能量代谢测定及应用
能量代谢的测定方法
能量代谢的测定方法能量代谢是指在特定条件下，机体维持生命活动所需的能量消耗量。
准确测定能量代谢对于了解机体能量平衡、评估身体健康状况以及制定个性化的健身和减肥计划都具有重要意义。
目前，常用的能量代谢测定方法主要包括直接测定法和间接测定法。
直接测定法是通过测量产生的热量来估算能量代谢。
其中，直接测定法中最常用的方法是热量计法，即将被测者置于热量计室内，通过测量室内温度的变化来计算能量代谢。
这种方法准确度较高，但操作较为繁琐，且需要专业设备和技术。
间接测定法是通过测量某些生理指标来推算能量代谢。
常用的间接测定法包括氧气摄入法和二氧化碳产生法。
氧气摄入法是通过测量被测者在特定时间内消耗的氧气量来估算能量代谢。
这一方法基于氧气和能量的直接关系，适用于长时间的测量。
而二氧化碳产生法则是通过测量被测者在特定时间内排出的二氧化碳量来间接推算能量代谢。
这一方法操作简单、方便，但准确度较低。
除了上述常用的测定方法外，还有一些新兴的能量代谢测定技术。
例如，基于心率监测的能量代谢测定方法可以通过测量心率来推算能量消耗量。
这种方法无需复杂的设备，适用于日常生活中的能量消耗评估。
此外，近年来还有一些基于人体动作和姿势识别的能量代谢测定技术，通过识别人体动作和姿势来推算能量消耗量，可以广泛应用于健身和运动监测领域。
能量代谢的测定方法包括直接测定法和间接测定法。
直接测定法通过测量产生的热量来估算能量代谢，准确度较高但操作繁琐。
间接测定法通过测量某些生理指标来推算能量代谢，常用的方法包括氧气摄入法和二氧化碳产生法。
此外，还有一些新兴的能量代谢测定技术，如基于心率监测和人体动作识别的方法，可以更加方便地评估能量消耗量。
选择合适的测定方法对于准确评估能量代谢和制定个性化的健身计划具有重要意义。
基础代谢率的测量及意义
基础代谢率的测量及意义基础代谢率（Basal Metabolic Rate，简称BMR）是指人体在静息状态下保持正常生活所需的最低能量消耗量。
它是指人体维持生命所必需的最低代谢水平，可以用于计算一个人每天所需的能量摄入量，从而达到控制体重的目的。
BMR的测量和意义对于理解身体代谢、调整饮食、制定健身计划都具有重要意义。
测量BMR的方法：1.直接测量法：通过将被测者置于静息状态，并且在安静环境下测量其呼吸氧气消耗和二氧化碳产生的量，从而计算出BMR。
2.间接测量法：利用公式和一些先验数据来计算BMR。
目前应用最为广泛的是哈里斯-班尼迪克方程和米芝尔公式。
这些方程根据年龄、性别、身高和体重等因素来估计一个人的BMR。
BMR的意义：1.测量身体代谢状态：BMR是一个人体内的能量代谢水平的重要指标，它代表了一个人在基础生理状态下消耗能量的速率。
通过测量BMR，可以了解一个人的基本代谢状态，从而为个性化的饮食和锻炼计划提供参考。
2.帮助调整饮食：BMR的测量结果可以作为计算每天所需的能量摄入量的依据。
如果一个人想要减肥，他们可以根据自己的BMR来制定一个适合自己的低热量饮食计划。
相反，如果一个人想要增肌，他们可以根据BMR来确定自己每天所需的蛋白质和热量摄入量。
3.辅助制定健身计划：BMR测量结果可以帮助制定个人的健身计划。
比如，如果一个人的BMR较低，他们可能需要加大锻炼强度和频率来消耗更多的热量。
而BMR较高的人可能可以通过适度的运动来维持体形，而不需要过度燃烧卡路里。
4.评估机体健康：BMR还可以用来评估一个人的身体健康状况。
如果一个人的BMR明显低于标准范围，可能意味着他们有代谢问题，比如甲状腺功能低下症或其他内分泌失调。
因此，通过测量BMR，可以帮助及早发现潜在的健康问题。
总结：基础代谢率是人体在静息状态下的最低能量消耗量，可以通过直接测量法和间接测量法进行测量。
测量BMR对于了解身体代谢、调整饮食、制定健身计划以及评估机体健康状况具有重要意义。
能量代谢测定的原理和方法
能量代谢测定的原理和方法热力学第一定律指出：能量由一种形式转化为另一种形式的过程中，既不能增加，也不减少。
这是所有形式的能量（动能、热能、电能入化学能）互相转化的一般规律，也就是能量守恒定律。
