人工呼吸◉解

Jpn J Respir Care 2016；33：46-55

説◉

代謝量のモニタリング：重症患者の消費エネルギー測定法

海塚安郎

キーワード：間接熱量計，投与エネルギー量設定，生体侵襲，異化亢進

はじめに
どのように消費エネルギーを測定するのかを解説す
る前に、確認のため、どうして呼吸管理を必要とする
重症患者で「代謝量のモニタリング」をする必要があ
るのかについてまず説明する。そのうえで、各種測定法と、その中で臨床現場において唯一使用可能な間接
熱量測定法（indirect calorimetry：IC）について、その原理、得られたデータの解釈、臨床応用などについて概説する。

Ⅰ．重症患者の代謝動態と栄養管理
侵襲時、消費エネルギーを測定した患者管理法が、より望ましいと考えられる背景を列記する。

表1

侵襲時生体反応1．‌神経・内分泌系：アドレナリン、ノルアドレナリンなどのカテコールアミン、コルチゾール、副腎皮質刺激ホルモン（ACTH）、グルココルチコイド、成長ホルモン（GH）、グ
ルカゴン、抗利尿ホルモン（ADH）、レニン、アルドステ
ロン、エイコサノイドの産生亢進2．‌免疫系：リンパ球、マクロファージ、好中球などの免疫細胞からサイトカインを中心とする炎症性メディエーターが産生（各種インターロイキン、インターフェロン、NFκB）
されサイトカインネットワークが働く3．‌代謝系：水分電解質貯留、エネルギー代謝亢進（内因性エネルギーの利用）、糖新生・糖利用障害、タンパク異化、
脂質異化
4．‌循環系：頻脈、末梢血管抵抗増大、心収縮力増大（いわゆる hyperdynamic state）
5．‌その他：尿量減少、凝固亢進、広義の bacterial translocation
発生
侵襲（stress）時の生体恒常性維持のための全身反応。侵襲の種類とは無関係に生体内の各系が反応する。各反応系は相互連関している。原因および表現型を列記する。

1．侵襲と生体反応
外傷、病原微生物、外科手術などの生体に加わる侵のような反応が進展し、場合によってはそれが生体に襲に対して、障害が発生した局所から全身に情報が伝不可逆的かつ不利益な結果をもたらす可能性があるこ

播し、生体恒常性維持を図るための各種反応が連携しとを認識する必要がある。

連続して起こる。表 1 に示したような反応系であり、それを全身性炎症反応症候群（systemic inflammatory
response syndrome：SIRS）として認識する。その中には、代謝系の反応も含まれている。

