间接热量测量法

间接热量测量法（indirect calorimetry）是借由测量生物体之二氧化碳和含氮废物（一般而言，水生生物是氨，陆地生物是尿素）的产生量，或是借由测量生物体消耗的氧气，计算生物体产生的热量。测量时，间接热量仪测量气体交换（休息和稳定运动期间的氧气消耗量和二氧化碳产生量），估计体内受质利用与能量代谢的形式与速率。这种技术提供了重要的资料，而且是非侵入性的，可以与其他方法合并使用，用于营养同化、产热、运动的能量学，和代谢疾病的发病机制等许多方面的研究。

间接热量测量法。自主呼吸的受试者，使用顶罩（Canopy hood）以稀释法测量氧气摄入与二氧化碳产生量，再以间接热量测量仪估计消耗的能量。

理论背景

测量氧气消耗量与二氧化碳产量，假设所有氧气都用于氧化燃料，收集了所生成的所有CO ₂，就可以计算产生的能量总量。“能量生产”是指将氧气和营养物质的化学能，转化为ATP的化学能，以及氧化过程中损失的一些能量。

呼吸间接热量仪（respiratory indirect calorimetry）是非侵入性而准确的代谢率测量方法，误差小于1%。

其结果再现性高，被视为是标准方法，可以估计BEE和REE，以及身体所代谢的主要营养物。其原理是借由测量某段时间内氧气的消耗量与二氧化碳的产生量，间接估计主要营养物质氧化所产生的热量。 热量计有一个气体收集器，与受试者呼吸道连接，经过单向阀门收集与测量受试者每分钟吸入的氧气与吐出的二氧化碳的量与浓度。之后依据威耳公式（Weir formula）计算休息状态能量消耗量（REE），经由电脑计算显示结果。

威耳公式如下：

代谢率（千卡／日） = 1440 (3.94 VO₂ + 1.11 VCO₂)

• VO₂ ：每分钟氧气消耗量
• VCO₂ ：每分钟二氧化碳产生量

另一个公式是：

$M=VO_{2}\left({\frac {RQ-0.7}{0.3}}e_{c}+{\frac {1-RQ}{0.3}}e_{f}\right)$

• RQ：呼吸商（生成的二氧化碳体积与消耗的氧气体积之比率）
• $e_{c}$是21.13千焦耳（5.05千卡） ：使用一升氧气氧化糖类之反应所产生的热量
• $e_{f}$是19.62千焦耳（4.69千卡） ：也就是使用一升氧气氧化脂肪的反应所产生的热量。

其所得结果在呼吸商=1时（仅燃烧糖类）与威耳公式相同，在呼吸商=0.7时（仅燃烧脂肪）几乎与威耳公式相同。

历史

安托万·拉瓦锡(Antoine Lavoisier) 在 1780 年提出，可以使用多变数回归法，从耗氧量估计产生的热量。但到1900年左右才将间接热量测量法应用于动物的热力学。 直到最近的二、三十年，随着全肠外营养、跨团队营养医疗、小型、可靠、相对便宜的热量仪的出现，间接热量测量法才得到广泛的应用。

测量方法

• 道格拉斯袋：受试者呼出的气体收集于可伸缩的密封袋中。 之后分析收集的气体的体积和成分。
• 顶罩（Canopy）：基本原理是稀释法，也是临床营养学上测量休息态能量消耗量的标准技术。 测试需时数分钟，受试者舒适地平躺，头部置于透明罩中，该罩连接到一可调节通气量的气体泵。受试者呼出的气体被新鲜空气稀释后，将混合的气体以仪器分析。由于已知通气量，借由测量新鲜空气与稀释气体中的氧气与二氧化碳的分率，可计算出氧气消耗率与二氧化碳产生率，再换算成休息态能量消耗量。
• 面罩（逐次呼吸）：受试者戴上面罩，面罩连接涡轮式流量计，测量受试者呼出和吸入的气体，以及受试者每分钟换气量。同时气体样品传送到分析仪，可计算出氧气消耗量二氧化碳产生量，换算成能量消耗量。
• 经由呼吸器的测量（适用于加护病房）：对于气管内插管使用呼吸器的病人，可将气管内管接上特殊转接头，测量吸入／呼出的氧气与二氧化碳量，换算成能量消耗量。

应用

从间接热量测量法可以得知：

• 休息状态能量消耗量：可了解受试者的能量消耗量或24小时的热量需求。
• 呼吸商：借此推测受试者的营养素使用情形。

间接热量测量法的研究结果，让我们了解了对于伤害的过度代谢反应，以及针对不同的疾病状态与器官衰竭的情形，设计能被有效吸收的营养治疗方案，影响了内科学与外科学的医疗，包括特殊病房的温度调整，以及病人脱离呼吸器的过程。