СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУТОЧНЫХ ЭНЕРГОТРАТ У ДЕТЕЙ С МОРБИДНЫМ ОЖИРЕНИЕМ Российский патент 2023 года по МПК A61B5/107 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области медицины, а именно к детской эндокринологии и диетологии, и может быть использовано в клинической практике для определения суточных энерготрат у детей с морбидным ожирением в возрасте от 10 до 18 лет, например, для назначения диеты и коррекции пищевого поведения.

Уровень техники

Морбидное ожирение в детском возрасте является серьезной медико-социальной проблемой в связи с развитием коморбидных состояний (жировой гепатоз, предиабет, артериальная гипертензия, синдром обструктивного апноэ сна, дислипидемия, ортопедические заболевания и др), психологических нарушений (депрессия, циклотимия и др.), значимо снижающих качество жизни ребенка, а также рефрактерностью к стандартным методам лечения и устойчивым трекингом во взрослую жизнь [Singh AS, Mulder C, Twisk JWR et al. Tracking of childhood overweight into adulthood: a systematic review of the literature. Obes Rev 2008; 9:474–88. DOI: 10.1111/j.1467-789X.2008.00475.x].

Основу терапии детского ожирения составляют мероприятия по изменению образа жизни, включающие диетотерапию, физические нагрузки и коррекцию пищевого поведения. Для планирования суточного рациона питания необходимо знание уровня основного обмена и и суточных энерготрат. Под уровнем основного обмена понимают минимальное количество энергии, необходимое для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма, под суточными энерготратами понимают сумму уровня основного обмена и затрат энергии на физическую активность.

Для оценки энерготрат на повседневную двигательную активность используются коэффициенты двигательной активности (КДА), рассчитанные на основании специализированных анкет. [National Academy (Institute) of Medicine. Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids. National Academy of Science 2005]. Таким образом, расчет суточных энерготрат проводится по формуле: основной обмен * КДА.

Непрямая респираторная калориметрия рекомендована Американской ассоциацией диетологов и нутрициологов [The Academy of Nutrition and Dietetics. Evidence Analysis Library. Pediatric Weight Management Guidelines. 2015 http://www.adaevidencelibrary.com/topic.cfm?cat=2721] в качестве предпочтительного метода для оценки основного обмена в детском возрасте. Однако учитывая сложность метода и необходимость дополнительного обучения врача, разработаны математические формулы по оценке долженствующих значений энергетического обмена в покое.

В 1918 году для расчета уровня основного обмена предложена формула Harris-Benedict [Harris J.A., Benedict F.G. A biometric study of human basal metabolism. Proc Natl Acad Sci USA 1918;4(12):370–3.], учитывающая возраст, пол, рост и вес человека. Данная формула разработана на общей выборке детей и взрослых независимо от наличия ожирения и избыточной массы тела.

К недостаткам данного способа относится низкая точность измерения, приводящая к переоценке суточных энерготрат в покое у подростков с морбидным ожирением, что в свою очередь приводит к формированию «избыточного» по калорийности рациона питания и снижению эффективности диетотерапии

Известен способ определения основного обмена у детей с помощью формулы Schofield [Schofield W.N. Predicting basal metabolic rate, new standards and review of previous work. Hum Nutr Clin Nutr 1985;39(Suppl 1):5–41.], позволяющий спрогнозировать уровень основного обмена у детей от 3 до 10 и от 10 до 18 лет, отдельно для мальчиков и девочек. Для расчета необходимо измерить рост и вес ребенка, а также уточнить его пол.

Однако, при морбидном ожирении точность оценки основного обмена известным способом существенно снижается. В подавляющем большинстве расчетных формул для прогнозирования основного обмена используются антропометрические параметры: рост и вес ребенка, а также возраст и пол обследуемого.

