Anwendung der indirekten Kalorimetrie zur Ernährungssteuerung bei kleinen Frühgeborenen

Abstract

Background: We investigated the practical use of indirect calorimetry for the individual nutritional support of preterm infants in order to answer the question whether it is possible to reliably calculate energy expenditure, fat and carbohydrate oxidation in preterm infants individually by using the results of a timed 6-hour-measurement of oxygen consumption and carbon dioxide production.

Patients:Measurements were performed in 20 preterm infants (gestational age 30.2±0.6 weeks, birth weight 1.09 ± 0.07; mean±SEM) at a mean postnatal age of 25 ±4 days and with a body weight of 1.35±0.06 kg,

Methods: Carbon dioxide production (24h-VCO₂), oxygen consumption (24h-VO₂) and respiratory quotient (24h-RQ) were measured by indirect calorimetry for 24 hours using the Deltatrac® II metabolic monitor (Datex, Helsinki, Finland). Additionally, 6h-VCO₂,6h-VO₂ and 6h-RQ were determined by measurement over 6 hours. The patients' energy expenditure, fat and carbohydrate oxidation were calculated from VCO₂ and VO₂ measured over a 24 hour- and 6 hour-period with or without consideration of urinary nitrogen excretion (N_U).

Results: If N_U was not included in the calculation of energy expenditure, the values differed by maximally 1.1% from the calculations including N_U. The correlations between the 24h-RQ and the calculated 24h-fat or 24 h-carbohydrate oxidation values were statistically significant (r= - 0.99; p = 0.0001 andr= 0.773; p = 0.0002 respectively). However, in individual patients, it was not possible to predict 24 h energy expenditure, fat and carbohydrate oxidation of preterm infants using values determined by 6 h indirect calorimetry.

Conclusion: The determination of the urine-nitrogen excretion is not necessary for calculation of energy expenditure of preterm infants. It is possible to estimate fat and carbohydrate oxidation of preterm infants by the measured 24h-RQ, but 6 h indirect calorimetry is not accurate enough for calculating the individual nutritional needs of preterm infants in clinical practice. Indirect calorimetry over 24 h may be helpful in the management of selected patients with nutritional problems.

Zusammenfassung

Fragestellung: Erlaubt eine 6-Stunden-Messung von Sauerstoffverbrauch und Kohlendioxidproduktion mittels indirekter Kalorimetrie die genaue individuelle Berechnung von Energieumsatz, Fett- und Kohlenhydrat-Oxidation Frühgeborener, so daß die indirekte Kalorimetrie als Routinemethode der Ernährungssteuerung im stationären Bereich anwendbar wäre?

Patienten: 20 kleine Frühgeborene; Gestationsalter 30,2 ±0,6 Wochen (MW ±SEM), Geburtsgewicht 1,09±0,07 kg, mittleres Postnatalalter am Untersuchungstag 25±4 Tage, Körpergewicht 1,35±0,06 kg.

Methoden: Messung der Kohlendioxidabgabe (24 h-VCO₂), des Sauerstoffverbrauches (24h-VO₂) und des Respiratorischen Quotienten (24h-RQ) mittels indirekter Kalorimetrie über 24 Stunden (Respirometer: Deltatrac® II, Datex, Helsinki, Finnland). Aus den Meßwerten eines 6-Stunden-Intervalls wurden zusätzlich 6h-VCO₂, 6h-VO₂ und 6h-RQ ermittelt. Der Energieumsatz, die Fett- und die Kohlenhydrat-Oxidation der Patienten wurde aus den Meßwerten der 6h- und 24h-Messungen jeweils mit und ohne Berücksichtigung der Urin-Stickstoffausscheidung berechnet.

Ergebnisse: Die Vernachlässigung der Urin-Stickstoffausscheidung bei der Berechnung des Energieumsatzes führte zu einem maximalen Fehler von 1,1%. Die Abhängigkeit der Fett- bzw. Kohlenhydrat-Oxidation vom 24h-RQ war statistisch signifikant (r = - 0,99; p = 0,0001 bzw. r= 0,773; p = 0,0002). Die individuelle Berechnung von Energieumsatz, Fett- und Kohlenhydrat-Oxidation Frühgeborener aus Meßwerten einer 6-Stunden-Respirometrie erwies sich aufgrund der großen Streuung der Einzelwerte jedoch als sehr ungenau.

Schlußfolgerung:Nur durch 24-h-Messung des RQ, nicht in einem wesentlich kürzeren Intervall von 6 h, ist die Abschätzung der Fett- und Kohlenhydrat-Oxidation möglich. Die Bestimmung der Urin-Stickstoffausscheidung ist zur Berechnung des Energieumsatzes Frühgeborener nicht erforderlich. Die indirekte Kalorimetrie ist als klinische Routinemethode zur individuellen Ernährungssteuerung kleiner Frühgeborener nicht geeignet, kann jedoch als 24-h-Messung gezielt bei Patienten mit Ernährungsproblemen eingesetzt werden.

Key words

indirect calorimetry - preterm infants - energy expenditure - fat oxidation - carbohydrate oxidation

Schlüsselwörter

Indirekte Kalorimetrie - Frühgeborene - Energieumsatz - Fett-Oxidation - Kohlenhydrat-Oxidation