間接量熱法在機械通氣病人中評估營養指標

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性化處理。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，目前已經證實，能源債務的積累與重症監護病房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)。這些致殘功能後遺症可能會持續很長一段時間(Herridge等，2011年)。另一方麵，提供過多的人工營養或“過度喂養”可能會導致感染或代謝並發症(Elke et al. 2014;Weinsier et al. 1981)。

因此，根據患者的確切營養需求調整患者的每日攝入量似乎是務實的。在住院期間，根據患者的年齡、先前存在的合並症和病情的嚴重程度，這些指標可能會有很大差異。過去，對ICU能量消耗的評估是基於包含臨床和人體測量數據的方程。這些測試大多是針對健康受試者進行的，並應用了壓力因子。與2003年發表的一項研究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Harris和Benedict方程僅為危重病人提供了實際所需能量的60% (MacDonald和Hildebrandt 2003;哈裏斯和本尼迪克特1918年)。國際指南推薦的另一個策略是ICU患者使用固定能量目標約25 kcal/kg/day (Lefrant et al. 2014;麥克萊夫等人。2015)。然而，這種簡單的解決方案，本應適合所有人，卻沒有考慮到患者的個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，能源支出可以通過幾種方式進行評估。直接量熱法測量產生的熱量，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算能量代謝的金標準方法。事實上，基質的氧化會產生能量，以三磷酸腺苷、氮和水的形式產生。通過間接量熱法估計靜息能量消耗(REE)依賴於氧消耗(VO)的測量2)和二氧化碳產量(VCO2)．因此，Weir配方的使用可以在反映蛋白質氧化的尿氮的幫助下應用。

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

根據霍爾丹變換原理，氮是惰性的，在病人吸入和呼出的氣體中氮的濃度是相同的。這種觀察消除了對ICU患者不可靠的尿液取樣的需要。這種自定義將錯誤水平提高到低於1% (Wilmore and Costill 1973;堰1949)。

EE(千卡/天)= 1.44 × [3.94 × VO2(ml/min) + 1.11 × VCO2(毫升/分鍾)

間接量熱法還可以測量呼吸商(RQ)，它可以估計所消耗的底物類型，如碳水化合物、蛋白質和脂類。人類的這一比率在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

通過將呼吸商指定為0.86的平均值或從營養攝入(食物商或營養商)估計它，可以根據單獨產生的二氧化碳來估計能量消耗。該方法源自間接量熱法，是一種合理的折衷方法，比預測方程更精確，但比窮盡間接量熱法要差(Stapel et al. 2015;Oshima等。2017;卡根等人，2018年)。

FQ = %蛋白質X 0.8 + %碳水化合物X 1 + %脂質x 0.7

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

EE(RQ = 0.86)(千卡/天)= VCO2(毫升/分鍾)x 8.19

即使過程是完全自動化的，這些公式的知識允許更好地理解間接量熱儀的功能和它們的局限性。

指示、重複和限製

2019年ESPEN指南第15條建議獲得了廣泛認可，該建議指出，在重症機械通氣患者中，應使用間接量熱法確定能量消耗。這一決定大大擴大了ICU中熱量計的範圍，並導致我們的營養實踐向量身定製的處方和目標導向的治療演變(Singer等人，2019年)。

然而，該技術有幾個限製，與所有可能幹擾氣體交換測量的情況有關。可靠測量的首要前提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)大於70%，呼吸頻率大於35/min或呼氣末正壓大於10 cmH2此外，在呼吸機回路或患者呼吸樹內(支氣管胸膜瘺或胸部引流)存在任何類型的漏氣可能導致低估能量消耗。

最後，CO的任何變化2股票可能損害集成電路的功能。持續腎髒替代治療(CRRT)是一個可能導致CO的已知因素2通過流體動力學或檸檬酸鹽的使用提取或代謝轉移。Jonckheer等人(2020)最近發表的一項臨床試驗對這種相對禁忌症提出了質疑。他們測量有限公司2CRRT排出液中VCO的含量來估算和校正“真實VCO”2，用在韋爾方程中。令人驚訝的是，CCRT的使用隻占不到2-3%的稀土元素測量誤差。然後認為校正因子的使用無關緊要(Jonckheer等人，2020年)。在同一領域，Wollersheim的團隊在最近的一篇論文中建議，在受益於體外膜氧合作用(ECMO)治療的危重患者中，使用MEEP協議來糾正基於膜前和膜後血氣的能量消耗測量(Wollersheim等人，2018年)。

盡管有這些少量的預防措施和調整，大多數ICU患者仍然可以使用IC。然而，必須注意的是，對能量消耗的測量是對特定時間能量代謝的反映。這個值可能會在一個小時或一天之間發生很大的變化。因此，建議在ICU住院期間和臨床狀況發生顯著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%相關(Kreymann et al. 1993)。的程度嚴重膿毒症急性期的高代謝甚至與ICU中28天的死亡率相關(Wu et al. 2015)。鑒於能量消耗是與促炎細胞因子分泌和神經激素反應相關的全身炎症加重的直接反映，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中更好的生存率相關(Li和Mukhopadhyay 2020)。