机体的能量代谢也遵循这一规律，即在整个能量转化过程中，机体所利用的蕴藏于食物中的化学能与最终转化成的热能和所作的外功，按能量来折算是完全相等的。
因此，测定在一定时间内机体所消耗的食物，或者测定机体所产生的热量与所做的外功，都可测算出整个机体的能量代谢率（单位时间内所消耗的能量）。
测定整个机体单位时间内发散的总热量，通常有两类方法：直接测热法和间接测热法。
（一）直接测热法直接测热法（direct calormetry）是测定整个机体在单位时间内向外界环境发散的总热量。
此总热量就是能量代谢率。
如果在测定时间内做一定的外功，应将外功（机械功）折算为热量一并计入。
图7-1是本世纪初Arwater-Benedict所设计的呼吸热量计的结构模式图。
它是由隔热密封的房间，其中设一个铜制的受试者居室。
用调节温度的装置控制隔热壁与居室之间空气的温度，使之与居室内的温度相等，以防居室内的热量因传导而丧失。
这样，受试者机体所散发的大部分热量便被居室内管道中流动的水所吸收。
根据流过管道的水量和温度差，将水的比热考虑在内，就可测出水所吸收的热量。
当然，受试者发散的热量有一部分包含在不感蒸发（参看第二节）量中，这在计算时也要加进去。
受试者呼吸的空气由进出居室的气泵管道系统来供给。
此系统中装有硫酸和钠石灰，用业吸收水蒸气和CO2。
管道系统中空气中的O2则由氧气筒定时补给。
直接测热法的设备复杂，操作繁锁，使用不便，因而极少应用。
一般都采用间接测热法。
图7-1 直接测热装置示意图（二）间接测热法在一般化学反应中，反应物的量与产物量之间呈一定的比例关系，这就是定比定律。
例如，氧化1mol葡萄糖，需要6mol氧，同时产生6mo lCO2和6molH2O,并释放一定量的能。
简述能量代谢测定的原理和步骤。
简述能量代谢测定的原理和步骤。
能量代谢测定是一种用于测量人体能量消耗的方法，常用于研究和评估个体的能量需求和代谢状态。
以下是能量代谢测定的原理和步骤的简要说明：
原理：
能量代谢测定基于以下两个基本原理：
1.氧气消耗量与能量消耗量的关系：氧气是身体代谢能量的主要底物，通过测量人体呼吸中的氧气含量变化，可以估算能量消耗量。
2.心率与能量消耗量的关系：心率与能量消耗量有一定的相关性，通过监测心率的变化，可以推测能量代谢的水平。
步骤：
能量代谢测定通常包括以下步骤：
1.静息状态测量：被测试者在静息状态下，使用特定的设备（如代谢仪、呼吸气体分析仪等）测量呼吸氧气和二氧化碳的含量，以确定静息代谢率（基础代谢率）。
2.运动负荷测试：被测试者进行特定的运动负荷，如步行、跑步、踏步等，同时监测心率和呼吸气体的含量变化。
通过心率和呼吸气体的测量结果，计算出运动期间的能量消耗量。
3.数据分析和计算：根据测量得到的呼吸气体含量、心率数据等，利用相应的公式和算法，计算出能量消耗量。
需要注意的是，能量代谢测定的具体步骤和方法可能因不同的研究目的、测试设备和测量技术而有所差异。
因此，在进行能量代谢测定时，应遵循相关的测量准则和操作规范，并结合具体实验条件和要求进行适当的调整。
能量代谢
能量代谢和体温
能量的来源，利用及能量代谢的测定 影响能量代谢的因素及基础代谢 机体的产热与散热 体温的正常变动及调节
一、能量的来源
根本来源：食物（糖、脂肪、蛋白质） 直接来源：ATP
三大营养物质的能量转化： 三大营养物质的能量转化： 1.糖——提供50%~70% 有氧 二氧化碳+水+38mol ATP 葡萄糖 无氧 乳酸+2mol ATP 氧债： 氧债：
4.肌肉活动影响
代谢增强，产热率增加，体温上升
5.情绪激动，精神紧张，进食等
（三）体温调节
①自主性体温调节（生理性调节）： 人体和恒温动物的体温在下丘脑体温 调节中枢的控制下通过增减皮肤血流量、 发汗、寒战等生理调节反应而经常维持于 一个稳定的水平。 ②行为性体温调节： 机体在不同温度环境中采取不同的姿 势、行为、保温、降温等措施称为行为性 体温调节。
1影响能量代谢的主要因素
1)肌肉活动
肌肉 活动 需要 能量 能量代谢率 营养物质的氧 化分解 氧耗量