Эталонным способом оценки суточных энерготрат у детей с ожирением является метод с использованием воды, меченной стабильными изотопами (2Н218O). При этом различие скоростей выведения меченого водорода и кислорода определяется скоростью выведения СО2, величина которой напрямую связана с энергопродукцией. Меченая стабильными изотопами вода выпивается с последующей оценкой скорости выведения из организма. Наиболее предпочтительным материалом для изотопного анализа является моча. Данный метод неинвазивен, обладает высокой точностью при оценке суточных энерготрат у детей с ожирение [Goran MI, Sun M. Total energy expenditure and physical activity in prepubertal children: recent advances based on the application of the doubly labeled water method. Am J Clin Nutr. 1998 Oct;68(4):944S-949S. doi: 10.1093/ajcn/68.4.944S] и позволяет проводить исследования в условиях повседневного образа жизни и любых видах физической активности, которые недоступны для других методов измерений. Однако высокая стоимость исследования, необходимость сложного технического оснащения лаборатории и подготовленного персонала, а также длительные сроки получения результата ограничивает его использование на популяционном уровне.

Другой способ предполагает проведение оценки энергозатрат организма человека на основании мониторинга показателей частоты сердечных сокращений, в основе которого лежит линейная зависимость между частотой пульса и величиной энерготрат. [Патент на изобретение RU2728262C1].

Преимуществами способа являются его неинвазивность и возможность учета повседневной двигательной активности пациента. Однако для морбидного ожирения характерно выраженное уменьшение толерантности к физическим нагрузкам и максимальное потребление кислорода, что снижает точность данного способа [Ruiz JR, Castro-Piñero J, Artero EG et al. Predictive validity of health-related fitness in youth: a systematic review. Br J Sports Med. 2009 Dec;43(12):909-23. doi: 10.1136/bjsm.2008.056499.]. Также к недостаткам следует отнести ощущение дискомфорта при использовании электродфиксирующих ремней и необходимость контроля достоверности регистрации кардиопульса.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения основного обмена, предложенный Tverskaya et al. [Tverskaya R., Rising R., Brown D., Lifshitz F. Comparison of several equations and derivation of a new equation for calculating basal metabolic rate in obese children. J Am Coll Nutr 1998;17(4):333–6] в 1998 г. Формула разработана при анализе данных 100 детей с ожирением в возрасте от 6 до 18 лет и включает в себя возраст и пол ребенка, а также количество тощей и жировой ткани в организме (в кг).

Однако, уровень основного обмена, рассчитанный по формуле Tverskaya у детей с морбидным ожирением, оказался в среднем на 73 ккал меньше фактического и характеризуется существенным разбросом средней разницы, варьировавшей от -100 до -45 ккал. Также обращает на себя внимание большой разброс границ согласия (от -651 до 505 ккал) для прогнозирования основного обмена при морбидном ожирении, указывающий на высокую индивидуальную вариабельность данного показателя. Таким образом, неточность существующих в настоящее время способов оценки основного обмена не позволяют корректно оценить уровень основного обмена, а, следовательно, и суточные энерготраты пациентов с морбидным ожирением.

Таким образом, до настоящего времени отсутствует объективный способ определения суточных энерготрат у детей и подростков с морбидным ожирением, что является крайне важным для назначения персонализированной диеты и повышения эффективности лечения морбидного ожирения.

Раскрытие сущности изобретения

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение является возможность определения суточных энерготрат у детей в возрасте от 10 до 18 лет с морбидным ожирением.

Технический результат достигается за счет реализации способа определения суточных энерготрат у детей с морбидным ожирением, включающего определение тощей массы, возраста и повседневной двигательной активности. Энерготраты рассчитывают по формуле:

Суточные энерготраты = (738,85 + 29,23 *ТМ – 21,79 * В) * КДА,

где ТМ – тощая масса (в кг); В – возраст пациента (в годах); КДА – коэффициент двигательной активности;

при этом для определения КДА измеряют среднее количество сделанных шагов не менее чем за трое суток, и при получении значения < 6000 КДА присваивают значение 1,0;

при получении значения 6000-7499 КДА присваивают значение 1,18;

при получении значения 7500-12000 КДА присваивают значение 1,35;

при получении значения ˃ 12000 КДА присваивают значение 1,6.

