間接測熱法在臨床治療能量評估方面的研究進展

摘要：臨床上住院治療的患者大部分都需要營養支持，但能量預測方程不能準確算出患者的能量需求。因為能量消耗不但受到患者體重、性別、年齡和身高等特征的影響，同時也受到身體狀態、體溫、營養支持、治療等因素的影響。目前公認的能夠準確反映人體能量代謝的設備是經典的間接熱量測量設備，稱為代謝車（MC）。間接熱量代謝車是通過測量二氧化碳產生、氧氣消耗，在經過轉化得出能量消耗中糖、脂肪、蛋白質三種營養素的組成，從而使人體內三種營養素的代謝保持平衡。本綜述主要闡述了營養代謝車的適應癥及特點，并針對各種臨床情況做出了總結，指出了間接測熱法臨床應用的局限性，以期為臨床更好使用間接測熱設備提供一定指導。

關鍵詞：營養代謝車;間接熱量法;營養支持;能量代謝;能量攝入

中圖分類號：R459.3" " " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " "DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2023.07.035

文章編號：1006-1959（2023）07-0171-05

Research Progress of Indirect Calorimetry in Energy Evaluation of Clinical Treatment

WANG Min-yu，FENG 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

能量和蛋白質的供給是治療重癥患者的兩個重要因素，但確定他們在特定患者中的能量需求評估工具有限。間接量熱法已被提出作為測量能量消耗的金標準[1，2]。能量需求評估會受到很多因素的影響，例如體重、性別、年齡和身高，此外當患者機械通氣時，會考慮體溫和自身狀態，而如果患者有多重創傷、燒傷或肥胖，這些因素的存在會導致評估時產生很大的誤差[3]。而疾病治療的住院期間能量消耗評估是動態的，并受體溫、營養支持水平、鎮靜水平、治療包括物理治療等影響。因此，使用間接量熱法能更準確地評估危重患者在急性疾病期間的能量需求。本文對目前間接測熱設備的臨床應用情況與局限性進行綜述，以便于為臨床上能更好使用間接測熱設備提供指導。

1危重癥、機械通氣患者

重癥監護病房（Intensive Care Unit，ICU）患者病情危重，且通常病情進展較快，預后不良。在營養治療中，需要非常簡單的工具來提供基礎的支持，如血糖和磷酸鹽監測;但對于病情復雜的長期住院的患者，需要更先進的工具來評估，如間接量熱法和更先進的實驗室測試[4]。針對間接量熱法，有研究表明[5]，如果累積能量平衡小于-4000 kcal，危重患者的并發癥發生率會增加1倍。而能量平衡越負，感染率越高，ICU住院時間越長。在重癥監護室的急性期和恢復期，ICU往往不能滿足危重癥患者的基本營養需求;由此產生的營養不良會對疾病的康復產生負面影響，并可能導致ICU和住院時間增加，出院率降低，再入院率高，發病率和死亡率也更高[6]。與間接量熱法的金標準相比，Harris-Benedict（HB）預測方程的估計值的準確性較低。重癥監護的其他領域，患者的生理參數可以得到密切監測，而在營養方面，目前只有間接能量測定法可以提供更加個性化的營養支持治療，包括使用糖基控制EN，改善血糖控制和降低胰島素使用，發現代謝差異通過代謝組學，高蛋白質攝入量和早期運動功能結果，調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住院時間有所增加，而那些在對照組和研究組中靶向或給予低能量的患者在結果上沒有差異。這些結果進一步證實使用間接量熱法來對危重癥患進行能量處方，對于危重癥患者十分重要。測量的能量消耗在整個危重癥病情治療過程中變化很大。因此，對于危重癥和機械通氣患者，間接量熱法可以更好地指導營養支持治療。

2燒傷、創傷患者

多發性損傷、燒傷等一系列病程中患者會出現較高程度的高代謝有關的疾病，例如嚴重的燒傷會導致嚴重的代謝紊亂，故營養支持對燒傷患者特別重要且具有挑戰性。對于燒傷患者營養支持的最佳時間、途徑、數量和組成尚未達成共識，但大多數臨床醫生提倡早期使用高碳水化合物配方進行腸內營養補給[13]。在營養支持的整個康復過程中，必須進行個性化的監測和調整。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）比正常時高40%～100%[14]。嚴重燒傷導致嚴重的氧化應激、全身炎癥反應、嚴重和持續的高代謝和高分解代謝、繼發性肌無力、器官功能障礙、敗血癥和死亡率增加，治療期間的能量缺乏、蛋白質的負平衡和抗氧化微量營養素缺乏等都與不良的臨床結果有關[15]。因此，在燒傷患者治療過程中，對患者進行動態的能量監測，對病情的緩解起至關重要的作用。

