機械通氣病人的間接量熱法評估營養目標

簡介

醫學營養治療(MNT)是重症監護病房(ICU)患者護理的重要組成部分。與機械通氣和血流動力學管理類似，營養攝入應針對每個患者進行個體化。達到能量和蛋白質目標應該是ICU醫生每天關注的問題。事實上，目前已經確定，重症監護室中能量債務的積累與發病率和死亡率的增加有關(Villet et al. 2005)。此外，蛋白質攝入不足可能導致icu獲得性肌無力的發展(De Janghe et al. 2009)。這些致殘的功能性後遺症可能會長期存在(Herridge et al. 2011)。另一方麵，提供過多的人工營養或“過度喂養”可能導致感染或代謝並發症(Elke et al. 2014;Weinsier et al. 1981)。

因此，根據患者確切的營養需求來調整他們的每日攝入量似乎是務實的。根據患者的年齡、已存在的合並症和病情的嚴重程度，這些指標在住院期間可能會有很大變化。從曆史上看，ICU能量消耗的評估是基於包括臨床和人體測量數據的方程。其中大多數是針對健康受試者開發的，並應用了壓力因子。與2003年發表的一項研究中的實際測量結果相比，這些評估結果非常不準確。在這項工作中，1918年開發的哈裏斯和本尼迪克特方程僅為危重病人提供了實際能量需求的60% (MacDonald和Hildebrandt 2003;哈裏斯和本尼迪克特1918)。國際指南建議的另一項策略是ICU患者使用25千卡/公斤/天的固定能量目標(Lefrant et al. 2014;McClave et al. 2015)。然而，這種簡單的解決方案，本應適合每個人，卻沒有考慮到患者的個體性和他們的具體特征。 Given these inaccuracies, the ESPEN recommendations, published in 2018, have reshuffled the deck (Singer et al. 2019). The recommended technique for assessing nutritional requirements has evolved into the measurement of energy expenditure based on indirect calorimetry. This recommendation was made possible by technological advances allowing the development of more reliable and ergonomic tools available to the ICU physician (Oshima et al. 2020; Rehal et al. 2016). In this review we will discuss the physiological aspects of the technique, its limitations in use, the available literature and the future prospects for tailored nutrition.

生理原則

能源目標是由能源支出決定的，可以通過幾種方式進行評估。直接量熱法測量產熱，但需要一個絕緣室，這使得它不適合日常病人護理。間接量熱法是基於氣體交換分析估計能量代謝的金標準方法。事實上，底物的氧化會產生能量，以三磷酸腺苷、氮和水的形式產生。通過間接量熱法估算靜息能量消耗(REE)依賴於氧消耗(VO)的測量2)和二氧化碳的產生(VCO2)．因此，在反映蛋白質氧化的尿氮的幫助下，可以使用Weir公式。

EE(千卡/天)= 1.44 × [3.94 × VO2(ml/min) + 1.11 × VCO2(ml/min)] -尿氮(g/天)× 2,17

根據霍爾丹轉化原理，氮氣是惰性的，在患者吸入和呼出的氣體中氮的濃度相同。這種觀察消除了對ICU患者不可靠的尿樣取樣的需要。這種自定義將錯誤級別提高到不到1% (Wilmore和Costill 1973;堰1949)。

EE(千卡/天)= 1.44 × [3.94 × VO .2(ml/min) + 1.11 × VCO2(毫升/分鍾)

間接量熱法還可以測量呼吸商(RQ)，從而估計所消耗的底物類型，如碳水化合物、蛋白質和脂類。人類的這一比例在0.67到1.3之間。碳水化合物代謝的比值接近1，蛋白質代謝的比值接近0.8，脂類代謝的比值接近0.7。

Rq = vco2/簽證官2

通過將呼吸商分配為平均0.86或從營養攝入(食物商或營養商)中估算，可以僅根據二氧化碳的產生來估計能量消耗。這種方法源於間接量熱法，是一種公平的折衷，比預測方程更準確，但不如詳盡間接量熱法(Stapel等人，2015;大島渚等，2017;卡根等人，2018)。

Fq = %蛋白質X 0.8 + %碳水化合物X 1 + %脂質x 0.7

耗熱量(kcal/day) = 1.44 × [3.94 × VCO .2(ml/min)/FQ + 1.11 × VCO2(毫升/分鍾)

EE(rq = 0.86)(千卡/天)= VCO2(ml/min) x 8.19

即使該過程是完全自動化的，這些公式的知識可以更好地理解間接量熱儀的功能，但也可以更好地理解它們的局限性。

指示、重複和限製

2019年ESPEN指南第15條建議中指出，對於危重機械通氣患者，應使用間接量熱法確定能量消耗，這一建議獲得了廣泛的共識。這一決定極大地擴大了ICU中熱量計的使用範圍，並導致我們的營養實踐朝著量身定製的處方和目標導向的治療方向發展(Singer et al. 2019)。

