張志贇 綜述, 王 勝 審校
(同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科,上海 200072)
住院患者尤其是ICU危重癥患者的營(yíng)養(yǎng)不良問(wèn)題變得日益嚴(yán)重[1-2],而危重癥患者營(yíng)養(yǎng)不良面對(duì)的后果更為嚴(yán)峻,包括機(jī)體免疫功能紊亂、感染無(wú)法控制、延長(zhǎng)機(jī)械通氣時(shí)間與ICU住院天數(shù)增加等[3-4];營(yíng)養(yǎng)支持的目的在于提供能量與營(yíng)養(yǎng)要素供給細(xì)胞代謝,維持組織器官功能,調(diào)節(jié)免疫,增強(qiáng)機(jī)體抗應(yīng)激能力,促進(jìn)疾病轉(zhuǎn)歸[5]。但是過(guò)度喂養(yǎng)也會(huì)產(chǎn)生代謝并發(fā)癥:肝功能及中性粒細(xì)胞功能受損、血糖、血脂及電解質(zhì)紊亂、加重肝腎負(fù)擔(dān),可見(jiàn)營(yíng)養(yǎng)不良及喂養(yǎng)過(guò)度均可導(dǎo)致代謝并發(fā)癥的發(fā)生,影響患者預(yù)后[6-7]。危重癥患者病情復(fù)雜,能量代謝嚴(yán)重紊亂,且受多方面因素的影響:疾病病種,病情危重程度、病程長(zhǎng)短以及臨床藥物的使用等,因此危重癥患者之間能量需求存在著明顯的個(gè)體差異[8],因此,準(zhǔn)確判定能量需求對(duì)于依賴營(yíng)養(yǎng)支持以滿足代謝需求的患者至關(guān)重要。間接側(cè)熱法(indirect calorimetry, IC)被公認(rèn)是靜息能量測(cè)定的金標(biāo)準(zhǔn)[9,11],但是IC法操作復(fù)雜,尚未在各監(jiān)護(hù)室開(kāi)展,目前臨床大多通過(guò)能量預(yù)測(cè)公式推算能量代謝需求。但隨著近年來(lái)對(duì)能量預(yù)測(cè)公式的研究,認(rèn)為能量預(yù)測(cè)公式并不適用于臨床患者,尤其是ICU危重患者[12]。有研究通過(guò)預(yù)測(cè)公式指導(dǎo)臨床營(yíng)養(yǎng)方案,結(jié)果近半數(shù)患者存在能量供應(yīng)不足或過(guò)度喂養(yǎng),這并不利于患者的預(yù)后[13]。因此,對(duì)危重癥患者進(jìn)行靜息能量測(cè)定,了解不同病患的實(shí)際能量消耗,制訂相應(yīng)個(gè)體化、精準(zhǔn)化的營(yíng)養(yǎng)支持,對(duì)改善危重癥患者預(yù)后有著重大的意義。
在正常生理狀態(tài)下,機(jī)體需要的能量來(lái)自食物中的三大營(yíng)養(yǎng)要素(糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì))在體內(nèi)氧化供能。其中,大部分糖類物質(zhì)經(jīng)氧化直接供能,少部分以糖原的形式存貯或轉(zhuǎn)化為脂肪等間接供能,而脂肪和蛋白質(zhì)需經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化成脂肪酸或氨基酸氧化供能。正常生理狀態(tài)下,靜息能量消耗隨著年齡的增長(zhǎng)有所下降[14],機(jī)體體溫每升高1℃,代謝率提高13%左右??梢?jiàn)正常生理狀態(tài)下機(jī)體REE也有所波動(dòng)。
ICU患者在經(jīng)歷了創(chuàng)傷、感染、重大手術(shù)、燒傷等打擊后,機(jī)體內(nèi)環(huán)境紊亂,神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、交感系統(tǒng)及垂體-腎上腺軸等被激活,使得機(jī)體處于高應(yīng)激、高分解、高消耗代謝狀態(tài)[4]。交感系統(tǒng)及垂體-腎上腺軸被激活后,促分解激素如糖皮質(zhì)激素等合成顯著增加,而促合成激素如胰島素、生長(zhǎng)激素等合成受限,胰島素/胰高血糖素比例的改變導(dǎo)致應(yīng)激性的高血糖,隨著糖原的耗竭,機(jī)體的結(jié)構(gòu)蛋白分解加快,其中主要為骨骼肌蛋白降解。