机体氧耗量与肌肉活动强度呈正变关系
2）精神活动 肌紧张 精神 （+ ） 交感神经 紧张 肾上腺分泌
产热量
能量代 谢率
3）食物的特殊动力效应：
人进食约1小时后，机体产生明显的额外的能 量消耗，产热量明显增多的效应。
通过气体的流动来散失的 体热。 ①风速 ②散热面积
影响对流散热的主要因素：
（四）蒸发散热：
通过身体体表的水分由液体状态转变为气体 状态而散失体热。
蒸发散热的两种形式： ①不感蒸发（不显汗）
体液的水分直接透出皮肤 和呼吸道,在未聚集成明显 水滴前就蒸发掉的一种散 热形式，与汗腺无关。 例：狗的热喘呼吸
能量代谢测定及应用
Guglielmi FW, Panella C, Buda A, et al. Nutritional state and energy balance in cirrhotic patients with or without hypermetabolism. Dig Liver Dis, 2005, 37: 681-8
Meng QH, Hou W, et al.Resting energy expenditure and substrate metabolism in patients with
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acute-on-chronic hepatitis B liver failure.J Clin Gastroenterol.2011 May-Jun;45(5):456-61.
REE
27
27
第二十七页，共35页
影响因素
RQ >1.00
0.9~1.0
意义
刚进食，尤其是含糖饮料。过度进食糖在体内转化 为脂肪，肺过度通气，呼吸性碱中毒 主要由糖类氧化供能
0.8~0.9 0.7~0.8
由三大营养物质混合供能 主要由脂肪氧化供能，饥饿，酮症
< 0.7
长期禁食，饮酒，通气不足，呼吸性酸中毒，人为 因素
三升定标筒代谢车配件及新代谢车10代谢车原理?能量守恒和化学反应等比定律碳水化合物蛋白质脂肪碳水化合物蛋白质脂肪o2co2h2o热量?机体消耗一定量的蛋白质脂肪和碳水化合物产生一定的11?不同物质反应产生的co2和o2比例不同因此依据两者比值呼吸商比例不同因此依据两者比值呼吸商rq可推算能量的来源?蛋白质含氮氧化分解后主要以尿素氮的形式排出因此结合蛋白质含氮氧化分解后主要以尿素氮的形式排出因此结合24h尿中尿氮量可推算蛋白质代谢情况机体消耗定量的蛋白质机体消耗定量的蛋白质脂肪和碳水化合物产生定的产生定的热量时会相应的消耗一定量的o2产生一定量的co2代谢车相关指标?能量代谢指标静息能量消耗能量代谢指标静息能量消耗ree代谢状态代谢状态reereehb12呼吸商rq三大营养物质氧化率chofatpro代谢车相关指标?weir公式reekcald39vo211vco2144备注vco代表co的排出量vo代表13备注
人体能量消耗的测定方法
人体能量消耗的测定方法人体能量消耗的测定方法人体能量消耗是指人体在一定时间内消耗的能量的总和，是了解人体能量代谢状况的重要指标。
准确测定人体能量消耗对于合理调整饮食结构和进行体力活动非常重要。
以下将介绍几种常用的人体能量消耗的测定方法。
1. 直接测量法直接测量法是通过测量人体产生的能量来估算能量消耗。
常用的直接测量方法有：(1) 热量平衡法热量平衡法是通过测定人体内外产热平衡来估算能量消耗。
该方法需将受试者置于密闭环境中，测量进入和离开环境的能量量，并测定人体产热量和排泄的能量，以计算能量消耗。
(2) 氧气消耗法氧气消耗法是通过测量人体在静息和运动状态下的氧气摄入量来估算能量消耗。
使用氧气消耗仪器，测量受试者在呼吸内氧气和二氧化碳的含量，根据氧气摄入量和二氧化碳排出量的差异计算能量消耗。
2. 间接测量法间接测量法是通过测量与能量消耗相关的生理指标来推算能量消耗水平。
常用的间接测量方法有：(1) 代谢率测定法代谢率测定法是通过测量人体在静息或标准化活动状态下的氧气摄入量和二氧化碳排出量，计算出基础代谢率和活动代谢率，从而估算能量消耗。
