間接測(cè)熱法在臨床治療能量評(píng)估方面的研究進(jìn)展

摘要：臨床上住院治療的患者大部分都需要營(yíng)養(yǎng)支持，但能量預(yù)測(cè)方程不能準(zhǔn)確算出患者的能量需求。因?yàn)槟芰肯牟坏艿交颊唧w重、性別、年齡和身高等特征的影響，同時(shí)也受到身體狀態(tài)、體溫、營(yíng)養(yǎng)支持、治療等因素的影響。目前公認(rèn)的能夠準(zhǔn)確反映人體能量代謝的設(shè)備是經(jīng)典的間接熱量測(cè)量設(shè)備，稱為代謝車（MC）。間接熱量代謝車是通過測(cè)量二氧化碳產(chǎn)生、氧氣消耗，在經(jīng)過轉(zhuǎn)化得出能量消耗中糖、脂肪、蛋白質(zhì)三種營(yíng)養(yǎng)素的組成，從而使人體內(nèi)三種營(yíng)養(yǎng)素的代謝保持平衡。本綜述主要闡述了營(yíng)養(yǎng)代謝車的適應(yīng)癥及特點(diǎn)，并針對(duì)各種臨床情況做出了總結(jié)，指出了間接測(cè)熱法臨床應(yīng)用的局限性，以期為臨床更好使用間接測(cè)熱設(shè)備提供一定指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：營(yíng)養(yǎng)代謝車;間接熱量法;營(yíng)養(yǎng)支持;能量代謝;能量攝入

中圖分類號(hào)：R459.3" " " " " " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " " " " " " " " "DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2023.07.035

文章編號(hào)：1006-1959（2023）07-0171-05

Research Progress of Indirect Calorimetry in Energy Evaluation of Clinical Treatment

WANG Min-yu，F(xiàn)ENG Yong-hai，SHEN Meng

（Department of Respiratory Medicine，the Fifth Affiliated Hospital of Zhengzhou University，Zhengzhou 471000，Henan，China）

Abstract：Most of the hospitalized patients need nutritional support， but the energy prediction equation cannot accurately calculate the energy needs of patients. Because energy consumption is not only affected by the characteristics of patients' weight， gender， age and height， but also by physical status， body temperature， nutritional support， treatment and other factors. The currently recognized device that accurately reflects the energy metabolism of the human body is the classic indirect heat measurement device， called the metabolic vehicle （MC）. The indirect heat metabolism vehicle measures the composition of sugar， fat and protein in energy consumption by measuring carbon dioxide production and oxygen consumption， so as to keep the metabolism of the three nutrients in the human body balanced. This review mainly expounds the indications and characteristics of nutritional metabolic vehicles， summarizes various clinical situations， and points out the limitations of the clinical application of indirect calorimetry， in order to provide some guidance for better clinical use of indirect calorimetry equipment.

Key words：Nutrition metabolism vehicle;Indirect heat method;Nutrition support;Energy metabolism;Energy intake

能量和蛋白質(zhì)的供給是治療重癥患者的兩個(gè)重要因素，但確定他們?cè)谔囟ɑ颊咧械哪芰啃枨笤u(píng)估工具有限。間接量熱法已被提出作為測(cè)量能量消耗的金標(biāo)準(zhǔn)[1，2]。能量需求評(píng)估會(huì)受到很多因素的影響，例如體重、性別、年齡和身高，此外當(dāng)患者機(jī)械通氣時(shí)，會(huì)考慮體溫和自身狀態(tài)，而如果患者有多重創(chuàng)傷、燒傷或肥胖，這些因素的存在會(huì)導(dǎo)致評(píng)估時(shí)產(chǎn)生很大的誤差[3]。而疾病治療的住院期間能量消耗評(píng)估是動(dòng)態(tài)的，并受體溫、營(yíng)養(yǎng)支持水平、鎮(zhèn)靜水平、治療包括物理治療等影響。因此，使用間接量熱法能更準(zhǔn)確地評(píng)估危重患者在急性疾病期間的能量需求。本文對(duì)目前間接測(cè)熱設(shè)備的臨床應(yīng)用情況與局限性進(jìn)行綜述，以便于為臨床上能更好使用間接測(cè)熱設(shè)備提供指導(dǎo)。