因此,機(jī)體結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分解增多,而合成受限,使得機(jī)體處于負(fù)氮平衡,所以ICU患者往往伴隨著肌營(yíng)養(yǎng)不良及肌萎縮[15]??梢?jiàn),ICU患者在疾病早期呈現(xiàn)出高血糖、負(fù)氮平衡及能量供應(yīng)不足的狀態(tài),如果得不到合適的臨床干預(yù),隨著疾病進(jìn)展及病程的延長(zhǎng),機(jī)體代謝紊亂會(huì)愈發(fā)嚴(yán)重,對(duì)危重癥患者的能量代謝影響也愈大[16]。
同樣,疾病病種的不同、藥物的使用及臨床治療措施,都能影響危重患者的靜息能量消耗(rest energy expe-nditure, REE)。有研究發(fā)現(xiàn),慢性阻塞性肺病患者靜息能量消耗較健康人群高,這與患者氣道阻力升高,呼吸肌做功增加有關(guān)[17],而對(duì)于ICU機(jī)械通氣患者而言,呼吸肌的做功的減少使得患者處于低代謝狀態(tài)[18]。有研究顯示,兒茶酚胺及加壓素等血管活性藥物可以升高REE,而鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛藥、肌松藥及全身麻醉可以降低REE[19]。由此可見(jiàn),多種因素共同影響了患者的能量代謝,因此在危重癥患者中,單一的能量支持方案并不能滿足所有危重癥患者的能量需求,所以,在制訂臨床營(yíng)養(yǎng)支持方案時(shí),需要綜合考慮患者整體的病情變化,從而制訂相對(duì)應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)方案。
隨著危重癥患者病理生理機(jī)制的研究及臨床營(yíng)養(yǎng)技術(shù)理論的發(fā)展,腸內(nèi)及腸外營(yíng)養(yǎng)在救治危重癥患者中發(fā)揮了巨大的作用,營(yíng)養(yǎng)支持治療也貫穿危重癥患者救治全程。2018年歐洲腸內(nèi)腸外營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)(European society for parenteral and enteral nutrition, ESPEN)重癥指南[20]推薦對(duì)重癥患者均需實(shí)施不良風(fēng)險(xiǎn)篩查以發(fā)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)不良狀態(tài),如臨床上常見(jiàn)的營(yíng)養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)篩查2002(nutrition risk screeing 2002, NRS 2002),對(duì)于存在營(yíng)養(yǎng)不良風(fēng)險(xiǎn)的患者均采用早期(24~48h)腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng),除非患者存在腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)禁忌。臨床上也越來(lái)越認(rèn)可腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)的重要性及臨床意義,腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)合乎生理,保護(hù)胃腸道功能,促進(jìn)腸道灌注,保護(hù)腸道的免疫功能,阻止缺血再灌注損傷[21],合理的早期腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)還可以減少患者住院時(shí)間,降低感染率及病死率,但是如何抉擇最佳的目標(biāo)能量仍是一個(gè)存在爭(zhēng)議的問(wèn)題。