值的變化差異無統(tǒng)計學意義；而計算值呈進行性下降，其差異具有統(tǒng)計學意義。營養(yǎng)治療1周內(nèi)，每日測定值均較計算值低，平均每日測定值為(6 683.90±1 981.75) kJ/d [即(1 597.49±473.65) kcal/d]，平均每日計算值為(8 670.88±1 828.53) kJ/d [即(2 072.39±437.03) kcal/d]，平均每日測定值也明顯低于平均每日計算值，其差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.001)。

表2 營養(yǎng)治療1周內(nèi)能耗值±s，kJ/d)

注：a.營養(yǎng)治療1周內(nèi)每日測定值和計算值比較的統(tǒng)計值；b.營養(yǎng)治療1周內(nèi)測定值、計算值變化趨勢的統(tǒng)計值

四、能耗與其他指標的相關(guān)性

營養(yǎng)治療1周內(nèi)，能耗測定值與計算值的變化趨勢之間無相關(guān)性(r=0.048，P=0.565)。隨著疾病嚴重程度的降低，計算值與APACHEⅡ(r=0.618，P<0.001)和Marshall評分(r=0.665，P<0.001)均呈下降趨勢，它們之間的變化呈正相關(guān)；而測定值與APACHEⅡ評分(r=-0.032，P=0.602)之間無相關(guān)性，但與Marshall評分(r=0.361，P=0.001)呈正相關(guān)。

五、按理想體重計算的能耗

營養(yǎng)治療1周內(nèi)，按理想體重計算的能耗測定值低于按理想體重計算的能耗計算值(表3)；平均每日每千克體重測定值為(94.52±22.76) kJ·kg-1·d-1[即(22.59±5.44) kcal·kg-1·d-1]，平均每日每千克體重計算值為(124.26±35.64) kJ·kg-1·d-1[即(29.70±8.52) kcal·kg-1·d-1]，前者低于后者，其差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.001)。

表3 按理想體重計算的能耗比較±s)

注：a.營養(yǎng)治療1周內(nèi)每日每千克體重測定值與每日每千克體重計算值比較的統(tǒng)計值；b.營養(yǎng)治療1周內(nèi)每日每千克體重測定值、每日每千克體重計算值變化趨勢的統(tǒng)計值；根據(jù)臨床的實際工作以及國內(nèi)外相關(guān)指南，此處的單位仍采用kcal·kg-1·d-1

討 論

合理的營養(yǎng)治療可以降低危重癥病人病殘率和病死率，而營養(yǎng)過度或營養(yǎng)不足導致的并發(fā)癥對機體是有害的。為滿足接受營養(yǎng)治療病人的能量需求，并且避免營養(yǎng)過度或不足所導致的并發(fā)癥，準確評估重癥病人實際能耗是非常必要的。臨床上，能耗的評估分為IC測定法和公式預測法。然而，臨床常通過數(shù)學公式計算的方法預測接受營養(yǎng)治療病人的能量需求。由于成本費用、設(shè)備利用率、人員培訓和耗時等原因，臨床很少應用IC測量能耗，而更多地應用H-B公式法預測能耗[9]。另外，臨床也有通過理想體重粗略估算能量需求的方法。我們運用IC法測定危重癥病人的能量消耗，并將其與公式法和體重法的預測能耗值進行比較。由于危重癥病人能量代謝不穩(wěn)定特點，應當動態(tài)監(jiān)測能量需求的變化，而這正是應用IC測定的優(yōu)勢所在[10]。

H-B公式法的缺陷在于它很少考慮危重癥病人的差異性、危重疾病演進過程、伴隨疾病狀態(tài)、并發(fā)癥發(fā)生和治療等相關(guān)的機體代謝變化。有研究顯示H-B公式預測的能量消耗超出IC測定的實際能耗5%～15%[11]；還有研究顯示H-B公式計算值與實際能耗水平間并沒有相關(guān)性[12]；在危重癥病人中，其相關(guān)性更差[13]。本研究結(jié)果也支持這樣的結(jié)論：IC能耗測定值與H-B公式計算值之間無相關(guān)性。根據(jù)H-B評估法所制訂和實施的營養(yǎng)支持方式，對需要營養(yǎng)支持的病人預后可能會產(chǎn)生不利影響[14]。隨著對危重癥病人醫(yī)療和護理研究的進展、鎮(zhèn)靜劑應用觀念的轉(zhuǎn)變、正性肌力藥物的廣泛應用，出現(xiàn)了住院病人、特別是ICU病人代謝率降低的趨勢[15]。入選本研究的病人都不同程度地受上述因素的影響，因此他們總體上存在比能耗預測值相對低的代謝狀態(tài)，即IC測定的能耗水平低于校正的H-B公式法計算的能耗值。其原因除H-B公式校正系數(shù)存在主觀性、片面性外，其他可能的影響因素為：①危重癥病人組織細胞氧攝取、利用減少，可能導致能量代謝水平降低；②本研究病人在機械通氣治療期間應用了鎮(zhèn)靜劑，從而降低了能耗；③呼吸機治療通過減少呼吸功耗，從而降低能耗。

