Методика непрямої калориметрії для оцінки швидкості витрати енергії і окислення речовин

Перший місяць життя - Унікальний період, під час якого відзначається значна швидкість збільшення маси тіла (25 г / сут, тобто 1 г / год), накопичення білка, обміну речовин і витрати енергії. Оскільки використовувані в даний час методи оцінки харчування практично повністю засновані на визначенні концентрації речовин, вони дають тільки статичну інформацію. Наприклад, підвищення концентрації речовини може бути наслідком:
(1) збільшення швидкості утворення речовини (Ra);
(2) зменшення швидкості його утилізації (Rd);
(3) комбінації обох механізмів.

точніше розуміння обміну речовин може сприяти розробці кращих стратегій, спрямованих на збереження нутрієнтів в організмі новонародженого, що буде забезпечувати кращий зростання. Саме в цьому напрямку протягом останніх двох десятиліть йшло вивчення етично прийнятних та неінвазивних методів дослідження харчування і метаболізму у немовлят in vivo.

метод непрямої калориметрії є одним з можливих способів оцінки швидкості витрати енергії (ЕЕ) у новонароджених. Непряма калориметрія заснована на визначенні складу вдихуваного і повітря, що видихається, а також швидкості потоку при використанні відкритого контуру.

Обсяги споживання кисню (Vо₂ ) І продукції вуглекислого газу (VCО₂ ) Можна обчислити за формулами:
Vо₂ = VE (FiО₂ - FeCО₂ + FiCО2FeО₂ - FiО₂ FeCО₂ ) / (L - FiО₂ - FiCО₂ );
VCО₂ = VE (FeCО₂ - FiCО₂ + FiCО₂ FeО2 - FiО₂ FeCО₂ ) / (L - FiО₂ - FiCО₂ ),
де FiО2 і FiCО₂ - Концентрації Про₂ і CО₂ вдихає повітрі-FeО₂ і FeCО₂ - Концентрації Про₂ і CО₂ у видихуваному повітрі-VE - хвилинний об`єм дихання, виміряний на видиху.

метаболізм енергії має на увазі окислення субстратів, виділення енергії, тепла і вуглекислого газу. ставлення VCО₂ до Vо₂ залежить від якісного складу вдихається повітряної суміші. Даний показник називають дихальним коефіцієнтом (RQ). Його розраховують за формулою RQ = VCО2 / VО2. Витрата енергії обчислюють після корекції, що враховує окислення білків (зазвичай шляхом визначення рівня азоту в зібраній сечі).

величина ЇЇ (Ккал / хв) також може бути отримана в результаті вимірювання VCО₂ і Vо₂ (Л / хв) без урахування екскреції азоту за формулою Вейра:
ЇЇ = (3,9 х Vо₂ ) + (1,1 х VCО₂ ).

оскільки при окисленні чистих вуглеводів RQ = 1,0, а при окисленні жиру RQ = 0,7, відносний внесок жирів і вуглеводів в загальний витрата енергії може бути визначений за значенням RQ. Так, в більшості випадків значення RQ, близьке до 0,7, розцінюється як показник недостатнього харчування, a RQ gt; 1,0 свідчить про надмірному харчуванні. Однак, коли дану технологію тільки почали застосовувати, про зазначену інтерпретації відомо не було, тому наукові докази цієї інтерпретації відсутні.

результати декількох досліджень дозволили припустити, що для визначення ЇЇ протягом 24 і 48 годину досить провести вимірювання за шестигодинний період: тридцятихвилинне урівноваження і допустима варіабельність часу визначення ЇЇ можуть полегшити використання методу в клінічній практиці. У багатьох дослідженнях застосовували пристрої, зроблені «кустарним» способом. В даний час доступні калориметри, спеціально створені для проведення досліджень у немовлят.

Дизайн калориметр забезпечує постійний внутрішній потік газу, що позбавляє медичних працівників від необхідності визначення швидкості потоку. У даних пристроях використана модель дилюції газу, описана Takala і співавт .. Можливе застосування цих калориметр у недоношених дітей.

