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臨床營養(yǎng)學(xué):1 熱能

1.1 前言食物在體內(nèi)經(jīng)過消化吸收后,在代謝過程中有各種形式的能量轉(zhuǎn)換,以便對外做功,對內(nèi)維持各種生理機(jī)能及其相互協(xié)調(diào)。研究人體熱能代謝的目的在于研究能量平衡。一旦失衡,即有礙機(jī)體的正常生活。食物攝取過多,能量的攝取量大于消耗量,剩余的能量以脂肪的形式儲(chǔ)…

1.1 前言

食物在體內(nèi)經(jīng)過消化吸收后,在代謝過程中有各種形式的能量轉(zhuǎn)換,以便對外做功,對內(nèi)維持各種生理機(jī)能及其相互協(xié)調(diào)。研究人體熱能代謝的目的在于研究能量平衡。一旦失衡,即有礙機(jī)體的正常生活。食物攝取過多,能量的攝取量大于消耗量,剩余的能量以脂肪的形式儲(chǔ)存于體內(nèi),人體轉(zhuǎn)為肥胖,帶來一系列生理功能改變,甚至發(fā)生疾病。反之,食物攝取不足,能量的攝取量小于消耗量,人體逐漸消瘦,也會(huì)帶來一系列不良后果。能量不僅是維持機(jī)體正常生活的基礎(chǔ),也影響其它營養(yǎng)素的正常代謝,因此,熱能代謝是營養(yǎng)學(xué)中應(yīng)首先考慮的問題。

1.2 人體熱能代謝的測定

在人體熱能代謝研究中,傳統(tǒng)應(yīng)用的能量單位為大卡也稱千卡(kcal)。把一升水加熱,其溫度從15℃上升到16℃所需要的能(熱)量稱為1kcal。根據(jù)國務(wù)院1984年3月3日公布的法令,熱量以千焦耳(kJ)為單位。1kcal=4.184kJ,1kJ=0.239kcal。

食物的能量可用彈式熱量計(jì)直接測得。這種熱量計(jì)是一個(gè)能承受很大壓力的鋼壁容器,即所謂的“彈”,其中有一可以通電的金屬樣品皿,放入一定量樣品并且充以氧氣。此“彈”放于四周有定量水的圓筒內(nèi),水與外界隔熱。測定時(shí)通以電流,因有氧,遇火花樣品完全燃燒,釋放熱量。讀出水的溫度變化后即可計(jì)算此樣品所放出的熱量。此為精確的直接測定法,但設(shè)備與操作均很繁復(fù),應(yīng)用不便。通常應(yīng)用是從食物成份表計(jì)算食物內(nèi)糖類、脂肪與蛋白質(zhì)的含量,然后再分別按其生理熱價(jià)值計(jì)算能量的含量。

人體釋放的能量測定有直接法和間接法,間接法又分為循環(huán)式和開放式兩種。前者的熱量計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,建造費(fèi)昂貴,多只用于某些特殊的實(shí)驗(yàn)研究,一般很少應(yīng)用。

間接測熱法所根據(jù)的原理是人體進(jìn)行物質(zhì)代謝釋放能量時(shí)須消耗一定量的氧;測定人體一定時(shí)間內(nèi)的氧耗量即可計(jì)算熱能消耗量。循環(huán)式間接測熱法是一個(gè)閉合的氣體流通循環(huán)裝置;這一裝置依靠活門控制氣體定向流通,其中安裝有貯存一定氧氣量(或已知成分的混合氣體)的貯存器,CO2吸收劑(蘇打石灰)貯存器及水分吸收劑(濃硫酸或其它吸水劑)貯存器,使之形成一個(gè)循環(huán)通路。人體通過此裝置進(jìn)行一定時(shí)間的呼吸,即可測出其氧耗量。并計(jì)算出熱能消耗量。這種循環(huán)裝置的優(yōu)點(diǎn)是通過一定時(shí)間的呼吸,即可得出消耗的氧量,毋須進(jìn)行氣體分析。因?yàn)槭枪潭ㄑb置,測定時(shí)人體不便活動(dòng),所以此法多為醫(yī)院應(yīng)用于基礎(chǔ)代謝率的測定。

大氣空氣成分比較恒定,O2為20.94%,C02為0.03%,N2為79.03%,其它一些微量氣體可略不計(jì);同時(shí),N2在人體氣體代謝過程中,既不能吸收利用,也不能從體內(nèi)增加而經(jīng)肺排出。因而有可能采用開放式間接測熱法以測定人體的能量消耗。測定時(shí)人體吸入外界空氣,只收集呼出氣進(jìn)行分析,分析所得的O2與CO2的百分比與空氣比較,結(jié)合一定時(shí)間呼出的氣體量,即可計(jì)算一定時(shí)間內(nèi)的氧耗量和CO2排出量。開放式間接測熱法的經(jīng)典方法是Douglas-Haldane法。這一方法主要是兩部分組成。第一部分是通過裝有呼吸活瓣的口鼻罩,把人體一定時(shí)間內(nèi)的呼出氣體收集于“多氏袋”(Douglas bag)中,然后經(jīng)氣量計(jì)測量袋中氣量,最后計(jì)算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每分鐘通氣量。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)采用STPD,即溫度0℃,氣壓101kpa(760mmHg)時(shí)的干燥氣體。測量氣量時(shí),從多氏袋留取一部分呼出氣樣品準(zhǔn)備分析。第二部分是用Haldane氣體分析器分析呼出氣樣品中的O2、CO2的含量。分析結(jié)果與外界空氣成分比較,結(jié)合通氣量即可計(jì)算得出氧耗量。目前,開放式間接測熱法有很大的改進(jìn)。主要在采用小型干式氣量計(jì),采用電極法分析O2與CO2。這兩部分整個(gè)組裝在一個(gè)背囊內(nèi),受試者穿戴這一裝置,可以進(jìn)行較長時(shí)間的能量消耗測定。

食物在體內(nèi)分解釋放能量時(shí),必須消耗一定量的氧,產(chǎn)生一定量的CO2;CO2的產(chǎn)生量與O2的消耗量之間的比稱為呼吸商。呼吸商隨著體內(nèi)消耗的能源物質(zhì)不同而異。

糖氧化時(shí)的呼吸商約為1,以葡萄糖為例:

C6H12O6+6O2→6C02+6H20

呼吸商=6mol CO2/6mol O2=6×22.4/6×22.4=1.0

脂肪氧化時(shí)呼吸商約為0.7,以(三)軟脂酸甘油酯為例:

2C51H98O6+145O2→102C02+98H20

呼吸商=102mol CO2/145mol O2=102×22.4/145×22.4=0.7

蛋白質(zhì)的代謝過程比較復(fù)雜,它在體內(nèi)未經(jīng)徹底氧化,仍有一部分O及C與N結(jié)合隨尿排出,即是尿素等,這部分物質(zhì)在體外還可繼續(xù)氧化放出能量。100g蛋白質(zhì)在體內(nèi)氧化大約需要138.18g的O2,產(chǎn)生152.17g的CO2,其呼吸商為:

呼吸商=(152.17/44×22.4)/(138.18/32×22.quanxiangyun.cn/job/4)=77.47l CO2/96.73L O2=0.8

進(jìn)食混合膳食時(shí),可先從尿氮計(jì)算蛋白質(zhì)的消耗量。1g尿氮相當(dāng)于消耗6.25g蛋白質(zhì),同時(shí)消耗6.04LO2,產(chǎn)生4.84LCO2和釋放110kJ的能量。從總的氧耗量及CO2產(chǎn)量中減去蛋白質(zhì)氧化所消耗的氧量和CO2產(chǎn)量,則可得非蛋白呼吸商。按照下式,可以計(jì)算在不同的非蛋白呼吸商情況下,每消耗1LCO2所能放出的能量。這叫做每升氧的能當(dāng)量。

每升氧的能當(dāng)量(kJ)=15.962+5.155r R為非蛋白呼吸商。

因此,測定出尿氮和氧耗量后,即可計(jì)算熱能消耗量。如果不測定尿氧,用總呼吸商計(jì)算所得的熱能消耗量與非蛋白呼吸商計(jì)算所得者相差只是1.1%,所以現(xiàn)在大多直接用總呼吸商進(jìn)行計(jì)算。

從上述推理來看,在一定時(shí)間內(nèi),測出之呼吸商可以代表體內(nèi)代謝物質(zhì)的種類。但是否確是如此,很多人提出疑義。從理論上講,不可能出現(xiàn)小于0.7或者大于1.0的呼吸商,可是在實(shí)際中大于1.0的呼吸商屢見不鮮,小于0.7的也時(shí)有出現(xiàn)。導(dǎo)致出現(xiàn)這種異常呼吸商的因素是很多的。臨床上長期攝取能量不足的病人或糖尿病患者,蛋白質(zhì)及脂肪分解加速,糖原異生增多可能使呼吸商小于0.7;人體在勞動(dòng)過程中,有時(shí)因?yàn)閯趧?dòng)強(qiáng)度大,通氣量過大造成一時(shí)CO2呼出過多,有時(shí)因?yàn)槌霈F(xiàn)體內(nèi)乳酸蓄積,血液偏酸也使CO2一時(shí)呼出過多,所以呼吸商出現(xiàn)大于1.0。體內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)換,如由糖轉(zhuǎn)換為脂肪,因?yàn)樘欠肿拥暮趿肯鄬Φ乇戎据^多,轉(zhuǎn)換時(shí)剩余的氧可供利用,機(jī)體可以從外界吸入較少的氧,所以CO2呼出量相對地多,呼吸商即可能大于1.0。可見呼吸商還受到其它因素的影響,并不能據(jù)此判斷體內(nèi)代謝物質(zhì)的種類。同時(shí)因?yàn)楹粑虨?.0時(shí),氧的能當(dāng)量為21.12kJ·L-1,呼吸商為0.7時(shí),氧的能當(dāng)量為19.57kJ·L-1。兩個(gè)極值相差變很小,所以有的學(xué)者主張用“正常”呼吸商0.9以計(jì)算每升氧的能當(dāng)量。

1.3 人體的能量平衡

人體從食物中攝取能量以供給活動(dòng)的需要,其中包括有基礎(chǔ)代謝、勞動(dòng)代謝和食物特殊動(dòng)力作用三個(gè)方面。

1.3.1 供給人體能量的營養(yǎng)素

人體依靠糖、脂肪和蛋白質(zhì)三大營養(yǎng)素供給能量。這三種物質(zhì)在氧化成水和CO2過程中,釋放大量的能量供機(jī)體應(yīng)用。

糖在體外充分燃燒,徹底氧化至H2O及CO2時(shí)產(chǎn)生的能量為17.22kJ·g-1,這稱為糖的粗熱價(jià)。糖的消化吸收率為98%,在生理研究中,糖的供熱量在進(jìn)行校正后以16.80kJ·g-1進(jìn)行計(jì)算,此稱糖的生理熱價(jià)。糖是體內(nèi)的主要供能物質(zhì),它供給約70%人體所需的能量。腦組織所需能量的唯一來源是糖。這使糖在能量供給上,更具有其特殊重要性。人體雖然可以依靠其它物質(zhì)供給能量,但必須定時(shí)進(jìn)食一定量的糖,維持正常血糖水平以保障大腦的功能。另外,糖對脂肪的氧化過程也有很重要的作用。

脂肪也是人體重要的供能物質(zhì)。它在體外充分燃燒氧化的粗熱價(jià)為39kJ·g-1,生理熱價(jià)為37.8kJ·g-1。脂肪水解成脂肪酸進(jìn)入血液而運(yùn)送到肝臟和肌肉等組織氧化利用。脂肪酸經(jīng)β氧化形成乙酰輔酶A后,必須進(jìn)入三羧酸循環(huán)才能徹底氧化成水及CO2并釋放能量。乙酰輔酶A還可在肝臟形成酮體。在正常情況下,酮體進(jìn)入血液,在骨骼肌和心肌中再形成乙酰輔酶A,進(jìn)入三羧酸循環(huán)繼續(xù)氧化代謝。因此,脂肪的氧化必須依賴糖代謝。脂肪是機(jī)體儲(chǔ)存能量的重要形式,在進(jìn)行長時(shí)間勞動(dòng)時(shí),它可被動(dòng)員經(jīng)血液源源運(yùn)送到骨骼肌,供給所需的能量。

蛋白體在體內(nèi)的功能主要是構(gòu)成體蛋白,而供給能量不是它的主要生理功能。蛋白質(zhì)分解成氨基酸,進(jìn)而再分解成非氮物質(zhì)與氨基。非氮物質(zhì)進(jìn)入三羧酸循環(huán)被氧化利用。氨基則形成氨或尿素隨尿排出。這部分尿氮在體外仍可進(jìn)一步氧化釋放出能量,其量約相當(dāng)于5.05kJ·g-1蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的粗熱價(jià)為23.73kJ·g-1。顧景范根據(jù)我國資料統(tǒng)計(jì)得出蛋白質(zhì)生理熱價(jià)為23.73×80.5%-1.25=13.86kJ·g-1。在西方一般蛋白質(zhì)的消化吸收率為92%,所以其生理熱價(jià)約為16.8kJ·g-1。

1.3.2 基礎(chǔ)代謝

為了比較個(gè)體間的代謝率,醫(yī)學(xué)上采用在不影響代謝的一些情況下,進(jìn)行代謝率的測定,其結(jié)果稱為基礎(chǔ)代謝率;A(chǔ)代謝的意義是人體為了維持生命,各器官進(jìn)行最基本的生理機(jī)能消耗的能量,如維持正常體溫、基礎(chǔ)血流和呼吸運(yùn)動(dòng)、骨骼肌的張力及某腺體的活動(dòng)等。測定基礎(chǔ)代謝時(shí),受試者應(yīng)處于完全安靜、清醒而舒適的狀態(tài)。周圍環(huán)境氣溫在20~25℃之間。時(shí)間應(yīng)在餐后12~14h以上。如按正常的生活規(guī)律安排,晚餐安排在下午6時(shí)左右,基礎(chǔ)代謝率的測定正好在次日晨6~8時(shí)為宜。晚餐膳食須比較清淡以免食物對代謝的影響。從前一天起,受試者即應(yīng)避免激烈運(yùn)動(dòng),并且在測定前需要安靜休息30min以上。