(2) 心率测定法心率测定法是通过测量人体在不同活动强度下的心率变化来推算能量消耗。
根据心率与能量消耗之间的线性关系，通过心率表或心率仪器可以估算出能量消耗水平。
(3) 双标记法双标记法是使用示踪剂来测定人体能量消耗。
常用的双标记法是使用稳定同位素标记食物和身体组织，通过测定人体内和尿液中示踪剂的含量，计算能量消耗。
以上是几种常用的人体能量消耗的测定方法，每种方法都有其优缺点和适用范围。
在实际应用中，可以根据具体情况选择合适的方法进行测定。
为了提高测定结果的准确性，还可以结合多种方法进行综合分析和计算。
测定人体能量消耗对于促进健康和运动训练目标的实现具有重要的意义。
双标水法在能量代谢测定中的研究及应用现状
近３ 年 “ 九 畏 ”实 验研 究 分析 及展 望 ＝Ｒ ｖ ｗ ｏ ｘｅ ｍ ｎａ ０ 十 ｅｉ ｆｅｐｒ ｅ ｔ ｅ ｉ ｌ ｓ ｄｅ ｉｅ ｅ ｕ ａｉｈ ｉｏ ｓ 刊 ，中］游 琴 ，钟 赣生 （ 京 ｔｉ ｓ ｎｎ ｔ ｎｍ ｔ ｌｎｉ ｔ ｎ ［ ｕ ｏ ｎｅ ｕ ｂｉ ／ 北
２０ 年 第 １ ０８ ４卷 第 １ ９期
中 国学 术 期刊文 摘
１ ７
清学 、病 原学和 流行 病学 调查 三个 方面 综合 进行 ．虽 然 Ｃ ｅ ｎ ．ｊ ｕ ｉ ｊ 感染 后导致 Ｇ Ｓ的概 率很低 ，但 感 染相关 菌 型菌株 的危 险 性 明显 Ｂ 增高 ．ｃ ｍ ｆ的感染 在我 国普 遍存 在 ， 目前 研究 发现 高 危险菌 ． ｎ 型存 在于我 国北 方 ，有效 控制 Ｃ ｊｊｎ 感 染 ，加强 高危 菌 型的监 ．ｅ ｉ ｕ
中医 药大 学基础 医 学 院，北京 １０ ２） ／ 技导报 ． ２ ０ ，２ （） ０ ０９ ／科 一 ０ ８ ６７ ．
一
Hale Waihona Puke ８ ４～ ９２ 术 的概念 和 发展 模 式 ，结合 当 前技 术 现状 剖析 可 能 的实现 方 案 ， 最后 展望 其 前景 ．现 有 的健 康 检测 模 式 由于受 设 备价 格和 操 作 空 间所 限 ，大 多只 能在 医 院里 进 行 ，且 费用 昂贵 ，检测 流程 十 分 繁 琐 ，不便 在 广大 人群 中普及 ． 可 随时 随地 获取 人 体 自身健 康 信 息 的 ＤＹ 技术 ，是 医学发 展 的必然 ，而 实现 量大 面广 的低 成本 构件 Ｉ 是关 键． 由于计 算机 和 网络 技术 正 全 面走 向普 及 ，借 助这 种 随 处 可见 的载 体 提供 的软 硬件 环 境 ，可 望 分 门别类 地研 制 出一 系 列使
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既往研究-肝硬化
肝硬化(n=100)
REE(kcal/day)
REE H-B(kcal/day) REE/REE H-B(%) RQ CHOE（%） FATE（%） PROE（%）
1274.27±316.36
1493.80±246.80 85.81±18.43 0.87±0.05 47.20±21.43 27.74±18.64 32.81±19.89
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代谢车配件及新代谢车
10
代谢车原理
能量守恒和化学反应等比定律
碳水化合物 + 蛋白质 脂肪
O2
CO2 + H2O + 热量
机体消耗一定量的蛋白质、脂肪和碳水化合物，产生一定的 热量时，会相应的消耗一定量的O2，产生一定量的CO2
不同物质反应产生的CO2和O2比例不同，因此依据两者
比值（呼吸商，RQ）可推算能量的来源
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测试前准备
代谢车操作者准备 1、测试时环境温度24℃～26℃，湿度为45％～60％， 大气压为101～102.4 kPa(758～768 mmHg)，约等 于标准大气压。 2、插上电源，打开电源板的开关，气泵指示灯（红色） 亮，预热30分钟。 3、按动电脑主机开关，启动电脑，点击桌面breeze 图标，进入代谢车操作界面。 4、流量、气体定标。 5、测试，最初5分钟数据删除，曲线平稳至少10分钟， 不平稳适当延长，总测试过程不超过30分钟。