Проте були сумніву щодо точності непрямої калориметрії при визначенні Vо₂, оскільки при її використанні існували деякі обмеження. По-перше, з точки зору математики (при використанні алгоритму трансформації Haldane) значення FiО2 має бути менше 0,50 для того, щоб уникнути помилки, пов`язаної з великим обсягом вдихуваного кисню. По-друге, різниця між концентраціями кисню в контурах вдиху і видиху може становити менше 0,0010 у дітей з дуже низькою масою тіла при народженні.

оскільки у новонароджених з екстремально низькою масою тіла Vо₂ може бути менше 6 мл / хв, то при швидкості потоку gt; 4000 мл / хв різниця між концентраціями кисню в контурах вдиху і видиху дійсно складе менше 0,0010. Таким чином, для зменшення можливих похибок вимірювання необхідно використовувати аналізатори кисню, що дозволяють отримувати значення менше ніж 0,00010. Крім того, слід використовувати всі можливості для зменшення коливань швидкості потоку і концентрації кисню. Останнього можна уникнути, застосовуючи для вимірювання газ, отриманий безпосередньо з резервуара (балона), а не з стаціонарної, вбудованої в стіну системи, або використовуючи газ з киснево-повітряного змішувача, встановленого в контурах вдиху і видиху (замість взяття прямих проб вдихуваного і видихуваного газу).

при швидкості потоку газу менше 3000 мл / хв існує ризик його забруднення кімнатним повітрям під час проведення вимірювання Vо₂ з використанням купола. Ця обставина також обмежує застосування методу непрямої калориметрії. По-третє, у немовлят, які перебувають на штучній вентиляції легень (ШВЛ), наявність витоків повітря, пов`язаних з використанням інтубаційної трубки без манжети, призводить до недооцінки як Vо₂, так і VCО₂.

при дихальної підтримки (ШВЛ, забезпечення постійного позитивного тиску в дихальних шляхах, додаткова оксигенація) вимір Vо₂ залишається важким: у новонароджених і дітей, які отримують додатковий кисень, вимірювання RQ при непрямої калориметрії можуть призводити до значних помилок в розрахунку показників. Нещодавно було запропоновано використовувати модифіковану модель приладу, яка дає можливість враховувати витік газу. Такий пристрій можна застосовувати в разі проведення вимірювань у пацієнтів, що знаходяться на ШВЛ або на забезпеченні постійного позитивного тиску в дихальних шляхах.

Для більшої точності проводять оцінку VCО2 протягом певного періоду часу, а значення Vо₂ потім обчислюють за допомогою RQ. Оцінку RQ проводять в інший час, коли потік лімітований і кисень отримують з резервуара для більшої точності визначення RQ.

Використання купола і наявність незмінних умов при проведенні вимірювань забезпечують досить точну оцінку Vо₂, VCО₂ і RQ. Вплив біологічної варіабельності, віку, маси тіла і її збільшень має велике значення для дизайну досліджень балансу енергії і інтерпретації результатів вимірювань у недоношених дітей. Для вивчення балансу енергії застосовують як паралельні, так і поперечні (одномоментні) дослідження. Біологічна варіабельність може призводити до коливань результатів дослідження або виступати в ролі конфаундера при оцінці лікувального ефекту, тим самим обмежуючи можливість виявлення змін при проведенні паралельних досліджень.

У той же час зміни, пов`язані з «періодичним»Ефектом, наприклад особливостями дієти, віком, масою тіла і її збільшеннями, обмежують точність поперечного дослідження.

Якщо непрямої калориметрії проводить досвідчений медичний персонал і враховуються численні нюанси, щоб уникнути помилок вимірювання, даний метод цілком прийнятний для оцінки витрат енергії у новонароджених. Використання непрямої калориметрії можливо при різних фізіологічних станах: ентеральному і парентеральному харчуванні, припинення дихальної підтримки за допомогою ШВЛ, відмову від змісту в кювезі. З найбільш важливих відомостей, отриманих в дослідженнях за участю новонароджених, необхідно відзначити дані по окисленню нутрієнтів при проведенні ентерального харчування.

наприклад, результати 6 досліджень показали, що у додає в масі новонароджених споживання кисню становить 7-8 мл / кг / хв, RQ gt; 0,85, а швидкість окислення жиру - 2-3 г / кг / сут.