论著 · 烧伤代谢与营养｜不同代谢分期下重症烧伤患者静息能量消耗值的计算公式选择与分析
文摘
科学
2024-07-22 17:37
北京
不同代谢分期下重症烧伤患者静息能量消耗值的计算公式选择与分析
作者单位：浙江大学医学院附属第二医院烧伤与创面修复科，杭州 310009
引用本文：邹文, 韩春茂, 金荣华, 等. 不同代谢分期下重症烧伤患者静息能量消耗值的计算公式选择与分析[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2024, 40(7): 634-642. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20240229-00080.
摘要
目的 探究不同代谢分期下重症烧伤患者静息能量消耗（REE）值的变化及其最佳计算公式的选择。
方法 该研究为回顾性观察性研究。2020年4月—2023年12月，浙江大学医学院附属第二医院收治40例符合入选标准的重症烧伤患者，其中男32例、女8例，年龄（54±17）岁。入院后，对患者实施镇静镇痛、清创、植皮等临床常规治疗。于伤后3、5、7、9、11、14 d及此后每7天，对符合测量条件的患者采用间接测热法测量REE值（即REE测量值），直到患者康复或死亡。在测量患者REE的当日，分别采用Milner公式、Hangang公式、第三军医大学公式、Carlson公式、彭曦团队线性公式计算REE值（即REE公式计算值）。统计测量患者REE的伤后时间，并对患者在急性抑制期、代谢高涨期、代谢平衡期、代谢重塑期的临床特征进行比较。统计患者在4个不同代谢分期下REE测量值以及其与REE公式计算值的差值的变化。相对于REE测量值，计算REE公式计算值的10%准确率及20%准确率以评估其准确性，计算REE公式计算值的绝对百分比误差（APE）以评估其偏离情况，筛选4个不同代谢分期中最接近REE测量值的代谢公式（即最佳计算公式），进一步地探索影响不同代谢分期下最佳计算公式准确性的关键因子。
结果 测量重症烧伤患者REE的时间为伤后（40±19）d。在4个不同代谢分期中，患者在代谢重塑期的年龄最大、身高最高、体重最重、体重指数最大、体表总面积最大。患者代谢重塑期的年龄显著大于急性抑制期和代谢高涨期（t值分别为-3.02、-4.20，P值均<0.05），体重显著重于代谢高涨期和代谢平衡期（t值分别为-1.97、-2.61，P值均<0.05），体重指数显著高于代谢高涨期（t=-2.90，P<0.05），体表总面积显著大于代谢高涨期和代谢平衡期（t值分别为-2.02、-2.27，P值均<0.05）。患者REE测量值在4个不同代谢分期中无显著变化（P>0.05）；除彭曦团队线性公式（P>0.05）外，在不同代谢分期中REE的Milner公式、Hangang公式、第三军医大学公式、Carlson公式计算值分别与REE测量值的差值总体比较，差异均具有统计学意义（H值分别为14.50、27.15、37.26，F=11.80，P<0.05）。10%准确率、20%准确率、APE的综合分析显示，在急性抑制期，REE的彭曦团队线性公式计算值最接近REE测量值，且REE的彭曦团队线性公式计算值的APE显著低于Milner公式、Hangang公式、第三军医大学公式、Carlson公式（t值分别为9.00、-2.10、5.95、6.68，P值均<0.05）；在代谢高涨期，REE的Hangang公式计算值最接近REE测量值，且REE的Hangang公式计算值的APE显著低于Milner公式、第三军医大学公式、Carlson公式、彭曦团队线性公式（t值分别为10.20、10.33、10.65，5.87，P值均<0.05）；在代谢平衡期，REE的Hangang公式计算值最接近REE测量值，且REE的Hangang公式计算值的APE显著低于Milner公式、第三军医大学公式、Carlson公式（t值分别为7.11、8.52、8.60，P值均<0.05）；在代谢重塑期，REE的第三军医大学公式计算值最接近REE测量值，且REE的第三军医大学公式计算值的APE显著低于Milner公式、Hangang公式、Carlson公式（t值分别5.12、2.45、6.26，P值均<0.05）。