低代谢 碳水化合物氧化率降低 蛋白氧化率升高 蛋白质-能量营养不良
既往研究-慢加急性肝衰竭
慢加急性肝衰竭
(n=100)
REE(kcal/day) 1402.05±480.07 REE H-B(kcal/day) 1537.74±228.88 REE/REE H-B(%) 89.55±21.46 RQ CHOE（%） FATE（%） PROE（%） 0.83±0.07 39.25±20.39 36.17±18.26 24.58±17.57
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既往研究-慢性肝炎
正常代谢 RQ及营养物质氧化比例基本正常
慢性肝炎 （n=82） REE(kcal/day) 1396.77±384.80 1530.67±227.13 90.83±24.33 0.89±0.07
CHO FAT PRO 22.89% 18.77% 58.30%
REE H-B(kcal/day) REE/REE H-B(%) RQ
条件苛刻，实际工作中难以满足 BEE 一般由Harris- Benedict( H-B )公式计算 所得
5
Harris-Benedict (H-B)公式
男性
REE(kcal/d)= 66.473+13.752xW+5.003xH-6.755xA
女性
REE(kcal/d)=655.096+9.563xW+1.85xH-4.676xA
13
代谢车相关指标
代谢状态：REE/REE H-B %（实测REE占HB公式预计值百分比）
代谢状态 低代谢 正常代谢 高代谢 REE/REE H-B % ＜90% 90～110% ＞110%
14
代谢车相关指标
呼吸商（RQ）= VCO2/VO2，一定时间 内机体的CO2产量与O2消耗量的比值 健康人安静状态下：
体力活动消耗 （15%-30%） 食物特殊动力作用
（specific dynamic action, SDA）
青少年生长发育所需能量
4
基础能量消耗
基础能量消耗（basal energy expenditure，BEE）：是
指维持生命的最低能量消耗，即人体在安静和恒 温条件下（18℃～25℃），禁食12小时后，静卧、 放松而又清醒时的能量消耗。此时能量仅用于维 持体温和呼吸、血液循环及其他器官的生理需要
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慢性肝病
国内观点
肝硬化以低代谢为主，CHO氧化降低，PRO 氧化增加 慢性重型肝炎为低或正常代谢，CHO氧化降 低，FAT氧化增加
• •
范春蕾, 吴燕京, 丁惠国, 等.慢性重型病毒性肝炎的能量代谢及糖、蛋白质、脂肪氧化.中国临床营养杂志，2006，14: 111-4 孟庆华, 于红卫, 冯岩梅, 等. 慢性重型病毒性肝炎患者的能量代谢特点及相关性研究. 中华医学杂志, 2007, 87(42): 2982-5
7
静息状态条件
测试前禁食或停止肠内营养治疗2h以上 停止吸氧及输液 晨起平卧位，避免肌肉活动至少30min 温度维持在24℃～26℃ 湿度维持在45%～60% 周围环境安静
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代谢车的构成
美国MedGraphics公司CCM/D营养代谢测试系统（简称代谢车）
1.流量测试模块 2.O2-CO2分析器模块 3.Breath-by-Breath Canopy 营养代谢测试头罩组件 4.计算机系统及打印机、显 示器 5.系统基本套件(含采样管路 等) 6.移动式推车或桌面工作台 7.WINDOWS XP操作系统 8.BREEZE SUITE 操作软件包 9.系统操作手册 10.三升定标筒
氧化底物 100%碳水化合物 100%脂肪 100%蛋白质 混合饮食 RQ值 1.0 0.7 0.8 0.85 ～0.90