1危重癥、機(jī)械通氣患者

重癥監(jiān)護(hù)病房（Intensive Care Unit，ICU）患者病情危重，且通常病情進(jìn)展較快，預(yù)后不良。在營(yíng)養(yǎng)治療中，需要非常簡(jiǎn)單的工具來提供基礎(chǔ)的支持，如血糖和磷酸鹽監(jiān)測(cè);但對(duì)于病情復(fù)雜的長(zhǎng)期住院的患者，需要更先進(jìn)的工具來評(píng)估，如間接量熱法和更先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試[4]。針對(duì)間接量熱法，有研究表明[5]，如果累積能量平衡小于-4000 kcal，危重患者的并發(fā)癥發(fā)生率會(huì)增加1倍。而能量平衡越負(fù)，感染率越高，ICU住院時(shí)間越長(zhǎng)。在重癥監(jiān)護(hù)室的急性期和恢復(fù)期，ICU往往不能滿足危重癥患者的基本營(yíng)養(yǎng)需求;由此產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)不良會(huì)對(duì)疾病的康復(fù)產(chǎn)生負(fù)面影響，并可能導(dǎo)致ICU和住院時(shí)間增加，出院率降低，再入院率高，發(fā)病率和死亡率也更高[6]。與間接量熱法的金標(biāo)準(zhǔn)相比，Harris-Benedict（HB）預(yù)測(cè)方程的估計(jì)值的準(zhǔn)確性較低。重癥監(jiān)護(hù)的其他領(lǐng)域，患者的生理參數(shù)可以得到密切監(jiān)測(cè)，而在營(yíng)養(yǎng)方面，目前只有間接能量測(cè)定法可以提供更加個(gè)性化的營(yíng)養(yǎng)支持治療，包括使用糖基控制EN，改善血糖控制和降低胰島素使用，發(fā)現(xiàn)代謝差異通過代謝組學(xué)，高蛋白質(zhì)攝入量和早期運(yùn)動(dòng)功能結(jié)果，調(diào)查羥基甲基丁酸與安慰劑和肌肉萎縮的衰減[7-9]。另有研究顯示[10-12]，給予過量能量支持的研究組患者感染率和ICU住院時(shí)間有所增加，而那些在對(duì)照組和研究組中靶向或給予低能量的患者在結(jié)果上沒有差異。這些結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)使用間接量熱法來對(duì)危重癥患進(jìn)行能量處方，對(duì)于危重癥患者十分重要。測(cè)量的能量消耗在整個(gè)危重癥病情治療過程中變化很大。因此，對(duì)于危重癥和機(jī)械通氣患者，間接量熱法可以更好地指導(dǎo)營(yíng)養(yǎng)支持治療。

2燒傷、創(chuàng)傷患者

多發(fā)性損傷、燒傷等一系列病程中患者會(huì)出現(xiàn)較高程度的高代謝有關(guān)的疾病，例如嚴(yán)重的燒傷會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的代謝紊亂，故營(yíng)養(yǎng)支持對(duì)燒傷患者特別重要且具有挑戰(zhàn)性。對(duì)于燒傷患者營(yíng)養(yǎng)支持的最佳時(shí)間、途徑、數(shù)量和組成尚未達(dá)成共識(shí)，但大多數(shù)臨床醫(yī)生提倡早期使用高碳水化合物配方進(jìn)行腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)給[13]。在營(yíng)養(yǎng)支持的整個(gè)康復(fù)過程中，必須進(jìn)行個(gè)性化的監(jiān)測(cè)和調(diào)整。特別是在急性燒傷后階段，燒傷占體表面積（body surface area，BSA）40%以上的患者靜息能量消耗（resting-energyexpenditure，REE）比正常時(shí)高40%～100%[14]。嚴(yán)重?zé)齻麑?dǎo)致嚴(yán)重的氧化應(yīng)激、全身炎癥反應(yīng)、嚴(yán)重和持續(xù)的高代謝和高分解代謝、繼發(fā)性肌無力、器官功能障礙、敗血癥和死亡率增加，治療期間的能量缺乏、蛋白質(zhì)的負(fù)平衡和抗氧化微量營(yíng)養(yǎng)素缺乏等都與不良的臨床結(jié)果有關(guān)[15]。因此，在燒傷患者治療過程中，對(duì)患者進(jìn)行動(dòng)態(tài)的能量監(jiān)測(cè)，對(duì)病情的緩解起至關(guān)重要的作用。