在急性抑制期，不存在影响彭曦团队线性公式计算准确性的关键因子（P>0.05）；在代谢高涨期，烧伤总面积是影响Hangang公式计算准确性的关键因子（比值比为1.00，95%置信区间为1.00~1.10，P<0.05）；在代谢平衡期，伤后天数是影响Hangang公式预测准确性的关键因子（比值比为1.30，95%置信区间为1.10~1.40，P<0.05）；在代谢重塑期，不存在影响第三军医大学公式计算准确性的关键因子（P>0.05）。
结论 推荐在急性抑制期使用彭曦团队线性公式、代谢高涨期和代谢平衡期使用Hangang公式、代谢重塑期使用第三军医大学公式对重症烧伤患者REE值进行估算，并且要保障代谢高涨期和代谢平衡期影响最佳计算公式关键因子的准确性。
关键词：烧伤；量热法，间接；营养支持；能量代谢；静息能量消耗；重症烧伤患者；代谢分期
烧伤是指由热力、化学物质、电流等因素引起的组织损伤，主要影响皮肤及深层组织［1］。全球每年约有1 100万人遭受烧伤，其中约18万人死亡［2-4］。烧伤患者的死亡风险受多种因素，包括烧伤总面积、烧伤深度及是否伴吸入性损伤等［5］的影响。烧伤患者治疗期间，不合理的能量供给也会增加死亡风险。准确评估重症烧伤患者的能量需求是为其提供合理营养支持方案的基础。间接测热法是测量烧伤患者静息能量消耗（resting energy expenditure，REE）的金标准，但因其昂贵的设备成本和复杂的操作性而在临床应用中受限［6-7］。因此，采用目前常用的公式包括Milner公式［8］、Hangang公式［9］、第三军医大学公式［10］、Carlson公式［11］和彭曦团队线性公式［6］等估算烧伤患者REE成为一种简便有效的替代方法。但各公式的侧重点不同，预测准确性难以保证［12］。因此，明确各公式的适用条件，对于精准计算烧伤患者在不同阶段的实际能量需求具有重要意义。了解重症烧伤患者机体代谢变化、合理计算REE值并制订个体化的能量补充方案是优化营养治疗的关键［13］。传统上，烧伤患者代谢被简化为初期的抑制期和随后的长期亢进期，这种分类忽略了病程后期的代谢变化。彭曦等［13］提出，严重烧伤患者代谢在不同病程阶段存在显著差异，强调了精细化分期的重要性。根据最新研究，重症烧伤患者的代谢变化可细分为4个阶段：急性抑制期（伤后1~3 d）、代谢高涨期（伤后4 d~4周）、代谢平衡期（伤后5~8周）和代谢重塑期（伤后8周以上）［13-16］。本研究旨在探究不同代谢分期下重症烧伤患者REE值的变化及其最佳计算公式的选择，以便在临床实践中实施个体化的REE值计算和营养补充策略。本研究为回顾性非随机对照临床研究，项目的设计和实施经浙江大学医学院附属第二医院（以下简称本院）伦理委员会审批通过，伦理批号：（2024）伦审研（0225）号。纳入标准：年龄≥18岁，烧伤总面积≥50%TBSA或Ⅲ度烧伤总面积>20%TBSA，并在治疗期间规律采用间接测热法测量REE者［17］。排除标准：住院时间<48 h；合并严重的心脏、肾脏或肝脏疾病；感染未得到控制；患严重心理疾病者、滥用药物者、妊娠期妇女、正在参与其他临床试验者；吸入氧浓度>0.6且需要吸氧者；行胸腔闭式引流但气管切口或呼吸机管路气体泄漏者。2020年4月—2023年12月，本院收治40例符合入选标准的重症烧伤患者，其中男32例、女8例，年龄（54±17）岁，身高（168±7）cm，体表总面积（1.82±0.20）m2，烧伤总面积（75%±19%）TBSA，体重（73±16）kg，体重指数（26±5）kg/m2。在重症烧伤患者的治疗过程中，实施静脉滴注输液，同时配合镇静镇痛、抗感染药物及烧伤药膏治疗，并进行多次清创和植皮手术。预设伤后3、5、7、9、11、14 d及此后每7天，对重症烧伤患者采用间接测热法测量REE值（即REE测量值），直到患者康复或死亡。每次测量前确保患者没有进行任何可能严重影响代谢率的活动，如剧烈活动或手术。根据说明，确保患者处于气体浓度、温度及湿度条件适宜的环境，通过面罩连接气体分析仪得到REE测量值。