2．侵襲下における代謝栄養管理
近年、ICU 入室を必要とするような重症患者に対して代謝栄養療法の重要性は広く認識されている。入院

さらに、より具体的なイメージを喚起するために、呼時栄養評価、早期経腸栄養、血糖値管理が基本である。

吸不全時の代謝反応の進展を模式図に示した（図 1）。

重症患者の栄養管理前全般に関しては、本会発行の挿管下人工呼吸管理された鎮静中の患者の体内でもこ『急性呼吸不全による人工呼吸患者の栄養管理ガイドラ

製鉄記念八幡病院

46

May 30, 2016

救急・集中治療部

イン』1）を参考にされたい。
臨床の場において栄養療法を行う場合、開始時期、

人工呼吸

リスク因子評価

急性呼吸不全原疾患の診断・原疾患の治療

低酸素血症
高炭酸ガス血症

局所/全身性炎症

神経内分泌系反応、高サイトカイン血症

異化亢進

：治療介入

貯蔵脂肪↓
脂肪異化

低栄養状態
貯蔵エネルギー消耗
予備力の低下
機能障害
図1
表2

呼吸管理
酸素療法
人工呼吸
人工肺

呼吸仕事量↑

代謝亢進

耐糖能障害

代謝・栄養管理
栄養素の薬効・
経腸栄養

内因性エネルギー消費＝貯蔵エネルギー消耗

グリコーゲン↓

循環管理
輸液管理
体重管理

入院前食事歴生活歴
既往症／併存症

ex. ARDS、細菌性肺炎：病態進行

Jpn J Respir Care Vol.33 No.1

骨格筋、腸管上皮↓

人工呼吸器
関連肺炎

内臓タンパク↓

抜管遅延

免疫能↓

離床退院
遅延

臓器障害

タンパク
異化

死亡率増加

呼吸不全時の代謝反応および栄養障害の進展
侵襲下栄養療法時の決定事項とその優先順序

1．アセスメント：ａ）‌病歴（現病歴、既往歴、手術歴など）、栄養歴（食欲、食事内容、体重変化、消化器症状、嗜好、食物ア
レルギーなど）、身体診察（筋量、浮腫、腹水など）、身体計測（身長、体重、BMI、上腕周囲長など）、
身体機能評価（呼吸機能、嚥下機能、ADL など）ｂ）‌測定データ（血液生化学データ、間接熱量値、体重の変化）；繰り返し測定‌以上のデータから各種栄養評価スコアを用いて栄養リスクの有無、程度を判定
2．‌積極的栄養介入の適応：栄養リスク、疾病の侵襲度・持続から栄養介入の時期、強度、リスクを決定
3．‌開始時期、投与方法（ルート）の検討：早期経腸栄養の可否（循環／腸管機能評価、チューブ先端；胃内 or 空腸内）、静脈栄養（開始時期、ルート；末梢 or 中心静脈、SPN）
4．‌投与エネルギー量設定：推算式／間接熱量測定からの設定、漸増法による投与計画（急性期の過剰栄養回避、
累積エネルギー喪失値の勘案）
5．‌組成（糖質、脂質、蛋白質、ビタミン、ミネラル、水分）設計：適合栄養剤、輸液製剤、病態別栄養剤の選択6．‌特殊栄養素の選択：グルタミン、アルギニン、n-3 系脂肪酸、核酸、微量元素等の栄養素、含有栄養剤投与
アセスメントは、入室時に初回を行い、以後栄養介入後も繰り返し実施し、効果判定、栄養療法の変更を行う。
1．から 6．に順を追って決定してゆくことが肝心である。

投与ルート、投与エネルギー量、組成を決定する必要

expenditure：BEE）を求め、それに活動係数やストレがある（表 2）。

ス係数を掛けて必要エネルギーを算出する（Long の方
3）法）
算出法が用いられる。BEE にストレス係数を上乗3．投与熱量の決定：推算式の利用と問題点せする根拠は、上述のように、侵襲下生体の消費エネ

栄養療法時の決定事項のうち、投与エネルギーの設ルギーが、神経内分泌系、免疫系の賦活化が起こり生定には消費エネルギー測定が参考になるが、通常は推体恒常性の維持目的で合目的的に増加するので、それ算式を用いて投与エネルギーを決定する。

に見合うだけの熱量の増加が必要であるとの考えに基本邦では、主に簡易推算式（25 ～ 30kcal/kg/day）、Harris－Benedict 式

から基礎代謝量（basal energy

2）

づいている。しかし、この係数自体の決定は経験によるところが多い。さらに、いずれの推算式もあくまで

May 30, 2016

47

Kaizuka Y

平均値であり、複雑な病態、侵襲に対する生体反応の動などを行い、これによって放出された熱を周囲に埋個別性、侵襲の持続期間、治療に伴う新たな侵襲（熱め込まれた水管で吸収し、この水温の差から熱量を測