2006年危重患者營(yíng)養(yǎng)支持治療指導(dǎo)意見(jiàn)中推薦重癥患者急性應(yīng)激早期遵循“允許性低熱卡”原則[22],即供應(yīng)84~105kJ/(kg·d),待應(yīng)激狀態(tài)穩(wěn)定后增加能量供應(yīng)至126~146kJ/(kg·d),2006年美國(guó)腸內(nèi)腸外營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)(American Society for Parenteral and Enteral Nutrition, ASPEN)與2009年ESPEN重癥營(yíng)養(yǎng)指南也推薦同樣的早期攝入能量目標(biāo)[23-24]。Owais等[25]的研究表明,對(duì)于短期的腸外營(yíng)養(yǎng)支持,低熱卡(低于目標(biāo)能量的60%)喂養(yǎng)可減少膿毒癥的發(fā)生及喂養(yǎng)代謝并發(fā)癥。但隨著臨床研究進(jìn)展,低熱卡喂養(yǎng)方案仍不斷受到爭(zhēng)議。Arabi等[26]研究提出,全蛋白允許性低熱卡喂養(yǎng)的結(jié)局與標(biāo)準(zhǔn)等喂養(yǎng)組相似,一項(xiàng)Meta分析也顯示[27],在ICU患者中低熱卡喂養(yǎng)與標(biāo)準(zhǔn)熱卡喂養(yǎng)組在總死亡率、住院天數(shù)、機(jī)械通氣時(shí)間及感染性并發(fā)癥等方面無(wú)顯著性差異,甚至有研究得出與推薦的低熱卡喂養(yǎng)相反的結(jié)論。Singer等[28]以反復(fù)測(cè)量靜息能量需求為指導(dǎo),通過(guò)“嚴(yán)格控制機(jī)體熱量攝入”接近目標(biāo)值,發(fā)現(xiàn)可以降低患者死亡率,Petros等[29]的臨床試驗(yàn)也得出了同樣的結(jié)果:重癥患者在ICU的前7d應(yīng)用全目標(biāo)熱卡喂養(yǎng)組(每日能量消耗100%)與低熱卡組(每日能量消耗50%)相比,醫(yī)院感染率發(fā)生率較低。對(duì)此,2016年ASPEN重癥營(yíng)養(yǎng)指南也強(qiáng)調(diào)了極低熱卡供給對(duì)危重癥患者是不利的[30]。因此,危重癥患者營(yíng)養(yǎng)支持仍有很大的研究空間,但無(wú)論如何,危重癥患者營(yíng)養(yǎng)方案的制訂的前提在于準(zhǔn)確的測(cè)定REE。
營(yíng)養(yǎng)治療的最終目的在于防止?fàn)I養(yǎng)不良,避免過(guò)度喂養(yǎng)并發(fā)癥,改善患者預(yù)后,提高ICU患者救治成功率。因此,準(zhǔn)確測(cè)定REE可以指導(dǎo)臨床制訂更為合理、精準(zhǔn)化營(yíng)養(yǎng)方案,從而提高危重癥患者的救治率。
能量代謝是指機(jī)體三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)消耗氧氣,釋放出二氧化碳,并且伴隨著能量的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)移和利用的過(guò)程。人體的總能量消耗由4個(gè)部分組成:基礎(chǔ)能量代謝、活動(dòng)能量消耗、食物特殊動(dòng)力、生長(zhǎng)發(fā)育所需能量(特指兒童)。WHO建議[31]基本能量代謝(basic energy expenditure, BEE)要以REE為基礎(chǔ)進(jìn)行評(píng)估計(jì)算,REE是指機(jī)體禁食2h上,在適宜的溫度(20~25℃)和濕度下平臥休息30min 后的能量消耗,REE用于維持機(jī)體細(xì)胞器官功能以及保持覺(jué)醒狀態(tài),約占總能量消耗的75%~100%,因此經(jīng)常用REE來(lái)代替危重癥患者的總能量消耗[32]。目前已經(jīng)研究出的能量測(cè)定有公式預(yù)測(cè)法及代謝測(cè)定兩大類,代謝測(cè)定包括直接和間接測(cè)熱法、雙標(biāo)水法、Fick法等。
