人体活动能量代谢是指人体活动(Physical Activity,PA)所引起的营养物质氧化产生能量的过程,其消耗的能量称为活动能量消耗(Activities induced energy expenditure, AEE)。
简介人体活动能量代谢是指人体活动(Physical Activity,PA)所引起的营养物质氧化产生能量的过程,其消耗的能量称为活动能量消耗(Activities induced energy expenditure, AEE)。AEE和基础能量消耗(Basal energy expenditure, BEE)以及食物生热效应(Diet-induced thermogenesis, DIT)共同组成了人体的总能量消耗。AEE一般占人体总能量消耗的30%到40%左右,如果超负荷活动,其比例可高达70%,由于REE和DEE比较稳定,所以AEE是影响人体总能量消耗变化的主要因素。AEE不足可能引起能量代谢失衡,是影响人类健康的重要独立危险因素。
人体活动能量代谢的测量人体能量代谢的计算方法较多,主要分为估算法和测量法。1993年,Ainsworth等发表了一篇关于体力活动概要的文章,综述了各种体力活动的能量消耗值,将体力活动分为三级,7年后,他又对1993年的概要进行了修订和补充,成为了估算能量代谢比较实用的手册。调查问卷法可以用来估算能量消耗,通过记录一天的活动,再参照不同活动的能量消耗值,可以计算出运动能量代谢,但是调查问卷法带有主观性,回忆时常会有错误。
测量法又分为运动测量法、双标水法和测热法。运动测量法主要是心率法和加速度传感器方法,但是由于记录方法比较单一和粗糙,容易受外界环境影响,以及体力活动的多样性和能量使用效率的差别,使得这种测量具有局限性。
测量人体身体活动能量消耗比较精确的方法主要是双标水法与测热法。
双标水法是通过含有和标记的水,把受试个体纳入到同位素代谢循环中,其中在体内是以水的形式代谢,而则以水和二氧化碳的形式代谢。这样,通过两种同位素在体内消耗率的差别,根据间隔曲线精确计算出二氧化碳的产出量,利用热量计算的间接法即可得出与二氧化碳产出量等价的机体能量耗量。双标水法可以用于实验室内,也可以用于自由状态。优点是方便,主要困难是只能测量七到十天的EE,而无法给出具体活动的种类、频率、持续时间和强度。另外其昂贵和特殊的分析设备和仪器,也极大限制了其普及使用。
测热法又可分为直接测量法与间接测量法,直接测量法直接测量人体散发的热,技术难度很大,代价过高,已经很少被使用。间接测量法的原理是通过测量二氧化碳和氧气消耗量计算能量代谢值,常用的有大容量能量代谢实验舱(Human Indirect Metabolic Chamber, 简称Chamber),以及便携式气体分析仪。
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Chamber间接测热法开放式大容量能量代谢实验舱是间接测热法中最成熟的方法,被视为EE测试的黄金标准。它是以一个近似密闭房间的形式来收集受试者呼吸出的气体,推算受试者的能量消耗。它的优点在于精度高,可以进行较长时间测试(24小时以上),受试者不用佩戴任何仪器,与日常生活环境基本一致,对PA影响较小。而且整个房间几乎不受外界环境影响,可以提供一个稳定的测试环境,同时有非常客观的定标系统。当受试者进入到能量代谢实验室内,不仅可以详细记录受试者的体力活动情况,还可以提供准确度高达98%的关于耗氧量和二氧化碳产生量的测量结果。
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便携式气体分析仪便携式气体分析仪是间接测热法的一种,通常使用封闭式面罩进行气体呼吸气体的采集。优点是受环境限制较小,可以与多种康复器械配合使用。但是仪器在环境温度湿度不稳定的情况下需要长期定标,而且电池持久力有限,想要长时间测量人体的能量消耗,便携式气体分析仪无法完成。
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张宽 - 教授 - 首都医科大学生物医学工程学院