3嬰幼兒、孕婦

雖然無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)成人靜息代謝率，但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大多數(shù)患者的測(cè)量。然而，對(duì)兒童患者的測(cè)量和預(yù)測(cè)具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樾禾幱谏L(zhǎng)發(fā)育階段，營(yíng)養(yǎng)攝入量除了維持生理需要外，還須滿足生長(zhǎng)發(fā)育的需要，其充分生長(zhǎng)取決于良好的營(yíng)養(yǎng)和身體代謝之間的平衡結(jié)合。能量需求的準(zhǔn)確估計(jì)是達(dá)到良好營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的第一步，它主要基于REE的評(píng)估。相關(guān)研究已經(jīng)創(chuàng)建了許多預(yù)測(cè)方程來估計(jì)REE，但其準(zhǔn)確性尚未得到證實(shí)，特別是應(yīng)用于患病人群時(shí)[16]。在24 h內(nèi)每日能量消耗（total daily energy expenditure，TDEE）是3個(gè)組成部分的總和：REE、飲食誘導(dǎo)的產(chǎn)熱（diet-induced thermogenesis，DIT）和身體活動(dòng)的能量消耗。在兒童中，個(gè)體生長(zhǎng)所需能量是導(dǎo)致TDEE的另一個(gè)基本因素。REE是維持靜止時(shí)身體生理系統(tǒng)所需的能量，約占久坐個(gè)體TDEE的70%[17]，其測(cè)量的金標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)是間接量熱法。盡管小兒隨著年齡的增加，每千克體重的營(yíng)養(yǎng)需要量在逐漸減少，但總的營(yíng)養(yǎng)需要量仍高于成人。同樣的，對(duì)于早產(chǎn)兒而言，營(yíng)養(yǎng)對(duì)促進(jìn)器官的最佳生長(zhǎng)發(fā)育起著至關(guān)重要的作用[18-20]。近年來，人們對(duì)嬰幼兒理想的營(yíng)養(yǎng)方法、適當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)以及營(yíng)養(yǎng)不良和不適當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)可能導(dǎo)致的短期和長(zhǎng)期健康后果進(jìn)行了大量的研究和討論[21]。

對(duì)于懷孕的女性，靜息代謝率同樣也不可確定，根據(jù)卞月梅等[22]研究中利用代謝車測(cè)定孕中期女性REE，并與經(jīng)典的公式HB進(jìn)行比較，對(duì)比兩種方法測(cè)得孕中期女性REE的差異，結(jié)果顯示代謝車測(cè)定的REE高于HB公式的預(yù)算值約4.0%，所以代謝車較HB預(yù)算公式能更準(zhǔn)確地指導(dǎo)孕中期女性每日總能量攝入，為保證孕期體重合理增長(zhǎng)提供技術(shù)支持。

以上研究指出了在兒科、婦產(chǎn)科決定能量需求的一個(gè)挑戰(zhàn)：兒童、孕婦的代謝率隨著年齡、胎齡的增長(zhǎng)而發(fā)生了巨大變化。對(duì)于兒童，在0～18歲內(nèi)，每千克體重的能量需求下降了約60%（新生兒108 kcal/kg至15歲兒童約45 kcal/kg）。相比之下，相同年齡段（如20～38歲）的成年人的下降率僅為5%。因此對(duì)于兒童和孕婦這兩種靜息代謝率變化較大的特殊人群，間接測(cè)熱法在指導(dǎo)治療方面起很大作用。

4癌癥患者

由于生理代謝和治療的不良反應(yīng)，癌癥患者營(yíng)養(yǎng)不良的發(fā)生率高達(dá)71%[23]，這與治療效果差、預(yù)后差密切相關(guān)。因此，合理的補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)對(duì)癌癥患者具有重要意義。對(duì)于治療期間的癌癥患者，營(yíng)養(yǎng)干預(yù)越早，治療和預(yù)后越好。癌癥作為一種慢性、消耗性疾病，患者最終都會(huì)出現(xiàn)能量的負(fù)平衡和進(jìn)行性體重下降，這是導(dǎo)致惡病質(zhì)的主要原因。一些關(guān)于腫瘤患者使用口服、腸內(nèi)和補(bǔ)充腸外營(yíng)養(yǎng)的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)顯示，一些營(yíng)養(yǎng)不良無法治愈的癌癥患者，由于腸外營(yíng)養(yǎng)可能延長(zhǎng)其生存時(shí)間[24]。Staal-van den Brekel AJ等[25]的研究比較了根據(jù)腫瘤類型劃分的肺癌患者的代謝和炎癥特征，與性別、年齡和無脂肪質(zhì)量（fat free mass，F(xiàn)FM）匹配NSCLC患者相比，SCLC患者經(jīng)FFM調(diào)整后的REE增強(qiáng)。因?yàn)橹菊汲扇四芰績(jī)?chǔ)備的90%，所以當(dāng)生物體的代謝需求很高時(shí)，就會(huì)發(fā)生脂肪流失。在惡性腫瘤患者中，營(yíng)養(yǎng)治療作為輔助性治療手段越來越受到重視，其價(jià)值在腫瘤治療過程中也日益體現(xiàn)。間接測(cè)熱法可幫助癌癥患者維持體質(zhì)，改善營(yíng)養(yǎng)狀況，提高短期生存率。