Способ характеризуется тем, что определение тощей массы проводят с помощью биоимпедансного анализа, а коэффициент двигательной активности (КДА) определяется на основании персонализированного подсчета количества шагов в течение суток с помощью стадиометра. Определение КДА, основанное на количестве пройденных шагов, позволяет уточнить повседневную двигательную активность конкретного пациента, что также повышает точность прогнозирования суточных энерготрат. Таким образом, предлагаемый способ характеризуется высокой точностью определения энерготрат, что позволяет провести расчет нормокалорийного рациона питания с учетом индивидуальных особенностей основного обмена и двигательной активности пациента.

Способ является удобным для повседневной клинической практики, простым в осуществлении и легко воспроизводимым. Проведение биоимпедансного анализа и фиксация шагов с помощью стадиометров являются неинвазивными и безопасными методами, что важно, учитывая детский возраст и необходимость оценки энергообмена при динамическом наблюдении за пациентами.

Осуществление изобретения

Способ осуществляют следующим образом:

Определяют возраст пациента. Проводят измерение роста и веса, затем определяют индекс массы тела (ИМТ) и его стандартное отклонение ⎯ SDS ИМТ. Морбидное ожирение диагностируется при значении SDS ИМТ≥4,0, согласно национальным клиническим рекомендациям [Петеркова В.А., Безлепкина О.Б., Болотова Н.В. с соавт. Клинические рекомендации «Ожирение у детей». Проблемы Эндокринологии. 2021;67(5):67-83. https://doi.org/10.14341/probl12802.]. У пациентов с выявленным морбидным ожирением проводят биоимпедансный анализ состава тела для определения количества тощей массы (в кг) в организме. Биоимпедансный анализ проводят с использованием профессиональных одночастотных, двухчастотных или многочастотных биоимпедансных анализаторов, позволяющих проводить полисегментный анализ в пяти исследуемых регионах (верхние и нижние конечности, туловище) в положении стоя [Биоимпедансный анализ состава тела человека / Д.В. Николаев, А.В. Смирнов, И.Г. Бобринская, С.Г. Руднев. — М.: Наука, 2009. — 392 c. — ISBN 978-5-02-036696-1]. Исследование необходимо проводить утром натощак или не ранее чем через 2,5-3 часа после приема пищи. Следует избегать проведения биоимпедансного анализа состава тела сразу после физических нагрузок любой интенсивности, физиотерапевтических процедур, приема гормональных препаратов и диуретических средств, в связи с их влиянием на содержание воды в организме. Далее пациенту даются рекомендации о необходимости соблюдения привычного для него режима дня и двигательной активности и в течение трех проводят подсчет количества сделанных за сутки шагов с использованием электронного носимого стадиометра (фитнесс-трекер, шагомер, смарт-час и др.). Для дальнейших расчетов использует среднее значение данного показателя не менее чем за трое суток (для расчета среднего значения). По среднему значению количества пройденных шагов с помощью таблицы 1 определяют коэффициент двигательной активности (КДА).

Таблица 1. Расчет коэффициентов двигательной активности для детей и подростов с морбидным ожирением

Уровень повседневной двигательной активности Коэффициент двигательной активности (КДА) Среднее количество шагов в сутки Очень низкая (Сидячий образ жизни) 1,0 < 6000 Низкая 1,18 6000-7499 Умеренная 1,35 7500-12000 Высокая 1,6 ˃ 12000

Далее определяют уровень суточных энерготрат по формуле:

Суточные энерготраты = (738,85 + 29,23 *ТМ – 21,79 * В) * КДА,

где ТМ – тощая масса (в кг), определенная методом биоимпедансного анализа; В – возраст пациента (в годах); КДА – коэффициент двигательной активности. Коэффициенты линейной регрессии (b₀=738,85; b₁=29,23; b₂=21,79) получены в результате проведенных исследований предикторов основного обмена с помощью пошагового регрессионного анализа данных 370 детей с морбидным ожирением в возрасте от 10 до 18 лет.

Клинические примеры

Пример 1. Пациент А. 14 лет. Рост 173,5 см, вес 147,5 кг, SDS ИМТ +4,1. У пациента диагностировано морбидное ожирение. Количество тощей массы по данным биоимпедансного анализа (аппарат InBody 770) – 61,2 кг. Количество пройденных шагов определялось с помощью фитнес-трекера Xiaomi Band 4 и составило: 1 день – 5980; 2 день 4288; 3 день – 6130. Среднее количество шагов в сутки = 5466, что соответствует очень низкому уровню двигательной активности. КДА в данном случае составляет 1,0.