然而，這種技術有一些限製，與所有可能幹擾氣體交換測量的情況有關。可靠測量的第一個先決條件是患者臨床狀況的穩定性。這意味著沒有突然的血流動力學或呼吸參數變化。第二個極限依賴於可能幹擾氣體分析儀的呼吸參數，包括吸入氧分數(FiO)2)高於70%，呼吸頻率高於35/min或呼氣末正壓高於10 cmH2此外，在呼吸機回路或患者呼吸樹中存在任何類型的空氣泄漏(支氣管胸膜瘺或胸腔引流)都可能導致能量消耗的低估。

最後，CO的任何變化2庫存可能損害IC功能。持續腎替代治療(CRRT)是一個已知的可能導致CO的因素2通過流體動力學或檸檬酸鹽提取或代謝轉移。Jonckheer等人(2020)最近發表的一項臨床試驗對這一相對禁忌症提出了質疑。他們測量了CO2對CRRT出水中VCO的含量進行估算和校正2在威爾方程中使用。令人驚訝的是，使用CCRT的稀土元素測量誤差小於2-3%。修正因子的使用被認為是不相關的(Jonckheer et al. 2020)。在同一領域，在受益於體外膜氧合(ECMO)治療的危重患者中，Wollersheim的團隊在最近的一篇論文中建議使用MEEP方案來糾正基於膜前和膜後血氣的能量消耗測量(Wollersheim et al. 2018)。

盡管有這些預防措施和調整，大多數ICU患者仍然可以使用IC。然而，重要的是要注意，能量消耗的測量是特定時間能量代謝的反映。這個值在不同的小時或一天之間可能會有很大的變化。因此，建議在ICU住院期間和臨床狀態發生重大變化時進行縱向評估(Vermeij et al. 1989)。例如，在1993年發表的一項具有裏程碑意義的研究中，敗血症的發生率與代謝率增加30%有關(Kreymann et al. 1993)。的程度嚴重膿毒症急性期的高代謝甚至與ICU環境中的28天死亡率相關(Wu et al. 2015)。考慮到能量消耗直接反映了與促炎細胞因子分泌和神經激素反應相關的全身炎症加劇，這一觀察似乎是合理的。此外，在2020年發表的一項研究中，Li等人證明了使用間接量熱法評估膿毒症危重患者營養同化代謝能力的可行性。引入腸內營養後機體代謝碳水化合物的能力與ICU中更好的生存有關(Li and Mukhopadhyay 2020)。

除了敗血症外，還確定了其他已知因素對這些措施的影響(Mtaweh等，2019年)。除了溫度、分鍾通氣和心率等臨床常數外，器官衰竭管理固有的治療方法可能會影響量熱測量。神經肌肉阻斷劑的管理是一個已知的影響因素。最近的一項隊列研究觀察到，機械通氣患者持續輸注順阿曲庫ium可顯著降低能量消耗(Koekkoek et al. 2020)。ICU患者在使用深度鎮靜如咪達唑侖或阿片類鎮痛時也觀察到了同樣的結果(Swinamer et al. 1988;Terao et al. 2003)。此外，即使體重指數相同，肥胖患者的能量需求也非常不同。各專家小組推薦的調整體重的使用通常與高估實際需求有關(Ridley et al. 2020)。這證明了反複測量能量消耗的合理性，並特別注意防止骨骼肌損失。

最近，Paul Wischmeyer團隊協調的LEEP-COVID項目強調了縱向測量的價值，該項目的初步結果已經發表。在22例嚴重COVID患者中，能量消耗的重複測量顯示插管後長達三周的高、上升和持續的高代謝(Whittle et al. 2020)。這種長時間的代謝惡化可以解釋COVID幸存者的肌肉損傷和功能後遺症的嚴重程度(Van Aerde et al. 2020)。在與急性胰腺炎或腹膜炎等明顯係統性炎症相關的其他病理中，實際能量消耗的低估已經被發現(Valainathan等人，2019;Plank et al. 1998)。這些測量值，有時遠高於專家建議的熱量供應，引起關注，並可能證明更廣泛地使用間接量熱法。此外，這種每日價值的巨大變化與Cuthbertson在1942年所描述的曆史模式相悖，即最初的“退潮階段”隨後是“流動階段”，本應描述大多數重症監護住院時間(Cuthbertson et al. 1942)。每天使用量熱法不僅使我們能夠根據危重患者的實際需要調整營養攝入，而且還能更準確地了解他們因病情進展而產生的代謝模式。

從能量消耗到熱量目標

ESPEN指南指出，如果使用間接量熱法，可以在急性疾病的早期階段逐步實施等熱量營養而不是低熱量營養。在早期階段，建議給予不超過EE 70%的低熱量營養，並在第3天後緩慢增加至80-100% (Singer et al. 2019)。