傷包交時の疼痛、カテーテル感染症など）による代謝

定するものある。非常に大がかりな装置であり、臨床変動などは考慮されない。

に応用することは無理なことは当然として、生理学検査としても現在ではほとんど使用されない。

4．侵襲下栄養療法の問題点

一方、間接熱量測定法には IC と二重標識水（doubly

重要であるはずの急性期栄養療法のエビデンスは思labeled water：DLW）の 2 つがある。

いの外脆弱である（ガイドライン内の各項の解説参IC は、生体がエネルギーを生成する際に食物から照）。現状において重症病態における問題点を略記す

摂取した栄養素、もしくは、グリコーゲン、脂肪、内る。

臓蛋白などの体内構成物が酸素と化学反応を起こし、

1）‌簡便に測定でき、予後を推定できる適切な栄養評価指標が存在しない

4, 5）

二酸化炭素を産生するという生理的なメカニズムを利用して、呼気ガス分析により酸素摂取量および二酸化2）‌個々の症例に最も望ましい投与エネルギーは明

炭素産生量、加えて尿中窒素排泄量を正確に測定する

確ではない：over-feeding が好ましくないことはことで、高精度（1％以下の誤差）で EE を算出する。

一定のコンセンサスがある。逆に under-feeding

この測定機器を間接熱量計（indirect calorimetry）とで栄養療法を行った場合、日々の栄養負債（消いう。

費エネルギー＞投与エネルギー量）、栄養素負債医療においては、一部の分野（外科代謝栄養、小児の累積が一定以上になると予後が悪化するが、育成医療、熱傷・外傷、内因性重症疾患など）で主にその累積値も個々の症例より異なっている。

研究目的で用いられてきたが、臨床現場で一般的に用3）‌侵襲下では代謝動態が変動し異化亢進といわれいられるまでには至っていない。その理由は、臨床のる病態となり、体内貯蔵エネルギーが優先的に現場では測定（機器の暖気、校正、測定条件）が煩雑利用されるが、その値は知り得ない。

であり、測定機器が高価、かつ得られたデータの解釈4）‌特定の栄養素が予後を改善するエビデンスはな
い：いくつかの大規模研究 6 ～ 8）での検討はあるが、いずれの栄養素も予後を改善するといった、一定の結論は出ていない。

や有効な臨床応用法が確立していないなどの理由からである。
もう 1 つの DLW 法は、炭水化物と脂肪が体内で燃焼した場合に生成する水と二酸化炭素の比率が異なる

以上の重症病態における栄養療法の現状、問題点をことを利用し、DLW（水を構成する酸素と水素の原子

踏まえ、消費熱量測定法とその実際を以下に概説する。

が通常のものと安定同位体（ O、 H）で作成）を内服

Ⅱ．消費エネルギー測定法

182

し、体内での標識の稀釈速度から間接的に EE を求める 4）。測定は水を飲むことと定期的な採尿だけである

重症患者が現在どのような代謝状態であるのか、継が、標識水が高額であることに加え、分析完了までに

時的にどのようにエネルギー消費が変化しているのかを時間を要すことで即時のフィードバックはできず、臨知るには、個々人のエネルギー消費量（energy expenditure：

床現場での利用は現実的でない。

EE）を測定する以外にはない。これは、消費エネルギ
ー測定は代謝栄養の動的評価指標の側面を持つことになる。
EE 算定は、その原理により直接熱量測定法と間接熱量測定法に大別される。

以上から、臨床の現場で利用可能な測定法は、IC に限られる。

Ⅲ．間接熱量測定（indirect calorimetry）
1．測定原理と計算式、呼吸商

直接熱量測定法は、消費されたエネルギーが熱とな

生体は、有機燃料（炭水化物、脂肪、タンパク質）って放散されるため、その熱量を直接的に測定するこで動く生化学的エンジンと考えられる（図 2）。ちなみとにより EE を知る方法である。具体的な測定法は、特にその調整のための酵素活性にビタミン、ミネラルな

殊な専用の実験室内で人がその目的に応じて生活、運どが必要になる。

48

May 30, 2016

人工呼吸

（外呼吸）

人工
呼吸器
サンプリングチューブ

肺胞
O2 CO2

間接熱
量計

ガス交換
肺静脈

動脈血系

肺動脈

O2

尿素窒素

Jpn J Respir Care Vol.33 No.1

・・
VCO2、VO2
を測定する

静脈血系

CO2

ブドウ糖

アミノ酸

脂肪酸

ピルビン酸
アセチルCoA

（

）
H2O

ATP

TCA

（

CO2

）

（内呼吸）

NADH2

熱産生

図2

O2

体細胞内

肺による外呼吸と細胞内代謝の関連模式図と挿管症例での測定系（図 3-c 参照）

呼気ガス分析により消費熱量が測定できる理由を示した。アミノ酸代謝は、尿中尿素窒素を測定する。肺機能、循環動態の評価が重要となることが理解できる。 （文献 9 から引用改変して転載）