隨著氣體交換技術(shù)及能量測(cè)定研究的發(fā)展,移動(dòng)間接測(cè)熱儀開(kāi)始在臨床得到應(yīng)用。IC法的原理[33]是根據(jù)機(jī)體內(nèi)三大產(chǎn)能營(yíng)養(yǎng)要素在能量代謝時(shí)所消耗的氧氣和產(chǎn)生的二氧化碳間存在的比例關(guān)系,通過(guò)測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)吸入O2和呼出CO2的氣體量及濃度差,從而計(jì)算出氧耗量(VO2,mL/min)和二氧化碳產(chǎn)生量(VCO2,mL/min),再利用Weir公式[34]間接計(jì)算出單位時(shí)間的能量消耗,從而推算出全天的能量消耗,IC法能夠反映患者的真實(shí)能量需求,并且?guī)缀醪槐黄渌麪I(yíng)養(yǎng)代謝所影響。此外,通過(guò)測(cè)定呼吸商(respiratory quotient, RQ),即VCO2/VO2的比值,可以反映三大營(yíng)養(yǎng)素的供能情況,從而制訂個(gè)體化的熱卡供給方案,將之分配到三大營(yíng)養(yǎng)要素中,既可指導(dǎo)營(yíng)養(yǎng)方案防止喂養(yǎng)不足,又可避免因過(guò)度喂養(yǎng)產(chǎn)生并發(fā)癥。因此,IC法被認(rèn)為是靜息能量測(cè)定的金標(biāo)準(zhǔn)[9-11]。2016年ASPEN重癥營(yíng)養(yǎng)指南及2018 ESPEN指南均推薦,對(duì)于機(jī)械通氣的患者使用IC法測(cè)定能量消耗以此指導(dǎo)營(yíng)養(yǎng)支持治療[20,30]。
但是IC法是根據(jù)測(cè)監(jiān)測(cè)機(jī)體消耗VO2及VCO2來(lái)推算靜息能量,所以,任何能影響患者VCO2和VO2變化的因素也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差產(chǎn)生。美國(guó)呼吸治療協(xié)會(huì)(American Association for Respiratory Care, AARC)臨床指南中指出,能影響VCO2及VO2測(cè)定的疾病包括:氣管瘺、支氣管胸膜瘺、呼吸機(jī)管路漏氣,并且呼吸機(jī)管路積水會(huì)影響到監(jiān)測(cè)設(shè)備的敏感性,從而導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確[35]。有研究顯示,過(guò)高的吸氧濃度(FIO2>60%)會(huì)影響VO2而導(dǎo)致測(cè)量誤差產(chǎn)生,另外,危重患者在進(jìn)行透析治療時(shí),二氧化碳會(huì)經(jīng)過(guò)透析膜排出,從而使測(cè)定的能量消耗略小于患者實(shí)際能量消耗[36]。REE的測(cè)定需要患者處于靜息狀態(tài)且呼吸達(dá)到穩(wěn)態(tài)的條件下建立的,即5min之內(nèi)VO2和VCO2的變化在10%之內(nèi)或2個(gè)值的變化率在5%以下[19]。IC法作為測(cè)定危重癥患者REE的金標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于制訂營(yíng)養(yǎng)支持方案具有指導(dǎo)作用,其優(yōu)勢(shì)在于精準(zhǔn),方便快捷,可以床邊即時(shí)測(cè)定,且測(cè)定時(shí)間2h以上即可反映患者全天的真實(shí)靜息營(yíng)養(yǎng)消耗[37]。
