СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОЛЖНОГО ОСНОВНОГО ОБМЕНА ЧЕЛОВЕКА Российский патент 2015 года по МПК A61B5/00 A61B5/107 

Изобретение относится к медицине, к определению должного значения одного из базовых показателей функционального состояния организма человека в покое, а именно должного основного обмена (ДОО), и может быть использовано в клинической физиологии, физической культуре и спорте, кардиологии, эндокринологии и других областях медицины.

Знание ДОО необходимо для оценки отклонения от должных значений реальных измерений основного обмена, которые могут осуществляться двумя способами: прямой калориметрией, основанной на измерении выделяемого телом тепла в состоянии покоя, и непрямой калориметрией, основанной на определении объемов выдыхаемого СО₂ и поглощаемого О₂ на определенном временном промежутке в состоянии покоя и последующем вычислении ОО.

В настоящее время для определения ДОО используются таблицы Гарриса-Бенедикта [3], составленные на основе большого экспериментального материала, в которых определение ДОО производится в зависимости от пола, массы тела, роста и возраста. Помимо таблиц существуют и формулы Гарриса-Бенедикта [5], в которых используются линейно-регрессивные зависимости для вычисления ДОО:

для женщин ДОО=655+9,5·Вес(кг)+1,8·Рост(см)-4,7·Возраст(годы);

для мужчин ДОО=66+13,7·Вес(кг)+5·Рост(см)-6,8·Возраст(годы).

Другой подход вычисления ДОО может быть реализован только на основе уравнений, где показатели роста (Р) и массы тела (МТ) взаимоувязаны в физическом смысле.

Тела различных людей можно рассматривать как подобные, особенно в случае нормального соотношения роста и веса. Математически объем тела можно описать произведением V_т=Р·МТ·k, где Р - рост, МТ - масса тела, k - коэффициент, зависящий от соотношения в теле воды, тощей массы и жира. В случае нормального соотношения роста и массы тела у людей коэффициент k можно считать практически одинаковым, а отношение объемов тел (V_т) рассчитывать исходя из показателей роста и массы тела, т.е. V_т1/V_т2=(Р₁·MT₁)/(Р₂·МТ₂). Точно такое же соотношение будет и между другими объемными показателями двух подобных тел, например между объемами циркулирующей крови двух подобных тел [1, 2]: ОЦК₁/ОЦК₂=(Р₁·MT₁)/(Р₂·MT₂). Если известен объемный показатель (V_э) «эталонного» для расчетов тела, то объемный показатель другого тела (V_т) можно вычислить по формуле V_т=V_э·(P·MT)/(Р_э·МТ_э). Если отношение (P·MT)/(Р_э·МТ_э) определить как индекс объема (И_v), то V_т=V_э·И_v.

Но ДОО - это не объемная (не кубическая) величина. Изменения ДОО у женщин при отклонении роста и массы тела от значений, принятых при расчетах за эталонные, будут пропорциональны не изменению объема, а усредненному изменению линейных характеристик тела, которое определяется как корень кубический от индекса объема (И_v ^1/3), т.е. ДОО=ДОО_э·И_v ^1/3. По этому уравнению возможно вычисление даже максимального уровня ДОО, который наблюдается относительно росто-весовых показателей в возрасте 11 лет, если в качестве ДОО_э взять 1397 ккал (значение ДОО у девушек 150 см 49 кг в возрасте 11 лет), т.е ДОО₁₁=1397·И_v ^1/3.

Таблица 1. ДОО девушек 11 лет. Рост, см МТ, кг И_v И_v ^1/3 ДОО₁₁=1397·И_v ^1/3 (% откл. от табл.) ДОО по Гаррису-Бенедикту (ккал) таблицы формулы (% откл. от табл.) 140 39 0,743 0,906 1265 (+0,7%) 1256 1225,8 (-2,46%) 150 49 1 1 1397 (0) 1397 1338,8 (-4,35%) 160 55 1,197 1,062 1483 (-0,07%) 1484 1413,8 (-4,97%) 172 60 1,404 1,12 1564 (+0,3%) 1560 1482,9 (-5,2%)

Отклонения значений ДОО, вычисленных по формуле OO=1397·И_v ^1/3, от табличных значений составляют менее 1%, тогда как отклонения от табличных значений ДОО, вычисленных по формулам Гарриса-Бенедикта, варьируют от 2,46 до 5,2%.