由于患者伤后入院时间不同以及预设测量当天患者可能不符合测量条件，故每例患者测量次数不同。对40例患者进行共184次，包括急性抑制期13次、代谢高涨期87次、代谢平衡期65次、代谢重塑期19次测量。在测量患者REE的当日，分别采用Milner公式、Hangang公式、第三军医大学公式、Carlson公式、彭曦团队线性公式计算REE值（即REE公式计算值），见表1。其中，需要说明的是彭曦团队线性公式是将烧伤患者伤后1~35 d内实际测量的REE数据通过数学建模和非线性化处理得到的，因此该公式主要被纳入急性抑制期与代谢高涨期2个代谢阶段的研究。![]()
统计测量重症烧伤患者REE的伤后时间，并对患者在急性抑制期、代谢高涨期、代谢平衡期、代谢重塑期的临床特征进行比较。统计患者在4个不同代谢分期下REE测量值以及其与REE公式计算值的差值的变化。相对于REE测量值，计算REE公式计算值的10%准确率及20%准确率以评估其准确性，计算REE公式计算值的绝对百分比误差（absolute percentage error，APE）以评估其偏离情况［18-21］，筛选4个不同代谢分期中最接近REE测量值的代谢公式（即最佳计算公式）。10%准确率=测量次数（0.9×测量值<公式计算值<1.1×测量值）÷测量总次数公式计算值×100%，20%准确率=测量次数（0.8×测量值<公式计算值<1.2×测量值）÷测量总次数公式计算值×100%，APE=|公式计算值-测量值|÷测量值×100%。采用SPSS 28.0统计软件对数据进行分析。符合正态分布的计量资料数据以![]()
表示，整体比较采用单因素方差分析，两两比较采用配对样本t检验。不符合正态分布的计量资料数据以M（Q1，Q3）表示，整体比较采用Kruskal-Wallis检验，两两比较采用Mann-Whitney U检验。以公式中的计算因子为自变量、APE为因变量，采用多因素logistic回归分析评估影响不同代谢分期下最佳计算公式准确性的关键因子。P<0.05为差异有统计学意义。测量重症烧伤患者REE的时间为伤后（40±19）d。整体比较显示，重症烧伤患者在代谢重塑期年龄最大、身高最高、体重最重、体重指数最大、体表总面积最大。重症烧伤患者代谢重塑期的年龄显著大于急性抑制期和代谢高涨期（t值分别为-3.02、-4.20，P值分别为0.011、0.001）而与代谢平衡期接近（t=-0.64，P=0.529），身高与急性抑制期、代谢高涨期、代谢平衡期均接近（t值分别为-0.63、-1.13、-0.93，P值分别为0.538、0.208、0.363），体重显著重于代谢高涨期和代谢平衡期（t值分别为-1.97、-2.61，P值分别为0.045、0.018）而与急性抑制期相近（t=-1.04，P=0.318），体重指数显著高于代谢高涨期（t=-2.90，P=0.010）而与急性抑制期、代谢平衡期相近（t值分别为-0.93、-1.60，P值分别为0.373、0.129），体表总面积显著大于代谢高涨期和代谢平衡期（t值分别为-2.02、-2.27，P值分别为0.049、0.037）而与急性抑制期相近（t=-1.01，P=0.331），烧伤总面积与急性抑制期、代谢高涨期、代谢平衡期均接近（t值分别为1.38、1.84、0.89，P值分别为0.192、0.084、0.386）。见表2。![]()
2.2 REE测量值及其与REE公式计算值的差值比较
REE测量值在急性抑制期、代谢高涨期、代谢平衡期、代谢重塑期无显著变化（P>0.05）；除彭曦团队线性公式（P>0.05）外，在不同代谢分期中REE的Milner公式、Hangang公式、第三军医大学公式、Carlson公式计算值分别与REE测量值的差值总体比较，差异均具有统计学意义（P<0.05）。其中，REE的Milner公式、第三军医大学公式和Carlson公式计算值均值在4个不同代谢分期均大于REE测量值且其差值在急性抑制期最大，REE的Hangang公式计算值均值在急性抑制期大于REE测量值，而在其余3个时期小于REE测量值。见表3。![]()
2.3 不同分期下REE公式计算值的准确性及偏离情况