除了敗血症，還確定了其他影響措施的已知因素(Mtaweh等人，2019年)。除了臨床常數，如溫度，分鍾通氣和心率，治療固有的器官衰竭管理可能影響量熱測量。神經肌肉阻滯劑的使用是一個已知的影響因素。最近的一項隊列研究發現，持續輸注順阿曲庫ium的機械通氣患者的能量消耗顯著下降(Koekkoek等，2020年)。ICU患者使用咪達唑侖等深度鎮靜或阿片類鎮痛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均勻。根據各專家小組的建議，使用調整後的體重通常與高估實際需求有關(Ridley等人，2020年)。這證明了需要反複測量能量消耗，並特別注意防止骨骼肌損失。

Paul Wischmeyer團隊最近協調的LEEP-COVID項目強調了縱向測量的價值，其初步結果已經發表。在22名嚴重COVID患者中，反複測量的能量消耗顯示插管後長達三周的高、上升和持續高代謝(Whittle等人，2020年)。這種長期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等人，2020年)。在與急性胰腺炎或腹膜炎等顯著係統性炎症相關的其他病理中，人們已經知道了對實際能量消耗的低估(Valainathan等人2019;Plank等人，1998年)。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違背，即最初的“退潮階段”之後是“流動階段”，這應該用來描述大多數重症監護住院時間(Cuthbertson et al. 1942)。每日使用量熱法不僅使我們能夠根據危重病人的實際需要調整營養攝入，而且還能更準確地了解病情進展導致的代謝模式。

從能量消耗到熱量目標

ESPEN指南指出，如果使用間接量熱法，可以在急性疾病早期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天後慢慢增加到80-100% (Singer等，2019年)。

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值在60% - 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等人(2015)的研究結果一致，Arabi等人在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性。

在急性期能量目標的逐漸增加是有意義的，因為最初的熱量攝入增加了來自蛋白質水解、脂肪生成和糖異生的內源性能量生產。過量的初始攝入量被認為是過量喂養，這是已知的與代謝和感染並發症有關。

ICU的療效

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預後。

2011年，辛格等人發表了一項投資間接量熱法的裏程碑式研究。這項隨機對照試驗包括130例住院時間大於3天的機械通氣患者。根據間接量熱法評估的能量消耗或25千卡/公斤/天的固定劑量規定每日卡路裏攝入量。對於主要終點——住院死亡率，觀察到傾向於間接量熱法指導策略的趨勢(p=0.058)。然而，機械通氣的住院時間和持續時間明顯減少(Singer等，2011年)。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，而不顯著影響發病率和死亡率(Singer等人，2021年)。

2017年發表的EAT-ICU研究旨在證明“早期目標”方法管理的優越性，即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)。

Duan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例危重症患者中，發現短期死亡率有顯著的有益影響。然而，沒有觀察到機械通氣時間和住院時間的顯著影響(Duan等人，2021年)。

有幾個原因可以解釋在文獻中缺乏間接量熱法指導營養的好處的明確證據。一方麵，對營養需求進行個體化評估可能對所有危重症患者(包括短期住院和與低營養風險相關的疾病)都沒有必要。Heyland等人(2011)製定了營養評分，以區分哪些患者從優化營養攝入中獲益最多。研究的一個方向可能是評估基於健康的個性化營養的影響n營養評分嚴格高於4分的高危患者采用間接量熱法。

另一方麵，單獨的個性化能量目標可能不足以影響患者的預後。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。ICU醫生有幾種方法可用於估計合成代謝/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出氮(尿氮和不可測量的氮)和攝入氮之間的差異計算氮平衡;結果來自對24小時尿液的分析(Danielis et al. 2019)。然而，它的測量可能受到腎功能衰竭或主要體液流動的影響。生物阻抗和超聲或斷層掃描的放射測量是我們在危重患者和icu後患者縱向隨訪中探索的研究路徑(Thibault等人，2016;Pardo et al。2018;杜塞等人，2019年)。這些技術在指導蛋白質攝入的處方方麵都沒有顯示出明顯的好處。在可靠、可重複、無創的技術可用之前，ESPEN建議循序漸進地處方蛋白質攝入量，目標為1.3克/公斤/天(Singer等，2019年)。鑒於2019年發表的一項研究，這種漸進的方法似乎至關重要，該研究表明，在D3之前攝入低於0.8g/kg/天、3天後攝入高於0.8g/kg/天的患者生存率更高(Koekkoek等人，2019年)。

最後，選擇被認為非常困難的終點，如死亡率和住院時間，可能不是最合適的營養做法的評估。在這一領域，在最近的一項語用研究中，功能主終點的選擇非常罕見(Taverny等人，2019年)。然而，這一觀察結果似乎在近期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等人，2017年)。同樣，在一項正在進行的評估體育鍛煉和高蛋白攝入結合的試驗中，主要終點是出院時的身體功能(Heyland等人，2019年)。

結論

通過間接量熱法測量能量消耗的普及，構成了針對每個患者的個性化循證醫學時代的一個重大進步。代謝活性的縱向監測和通過呼吸商分析評價底物消耗的發展是有前途的方麵，應該成為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起爭論。此外，為購買這些昂貴機器進行的醫學經濟學研究將構成危重病人營養護理未來的一個強烈信號(Arabi et al. 2017)。與此同時，考慮到間接量熱法在可用時的易用性，應鼓勵在重症監護室向個體化用藥發展。

的利益衝突

一個也沒有。