После достижения максимального значения роста и веса в юности, а соответственно и максимальных значений ДОО в последующие годы идет снижение показателей ДОО с возрастом. Интенсивность этого снижения ДОО в юности (с 11-го до 21 года) носит неравномерный характер. Для вычисления ДОО по формуле ДОО=ДОО_э·И_v ^1/3 в качестве ДОО_э нужно использовать величины, приведенные в таблицах 1, 2 и 3.

Таблица 2. ДОО_э (ккал) девушек в возрасте 12-20 лет. В 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ДОО_э 1383 1368 1348 1329 1326 1323 1316 1309 1302

Таблица 3. ДОО женщин в 21 год (ДОО₂₁=1300·И_v ^1/3). Р, см MT, кг И_v И_v ^1/3 ДОО₂₁= 1300·И_v ^1/3 (% откл. от табл.) OO по Гаррису-Бенедикту (ккал) Табл. Формулы (% откл. от табл.) 150 46 0,939 0,979 1272,7 (+0,1%) 1271 1263,3 (-0,8%) 150 49 1 1 1300 1300 1291,8 (-0,6%) 160 55 1,197 1,062 13 80,6 (+0,1%) 1379 1366,8 (-0,9%) 176 66 1,58 1,165 1514,5 (+0,1%) 1513 1500,1 (-0,9%) 180 78 1,91 1,241 1613 (-1,49%) 1637 1621,3 (-0,97%)

После 21 года интенсивность возрастного снижения ДОО носит равномерный характер: ДОО=ДОО₂₁-4,64·(В-21), где В - возраст в годах.

Таблица 4. ДОО женщин 45 лет. Р, см М Т, кг ДОО₂₁=1300·И_v ^1/3 ДОО₄₅=ДОО₂₁-4,64·(В-21) (% откл. от табл.) OO по Гаррису-Бенедикту (ккал) Таблицы Формулы (% откл. от табл.) 150 46 1272,7 1161,3 (+0,1%) 1160 1263,3 (-0,8%) 150 49 1300 1188,6 (-0,03%) 1189 1291,8 (-0,6%) 160 55 1380,6 1269,2 (+0,1%) 1268 1366,8 (-0,9%) 176 66 1514,5 1403,1 (+0,1%) 1402 1500,1 (-0,9%) 180 78 1613 1501,6 (-1,62%) 1526 1621,3 (-0,97%)

У мужчин изменения ДОО при отклонении роста и массы тела от эталонных значений будут пропорциональны не корню кубическому от индекса объема (И_v ^1/3 - как у женщин), а корню квадратному от индекса объема, т.е. И_v ^1/2. Это означает, что изменения ДОО у мужчин более пропорциональны не усредненному изменению линейных размеров, а изменению площади поверхности тела. Одной из часто используемых формул для вычисления площади тела человека является формула Мостеллера [4]: (Р·МТ/360)^1/2. Но из этого следует, что ((P₁·MT₁)/(P₂·MT₂))^l/2 - это отношение площадей поверхности двух человеческих тел.

Для расчета ДОО₁₁ у юношей 11 лет в качестве ДОО_э берется 1938 ккал (значение ДОО у юношей 160 см, 59 кг в возрасте 11 лет), т.е ДОО₁₁=1938·И_v ^1/2.

