Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Косвенная калориметрическая метаболическая тележка для измерения поглощения кислорода (O 2 ) и производства углекислого газа (CO 2 ) спонтанно дышащим субъектом (метод разбавления с помощью капюшона).

Косвенная калориметрия рассчитывает тепло , выделяемое живыми организмами, путем измерения либо выработки углекислого газа и азотных отходов (часто аммиака в водных организмах или мочевины в земных), либо путем измерения потребления ими кислорода . Непрямая калориметрия - это метод, с помощью которого тип и скорость использования субстрата, а также энергетический метаболизм оцениваются in vivo, исходя из газообмена.измерения (производство углекислого газа и потребление кислорода во время отдыха и физических упражнений). Эта техника обеспечивает уникальную информацию, является неинвазивным, и может быть преимущественно в сочетании с другими методами экспериментальных исследовать многочисленные аспекты ассимиляции питательных веществ, термогенеза , в энергетике физических упражнений, и патогенеза от метаболических заболеваний . [1]

Научное обоснование [ править ]

Косвенная калориметрия измеряет потребление O 2 и производство CO 2 . Исходя из предположения, что весь кислород используется для окисления разлагаемого топлива и весь выделяющийся при этом CO 2 восстанавливается, можно рассчитать общее количество произведенной энергии. Должно быть ясно, что «производство энергии» означает преобразование химической свободной энергии питательных веществ в химическую энергию АТФ плюс потерю некоторой энергии в процессе окисления. [1] Респираторная непрямая калориметрия , или непрямая калориметрия (ИК), как ее называют большинство авторов, - это неинвазивный и высокоточный метод измерения скорости метаболизма, который имеет коэффициент ошибок менее 1%.[2] Он обладает высокой воспроизводимостью и считается золотым стандартом. [3] Этот метод позволяет оценивать BEE и REE , а также позволяет идентифицировать энергетические субстраты, которые преимущественно метаболизируются организмом в определенный момент. Он основан на косвенном измерении тепла, выделяемого при окислении макроэлементов , которое оценивается путем мониторинга потребления кислорода (O 2 ) и производства углекислого газа (CO 2 ) в течение определенного периода времени. [4] калориметр имеет газовый коллекторкоторый адаптируется к предмету и системекоторая измеряет объем и концентрацию O 2и CO 2 минута за минутой. Через однонаправленного клапан, калориметр собирает и квантифицирует объем и концентрация O 2 вдохновлено и CO 2 истекли субъектом. После того, как объем достигнут, расход энергии покоя рассчитывается по формуле Вейра, и результаты отображаются в программном обеспечении, подключенном к системе. [4] Другая использованная формула: [5]

где RQ - респираторный коэффициент (отношение объема произведенного CO 2 к объему потребленного O 2 ), составляет 21,13 килоджоулей (5,05 ккал), тепло, выделяемое на литр кислорода при окислении углеводов, и составляет 19,62 килоджоулей (4,69 ккал). , значение жира. Это дает тот же результат, что и формула Вейра при RQ = 1 (сжигание только углеводов) и почти такое же значение при RQ = 0,7 (сжигание только жира). ⊅∑ ′

История [ править ]

Антуан Лавуазье заметил в 1780 году, что производство тепла можно предсказать по потреблению кислорода, используя множественную регрессию. Теория динамического бюджета энергии объясняет, почему эта процедура верна. Непрямая калориметрия, как мы ее знаем, была разработана на рубеже веков как приложение термодинамики к жизни животных. [6] Хотя развитие непрямой калориметрии насчитывает более 200 лет, наибольшее распространение она получила в последние два десятилетия с развитием полного парентерального питания , междисциплинарных групп поддержки питания и производства портативных, надежных и относительно недорогих калориметров. [7]

Методы сбора [ править ]

Для выполнения этого теста можно использовать четыре различных метода сбора и измерения газа:

  • Мешок Дугласа : выдыхаемые дыхательные газы собираются на надувном герметичном мешке. [8] После завершения любого теста с использованием мешков Дугласа собранный газ должен быть проанализирован на предмет объема и состава.
  • Canopy (разбавление): метод разбавления считается золотым стандартом для измерения расхода энергии в состоянии покоя в клиническом питании. [3] Тест длится всего несколько минут и заключается в том, что пациента заставляют расслабленно лечь на кровать или на удобную кушетку с головой под прозрачным капюшоном, подключенным к насосу, который обеспечивает регулируемую вентиляцию через него. Выдыхаемый газ разбавляется свежим воздухом, вентилируемым под колпаком, и образец этой смеси подается в анализаторы через капиллярную трубку и анализируется. Окружающие и разбавленные фракции O 2 и CO 2 измеряются для известной скорости вентиляции, а также потребления O 2 и CO 2.производство определяется и конвертируется в остаточные затраты энергии. [9]
  • Маска для лица (дыхание за дыханием): тесты косвенной калориметрии также часто выполняются с помощью лицевой маски, которая используется для передачи выдыхаемого и вдыхаемого газа через турбинный расходомер, способный измерять дыхание пациента по дыханию минутной вентиляции, в то же время образец газа поступает в анализатор, а VO 2 и VCO 2 измеряются и преобразуются в расход энергии.
  • Интерфейс с вентилятором ( настройки интенсивной терапии ): в случае механической вентиляции пациента непрямой калориметр все еще может измерять дыхание за вдыхаемым / выдыхаемым O 2 и CO 2, если он связан с вентилятором через эндотрахеальную трубку .

Приложения [ править ]

Косвенная калориметрия предоставляет по крайней мере две части информации: меру расхода энергии или суточные потребности в калориях, отраженные в расходе энергии покоя (REE), и меру использования субстрата, отраженную в респираторном коэффициенте (RQ). Знание многих факторов, влияющих на эти значения, привело к гораздо более широкому спектру приложений. Исследования непрямой калориметрии за последние 20 лет привели к характеристике реакции гиперметаболического стресса на травму и разработке режимов питания, субстраты которых наиболее эффективно усваиваются при различных процессах заболевания и органной недостаточности.состояния. Косвенная калориметрия повлияла на повседневную практику оказания медицинской и хирургической помощи, такую ​​как нагревание ожогового отделения и хирургических кабинетов, а также отлучение пациентов от аппаратов ИВЛ . [7]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Ферраннини Э. "Теоретические основы непрямой калориметрии: обзор". Обмен веществ. 1988 Март; 37 (3): 287-301.
  2. ^ Марсон Ф и др. «Корреляция между потреблением кислорода, рассчитанным с использованием метода Фика, и измеренным с помощью непрямой калориметрии у пациентов в критическом состоянии». Arq Bras Cardiol. 2004 Янв; 82 (1): 77-81, 72-6. Epub 2004 12 февраля.
  3. ^ a b Haugen HA, et al. «Косвенная калориметрия: практическое руководство для врачей». Nutr Clin Pract. 2007 августа; 22 (4): 377-88.
  4. ^ a b Pinheiro Volp AC, et al. «Энергозатраты: компоненты и методы оценки». Nutr Hosp. 2011 май-июнь; 26 (3): 430-40. DOI: 10.1590 / S0212-16112011000300002.
  5. ^ AR Bain; и другие. (Июнь 2012 г.). «Сохранение тепла телом во время физической активности ниже при приеме горячей жидкости в условиях, допускающих полное испарение. Авторы». Acta Physiologica . 206 (2): 98–108. DOI : 10.1111 / j.1748-1716.2012.02452.x . PMID  22574769 . S2CID  23682662 .со ссылкой на Nishi, Y. (1981). «Измерение теплового баланса человека». В К. Сина и Дж. Кларк (ред.). Биоинженерия, тепловая физиология и комфорт . Эльзевир. стр.  29 -39.
  6. ^ Atwater WO, et al. «Описание нового дыхательного калориметра и экспериментов по сохранению энергии в организме человека». Министерство сельского хозяйства США, Off Exp Sta Bull 63, 1899 г.
  7. ^ a b McClave SA, et al. «Использование непрямой калориметрии в лечебном питании». Nutr Clin Pract. 1992 Октябрь; 7 (5): 207-21.
  8. ↑ Дуглас, К. Гордон (18 марта 1911 г.). «Метод определения общего дыхательного обмена у человека» . Труды физиологического общества . Проверено 28 августа 2016 .[ мертвая ссылка ] ( Дуглас Бэг )
  9. ^ Академия питания и диетологии «Измерение RMR с помощью косвенной калориметрии (IC)». Nutr Clin Pract. 2007 августа; 22 (4): 377-88.

См. Также [ править ]

  • "Измерение RMR с помощью непрямой калориметрии (IC)" Академия питания и диетологии - Библиотека анализа данных
  • Американский журнал клинического питания