目前已經(jīng)研究出的預(yù)測(cè)公式超過(guò)百種,臨床上常用的公式有Harris-Benedict(H-B)公式、美國(guó)胸科醫(yī)師協(xié)會(huì)(American College of Chest Physicians, ACCP)公式、Liu公式、Ireton-Jones1992公式、Penn-State1998、Penn-State2003公式、Schofield公式、Mifflin公式與Singapore公式等,這些公式中包含的變量包括性別、年齡、身高、體重與體重指數(shù)(body mass index, BMI)等[36],不同的公式適用于不同的人群。但其中大多預(yù)測(cè)方程是從非住院患者得到的,只有少數(shù)在機(jī)械通氣患者中得到驗(yàn)證[38]。隨著IC法在臨床中的應(yīng)用,公式預(yù)測(cè)法的準(zhǔn)確性越來(lái)越受到質(zhì)疑,尤其是應(yīng)用在ICU患者中[12]。H-B公式與ACCP公式在臨床應(yīng)用較廣泛,H-B公式以身高、體重及年齡為變量,而ACCP推薦能量攝入為105kJ/(kg·d)。一項(xiàng)Meta分析比較了ICU患者公式預(yù)測(cè)能量消耗值與實(shí)際消耗值的差異,結(jié)果顯示在不考慮BMI分類的患者中,H-B公式與間接測(cè)熱法測(cè)量結(jié)果的一致性差,H-B方程低估了平均接近628kJ/(kg·d)能量消耗,而對(duì)于超重和肥胖的人則低估了更多的能量。Mifflin、ACCP指南和Owen方程在所有BMI組中的一致性都很差,并且低估了靜息能量消耗,而且低估量甚至比Harris-Benedict方程還要高[39]。Kruizenga等[40]對(duì)5192 例不同BMI患者的靜息能量消耗進(jìn)行回顧性分析,并與包括H-B公式、WHO公式、Mifflin公式等在內(nèi)的15項(xiàng)預(yù)測(cè)公式進(jìn)行比對(duì),結(jié)果提示REE預(yù)測(cè)方程只在半數(shù)患者中是準(zhǔn)確的。最近的一項(xiàng)研究選擇419例外科ICU患者使用H-B方程以及指南推薦的84、105、126kJ/(kg·d)作為目標(biāo)能量,并與IC法相比,無(wú)論患者的性別、體重、年齡,H-B公式及ACCP推薦的105kJ/(kg·d)均不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè),其中H-B公式低估了能量消耗,而ACCP則高估了能量消耗[41],Ravasco等[42]根據(jù)H-B公式預(yù)測(cè)能量來(lái)制訂營(yíng)養(yǎng)方案后指出,約有半數(shù)的患者處于營(yíng)養(yǎng)不良或營(yíng)養(yǎng)過(guò)度狀態(tài)。
究其原因,一方面大部分預(yù)測(cè)公式來(lái)源于國(guó)外地區(qū)大健康樣本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),如經(jīng)典的H-B公式是通過(guò)239例歐美人員的靜息能量研究得來(lái),應(yīng)用到亞洲人群并未考慮到種族差異;另一方面,在病理狀態(tài)下的危重癥患者靜息能量代謝總是不斷變化的。有學(xué)者研究表明,在疾病初期患者能量消耗低于疾病發(fā)生前,而隨著疾病的病程,能量消耗會(huì)較前升高[43],并且這些變化不能單純靠體重、BMI等變量所預(yù)測(cè),因?yàn)榧词笲MI相同,重癥患者個(gè)體能量消耗也存在37%~56%的差異[19]。隨著重癥患者應(yīng)激程度的不同,機(jī)體靜息能量消耗水平也不相同,即使重癥上采用應(yīng)激指數(shù)乘H-B公式以此預(yù)測(cè)應(yīng)激狀態(tài)下的能量消耗,但應(yīng)激指數(shù)作為主觀因素,目前尚無(wú)客觀的評(píng)分或指標(biāo)判定患者的應(yīng)激系數(shù),個(gè)體評(píng)價(jià)應(yīng)激程度差異性大,同樣可以導(dǎo)致計(jì)算誤差的產(chǎn)生。再者,公式法還忽略了治療藥物對(duì)靜息能量的影響。
另外有研究表明,Liu公式、Yang公式(2010)及Singapore(2016)公式對(duì)于亞洲標(biāo)準(zhǔn)體重人群(BMI為18.0~23.9kg/m2)的預(yù)測(cè)值較好,Singapore公式預(yù)測(cè)超重和肥胖人群(BMI≥24kg/m2)的準(zhǔn)確性最高;而Henry公式雖然并不是基于亞洲人群發(fā)展而來(lái),但用于我國(guó)人群預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性高[44]。