在正常情況下,人體的基礎(chǔ)代謝率比較恒定,根據(jù)前人的研究成果,一個(gè)成年人在保持健康狀態(tài)的情況下,其基礎(chǔ)代謝率20年內(nèi)不會(huì)偏離正常平均值的±5~10%;在同年齡、同體重、同性別的正常成年人群內(nèi),有85%的人其基礎(chǔ)代謝率在正常平均值的±10%以內(nèi)。我國人正;A(chǔ)代謝率可見表1-1。

表1-1 我國人正;A(chǔ)代謝率平均值[5](kJ·體表面積(m2)-1·h-1)*

年齡11~1516~1718~1920~3031~4041~5051以上
195.4
[46.7]
193.3
[46.2]
166.1
[39.7]
158.6
[37.9]
157.7
[37.7]
154.0
[36.8]
149.0
[35.6]
172.4
[41.2]
181.6
[43.4]
154.0
[36.8]
146.8
[35.1]
146.4
[35.0]
142.2
[34.0]
138.5
[33.1]

*方括號內(nèi)數(shù)值為“kcal·體表面積(m2)-1.h-1”

臨床上用測定值與正常值比較來衡量基礎(chǔ)代謝率的高低,在正常值的±10~15%以內(nèi)者認(rèn)為是正常的。計(jì)算方法,例如年齡為20歲的某男性,測得其基礎(chǔ)代謝氧耗量為15L/h。估計(jì)正常呼吸商為0.85,可以采用20.42kJ·L-1為氧的熱當(dāng)量。假設(shè)此人的體表面積為1.6m2,此人的基礎(chǔ)代謝率為15×20.42÷1.6=191.44kJ·體表面(m2)-1·h-1(表1-1)。因此,此人的基礎(chǔ)代謝率高于正常值21%。

影響基礎(chǔ)代謝率的因素如下:

(1)體表面積 身材大小不同,人體的基礎(chǔ)代謝總量的顯然不同,基礎(chǔ)代謝與人體的體表面積呈比例關(guān)系。Rubner早在1894年發(fā)現(xiàn),基礎(chǔ)代謝率如果以單位體表面積表示,則比較恒定。因此基礎(chǔ)代謝率·體表面積(m2)-1·h-1”表示。人體的體表面積與體重及身高顯著相關(guān)。三十年代,Stevensen曾經(jīng)得出我國人體表面積的計(jì)算公式。新中國成立以來。國人身材有很大變化,身高、體重都明顯增加。趙松山等人于1983年對我國人體表面與身高、體重的關(guān)系進(jìn)行了研究,得出我國成年人的體表面積可以按下式計(jì)算:

A=0.00659H+0.0126W-0.1603

A:體表面積(m2)

H:身高(cm)

W:體重(kg)

我國營養(yǎng)學(xué)會(huì)根據(jù)近期的調(diào)查,1981年提出我國18~40歲的成年男性平均身高為170cm,體重為69kg,女性平均身高為160cm,體重為53kg。在此平均值±10%的范圍內(nèi),應(yīng)視為正常體重。

Kleiber從實(shí)際應(yīng)用出發(fā),曾提出基礎(chǔ)代謝率的正常值若以每小時(shí)表示,則為3×體重0.75若以第24h表示,則為70×體重0.75。這一標(biāo)準(zhǔn)可以應(yīng)用于任何身材大小的動(dòng)物。還有人認(rèn)為代謝率與代謝活躍的組織關(guān)系密切,提出基礎(chǔ)代謝率應(yīng)以“去脂體重”(Lean bodymass)表示。但由于“去脂體重”的測量和計(jì)算方法現(xiàn)時(shí)尚未廣泛普及,所以采用者不多。

(2)年齡性別 女性的基礎(chǔ)代謝率略低于男性。嬰兒時(shí)期,因?yàn)樯眢w組織生長旺盛,基礎(chǔ)代謝率最高,以后隨著年齡的增長而逐漸降低,參看圖1-1。

圖1-1 不同性別與不同年齡的正;A(chǔ)代謝率

(引自Guyton,AC:Textbook of MedicalPhysiology.p.883.Philadelphia W.B.Saunders Co,Lodon,1981)

(3)環(huán)境溫度與氣候 環(huán)境溫度對基礎(chǔ)代謝有明顯影響,在舒適環(huán)境(20~25℃)中,代謝最低;在低溫和高溫環(huán)境中,代謝都會(huì)升高。環(huán)境溫度過低可能引起不同程度的顫抖而影響代謝升高;當(dāng)環(huán)境溫度較高,因?yàn)樯岫枰龊,呼吸及心跳加快。因而影響代謝升高。

(4)甲狀腺功能 甲狀腺素可以增強(qiáng)所有細(xì)胞全部生化反應(yīng)的速率。因此,甲狀腺素的增多即可引起基礎(chǔ)代謝率的升高。基礎(chǔ)代謝率的測定是臨床上甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)的重要診斷指征之一。甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)者,基礎(chǔ)代謝率可比正常平均值增加40~80%,甲狀腺機(jī)能低下者,可比正常值低40~50%。

(5)其它因素 影響人體基礎(chǔ)代謝率的還有藥物及交感神經(jīng)活動(dòng)等一些因素。食物對基礎(chǔ)代謝的影響,將在食物特殊動(dòng)力作用一節(jié)中詳述。

1.3.3 勞動(dòng)代謝

勞動(dòng)代謝包括在生產(chǎn)與生活中全部體力活動(dòng)的熱能消耗。體力活動(dòng)是影響機(jī)體能量消耗的主要部分。常見的中等強(qiáng)度勞動(dòng),其氧耗量的大約是基礎(chǔ)代謝的4~5倍,較強(qiáng)勞動(dòng)是基礎(chǔ)代謝的7~8倍,有的極強(qiáng)勞動(dòng)可達(dá)基礎(chǔ)代謝的14~15倍。