10%准确率、20%准确率、APE的综合分析显示，在急性抑制期，REE的彭曦团队线性公式计算值最接近REE测量值，且REE的彭曦团队线性公式计算值的APE显著低于Milner公式、Hangang公式、第三军医大学公式、Carlson公式（t值分别为9.00、-2.10、5.95、6.68，P值分别为<0.001、0.023、<0.001、<0.001）；在代谢高涨期，REE的Hangang公式计算值最接近REE测量值，且REE的Hangang公式计算值的APE显著低于Milner公式、第三军医大学公式、Carlson公式、彭曦团队线性公式（t值分别为10.20、10.33、10.65、5.87，P值均<0.001）；在代谢平衡期，REE的Hangang公式计算值最接近REE测量值，且REE的Hangang公式计算值的APE显著低于Milner公式、第三军医大学公式、Carlson公式（t值分别为7.11、8.52、8.60，P值均<0.001）；在代谢重塑期，REE的第三军医大学公式计算值最接近REE测量值，且REE的第三军医大学公式计算值的APE显著低于Milner公式、Hangang公式、Carlson公式（t值分别5.12、2.45、6.26，P值分别为<0.001、0.045、<0.001）。见表4。![]()
多因素logistic回归分析显示，在急性抑制期，不存在影响彭曦团队线性公式计算准确性的关键因子（P>0.05）；在代谢高涨期，烧伤总面积是影响Hangang公式计算准确性的关键因子（P<0.05）；在代谢平衡期，伤后天数是影响Hangang公式预测准确性的关键因子（P<0.05）；在代谢重塑期，不存在影响第三军医大学公式计算准确性的关键因子（P>0.05）。见表5。![]()
合理而及时的能量补充在重症烧伤患者救治中发挥了关键作用，烧伤患者一方面因为创面的暴露和创伤应激反应而消耗剧增，急需大量能量补给；另一方面又存在营养底物利用障碍导致能量补充和利用困难。如何对重症烧伤患者实施有效的营养治疗是一个亟待解决的重要问题，其核心在于充分了解烧伤代谢变化的复杂性并准确把握烧伤代谢规律和对其进行合理分期，进而在不同的代谢阶段准确计算患者能量需求、采用相应的营养治疗策略［22-23］。为了更好地指导和制订个性化的能量补充策略，本研究针对不同代谢分期中公式选择的准确性和偏离性进行分析。本研究显示，重症烧伤患者的代谢重塑期体重较其余3个代谢分期明显升高，由此导致该期患者体重指数也明显升高。结合转归情况，观察到在代谢重塑期患者创面基本封闭，从而使得体表总面积得以恢复［23-24］。在代谢重塑期，患者对能量需求有所降低，对蛋白质和其他营养素的需求则逐渐增加，此时患者膳食结构改善，加上富含蛋白质和特殊医学用途配方食品的应用，满足了患者对营养的需求［25-26］，因此患者体重和体重指数均明显升高。本研究还显示，在4个不同代谢分期中，患者的REE测量值没有明显差异；而REE的Milner公式、Hangang公式、第三军医大学公式、Carlson公式计算值与REE测量值的差值均存在显著的差异，间接反映对患者全疗程进行更详细的代谢分期是必要的。本研究显示，在急性抑制期，采用彭曦团队线性公式预测患者REE的准确性较好；在代谢高涨期和代谢平衡期，Hangang公式的预测性较好，虽然在这2个代谢分期中，患者的代谢情况浮动较大且存在明显的差异，但Hangang公式充分考虑了年龄、体重、烧伤总面积和伤后天数等因素，能够综合判断该时段内患者实际能量需求；在代谢重塑期，推荐使用第三军医大学公式预测患者REE，与文献报道情况［9］一致，但第三军医大学公式存在高估风险，临床实践也同样证明第三军医大学公式虽然简单实用，但它高估了大面积烧伤患者的REE。有研究显示，在烧伤总面积为31%~50%TBSA、51%~70%TBSA和71%~100%TBSA的患者中，采用第三军医大学公式计算得到的REE值分别比REE测量值高15%、23%和40%［27-28］，另外由于该公式没有考虑伤后天数，似乎并不适合直接应用于治疗主要阶段的前3个分期内REE值的计算［29-30］。