15
代谢车相关指标
收集代谢车检查当日24小时尿，测尿中尿 素浓度，按如下公式计算尿总氮：
尿总氮(g/d)=1.25*24小时尿尿素浓度（mmol/L） *28(g/mol)*10-3*尿量(L/d)
公式中H 表示身高，单位为cm；W表示体重， 单位为kg；A表示年龄，单位为年。
6
静息能量消耗
静息能量消耗（rest energy expenditure，REE）：
是指机体禁食2h以上，在合适温度下平卧休息30min后的 能量消耗，主要用于维持机体细胞、器官的正常功能和人 体的觉醒状态
与BEE相比，REE多了食物特殊动力作用和完全清醒状态 时的能量代谢，较BEE高出10%左右，ห้องสมุดไป่ตู้占TEE 的65 ％～70％，可反映全天静息能量代谢情况 条件容易满足，临床应用广泛，可由机器测得
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代谢车现场操作
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测试过程截图
RQ值
VO2
REE
VCO2
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代谢车报告
基本信息
测试和分析时间
REE实测、预计值及代谢状态 呼吸商
三大营养物质供能值及比率
24小时尿总氮
非蛋白质呼吸商
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代谢车报告分析
能量代谢指标 静息能量消耗（REE）：1178kcal/d 代谢状态（REE/REE H-B %）：58% 呼吸商 (RQ) ：0.86 三大营养物质氧化率（CHO%、FAT%、 PRO%）：48%、36%、16%
临床指导意义
了解不同疾病以及疾病不同程度下患者机体的能量和 物质代谢状态，评价其营养状况 结合测定结果，有助于个体化营养支持方案的制定， 合理调整饮食结构及数量 动态观察患者营养代谢状态的改变、评价营养支持效 果 结合RQ值预测患者预后情况
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测试前准备
患者准备
1、根据病情需要，晚8-9点可正常睡前加餐。测试前 一日晚10点以后禁食。禁食8-10小时，勿超过12小时。 2、测试时间：晨起6点至8点，测试前平卧30分钟以 上。 3、整个代谢车操作过程要求受试者保持清醒状态并 要求尽量安静不动。 4、测试结束后领取桶，从测试结束收集24小时尿至 桶内，混匀后1管送检尿电解质+肌酐+尿素氮，记录 24小时总尿量。 5、详细记录代谢车检查近3天饮食。
26
影响因素
患者：疾病状态：肺炎、哮喘、大量胸腹水、甲状腺
REE
疾病、糖尿病等 药物食物：激素、支气管扩张剂、茶、咖啡等 本身特点：年龄、性别、活动量
测试状态：进食、肠内营养、液体治疗、温度、湿度、
REE
环境、肌肉活动、吸氧等
机器因素：面罩密封性、采样管通畅、氧电池损耗、风扇
REE
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影响因素
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慢性肝病
国外的研究主要集中在慢性肝炎和肝硬化 多数学者认为肝硬化患者
REE偏高，处于高代谢状态 氧化底物以脂肪为主 RQ值偏低 类似于饥饿状态
部分研究认为：58% 能量代谢正常 12% 低能量代谢状态
Guglielmi FW, Panella C, Buda A, et al. Nutritional state and energy balance in cirrhotic patients with or without hypermetabolism. Dig Liver Dis, 2005, 37: 681-8
结果判定：低代谢，RQ及三大营养物质氧化率 无明显异常