這一建議是基於Zusman等人(2016)最近的一項研究。分析1171例受益於間接量熱法能量消耗測量的患者的數據。熱量與能量消耗的比例在60%至80%之間與最低死亡率、住院時間和機械通氣持續時間相關。這一結果與Arabi等(2015)的研究結果一致，Arabi等在ICU住院的第一周證明了允許的、正常蛋白質低熱量策略的非劣效性。

在急性期逐漸增加能量目標是有意義的，因為最初的熱量攝入增加了蛋白質水解、脂肪生成和糖異生的內源性能量生產。過量的初始攝入量將被認為是過度喂養，這已知與代謝和感染並發症有關。

ICU預後的獲益

過去幾年的主要焦點是確定監測能量消耗和提供個性化營養處方是否可以改善重症監護患者的結果。

2011年，辛格等人發表了投資間接量熱法的裏程碑式研究之一。這項隨機對照試驗包括130名住院時間超過3天的機械通氣患者。每日熱量攝入是根據間接量熱法評估的能量消耗或25千卡/公斤/天的固定劑量規定的。關於住院死亡率(主要終點)，觀察到有利於間接量熱法指導策略的趨勢(p=0.058)。然而，住院時間和機械通氣持續時間顯著縮短(Singer et al. 2011)。TICACOS國際隨訪研究於2021年發表，包括7個地點和417名患者。與固定目標相比，使用能量消耗測量顯著增加了參與者的熱量和蛋白質攝入量，而對發病率和死亡率沒有顯著影響(Singer等人，2021年)。

EAT-ICU於2017年發表的研究旨在證明“早期目標”方法管理的優越性，通過間接量熱法估計熱量目標的早期實現。不幸的是，這種策略對參與者的精神或身體結果沒有任何好處(Allingstrup等人，2017年)。

段等人最近於2021年發表的一項薈萃分析包括8項隨機對照試驗，評估基於間接量熱法測量消耗的能量處方的臨床影響。在納入的991例危重患者中，發現對短期死亡率有顯著的有益影響。然而，在機械通氣時間和住院時間方麵未觀察到顯著影響(Duan et al. 2021)。

文獻中缺乏間接量熱法指導營養益處的明確證據，原因可能有幾個。一方麵，對所有危重患者(包括短期住院和與低營養風險相關的疾病)的營養需求進行個性化評估可能是不必要的。Heyland等人(2011)開發了營養評分，以區分哪些患者將從優化營養攝入中受益最大。研究的一個方向可能是評估個性化營養的影響n對營養評分嚴格高於4分的高危患者進行間接量熱。

另一方麵，單獨的個性化能量目標可能不足以影響患者的結果。答案可能在於與蛋白質攝入量相關的卡路裏比例的重要性。有幾種方法可供ICU醫生評估合成代謝/分解代謝平衡和骨骼肌損失。文獻中最常引用的技術是通過排泄(尿的和不可測量的)氮和攝入氮之間的差值來測量氮平衡;該結果來自對24小時尿液的分析(Danielis et al. 2019)。然而，它的測量可能會受到腎功能衰竭或大量液體流動的影響。通過超聲或斷層掃描進行生物阻抗和放射學測量是我們在對危重患者和icu後患者進行縱向隨訪時探索的研究路徑(Thibault et al. 2016;Pardo等人。2018;Dusseaux等人，2019)。這些技術在指導量身定製的蛋白質攝入處方方麵還沒有顯示出明顯的好處。在可靠、可重複、非侵入性技術可用之前，ESPEN建議循序漸進的蛋白質攝入量處方，目標為1.3克/公斤/天(Singer et al. 2019)。鑒於2019年發表的一項研究，這種漸進式方法似乎至關重要，該研究表明，在D3攝入前低於0.8g/kg/天，3天後高於0.8g/kg/天的患者生存率更高(Koekkoek等人，2019年)。

最後，選擇被認為很難的終點，如死亡率和住院時間，可能不是最適合評估營養實踐的。在該領域，在最近的一項實用主義研究中，功能主要終點的選擇非常罕見(Taverny et al. 2019)。然而，這一觀察結果似乎在最近的研究中受到了挑戰，如EAT-ICU，其主要終點是SF-36生活質量評分的物理成分(Allingstrup et al. 2017)。同樣，在一項正在進行的評估體育鍛煉和高蛋白攝入組合的試驗中，主要終點是出院時的身體功能(Heyland et al. 2019)。

結論

通過間接量熱法測量能量消耗的普及，是每個患者的個體化循證醫學時代的重大進步。代謝活動的縱向監測和通過呼吸商分析評估底物消耗的發展是有前途的方麵，應該是未來臨床試驗的主題。評估間接量熱法對功能終點影響的大規模試驗肯定會引發爭論。此外，為購買這些昂貴機器進行的醫學經濟研究將構成未來危重病人營養護理的強烈信號(Arabi et al. 2017)。與此同時，考慮到間接量熱法的易用性，應鼓勵在重症監護病房中床邊使用間接量熱法，向個性化用藥方向發展。

利益衝突

一個也沒有。