5新型冠狀病毒感染患者

新型冠狀病毒感染流行是由新型嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合癥冠狀病毒（SARS-CoV-2）引起的[26]。需要ICU管理的急性呼吸系統(tǒng)并發(fā)癥是新型冠狀病毒感染患者發(fā)病和死亡的主要原因。有報(bào)道指出，免疫功能低下的患者，即老年人、多病個(gè)體和一般的營(yíng)養(yǎng)不良人群，預(yù)后較差、死亡率也較高。ICU住院、高發(fā)病率和年齡較大通常都與營(yíng)養(yǎng)不良的高風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，這本身是慢性和急性疾病較高發(fā)病率和死亡率的相關(guān)危險(xiǎn)因素。與其他危重疾病一樣，新型冠狀病毒感染患者的營(yíng)養(yǎng)評(píng)估和早期營(yíng)養(yǎng)護(hù)理對(duì)疾病的治療起著十分重要的作用。由于新型冠狀病毒感染患者肝臟同時(shí)也受累，可能對(duì)營(yíng)養(yǎng)傳遞有影響[27-30]。目前，歐洲臨床營(yíng)養(yǎng)和代謝學(xué)會(huì)（ESPEN）提供的專家聲明中，新型冠狀病毒感染患者，在ICU接受治療、年齡大和多發(fā)病等，都是獨(dú)立于營(yíng)養(yǎng)不良之外，且對(duì)患者生存具有負(fù)面影響。Barazzoni R等[31]指出對(duì)于新型冠狀病毒感染患者可以使用間接熱量法評(píng)估患者實(shí)際的能量需求（包括蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物）。對(duì)診斷為新型冠狀病毒感染的危重患者（特別是呼吸和多器官衰竭的患者）進(jìn)行適當(dāng)監(jiān)測(cè)和補(bǔ)充免疫營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、液體和常量營(yíng)養(yǎng)素的攝入量在新型冠狀病毒感染患者的治療和恢復(fù)中至關(guān)重要。

6肥胖癥、甲狀腺功能亢進(jìn)患者

對(duì)于有肥胖癥或營(yíng)養(yǎng)缺乏患者，與大多數(shù)患者靜息代謝率的測(cè)量和預(yù)測(cè)也不能只通過公式來確定。有研究比較了10名肥胖女性和10名非肥胖女性在禁食800 Kcal液體餐后3 h測(cè)定靜息基礎(chǔ)代謝率（basal metabolic rate，BMR），結(jié)果表明在禁食狀態(tài)下，肥胖患者絕對(duì)能量消耗[（4.8±0.2）kg/min]是非肥胖患者能量消耗的25%（Plt;0.005）[32]。膳食營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入、吸收和代謝被稱為“食物熱效應(yīng)”，Reed證實(shí)了非肥胖受試者中TEF出現(xiàn)較早的峰值，也發(fā)現(xiàn)該峰值高于肥胖受試者，但因膳食攝入導(dǎo)致BMR增加14%～16%，兩組相似[33]。因此，在整個(gè)餐后期間，肥胖患者的絕對(duì)能量消耗仍然比非肥胖患者高22%～25%。

對(duì)于甲狀腺功能亢進(jìn)（甲亢）患者，甲狀腺激素分泌增加會(huì)作用于胃腸功能，增強(qiáng)腸蠕動(dòng)，縮短脂類停留于腸道中的時(shí)間，影響脂代謝;甲亢患者甲狀腺激素分泌過量，導(dǎo)致機(jī)體處于高代謝狀態(tài)，特征表現(xiàn)為膽固醇減低、能量消耗大、體重減輕甲狀腺激素增加能提高交感神經(jīng)系統(tǒng)興奮性，促使心率增快，提升基礎(chǔ)代謝，導(dǎo)致機(jī)體消耗增加，脂肪合成減少，這能促進(jìn)TG消耗，減少TC合成[34]。因此對(duì)于這種由于機(jī)體激素分泌異常導(dǎo)致的靜息能量代謝改變或者肥胖癥患者，間接測(cè)熱法可以精準(zhǔn)地評(píng)估其BMR，為減輕體重，改善身體各項(xiàng)指標(biāo)，提供科學(xué)、合理、有效的方案，并可以根據(jù)患者自身的體重改變來調(diào)整方案，因?yàn)轶w重對(duì)肥胖患者代謝率的影響是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)這些患者在不同體重范圍內(nèi)BMR的一個(gè)主要因素。所以，此時(shí)測(cè)出的能量代謝值為目前最具有參考價(jià)值的，且不需要考慮食物熱效應(yīng)等影響的值。