糖在體內(nèi)的分解代謝有兩種形式。如果勞動(dòng)強(qiáng)度適宜,人體的循環(huán)和呼吸系統(tǒng)能夠供給骨骼以充分的氧,糖的代謝則為有氧氧化。1mol葡萄糖徹底氧化,可以凈合成38mol的ATP,釋放2881.20kJ能量。人體進(jìn)行很強(qiáng)的勞動(dòng)時(shí),一時(shí)攝取的氧量不足,骨骼肌所需的能量則從糖的無氧酵解代謝獲得,此時(shí)糖酵解為乳酸。1mol葡萄糖經(jīng)酵解凈合成2molATP,釋放218.40kJ能量。人體進(jìn)行勞動(dòng)時(shí),骨骼肌能否得到足夠的氧,取決于肺通氣量、血流輸送的氧量及肌細(xì)胞對氧的利用。開始勞動(dòng)時(shí),機(jī)體的氧攝取量不能即時(shí)達(dá)到骨骼肌需氧量的水平,機(jī)體先動(dòng)用肌細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存的高能磷酸化合物(如ATP和磷酸肌酸)及(或)糖的無氧酵解以供給即時(shí)所需之能量。這時(shí)人體的氧耗量急劇增加,經(jīng)一段時(shí)間后,氧耗量才達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)(steady state),這段時(shí)間大約為2min。2min內(nèi)機(jī)體的供氧量小于需氧量,不足的氧量稱之為氧缺乏(oxygen deficit)。氧缺乏的大小隨勞動(dòng)強(qiáng)度而異。勞動(dòng)強(qiáng)度適宜時(shí),氧的攝取量可滿足需要,體內(nèi)儲(chǔ)存的高能磷酸化合物在勞動(dòng)中可得到補(bǔ)償,產(chǎn)生的乳酸也可以部分繼續(xù)氧化,體內(nèi)不再進(jìn)一步蓄積。因此,氧耗量表現(xiàn)為穩(wěn)態(tài)。勞動(dòng)強(qiáng)度過大時(shí),氧的攝取量始終小于需要量,機(jī)體進(jìn)行這種勞動(dòng)主要依靠糖的無氧酵解供給能量,乳酸在體內(nèi)蓄積,氧耗量不能呈現(xiàn)穩(wěn)態(tài)。勞動(dòng)停止后,需要一段較長的時(shí)間,氧耗才能回到安靜水平。這部分勞動(dòng)后超過安靜水平的氧耗量即是氧債(oxygen debt)。次極量(submaximum)以下的勞動(dòng),穩(wěn)態(tài)的氧耗水平的高低與勞動(dòng)強(qiáng)度呈比例關(guān)系,對這種勞動(dòng)只須測定勞動(dòng)時(shí)的氧耗量,即可測知該項(xiàng)勞動(dòng)的熱能消耗量。對于過強(qiáng)的勞動(dòng)。除測定勞動(dòng)時(shí)的氧耗量以外,還必須測定勞動(dòng)后的氧債。勞動(dòng)代謝的供能特點(diǎn)見圖1-2。

圖1-2 不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的氧耗量變化過程圖解

(a)運(yùn)動(dòng)的第一分鐘氧耗量逐漸增加;以后,當(dāng)氧攝取量能滿足需要時(shí)則趨于平穩(wěn)。運(yùn)動(dòng)停止后,氧攝取量逐漸減少,以償還“氧債”

(b)自行車功率計(jì)上,在5~6分鐘之內(nèi)完成不同負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)量時(shí),氧攝取量變化的圖解。

(c)b圖實(shí)驗(yàn)中氧攝取量與運(yùn)動(dòng)功率的關(guān)系。250Watts已達(dá)到此一受試者的氧攝取能力的最大值,以300watts繼續(xù)運(yùn)動(dòng),未能引起氧攝取量的進(jìn)一步增加,所增加的功率依靠無氧代謝完成。此人的最大有氧代謝能力為3.5L/分(可寫成VO2max)。各種功率運(yùn)動(dòng)時(shí)血乳酸濃度也列于圖中。

(引自Astand,P.O.et al:,Textbook of WorkPhysiology.MeGraw-Hill Book Company,New,York,1977.p.296)

在前面的討論中,人體基礎(chǔ)代謝率以每平方米體表面積每分鐘的能量消耗表示。在勞動(dòng)代謝中,因?yàn)轶w力活動(dòng)總是移動(dòng)身體,所以勞動(dòng)代謝率以每公斤體重每分鐘能量消耗表示為佳。勞動(dòng)代謝的強(qiáng)度可以用氧耗率表示,如“L·min-1或ml·kg-1·min-1”,也可以用能量的單位表示。有的學(xué)者為了使勞動(dòng)強(qiáng)度與安靜代謝之間的關(guān)系有一較明了的概念,主張用“梅脫”(met)表示。其含意是安靜代謝的倍數(shù)。1met相當(dāng)于安靜代謝的氧耗量;所謂2met即指需要2倍于安靜代謝的氧耗才能完成的勞動(dòng)。成年男性的安靜代謝率約為250ml·min-1女性約為200ml·min-1。沼尻章吉建議用相對代謝率(relative metabolicrate,RMR)其意義與met近似,計(jì)算方法如下,表示凈勞動(dòng)氧耗量是基礎(chǔ)代謝的多少倍。

相對代謝率=(勞動(dòng)代謝-安靜代謝)/基礎(chǔ)代謝

1.3.4 食物特殊動(dòng)力作用(specificdynamic action,SDA)

人體的代謝因進(jìn)食而稍有增加。譬如,某人基礎(chǔ)代謝率為168.80kJ·h-1,當(dāng)攝取相當(dāng)于168.8www.med126.com0kJ的食物,并處于基礎(chǔ)代謝條件下,經(jīng)測定,這時(shí)的代謝率不是168.80kJ·h-1而是176.40kJ·h-1。顯然,這部分增加的代謝值是因進(jìn)食引起的。這一現(xiàn)象最早為Rubner發(fā)現(xiàn),他稱之為“食物特殊動(dòng)力作用”。食物特殊動(dòng)力作用與進(jìn)食的總熱量無關(guān),而與食物的種類有關(guān)。進(jìn)食糖與脂肪對代謝的影響較小,大約只是基礎(chǔ)代謝的4%,持續(xù)時(shí)間亦只1h左右。但進(jìn)食蛋白質(zhì)對代謝的影響則較大,可達(dá)基礎(chǔ)代謝的30%。持續(xù)時(shí)間也較長,有的可達(dá)10~12h。食物特殊動(dòng)力作用的機(jī)理,是食物在消化、吸收和代謝過程中的耗能現(xiàn)象。例如,某些酶的活力增加,代謝過程中某些物質(zhì)在細(xì)胞與間質(zhì)間的主動(dòng)轉(zhuǎn)移等,氨基酸的脫氨基作用的耗能現(xiàn)象更加明顯。Krebs曾經(jīng)報(bào)道蛋白質(zhì)的特殊動(dòng)力作用引起的能量消耗增加與體內(nèi)尿素的產(chǎn)生有關(guān);Cairnie等人在股骨骨折的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,也觀察到產(chǎn)熱量與氮排出量平行地增加,并且認(rèn)為這是因組織蛋白分解而增加氨基酸代謝所致。但Garrow等人的實(shí)驗(yàn)又不能說明進(jìn)餐后代謝率的升高與尿素的產(chǎn)量有任何關(guān)系[11]。對于人體勞動(dòng)時(shí)的食物特殊動(dòng)力作用,有人在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)幾乎是安靜時(shí)的2倍。由于這樣,人體進(jìn)行勞動(dòng)或運(yùn)動(dòng)時(shí),機(jī)體不僅要供氧給運(yùn)動(dòng)的骨骼肌,而且要耗氧于食物影響的產(chǎn)熱過程,輸氧系統(tǒng)負(fù)擔(dān)加重,影響人體的耐力。如何使人體避免這種額外的負(fù)擔(dān),而又處于供能充分的最佳狀態(tài),所以,食物特殊動(dòng)力作用仍然是需要進(jìn)一步研究的課題。食物特殊動(dòng)力作用在熱能需要量的計(jì)算中,仍然不甚明確,也不統(tǒng)一。首先是食物的種類,食物引起的耗能增加,在熱能需要量應(yīng)占多少比例?其次是在勞動(dòng)條件下應(yīng)如何計(jì)算?一般認(rèn)為對高蛋白飲食習(xí)慣者,食物特殊動(dòng)力作用約占總熱量的10%。我國營養(yǎng)學(xué)者主張一般膳食的食物特殊動(dòng)力作用約占總熱能需要量的6%。計(jì)算方法:

設(shè) A為一日熱能需要量;

C為生活觀察一日熱能消耗量;

6A/100為食物特殊動(dòng)力作用。

計(jì)算式為:A=C+6A/100

簡化之則得: A=10C/9.4

1.4 人體的熱能需要量

在24h內(nèi),人體從事各種活動(dòng)所需要的能量,即是熱能需要量。熱能需要量是營養(yǎng)素需要量中應(yīng)該首先考慮的項(xiàng)目。除了它是機(jī)體維持生命活動(dòng)的基本條件外,對于其它營養(yǎng)素的需要量也有很大影響。1981年中國營養(yǎng)學(xué)會(huì)對我國人的營養(yǎng)素需要量進(jìn)行了修訂,其中熱能需要量見表1-2。

1.4.1 熱能需要量的研究方法

(1)生活觀察法 對被觀察者24h內(nèi)的各種活動(dòng)進(jìn)行觀察,記錄其持續(xù)時(shí)間,歸納同類活動(dòng)的總時(shí)間,然后根據(jù)各種活動(dòng)的熱能消耗率計(jì)算每種活動(dòng)的熱能消耗量。最后計(jì)算出全天熱能消耗量。具體方法是用時(shí)表按時(shí)間先后順序記錄每個(gè)動(dòng)作的起始時(shí)間;下一活動(dòng)的起始時(shí)間減去上一活動(dòng)的起始時(shí)間,即是上一活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間。并記錄某一活動(dòng)時(shí)的環(huán)境條件、動(dòng)作的姿勢及對象的反應(yīng)等。此外進(jìn)行觀察期內(nèi)的膳食調(diào)查,計(jì)算熱能攝取量。根據(jù)觀察和調(diào)查的結(jié)果,比較熱能消耗和攝取在量方面的平衡情況和質(zhì)方面的分配情況,最后作出評價(jià)。進(jìn)行生活觀察法時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn):①根據(jù)研究目的,挑選具有代表性的觀察對象;②工作日的代表性,工作日的內(nèi)容,在具體情況下可能變化很大,應(yīng)事先規(guī)定典型工作日的內(nèi)容,不能因其它事情干擾觀察日的勞動(dòng)內(nèi)容。計(jì)算熱能消耗量和攝取量時(shí),要應(yīng)用各種活動(dòng)熱能消耗率和食物成分表[17,18]兩個(gè)資料。在這兩方面能夠作些實(shí)地測定,其準(zhǔn)確性就更高。尤其對某些特殊地區(qū)、特殊工種更應(yīng)注意。

表1-2 膳食中熱量供給量(kJ·d-1)(kcal·d-1)①

初生~6個(gè)月
6~12個(gè)月
嬰兒(不分性別)②
504(120)
420(100
1歲以上
2歲以上
3歲以上
5歲以上
7歲以上
10歲以上
兒童(不分性別)
4620(1100)
5040(1200)
5880(1400)
6720(1600)
8400(2000)
9240(2200)
13歲③
16歲④
少年
男 女
10080(2400) 9660(2300)
11760(2800) 10080(2400)
極輕體力勞動(dòng)
輕體力勞動(dòng)
中等體力勞動(dòng)
重體力的勞動(dòng)
極重體力勞動(dòng)
孕婦
乳母
成年
男(體重60kg) 女(體重53kg)<

■[此處缺少一些內(nèi)容]■

1.4.2 不同職業(yè)的熱能需要量

不同職業(yè)與勞動(dòng)強(qiáng)度是影響熱能需要量的最主要因素。勞動(dòng)過程能量消耗取決于兩個(gè)方面,一是單位時(shí)間內(nèi)的勞動(dòng)強(qiáng)度,二是勞動(dòng)持續(xù)時(shí)間。單項(xiàng)操作的勞動(dòng)強(qiáng)度,以單位時(shí)間內(nèi)的熱能消耗率作為劃分強(qiáng)度等級的標(biāo)準(zhǔn)。在日常生活中,各種體力活動(dòng)的強(qiáng)度相差很大,有的是任何人都可以經(jīng)久不息地整日進(jìn)行的極輕活動(dòng),有的活動(dòng)只有強(qiáng)體力的人才能擔(dān)負(fù),甚至只能堅(jiān)持?jǐn)?shù)秒鐘。中國營養(yǎng)學(xué)會(huì)于1981年把各種常見的勞動(dòng)大致分為五個(gè)等級[16]。我們根據(jù)過去實(shí)際測定的熱能消耗率的結(jié)果,以這五個(gè)等級劃分了相應(yīng)的熱能消耗率水平,現(xiàn)歸納于表1-3。Christensen[19]于1953年提出了一個(gè)適合西方的劃分等級的標(biāo)準(zhǔn);于永中等于1964年也提出了一個(gè)我國勞動(dòng)強(qiáng)度的分級標(biāo)準(zhǔn)。

表1-3 不同強(qiáng)度勞動(dòng)項(xiàng)目舉例及熱能消耗率的劃分

勞動(dòng)強(qiáng)度等級工作內(nèi)容舉例熱能消耗率
kJ·min-1 kJ·kg-1·min-1
極輕以坐著為主的工作,如辦公室工作,組裝或修理收音機(jī)、鐘表等~9.62~0.16
以站著或少量走動(dòng)為主的工作,如店員售貨,化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作,教員講課等9.66~14.430.16~0.24
以輕度活動(dòng)為主的工作,如學(xué)生的日常活動(dòng),機(jī)動(dòng)車駕駛、電工安裝、金工切削等14.43~20.500.24~0.34
以較重的活動(dòng)為主的工作,如非機(jī)械化的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)、煉鋼、舞蹈、體育運(yùn)動(dòng)等20.50~26.500.34~0.44
極重以極重的活動(dòng)為主的工作,如非機(jī)械化的裝卸、伐木、采礦、砸石等26.50~0.44~