Таблица 5. ДОО юношей 11 лет. Рост, см МТ, кг И_v ДОО=1938·И_v ^1/3 ДОО=1938·И_v ^1/2 OO по Гаррису-Бенедикту (ккал) таблицы формулы 140 36 0,534 1572 (+12%) 1416 (+1%) 1402 1184,4 (-18%) 152 43 0,692 1714 (+4%) 1613 (+2,2%) 1648 1340,3 (-23%) 160 59 1 1938 1938 1938 1599,5 (-21%) 168 59 1,05 1970 (-2,4%) 1986 (-1,6%) 2018 1639,5 (-23%) 172 61 1,111 2007 (-4,4%) 2043 (-2,5%) 2095 1686,9 (-24%) 176 62 1,156 2034 (-5,7%) 2084 (-3,1%) 2149 1720,6 (-25%) 176 66 1,231 2077 (-6,1%) 2150 (-2,5%) 2204 1775,4 (-24%) 176 75 1,398 2167 (-7,4%) 2291 (-1,6%) 2328 1898,7 (-23%) 176 78 1,454 2196 (-7,9%) 2337 (-1,4%) 2369 1939,8 (-22%)

Отклонения значений ДОО, вычисленных по формуле ДОО=1938·И_v ^1/2, варьировали в представленных примерах от 1 до 3,1%. Отклонения значений ДОО, вычисленных по формуле ДОО=1938·И_v ^1/3, варьировали в представленных примерах от 2,4 до 12%. Значения ОО, вычисленные по формулам Гарриса-Бенедикта, отличались от табличных значений от 18 до 25%.

Интенсивность снижения ДОО с 11 лет до 21 года у юношей носит еще более неравномерный характер, чем у девушек. Для точного вычисления ДОО здесь также необходимо пользоваться формулой ДОО=ДОО_э·И_v ^1/2, а в качестве ДОО_э нужно использовать величины, приведенные в таблицах 5, 6 и 7.

Таблица 6. ДОО_э (ккал) юношей 12-20 лет. В 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ДОО_э 1868 1798 1728 1658 1640 1621 1604 1586 1562

ДОО мужчин в возрасте 21 года вычисляется по формуле ДОО₂₁=1537·И_v ^1/3, где 1537 - значение ДОО мужчины роста 160 см веса 59 кг в возрасте 21 года (ДОО_э).

Таблица 7. ДОО мужчин в 21 год. Р, см МТ, кг И_v И_v ^1/3 ДОО₂₁=1537·И_v ^l/2 OO по Гаррису-Бенедикту (ккал) таблицы формулы 152 43 0,692 0,832 1279 (+0,16%) 1277 1272,3 (-0,37%) 160 52 0,881 0,939 1443 (+0,14%) 1441 1435,6 (-0,38%) 160 59 1 1 1537 1537 1531,5 (-0,36%) 168 59 1,05 1,025 1575 (-0,13%) 1577 1571,5 (-0,35%) 176 67 1,249 1,118 1718 (-0,52%) 1727 1721,1 (-0,34%) 180 78 1,487 1,2195 1874 (-1,28%) 1898 1891,8 (-0,34%)

После 21 года интенсивность возрастного снижения ДОО мужчин носит равномерный характер: ДОО=ДОО₂₁-6,75·(В-21), где В - возраст в годах.

Таблица 8. ДОО мужчин в 45 лет. Р, см МТ, кг ДОО₂₁=1537·И_v ^l/2 ДОО₄₅=ДОО₂₁-6,75·(45-21) OO по Гаррису-Бенедикту (ккал) таблицы формулы

152 43 1279 1117 (+0,2%) 1115 1109,1 (-0,53%) 160 52 1443 1281 (+0,2%) 1279 1272,4 (-0,52%) 160 59 1537 1375 1375 1368,3 (-0,49%) 168 59 1575 1413 (-0,14%) 1415 1408,3 (-0,48%) 176 67 1718 1556 (-0,58%) 1565 1557,9 (-0,46%) 180 78 1874 1712 (-1,34%) 1735 1728,6 (-0,37%)

Технический результат заявляемого способа определения должного основного обмена человека - упрощение методики его определения за счет использования при вычислениях физически и физиологически обоснованных формул.