3嬰幼兒、孕婦

雖然無法準確預測成人靜息代謝率，但可以實現對大多數患者的測量。然而，對兒童患者的測量和預測具有挑戰性，因為小兒處于生長發育階段，營養攝入量除了維持生理需要外，還須滿足生長發育的需要，其充分生長取決于良好的營養和身體代謝之間的平衡結合。能量需求的準確估計是達到良好營養狀態的第一步，它主要基于REE的評估。相關研究已經創建了許多預測方程來估計REE，但其準確性尚未得到證實，特別是應用于患病人群時[16]。在24 h內每日能量消耗（total daily energy expenditure，TDEE）是3個組成部分的總和：REE、飲食誘導的產熱（diet-induced thermogenesis，DIT）和身體活動的能量消耗。在兒童中，個體生長所需能量是導致TDEE的另一個基本因素。REE是維持靜止時身體生理系統所需的能量，約占久坐個體TDEE的70%[17]，其測量的金標準技術是間接量熱法。盡管小兒隨著年齡的增加，每千克體重的營養需要量在逐漸減少，但總的營養需要量仍高于成人。同樣的，對于早產兒而言，營養對促進器官的最佳生長發育起著至關重要的作用[18-20]。近年來，人們對嬰幼兒理想的營養方法、適當的生長以及營養不良和不適當的生長可能導致的短期和長期健康后果進行了大量的研究和討論[21]。

對于懷孕的女性，靜息代謝率同樣也不可確定，根據卞月梅等[22]研究中利用代謝車測定孕中期女性REE，并與經典的公式HB進行比較，對比兩種方法測得孕中期女性REE的差異，結果顯示代謝車測定的REE高于HB公式的預算值約4.0%，所以代謝車較HB預算公式能更準確地指導孕中期女性每日總能量攝入，為保證孕期體重合理增長提供技術支持。

以上研究指出了在兒科、婦產科決定能量需求的一個挑戰：兒童、孕婦的代謝率隨著年齡、胎齡的增長而發生了巨大變化。對于兒童，在0～18歲內，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，間接測熱法在指導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，癌癥患者營養不良的發生率高達71%[23]，這與治療效果差、預后差密切相關。因此，合理的補充營養對癌癥患者具有重要意義。對于治療期間的癌癥患者，營養干預越早，治療和預后越好。癌癥作為一種慢性、消耗性疾病，患者最終都會出現能量的負平衡和進行性體重下降，這是導致惡病質的主要原因。一些關于腫瘤患者使用口服、腸內和補充腸外營養的隨機對照試驗顯示，一些營養不良無法治愈的癌癥患者，由于腸外營養可能延長其生存時間[24]。Staal-van den Brekel AJ等[25]的研究比較了根據腫瘤類型劃分的肺癌患者的代謝和炎癥特征，與性別、年齡和無脂肪質量（fat free mass，FFM）匹配NSCLC患者相比，SCLC患者經FFM調整后的REE增強。因為脂肪占成人能量儲備的90%，所以當生物體的代謝需求很高時，就會發生脂肪流失。在惡性腫瘤患者中，營養治療作為輔助性治療手段越來越受到重視，其價值在腫瘤治療過程中也日益體現。間接測熱法可幫助癌癥患者維持體質，改善營養狀況，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重急性呼吸系統綜合癥冠狀病毒（SARS-CoV-2）引起的[26]。需要ICU管理的急性呼吸系統并發癥是新型冠狀病毒感染患者發病和死亡的主要原因。有報道指出，免疫功能低下的患者，即老年人、多病個體和一般的營養不良人群，預后較差、死亡率也較高。ICU住院、高發病率和年齡較大通常都與營養不良的高風險相關，這本身是慢性和急性疾病較高發病率和死亡率的相關危險因素。與其他危重疾病一樣，新型冠狀病毒感染患者的營養評估和早期營養護理對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也受累，可能對營養傳遞有影響[27-30]。目前，歐洲臨床營養和代謝學會（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、年齡大和多發病等，都是獨立于營養不良之外，且對患者生存具有負面影響。Barazzoni R等[31]指出對于新型冠狀病毒感染患者可以使用間接熱量法評估患者實際的能量需求（包括蛋白質、脂肪、碳水化合物）。對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）進行適當監測和補充免疫營養物質、液體和常量營養素的攝入量在新型冠狀病毒感染患者的治療和恢復中至關重要。