全天生活中,因?yàn)闃I(yè)余時(shí)間內(nèi)的活動(dòng)因人而異,并且一個(gè)人在不同的日期也可能相差很大,所以影響8h業(yè)余時(shí)間內(nèi)的能量需要變化無常,從而對全天熱能需要量的影響也很大。因此,對評定各工種的熱能需要量和勞動(dòng)強(qiáng)度問題,很多學(xué)者以8h工作日作為評定標(biāo)準(zhǔn)。對某一工種的熱能需要量,除考慮該工種主要?jiǎng)趧?dòng)項(xiàng)目的熱能消耗率之外,還應(yīng)該考慮時(shí)間。一個(gè)工種工作日的熱能消耗量與主要?jiǎng)趧?dòng)項(xiàng)目熱能消耗率之間的關(guān)系,在持續(xù)進(jìn)行的輕勞動(dòng)工種大致是成比例的,但大多數(shù)工種不一定呈比例關(guān)系。有的勞動(dòng)項(xiàng)目強(qiáng)度很大,人體不可能在8h內(nèi)持續(xù)進(jìn)行,所以一個(gè)工作日內(nèi)的活動(dòng)情況多有變化,需要觀察整個(gè)工作日的活動(dòng),不能僅以主要?jiǎng)趧?dòng)項(xiàng)目的單位時(shí)間的勞動(dòng)強(qiáng)度為依據(jù)。

Lehmann與Muller曾經(jīng)在1953年分別建議21kJ·min-1為能堅(jiān)持8h勞動(dòng)的最大強(qiáng)度,亦即10080kJ·8h-1,這是工作8h的耐受上限[23]。Lehamann1958年又提出65kg體重的男性勞動(dòng)代謝允許量為8400kJ·8h-1[24],Bena等人于1963年提出的是6300kJ·8h-1(65kg體重),印度Sen等人建議5040kJ·8h-1(50kg體重)[26]。把這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一計(jì)算成60kg體重,則分別為7770kJ·8h-1,5817kJ·8h-1,6048kJ·8h-1;亦可分別相當(dāng)于18.40kJ·min-11,13.48kJ·min-11,14.07kJ·min-11。這種水平屬于中等強(qiáng)度勞動(dòng)。如果作為一個(gè)工種,必須月復(fù)一月,年復(fù)一年地進(jìn)行勞動(dòng),這樣的強(qiáng)度是比較合宜的。因此,8h工作日的熱能消耗以5880~8400kJ·8h-1為合宜。

1.4.3 影響熱能需要量的其他因素

除了勞動(dòng)條件外,還有一些其他因素對熱能需要量也有很大的影響。

(1)年齡 嬰兒、兒童因?yàn)樘幵谏L發(fā)育旺盛時(shí)期,如果以每公斤體重的熱能需要表示,嬰兒最高,以后逐漸降低。一般3個(gè)月內(nèi)的嬰兒為504kJ·kg-1,3~5個(gè)月為483kJ·kg-1,6~8個(gè)月為462kJ·kg-1,9~11個(gè)月為441kJ·kg-1,1~3歲為420kJ·kg-1,至成人則為168kJ·kg-1。如果以個(gè)體而言,從嬰兒時(shí)期起,逐年明顯增加(表1-4);在成年20~39歲的時(shí)期內(nèi),熱能需要量比較穩(wěn)定;然而自40歲以后又逐年遞減,至70歲時(shí)只有青年人的70%(表1-5)。

表1-4 嬰兒、兒童及青少年的熱能需要量[13]

年齡體重(kg)維持生理活動(dòng)(kJ·d-1)生長(kJ·d-1)活動(dòng)年需(kJ·d-1)合計(jì)(kJ·d-1)
3個(gè)月4.615335372392310
9~12個(gè)月9.633602526304242
2~3歲13.6428412613025712
4~5歲17.4504014720377224
9~10歲31.37350126268810164
16~17歲60.310500252226813020

表1-5 成年人熱能需要量(kJ·d-1)與年齡的關(guān)系[13]

年齡(歲)FAO/WHO(1973)
男 (60kg)女(55kg)與20~39歲比
20 ~39126009240100
40~4911970877895
50~5911340831690
60~6910080739280
70~798820646870

(2)地區(qū)的氣候影響 一般認(rèn)為氣溫低的地區(qū)熱能需要量趨向增加,大約在20~30℃之間為一舒適帶,氣溫過高代謝又趨于增強(qiáng)。聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)1950年規(guī)定年平均氣溫10℃為營養(yǎng)需要量的標(biāo)準(zhǔn)條件,每降低10℃熱能需要量增加5%,1957年改為3%。于守洋[27]在總結(jié)1949~1957年我國東北,華中和華南一些地區(qū)的調(diào)查結(jié)果后,認(rèn)為環(huán)境氣溫能影響人體的熱能代謝,同時(shí)還影響體重,進(jìn)而又影響熱能代謝。他認(rèn)為由于環(huán)境氣溫和體重兩個(gè)因素的影響,我國東北地區(qū)成年居民的熱能需要量比華中地區(qū)男子應(yīng)高8%,女子應(yīng)高7%;比南方地區(qū)男子應(yīng)高13%,女子應(yīng)高12%。

1.4.4 熱能代謝狀況的評價(jià)

熱能代謝狀況的評價(jià)大致有質(zhì)與量兩個(gè)方面。熱能代謝狀況的好壞對臨床病人不僅影響疾病的痊愈,嚴(yán)重的可以危及生命的維持;對于病后也會(huì)影響到康復(fù)的進(jìn)程;對于正常人則將影響健康和勞動(dòng)能力的保持。

在量方面,熱能代謝平衡情況是一個(gè)日益重視的問題。人體的熱能代謝在消耗與攝取之間應(yīng)以平衡為佳,不宜形成負(fù)平衡,亦不宜形成正平衡。負(fù)平衡,即攝取量小于消耗量,其結(jié)果是人體逐漸消瘦,并且影響其它營養(yǎng)素的代謝,生理功能紊亂,全身浮腫,抵抗力降低等等。若體重低于正常值的10%,為輕度熱能缺乏;低于10~20%者為中度缺乏,可以影響身體功能;若低于30%以上時(shí),則為嚴(yán)重缺乏,低于40%以上將危及生命。如果熱能攝取量大于消耗量,呈正平衡,則體內(nèi)脂肪沉積,逐漸肥胖,體重持續(xù)增加,并帶來一系列損害、心臟負(fù)擔(dān)過重,尤其是左心室更甚;高血壓,血脂過高,進(jìn)一步損及心血管系統(tǒng);腎臟、肺臟和膽囊等也易于罹及疾病。稱量體重,有兩點(diǎn)應(yīng)加注意,第一是標(biāo)準(zhǔn)化,應(yīng)在一定時(shí)間及相同條件下進(jìn)行,排除衣服、進(jìn)食與大小便等對體重的影響;第二是應(yīng)較長期地稱量,以觀察變化的趨勢。此外,許多學(xué)者建議用體脂的百分率來衡量。我國成年男子正常體脂含量為體重的13.2%,西方人為15%。McArdle等人提出,男性體脂超過體重的20%,女性超過30%即屬于肥胖[1]。體脂的測量,現(xiàn)時(shí)多用比較簡便的皮褶厚度測量計(jì)算法。劉廣青等人于1982年得出一個(gè)我國成年男子求體脂百分率的計(jì)算公式[28]。以mm為單位,測量三頭肌、肩胛骨下和髂部皮褶厚度,然后按下式求出體脂百分率。