Указанный технический результат достигается тем, что заявляется способ определения должного основного обмена (ДОО) человека, включающий измерение массы тела (МТ, кг), роста (Р, см), определение методом опроса возраста (В, количество лет) и пола, отличающийся тем, что при вычислениях используют индекс объема (И_v), показывающий во сколько раз объем тела человека отличается от объема тела, взятого за эталон, а вычисления осуществляют по формулам:

1) для женщин -

И_v=Р·МТ/7350, где Р - рост в см, МТ - масса тела в кг;

если возраст от 11 лет до 21 года, то ДОО_в=ДОО_э·И_v ^1/3,

где ДОО_э - ДОО девушки ростом 150 см с массой тела 49 кг в этом возрасте:

В 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 ДОО_э 1397 1383 1368 1348 1329 1326 1323 1316 1309 1302 1300

если возраст >21, то

ДОО=ДОО₂₁-4,64·(В-21)=1300·И_v ^1/3-4,64·(В-21);

2) для мужчин -

И_v=Р·МТ/9440, где Р - рост в см, МТ - масса тела в кг;

если возраст от 11 лет до 21 года, то ДОО_в=ДОО_э·И_v ^1/2,

где ДОО_э - ДОО юноши ростом 160 см с массой тела 59 кг в этом возрасте:

В 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 ДОО_э 1938 1868 1798 1728 1658 1640 1621 1604 1586 1562 1537

если возраст >21, то

ДОО=ДОО₂₁-6,75·(В-21)=1537-И_v ^1/2-6,75-(В-21).

Изобретение осуществляют следующим образом.

У испытуемого в состоянии покоя измеряют вес и рост, узнают возраст. Затем вычисляют индекс объема И_v и ДОО.

Для женщин вычисления осуществляют по формулам:

И_v=Р·МТ/7350, где Р - рост в см, МТ - масса тела в кг;

если возраст (В) от 11 лет до 21 года, то

ДОО_в=ДОО_э·И_v ^1/3,

где ДОО_э - ДОО девушки ростом 150 см с массой тела 49 кг в этом возрасте:

в 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 ДОО_э 1397 1383 1368 1348 1329 1326 1323 1316 1309 1302 1300

если возраст >21, то

ДОО=ДОО₂₁-4,64·(В-21)=1300·И_v ^1/3-4,64·(В-21).

Для мужчин вычисления осуществляют по формулам:

И_v=Р·МТ/9440, где Р - рост в см, МТ - масса тела в кг;

если возраст (В) от 11 лет до 21 года, то ДОО_в=ДОО_э·И_v ^1/2,

где ДОО_э - ДОО юноши ростом 160 см с массой тела 59 кг в этом возрасте:

в 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 ДОО_э 1938 1868 1798 11728 1658 1640 1621 1604 1586 1562 1537

если возраст >21,

то ДОО=ДОО₂₁-6,75·(В-21)=1537·И_v ^1/2-6,75·(В-21).

Реализация способа осуществляется следующим образом.

Для проведения измерений веса (массы тела) и роста человека могут использоваться любые сертифицированные для этого аппараты. У испытуемого в состоянии покоя измеряют вес и рост, узнают возраст. Затем вычисляют индекс объема И_v и ДОО.

Для женщин вычисления осуществляют по формулам:

И_v=Р·МТ/7350, где Р - рост в см, МТ - масса тела в кг;

если возраст (В) от 11 лет до 21 года, то ДОО_в=ДОО_э·И_v ^1/3, где ДОО_э - ДОО девушки ростом 150 см с массой тела 49 кг в этом возрасте:

в 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 ДОО_э 1397 1383 1368 1348 1329 1326 1323 1316 1309 1302 1300

если возраст >21, то

ДОО=ДОО₂₁-4,64·(В-21)=1300·И_v ^1/3-4,64·(В-21).

Для мужчин вычисления осуществляют по формулам:

И_v=Р·МТ/9440, где Р - рост в см, МТ - масса тела в кг;

если возраст (В) от 11 лет до 21 года, то ДОО_в=ДОО_э·И_v ^1/2,

где ДОО_э - ДОО юноши ростом 160 см с массой тела 59 кг в этом возрасте:

в 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 ДОО_э 1938 1868 1798 11728 1658 1640 1621 1604 1586 1562 1537

если возраст >21, то

ДОО=ДОО₂₁-6,75·(В-21)=1537·И_v ^1/2-6,75·(В-21),

где В - возраст в годах.