7總結(jié)與展望

監(jiān)測(cè)能量代謝的意義是指導(dǎo)營(yíng)養(yǎng)支持治療，目前，實(shí)際測(cè)量患者能量代謝，分析決定營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要量與比例，有利于提供合理的營(yíng)養(yǎng)支持。但是由于每個(gè)患者因?yàn)榧膊》N類、身體狀態(tài)等的不同，代謝量與營(yíng)養(yǎng)需求存在差異，需要臨床醫(yī)生注意的問題還有很多，例如：當(dāng)使用營(yíng)養(yǎng)評(píng)分（NRS-2002）對(duì)營(yíng)養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)和營(yíng)養(yǎng)不良患者進(jìn)行篩查時(shí)，主要檢測(cè)需要特殊代謝和營(yíng)養(yǎng)患者以及可能有在喂養(yǎng)綜合征風(fēng)險(xiǎn)的患者（此類患者需啟動(dòng)漸進(jìn)式喂養(yǎng)策略，并加強(qiáng)磷、鉀和鎂的測(cè)定）;當(dāng)計(jì)算蛋白質(zhì)的補(bǔ)充總量時(shí)，需要制定個(gè)性化的方案，因?yàn)槟芰總鬟f具有個(gè)體差異，但特別需要注意的是蛋白質(zhì)的補(bǔ)充量為1.2～1.3 g/（kg·d）;當(dāng)患者需要長(zhǎng)期的腸道喂養(yǎng)時(shí)，要注意預(yù)防便秘和腹瀉;檢測(cè)患者的體重，防止因液體攝入過多或不足，而導(dǎo)致體重的增加或減輕;對(duì)有代謝性疾病的患者，例如糖尿病，在補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)的同時(shí)還要注意檢測(cè)血糖，并根據(jù)血糖值及時(shí)調(diào)整胰島素的用量。

盡管間接測(cè)熱法的臨床應(yīng)用十分廣泛，由于近幾年來，人們生活節(jié)奏的加快，在人體健康狀態(tài)日益嚴(yán)峻的背景下，內(nèi)分泌及代謝相關(guān)疾病患病率也逐漸上升，縱觀與檢測(cè)能量代謝相關(guān)的所有研究文獻(xiàn)，間接測(cè)熱法主要應(yīng)用于有特殊需要患者的治療，例如臨床營(yíng)養(yǎng)是重癥監(jiān)護(hù)的重要組成部分;人工營(yíng)養(yǎng)已經(jīng)從一種支持工具發(fā)展為一種需要密切關(guān)注和監(jiān)測(cè)的療法。但是能量代謝的監(jiān)測(cè)不僅僅可以應(yīng)用于此領(lǐng)域，也可用于內(nèi)分泌、營(yíng)養(yǎng)科等領(lǐng)域的患者，如用于糖尿病、甲亢、肥胖癥等疾病中指導(dǎo)治療。此外，還有一個(gè)比較棘手的問題，因?yàn)槟c內(nèi)、外營(yíng)養(yǎng)制劑包括熱量（碳水化合物、脂肪乳劑）、必需和非必需氨基酸、維生素、電解質(zhì)及微量元素，而營(yíng)養(yǎng)代謝車目前只能通過呼吸來計(jì)算總能量消耗，卻不能精準(zhǔn)指導(dǎo)人體所需的每一種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的具體用量，這不利于營(yíng)養(yǎng)代謝車在臨床上的應(yīng)用普及。營(yíng)養(yǎng)代謝車既能讓有營(yíng)養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)的患者獲益，也可以減少不良臨床結(jié)局的發(fā)生。未來人們應(yīng)該更加關(guān)注營(yíng)養(yǎng)代謝車在各種類型疾病、不同人群中的治療作用，以幫助患者更好地對(duì)抗疾病。

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收稿日期：2023-02-03;修回日期：2023-02-20

編輯/王萌

基金項(xiàng)目：河南省醫(yī)學(xué)科技攻關(guān)計(jì)劃聯(lián)合共建項(xiàng)目（編號(hào)：2018020243、LHGJ20210491）

作者簡(jiǎn)介：王旻昱（1994.10-），女，陜西渭南人，碩士研究生，主要從事呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)研究

通訊作者：馮永海（1971.12-），男，河南鄭州人，碩士，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，主要從事呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)研究