F(%)=0.91137S1+0.17871S2+0.15381S3-3.60146

F(%)為體脂百分率,

S1、S2、S3分別為三頭肌、肩胛骨下及髂部皮褶厚度(mm)。

雖然熱能代謝失衡是體重過重或過輕的主要原因,但不應(yīng)忽略與內(nèi)分泌疾病或惡性腫瘤加以鑒別。

熱能代謝評價(jià)在質(zhì)的方面主要是供能三大營養(yǎng)素的合理分配百分率的問題。人體除了總的能量需要以外,對蛋白質(zhì)、脂肪、糖三大營養(yǎng)素都各有一定的需要量,尤其是對于嬰兒、少年、孕婦、乳母、臥床病人及病后恢復(fù)者更為重要,否則將會(huì)有不同的生理功能紊亂,甚至引起疾病。我國營養(yǎng)學(xué)者根據(jù)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀及飲食習(xí)慣,提出如下三大營養(yǎng)素分配百分率的建議如下:

糖………………………………占總熱量的65%~75%

脂肪……………………………占總熱量的15%~20%

蛋白質(zhì)…………………………占總熱量的10%~15%

這是積多年不同地區(qū)膳食調(diào)查的結(jié)果,符合我國國情,同時(shí)也能保障人民健康。關(guān)于三大營養(yǎng)素各自在營養(yǎng)學(xué)中的重要意義,請參閱各有關(guān)章節(jié)。

1.5 臨床病人熱能需要量問題

臨床上比較嚴(yán)重的病人傾向于分解代謝,并且由于不能或不愿意攝食,常常造成熱量攝取不足,體重持續(xù)減輕。因?yàn)椴∪说哪芰看x的測定很困難,從而也就缺乏比較準(zhǔn)確的病人能量平衡計(jì)算。在早些年代,腸外營養(yǎng)補(bǔ)充的方法也比較缺乏;同時(shí),臨床醫(yī)生一般認(rèn)為體內(nèi)的能量儲(chǔ)備足以應(yīng)付臥床時(shí)期暫時(shí)的能量供給不足。因此,臨床病人的能量補(bǔ)充問題,在那些年代沒有得到應(yīng)有的重視。這樣就導(dǎo)致疾病向壞的方面發(fā)展,或者延長病后恢復(fù),有的甚至貽誤救治。

1.5.1 體重的維持

臨床病人體重減輕是最普遍的,但未得到應(yīng)有的重視。一般總是待體重極度減輕,以至產(chǎn)生癥狀的時(shí)候才加以注意。已經(jīng)觀察到、減輕的體重量占原體重30~40%時(shí)即會(huì)危及生命。病人一般經(jīng)過休克期后即進(jìn)入分解代謝期,此時(shí)期內(nèi)病人的身體一般狀態(tài)的維持將決定病程的變化;在此時(shí)期內(nèi)對病人體重的觀察,猶如在休克期內(nèi)觀察血壓的變化一樣重要。在排除脂肪和水的變化后,體重的變化實(shí)際是一個(gè)表示身體細(xì)胞質(zhì)量(body cell mass)變化的指標(biāo)。體重減輕的程度與快慢與病人的病情或傷勢的輕重呈比例。越是嚴(yán)重的病人越是需要在治療過程中觀察體重的變化。因此,有人也把體重稱之為“生死倏關(guān)的指征”(Vital sign)。體重的變化是身體成份中蛋白質(zhì)、脂肪和水三者變化綜合的結(jié)果,其中以水的變化最大,能影響臨床醫(yī)師對體重的觀察和分析。不過,對體重的變化加以密切注意,并觀察影響體重各因素每天的平衡情況,對于分析身體成分的變化及決定治療的側(cè)重面等將是很有利的。每一名患者的病歷中應(yīng)記載住院時(shí)或住院前的平常體重,以便作為日后觀察體重增減的參考。

在嚴(yán)重外傷或感染的病人中,由于不能和不愿時(shí)進(jìn)食,他們體重的減輕似乎總是和饑餓聯(lián)系在一起。但是kinney比較了Keys與Bendict的研究結(jié)果后,認(rèn)為正常人處于半饑餓狀態(tài)下,體重減輕的速率只是全饑餓的人或處于分解代謝狀態(tài)下的病人的六分之一[10]。可見病人體減輕愈快,其預(yù)后愈壞。這是否與所減少的身體組織成分不同有關(guān)?Kinney[2]觀察了手術(shù)后的嚴(yán)重外傷病人,得出前者蛋白質(zhì)的喪失占減輕的體重的6~8%;后者體重在3周持續(xù)減輕的情況下,蛋白質(zhì)的喪失也只占減輕體重的12%。Iampetro觀察半饑餓與全饑餓者,蛋白質(zhì)的喪失很接近,分別為9.7%、11.4%。所以,初步認(rèn)為蛋白質(zhì)的喪失與減輕的總重量有關(guān),而體重減輕的原因關(guān)系不大[10]。

1.5.2 氮代謝與能量供給的關(guān)系

人體能量代謝與氮代謝有很密切的關(guān)系。病人在急性分解代謝占優(yōu)勢的狀態(tài)下,為了達(dá)到最佳的氮平衡,確定適宜的熱能攝取量,則顯得更為重要。前人的實(shí)驗(yàn)觀察到正常人攝取不含氮的食物時(shí),每4.2kJ(1kcal)基礎(chǔ)代謝需要排出1.35mg尿氮。如果以全天安靜代謝7560kJ計(jì)算,加上糞便和汗液排出的氮,一個(gè)平均體重60kg的人需要排出的氮?jiǎng)t為3.4g;再考慮到疾病能影響蛋白質(zhì)利用率降低,氮的全天排出量將會(huì)增加到4.8g。臨床外科及發(fā)燒病人尿氮排出量增加及血液尿素氮增加是蛋白質(zhì)分解及糖原異生作用加強(qiáng)的結(jié)果,嚴(yán)重的外傷或傳染病人,氮的喪失可以累計(jì)到150g,有并發(fā)癥的三度燒傷病人,甚至可達(dá)300g以上。身體氮喪失過多,表示身體細(xì)胞的破壞。病人體氮丟失主要來自肌肉組織,而內(nèi)臟蛋白質(zhì)則在以后才被消耗。