Реализация способа поясняется нижеприведенными примерами.

Пример 1.

Женщина 29 лет, рост 168 см, МТ - 59 кг.

И_v=Р·МТ/7350=168·59/7350=1,349

ДОО₂₁=1300·И_v ^1/3=1300·1,1048=1436,265

ДОО=ДОО₂₁-4,64·(В-21)=1436,265-4,64·(29-21)=1436,265-37,12=1399,145

Отличие определения ДОО от таблиц Гарриса-Бенедикта - 0,4% (1219+175=1394).

Пример 2.

Мужчина 31 год, рост 176 см, МТ - 74 кг.

И_v=Р·МТ/9440=176·74/9440=1,38

ДОО₂₁=1537·И_v ^1/2=1537·1,175=1805,34

ДОО=ДОО₂₁-6,75·(В-21)=1805,34-6,75-(31-21)=1737,84

Отличие определения ДОО от таблиц Гарриса-Бенедикта - 1% (1084+671=1755).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пестряев В.А. Способ определения объема циркулирующей крови, должного объема циркулирующей крови, гипо-нормо-гиперволемии сосудистого русла. Заявка на изобретение №2013134125 зарегистрирована ФИПС 19.07.2013.

2. Пестряев В.А., Кинжалова С.В., Макаров Р.А. Способ определения минутного объема крови и общего периферического сопротивления сосудов. Патент на изобретение №2481785, зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 20.05.2013.

3. Руководство к практическим занятиям по нормальной физиологии. / Под ред. С.М. Будылиной, В.М. Смирнова. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 336 с.

4. Mosteller R.D. Simplified calculation of body surface area. N Engi J Med 1987; 317:1098.

5. www.medbiol.ru

Изобретение относится к области медицины, а именно к определению значения должного основного обмена (ДОО), и может быть использовано в клинической физиологии, физической культуре и спорте, кардиологии, эндокринологии и других областях медицины. Измеряют массу тела и рост. Определяют методом опроса возраст и пол. На основании полученных данных вычисляют индекс объема по формулам для девушек и для юношей. Затем в соответствии с эталонным ДОО, возрастом и ростом определяют ДОО по математическим выражениям. Способ позволяет определить должный основной обмен человека за счет определения физических параметров и использования при вычислениях физически и физиологически обоснованных формул. 8 табл., 2 пр.

Способ определения должного основного обмена (ДОО) человека, включающий измерение массы тела (МТ, кг), роста (Р, см), определение методом опроса возраста (В, количество лет) и пола, отличающийся тем, что на основании полученных данных вычисляют индекс объема (И_v) по формулам: для девушек - И_v=Ρ·МТ/7350, где Ρ - рост в см, МТ - масса тела в кг; для юношей - И_v=Ρ·МТ/9440, где Ρ - рост в см, МТ - масса тела в кг; затем с учетом возраста определяют ДОО: если возраст девушки от 11 лет до 21 года, то $$ДОО=ДО{О}_{э}\cdot {И}_v{}^{1/3}$$ ,
где ДОО_э - эталонный должный основной обмен девушки ростом 150 см с массой тела 49 кг в этом возрасте:

если возраст девушки старше, то $$ДОО=ДО{О}_{21}-\mathrm{4,64}\cdot (В-21)=1300\cdot {И}_v{}^{1/3}-\mathrm{4,64}\cdot (В-21)$$ ;
если возраст юноши от 11 лет до 21 года, то $$ДОО=ДО{О}_{э}\cdot {И}_v{}^{1/2}$$ ,
где ДОО_э - эталонный должный основной обмен юноши ростом 160 см с массой тела 59 кг в этом возрасте:

если возраст юноши старше 21, то $$ДОО=ДО{О}_{21}-\mathrm{6,75}\cdot (В-21)=1537\cdot {И}_v{}^{1/2}-\mathrm{6,75}\cdot (В-21)$$ .