6肥胖癥、甲狀腺功能亢進患者

對于有肥胖癥或營養缺乏患者，與大多數患者靜息代謝率的測量和預測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測定靜息基礎代謝率（basal metabolic rate，BMR），結果表明在禁食狀態下，肥胖患者絕對能量消耗[（4.8±0.2）kg/min]是非肥胖患者能量消耗的25%（Plt;0.005）[32]。膳食營養物質的攝入、吸收和代謝被稱為“食物熱效應”，Reed證實了非肥胖受試者中TEF出現較早的峰值，也發現該峰值高于肥胖受試者，但因膳食攝入導致BMR增加14%～16%，兩組相似[33]。因此，在整個餐后期間，肥胖患者的絕對能量消耗仍然比非肥胖患者高22%～25%。

對于甲狀腺功能亢進（甲亢）患者，甲狀腺激素分泌增加會作用于胃腸功能，增強腸蠕動，縮短脂類停留于腸道中的時間，影響脂代謝;甲亢患者甲狀腺激素分泌過量，導致機體處于高代謝狀態，特征表現為膽固醇減低、能量消耗大、體重減輕甲狀腺激素增加能提高交感神經系統興奮性，促使心率增快，提升基礎代謝，導致機體消耗增加，脂肪合成減少，這能促進TG消耗，減少TC合成[34]。因此對于這種由于機體激素分泌異常導致的靜息能量代謝改變或者肥胖癥患者，間接測熱法可以精準地評估其BMR，為減輕體重，改善身體各項指標，提供科學、合理、有效的方案，并可以根據患者自身的體重改變來調整方案，因為體重對肥胖患者代謝率的影響是準確預測這些患者在不同體重范圍內BMR的一個主要因素。所以，此時測出的能量代謝值為目前最具有參考價值的，且不需要考慮食物熱效應等影響的值。

7總結與展望

監測能量代謝的意義是指導營養支持治療，目前，實際測量患者能量代謝，分析決定營養物質的需要量與比例，有利于提供合理的營養支持。但是由于每個患者因為疾病種類、身體狀態等的不同，代謝量與營養需求存在差異，需要臨床醫生注意的問題還有很多，例如：當使用營養評分（NRS-2002）對營養風險和營養不良患者進行篩查時，主要檢測需要特殊代謝和營養患者以及可能有在喂養綜合征風險的患者（此類患者需啟動漸進式喂養策略，并加強磷、鉀和鎂的測定）;當計算蛋白質的補充總量時，需要制定個性化的方案，因為能量傳遞具有個體差異，但特別需要注意的是蛋白質的補充量為1.2～1.3 g/（kg·d）;當患者需要長期的腸道喂養時，要注意預防便秘和腹瀉;檢測患者的體重，防止因液體攝入過多或不足，而導致體重的增加或減輕;對有代謝性疾病的患者，例如糖尿病，在補充營養的同時還要注意檢測血糖，并根據血糖值及時調整胰島素的用量。

盡管間接測熱法的臨床應用十分廣泛，由于近幾年來，人們生活節奏的加快，在人體健康狀態日益嚴峻的背景下，內分泌及代謝相關疾病患病率也逐漸上升，縱觀與檢測能量代謝相關的所有研究文獻，間接測熱法主要應用于有特殊需要患者的治療，例如臨床營養是重癥監護的重要組成部分;人工營養已經從一種支持工具發展為一種需要密切關注和監測的療法。但是能量代謝的監測不僅僅可以應用于此領域，也可用于內分泌、營養科等領域的患者，如用于糖尿病、甲亢、肥胖癥等疾病中指導治療。此外，還有一個比較棘手的問題，因為腸內、外營養制劑包括熱量（碳水化合物、脂肪乳劑）、必需和非必需氨基酸、維生素、電解質及微量元素，而營養代謝車目前只能通過呼吸來計算總能量消耗，卻不能精準指導人體所需的每一種營養物質的具體用量，這不利于營養代謝車在臨床上的應用普及。營養代謝車既能讓有營養風險的患者獲益，也可以減少不良臨床結局的發生。未來人們應該更加關注營養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

基金項目：河南省醫學科技攻關計劃聯合共建項目（編號：2018020243、LHGJ20210491）

作者簡介：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學研究

通訊作者：馮永海（1971.12-），男，河南鄭州人，碩士，主任醫師，碩士生導師，主要從事呼吸與危重癥醫學研究