Суточные энорготраты = (738,85 + 29,23 *ТМ – 21,79 * В) * КДА;

Суточные энорготраты = (738,85 + 29,23 *61,2 – 21,79 * 14) * 1;

Суточные энорготраты = 2222 ккал/сутки

Основной обмен по данным непрямой респираторной калориметрии составил 2246 ккал/сутки. Суточные энорготраты составили 2246 * 1= 2246 ккал/сутки

Таким образом различия между эталонным и заявляемым способом составляет 24 ккал или менее 1%, что указывает на высокую точность оценки заявляемым способом.

Далее пациентке проводится расчёт нормокалорийного рациона питания на 2222 ккал.

Пример 2. Пациентка Е. 17 лет. Рост 167 см, вес 168 кг, SDS ИМТ +4,78, морбидное ожирение.

У пациента диагностировано морбидное ожирение. Количество тощей массы по данным биоимпедансного анализа (аппарат InBody 770) – 68,1 кг. Количество пройденных шагов определялось с помощью фитнес-трекера Xiaomi Band 4 и составило: в 1 день – 3180; во 2 день 3598; в 3 день – 5129. Среднее количество шагов в сутки = 3969, что соответствует очень низкому уровню двигательной активности. КДА в данном случае составляет 1.0.

Суточные энорготраты = (738,85 + 29,23 *ТМ – 21,79 * В) * КДА;

Суточные энорготраты = (738,85 + 29,23 *68,1 – 21,79 * 17) * 1;

Суточные энорготраты = 2358 ккал/сутки

Основной обмен по данным непрямой респираторной калориметрии составил 2454 ккал/сутки. Суточный энергообмен составил 2454 * 1= 2246 ккал/сутки

Таким образом различия между эталонным и заявляемым способом составляет 96 ккал или менее 1%, что указывает на высокую точность оценки заявляемым способом.

Далее пациенту проводится расчёт нормокалорийного рациона питания на 2358 ккал.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет с высокой точностью спрогнозировать уровень суточного энергетического обмена у детей от 10 до 18 лет с морбидным ожирением без использования непрямой респираторной калориметрии, что позволяет избежать переоценки суточных энерготрат при планировании диетотерапии, а также значительно снизить стоимость обследования и повысить его доступность.

Изобретение относится к медицине, а именно к детской эндокринологии и диетологии. Определяют тощую массу, возраст и двигательную активность. Для определения коэффициента двигательной активности (КДА) измеряют среднее количество сделанных шагов не менее чем за трое суток: при получении значения < 6000 КДА присваивают значение 1,0; при получении значения 6000-7499 КДА присваивают значение 1,18; при получении значения 7500-12000 КДА присваивают значение 1,35; при получении значения > 12000 КДА присваивают значение 1,6. Энерготраты рассчитывают по оригинальной формуле. Способ позволяет определить с высокой точностью суточные энерготраты у детей с морбидным ожирением без использования непрямой респираторной калориметрии, что позволяет избежать переоценки суточных энерготрат при планировании диетотерапии, а также значительно повысить доступность исследования. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

1. Способ определения суточных энерготрат у детей с морбидным ожирением, включающий определение тощей массы, возраста и двигательной активности, энерготраты рассчитывают по формуле:

Суточные энерготраты = (738,85 + 29,23 * ТМ – 21,79 * В) * КДА,

где ТМ – тощая масса, кг; В – возраст пациента в годах; КДА – коэффициент двигательной активности;

при этом для определения КДА измеряют среднее количество сделанных шагов не менее чем за трое суток, и при получении значения < 6000 КДА присваивают значение 1,0;

при получении значения 6000-7499 КДА присваивают значение 1,18;

при получении значения 7500-12000 КДА присваивают значение 1,35;

при получении значения ˃ 12000 КДА присваивают значение 1,6.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение тощей массы проводят с помощью биоимпедансного анализа.