為了臨床應用簡便，也有學者建議以體重作為唯一參數(shù)預測能量需求，例如按每千克體重設(shè)定所需熱卡指標。按體重預估能耗法并沒有考慮到不同年齡、性別、疾病狀態(tài)和治療方法對能耗所產(chǎn)生的不同作用。美國重癥醫(yī)學會(The American College of Critical Care Medicine，ACCM)和美國腸外與腸內(nèi)營養(yǎng)學會(American Society for Parenteral and Enteral Nutrition, ASPEN)的營養(yǎng)治療指南[16]中建議危重癥病人營養(yǎng)治療時，能量按20～25 kcal·kg-1·d-1供給；而非危重疾病或嚴重損傷、也不存在再喂養(yǎng)綜合征病人的能量需求按25～30 kcal·kg-1·d-1供給，其中體重為理想體重。ICU病人體重每天都可能發(fā)生改變，因為危重癥病人存在因組織水腫和細胞內(nèi)外水平衡的失調(diào)，導致體重隨病情發(fā)展而改變的情況。此時，實際體重的變化并不能反映體內(nèi)組織細胞群的代謝改變。本研究將能耗IC測定值和H-B公式計算值分別按理想體重計算得到每日每千克體重的測定值和計算值。研究期間，每日每千克體重的測定值均明顯低于每日每千克體重的計算值；營養(yǎng)治療1周內(nèi)平均每日每千克體重的測定值為(22.59±5.44) kcal·kg-1·d-1，也低于平均每日每千克體重的計算值[(29.70±8.52) kcal·kg-1·d-1]。本研究期間的平均每日每千克體重的測定值與ACCM和ASPEN建議的危重癥病人營養(yǎng)治療的能量供給范圍(20～25 kcal·kg-1·d-1)相吻合；而若依據(jù)平均每日每千克體重的計算值提供能量，則更可能超出這一范圍?；诒卷椦芯拷Y(jié)果，若醫(yī)院沒有IC測定系統(tǒng)時，我們不建議臨床醫(yī)生在制定營養(yǎng)配方時使用H-B公式法計算能量需求，而建議采用營養(yǎng)指南推薦的基于體重估算法的能量供給范圍，其優(yōu)勢在于簡單快捷，且相對準確。在實際臨床實踐中常常遇到的問題是，我們?nèi)绾螌μ囟ú∪嗽O(shè)定能量供給值。此時，我們依據(jù)主觀的病情判斷、臨床營養(yǎng)經(jīng)驗和所在學科的專業(yè)知識估計能量給予值。這種可能帶有偏見的評估結(jié)果會導致能量給予錯誤(即高估或低估危重癥病人能量需求)，而產(chǎn)生營養(yǎng)過度或營養(yǎng)不足。ACCM和ASPEN建議ICU病人能耗評估，應以能反映個體間差異的IC測定為標準的評估方法，指導制訂合理、安全而有效的營養(yǎng)治療配方，減少或避免與營養(yǎng)治療相關(guān)的代謝并發(fā)癥或器官功能損害[16]。

我們的研究具有一定的局限性：①納入研究的病人樣本量少，結(jié)果可靠性受到影響；②本研究僅限于機械通氣的普通外科危重癥病人，將本研究結(jié)果作為其他疾病病人營養(yǎng)治療目標的依據(jù)時應慎重。

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Applicationofindirectcalorimetryforenergyexpendituremeasurementinsurgicalcriticallyillpatients

ChenHong,LiFei,LiuDachuan,JiaJianguo.

DepartmentofGeneralSurgery,XuanwuHospitalofCapitalMedicalUniversity,Beijing100053,China

ChenHong,E-mail:chenhong@medmail.com.cn

ObjectiveTo compare the indirect calorimetry (IC) measured energy expenditure (MEE) with adjusted Harris-Benedict formula calculating energy expenditure (CEE) in the mechanically ventilated surgical critically ill patients and to evaluate the relationship between the energy expenditure (EE) with the severity of illness.MethodsTwenty-four adult patients receiving mechanical ventilation for critical illness in the general surgery intensive care unit between February 2015 and October 2016 were eligible for inclusion of the study. Data during the study period of nutrition support were collected for computation of the severity indices of critical illness, Acute Physiology and Chronic Health Evaluation Ⅱ (APACHE Ⅱ score) and Marshall score. EE was measured for those enrolled critically ill mechanically ventilated patients (n=24) using IC within the first 7 days after nutrition therapy. Predicted EE was obtained at the same time for each patient using the Harris-Benedict equation calculated from the value adjusted with correction factors for illness to determine the discrepancy between MEE and CEE.ResultsIn a group of 24 acutely ill surgical patients, the mean predicted metabolic requirements based on Harris-Benedict equation with the addition of stress factors (8670.88±1828.53) kJ/day [(2072.39±437.03) kcal/day] were greater than the mean metabolic expenditures measured by IC (6683.90±1981.75) kJ/day [(1597.49±473.65) kcal/day],P<0.001. During the first week of nutritional support, the differences between MEE and CEE in these patients were statistically significant on admission and 1, 2, 4 days after nutrition therapy (P<0.05). There was little correlation between MEE and CEE (r=0.048,P=0.565). Moreover, no statistically significant correlation was observed between MEE and APACHEⅡ scores (r=-0.032,P=0.602).ConclusionsIn mechanically ventilated patients, the EE is not correlated with the severity of illness. The Harris-Benedict prediction modified with correction factors for severity of illness systematically overestimates the EE. IC is the criterion method of choice for determining EE for nutrition support in critically ill patients receiving mechanical ventilation.

Energy expenditure; Calorimetry, indirect; Mechanical ventilation; Critical illness

國家衛(wèi)生計生委重點臨床專科建設(shè)項目—重癥醫(yī)學科[衛(wèi)辦醫(yī)政函(2012)649號]

100053 北京，首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院普外科

陳宏，Email：chenhong@medmail.com.cn

R459.3

A

10.3969/j.issn.1003-5591.2017.05.014

2017-03-22)