Calloway等人在總結(jié)一些代謝研究工作的基礎(chǔ)上,認(rèn)為蛋白質(zhì)攝取量充足時(shí),能量的供給量則是氮平衡的決定因素;反之,能量供給充足時(shí),蛋白質(zhì)攝取量即成為決定因素。Goodlad與Munro曾在三種蛋白質(zhì)攝取量和高與低二種能量攝取水平鼠實(shí)驗(yàn)中,結(jié)果表明分別增加能量與蛋白質(zhì)攝取量,能都改善氮平衡的狀況。Elwyn等人在10名外科病人中觀察到病人的氮平衡與能量平衡呈直線相關(guān),而與熱能攝取量的關(guān)系不顯著。大約每增減4.2kJ能量平衡,即可使氮平衡增減1.7mg。此一數(shù)字與正常人很接近。當(dāng)能量處于零平衡時(shí),攝取173mg·kg-1的氮,只有微量的正平衡,可是此量幾乎是正常人維持零氮平衡的兩倍。

1.5.3 臨床病人能量需要的計(jì)算

對臨床病人的能量供給是一個(gè)很重要的問題,也是一個(gè)比較復(fù)雜的問題。與正常人的熱能需要要量不同,在臨床上比較多注意的是其供應(yīng)不足的一面。這是因?yàn)椋孩俜彩禽^重的病人大致都有食欲減退、厭食的癥狀,以及其它許多原因,使病人不能正常經(jīng)腸胃進(jìn)食;②在發(fā)燒、外傷病人尤其是燒傷病人的分解代謝嚴(yán)重或者是高代謝(hypermetabolism)時(shí),能量消耗增大,對營養(yǎng)素的需要增加。這樣,首先是造成能量供給不足,從而影響體重穩(wěn)定和氮平衡的維持,最終造成總的營養(yǎng)不足。因?yàn)闋I養(yǎng)不足,疾病的治愈率受到嚴(yán)重影響,而大大增加死亡率。例如,傷口易于崩裂,創(chuàng)面愈合延遲;抗體產(chǎn)生受損,對感染抵抗力降低,如并發(fā)肺炎、褥瘡等;某些重要器官功能受損,如肝臟解毒能力下降,呼吸肌功能喪失,某些重要酶的活力降低等。因此,近二三十年來,臨床醫(yī)學(xué)對病人的營養(yǎng)支持相當(dāng)重視,特別是對于高分解代謝的患者更為注意。但是,對嚴(yán)重病人的能量補(bǔ)充,并不是越多越好。如果補(bǔ)充過量,反會(huì)引起血糖過高,肝功能異常、脂肪肝以及血液尿素氮過高等弊端。能量補(bǔ)充的最基本目的是:分解代謝期在于維持能量平衡,從而維持氮平衡,保證身體各種功能以利于病人與疾病作斗爭;合成代謝期則應(yīng)把消耗量和體內(nèi)合成代謝需要的能量合計(jì)在內(nèi),以利于病人盡快恢復(fù)。

表1-6 臨床病人能量需要量的確定

能量需要量可按下式計(jì)算:
正常基礎(chǔ)代謝率①×應(yīng)激因素②×1.25③=維持體重的能量需要量+4200kJ④=增加體重的能量需要量
①正;A(chǔ)代謝率可按專著標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算式計(jì)算(一般為6300~7560kJ·d-1)不同身材大小成年人的安靜代謝率可按下列數(shù)據(jù)取值:
體重(kg)505560657075
kJ/d552759266338672871157493
②“應(yīng)激因因素”按不同病程校正為正;A(chǔ)代謝率
應(yīng)激因素
輕度饑餓0.85~1.00
手術(shù)后(無并發(fā)癥)1.00~1.05
癌癥*1.10~1.45
腹膜炎1.05~1.25
嚴(yán)重感染或復(fù)合創(chuàng)傷*1.30~1.55
燒傷*1.50~1.70
*按病程發(fā)展范圍的比例取值
③為滿足人輕微活動(dòng)及配合治療的需要,按增加正;A(chǔ)代謝率的20%~25%進(jìn)行調(diào)節(jié)。對于癱瘓、絕對臥床及進(jìn)行人工呼吸的病人,此步調(diào)節(jié)可省略。
④以合成代謝為目的能量需要,可在維持體重的能量需要量上再增加4200kJ·d-1+。這樣大約可增加體重0.908kg/周。但需要指出對嚴(yán)重病人加以特別護(hù)理的主要目的是維持體重而不是增加體重。

住院病人能量代謝的增加,一般男性大于女性,青年人大于老年人,肌肉壯實(shí)的人大于瘦弱的人。嚴(yán)重病人起病的開始一段時(shí)間的能量消耗是最難確定的,大約可達(dá)21000~25200kJ·d-1。有些病人因食欲減退,處于半饑餓狀態(tài),能量消耗可比正常低約10~30%。病人的活動(dòng)量不大,因而受體力活動(dòng)的影響不大;顒(dòng)為坐在病床旁邊的病人,全天的能量消耗大約比基礎(chǔ)代謝增加5~10%;在床下稍事活動(dòng)的病人,也不至于增加基礎(chǔ)代謝的20%。發(fā)燒病人因體溫過高,可以影響代謝增加,大約體溫每升高1℃,代謝增加13%。對于臨床病人,能量消耗的實(shí)際測定是很困難的。有的作者用長時(shí)間氣體代謝測定法結(jié)合尿氮測定進(jìn)行過研究,應(yīng)用很不方便[2]。比較迫切需要對能量消耗作出估計(jì)的,又幾乎都是危重病人,進(jìn)行實(shí)際的能量消耗測定則更為困難。因此大多數(shù)都是按各種病情與安靜代謝比較進(jìn)行估計(jì)。Elwyn等人介紹了Harris與Benedict計(jì)算安靜能量消耗(rest energy expenditure,REE)的計(jì)算如下:

REE(男)=(66.4230+13.7516W+5.0033H-6.7750A)·4.2

REE(女)=(655.0955+9.6534W+1.8496H-4.6756A)·4.2

式中A為年齡(歲),H為身高(cm),W為體重(kg),REE為kJ·d-1。Kinney在參考大量研究工作的基礎(chǔ)上,總結(jié)了各種類型疾病患者能量消耗與安靜代謝的關(guān)系(圖1-3)。參照此圖即可按不同類型疾病及病情計(jì)算病人的能量需要量。

圖1-3 急性分解代謝安靜能量消耗量的增加數(shù)與部分饑餓時(shí)減少數(shù)的比較

(引自Fischer,JE;Surgical Nutrition.p.119Little,Brown and Company,Boston,1983)

Apelgren等人在討論嚴(yán)重病人的營養(yǎng)補(bǔ)充時(shí)提出了一個(gè)簡化的計(jì)算方法(表1-6)。他們認(rèn)為大多數(shù)特護(hù)病房內(nèi)的嚴(yán)重病人的能量需要很少超過基礎(chǔ)代謝率的20~30%。燒傷病人的熱能需要量是最大的,但他們常常可以經(jīng)口或管飼喂養(yǎng)。這幾位作者認(rèn)為。對于平常身材的人,一般8400~12500kJ·d-1足以維持體重的穩(wěn)定。

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