綜上,公式預(yù)測(cè)法可適用于特定人群的大樣本數(shù)據(jù)研究,但是考慮到種族差別、個(gè)體能量代謝的差異性,加之臨床上影響重癥患者能量代謝的因素眾多,公式預(yù)測(cè)法應(yīng)用至ICU患者仍需要進(jìn)一步的臨床試驗(yàn)證實(shí)。
3.3.1 直接測(cè)熱法 直接測(cè)熱法的原理是根據(jù)機(jī)體能量代謝的過(guò)程中總是遵循著能量守恒的原則,測(cè)定機(jī)體向外界散發(fā)出的熱量總和,即為機(jī)體的總能量消耗。具體方法為將受試者置于封閉的測(cè)熱室內(nèi),通過(guò)機(jī)體所處環(huán)境的溫度變化及比熱容變化,計(jì)算機(jī)體所產(chǎn)生的熱量即為機(jī)體的能量消耗[45]。直接測(cè)熱法因其準(zhǔn)確性高,是較為理想的測(cè)定方式,但因其實(shí)驗(yàn)器材復(fù)雜,體積龐大,耗費(fèi)昂貴,且重癥患者大多臥床,無(wú)法配合,因此無(wú)法應(yīng)用至ICU患者中。
3.3.2 熱稀釋測(cè)定法(Fick法) 該法通過(guò)放置肺動(dòng)脈導(dǎo)管,監(jiān)測(cè)心輸出量,同時(shí)測(cè)定肺動(dòng)脈中混合靜脈氧含量,再結(jié)合外周動(dòng)脈血?dú)庵械暮趿?,間接計(jì)算機(jī)體的總氧耗量,最后根據(jù)Fick公式推算出機(jī)體靜息能量消耗值[46]。Fick法較直接側(cè)熱法簡(jiǎn)單且容易實(shí)行,但該法仍存在局限性,且為侵入性操作,對(duì)于ICU患者而言增加了留置導(dǎo)管感染等風(fēng)險(xiǎn),不易在臨床開(kāi)展。
3.3.3 雙標(biāo)水測(cè)定法 雙標(biāo)水測(cè)定法的原理是以核素標(biāo)記的2H218O作為示蹤物,以氘(2H)標(biāo)記機(jī)體H2O中氫原子,用重氧(18O)標(biāo)記身體中H2O和CO2的氧原子,根據(jù)核素濃度的下降率與二氧化碳的產(chǎn)生成正比關(guān)系,核素標(biāo)志的氫與機(jī)體排出的水成比例關(guān)系,由此可推算出機(jī)體單位時(shí)間內(nèi)的VO2,再結(jié)合RQ值即可計(jì)算出機(jī)體的靜息能量消耗。不同于間接測(cè)熱法需要患者達(dá)到靜息狀態(tài),雙標(biāo)水測(cè)定不影響受試者的一切正?;顒?dòng),為人體在不受限情況下的能量消耗,并且和其他測(cè)定法對(duì)比,測(cè)定的精確度和準(zhǔn)確度高。但此方法要求較高的分析技術(shù),且試劑昂貴,多用于科研,并不適用于臨床指導(dǎo)。
誠(chéng)然,目前測(cè)定健康人群的靜息能量已經(jīng)駕輕就熟,通過(guò)大樣本統(tǒng)計(jì)得出的能量預(yù)測(cè)公式也越來(lái)越多,在臨床中也有一定的應(yīng)用前景。但是,對(duì)于ICU危重癥患者而言,能量測(cè)定方法既要簡(jiǎn)單實(shí)用,又要準(zhǔn)確反映實(shí)際消耗,才能指導(dǎo)臨床制訂營(yíng)養(yǎng)方案,為患者取得最佳的預(yù)后。
隨著能量測(cè)定技術(shù)的發(fā)展及對(duì)臨床營(yíng)養(yǎng)治療的進(jìn)一步認(rèn)識(shí),重癥營(yíng)養(yǎng)支持治療之路仍充滿挑戰(zhàn)。危重癥患者個(gè)體差異大,影響代謝因素繁多,能量需求不盡相同,故臨床醫(yī)師在制訂營(yíng)養(yǎng)支持方案時(shí),需對(duì)患者進(jìn)行全面的病情評(píng)估,并結(jié)合最佳的能量測(cè)定法方法,力爭(zhēng)達(dá)到最優(yōu)化的營(yíng)養(yǎng)支持方案,從而改善患者預(yù)后。
同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)2020年3期