影响烧伤患者REE公式计算值准确性的因素包括烧伤严重程度、烧伤总面积及患者年龄、性别和体重等，同时不同代谢阶段的代谢率和营养需求也会对患者的能量需求产生影响［31-32］。本研究显示，烧伤总面积是影响代谢高涨期Hangang公式计算准确性的关键因子。有研究表明，烧伤总面积每增加1%TBSA则能量消耗增加105 kJ，因此在一定范围内，烧伤总面积能够很好代表患者能量需求的实际变化趋势［33］。然而，当烧伤总面积达到一定程度时，REE值就不再成比例增加，这时伤后天数则是影响REE公式计算值准确性的重要因素。目前大多REE计算公式都是基于线性方程，且很多公式都没有考虑到伤后天数的变化［34］。研究表明，伤后14 d内，REE值以193~252 kJ的速率逐日增加；14 d后，REE值以71~92 kJ的速率逐日增加，这意味着在烧伤后期，REE的每日增量减少了约84~105 kJ［35-36］。本研究显示，代谢平衡期，将伤后天数考虑在内的Hangang公式是REE计算值的最佳公式，且伤后天数是影响其准确性的关键因子。本研究存在一定的局限性。烧伤患者的代谢是非常复杂的动态变化过程，包括患者自身条件和外部医疗措施在内的多种因素均会对其REE测量值及REE公式计算值产生影响。因此，目前无法做到REE公式计算值与实际能量消耗完全一致。虽然本研究初步揭示了在不同代谢分期内患者REE需求量的最佳计算公式，也提供了其准确度和偏差范围，但依然只能提供参考。在临床实践中，本团队鼓励临床医师综合考虑公式计算值和患者机体实际情况，除了考虑预测的能量需求外，还必须考虑患者的代谢能力，保障能量计算和补充合适且能够被患者充分利用，从而达到个体化精准治疗目的。本研究对40例重症烧伤患者不同代谢分期下的REE进行了共183次测量，并于测量当日采用常用公式进行REE值计算。结果显示，不同代谢分期下患者的临床特征存在明显差异（表2）。该结果提示，本研究在一定程度上可以规避单个患者进行多次测量数据间的串扰，后续研究中将会增加患者数量，并随机选择患者多次测量中的一次测量值纳入统计来完全规避数据串扰的问题。另外，本研究样本量相对较小，可能影响结果的普遍性，且研究为回顾性设计，存在潜在的偏倚风险。未来研究会扩大样本量、采用前瞻性设计并考虑多中心合作，以增强研究结果的可靠性和适用性。本研究显示，在急性抑制期采用彭曦团队线性公式预测患者REE值的准确性最好但存在高估风险；在代谢高涨期和代谢平衡期采用Hangang公式预测患者REE值准确性最好但存在低估风险，另外烧伤总面积是影响代谢高涨期最佳计算公式准确性的关键因子，而伤后天数是影响代谢平衡期最佳计算公式准确性的关键因子；在代谢重塑期，第三军医大学公式预测患者REE值准确性最好，但存在高估风险。综上，推荐在急性抑制期使用彭曦团队线性公式、代谢高涨期和代谢平衡期使用Hangang公式、代谢重塑期使用第三军医大学公式进行重症烧伤患者REE值的计算，并且要保障影响最佳计算公式关键因子的准确性。作者贡献声明
邹文：研究设计、论文撰写；韩春茂：研究设计、论文修改、经费支持；金荣华：研究指导；沈涛：数据收集、统计分析参考文献略
引用本文: 沈涛, 张莉萍, 汪怡然, 等. 镇静治疗对特重度烧伤患者静息能量消耗的影响及能量估算公式的选择[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2022, 38(8): 714-721. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220530-00207.
引用本文: 娄家祺, 李琦, 崔庆伟, 等. 肠内免疫营养支持治疗对具有营养风险的成年烧伤患者疗效的前瞻性随机对照研究[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2022, 38(8): 722-734. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220327-00094.
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