エネルギーを生み出す際、食物から取り込んだ栄養

たんぱく質の占める割合が 20％を大きく越えるよう素が酸素と反応し、二酸化炭素を産生する。これらのな極端な栄養投与や、激しい運動中に限定しなければ、化学式に基づいて、消費エネルギーは、全身の酸素消・・費量（VO2）と二酸化炭素産生量（VCO2）、そしてタン

尿中窒素排泄量を考慮しないことによる誤差の影響は1％未満であり、呼気ガス分析だけでも正確に測定する

パク代謝を知るため尿中窒素量を測定し、その結果をことができる。

計算式に代入することで知ることができる。
それらの値から EE を導く式は多数報告されているが、最もよく利用される Weir の公式

は、以下のと10）おりである。

侵襲下で異化が亢進している場合は、煩雑であるが尿中尿素窒素排出量（urine urea nitrogen：UUN）を求め 1.25 倍し窒素排泄量を測定する方法が望ましい。
ただし実際には、以上の計算式は測定器に組み込ま

EE（kcal/min）‌
＝3.941×酸素摂取量（mL/min）＋

れたパソコンで処理され、EE 値（kcal/day）と呼吸商

1.106×二酸化炭素産生量（mL/min）－2.17×尿中（respiratory quotient：RQ）が表示される。

窒素排泄量（g）

炭水化物、脂質、たんぱく質は、それぞれ代謝されんぱく質の割合は比較的安定している。そこで、たんる際に消費される酸素の量と二酸化炭素の産生量の比・・が異なっている。これは RQ（計算式：VCO2/VO2）とぱく質の占める割合を 12.5％と仮定すると、先の Weir

呼ばれるものである。例えばブドウ糖が代謝される場の式は以下のようになる（Weir の変式）
。これに（60

合には、C6H12O6＋6O2 → 6CO2＋6H2O＋36ATP（＝エ分×24 時間）を掛けると 1 日消費熱量が算出される。

ネルギー⇒熱産生）となり、RQ は 1.0 となる。同様に、EE（kcal/min）‌
＝3.9×酸素摂取量（mL/min）＋1.1

たんぱく質（各種アミノ酸から構成）では概ね 0.80、脂×二酸化炭素産生量（mL/min）

質（各種脂肪酸から構成）では概ね 0.70 となる（表 3）。

なお、三大栄養素のうち、摂取エネルギーに占めるたMay 30, 2016

49

Kaizuka Y

表3

栄養素のエネルギー代謝（基質 1g 当たり）エネルギー源

酸素消費量
（L/g）

二酸化炭素
消費量
（L/g）

熱産生量
（kcal/g）

RQ・・（VCO2/VO2）

ブドウ糖

0.74

0.74

3.7

1.0

脂質

2.00

1.40

9.1

0.7

蛋白質

0.96

0.78

4.0

0.8

・
・
表の関係に加え VO2、VCO2 が分かれば、代謝熱産生量を知ることができる。

表4

呼吸商（Respiratory Quotient：RQ）の解釈

表5

重症症例で EE に影響を与える因子

RQ

数値の意義（可能性として）EE 増加要因＜0.70

アルコール酸化（燃焼）
ケトン体酸化（燃焼）
炭水化物合成測定上の過誤0.70 ～ 0.75

脂質が主に燃焼
飢餓状態である可能性

発熱
シバリング
呼吸仕事量増加栄養投与
カテコラミン

0.85 ～ 0.95

エネルギー基質の混合性燃焼
至適栄養投与＞1.00

脂質合成（炭水化物過剰）
炭水化物優先燃焼
過呼吸
測定上の過誤（文献 9 から引用改変して転載）

13％ per 1℃
100％
40％
9％
30％

EE 減少要因
低体温筋弛緩
麻酔
同期した呼吸管理
飢餓
βブロッカー

13％ per 1℃
40％
50％
20％
10 ～ 20％
25％（BASICS IN CLINICAL NUTRITION（Fourth Edition）、p.101：ESPEN Blue Book から引用作成）

測定して得られた RQ の解釈について表 4 9）にまとBMR 測定の条件を満たすことは、疾病下、特に重症めた。臨床現場で測定患者が極度の侵襲下や不適切な疾患では難しいため、安静時消費エネルギー（resting

栄養管理下でも、RQ は少なくとも 0.67≦RQ≦1.3 の範energy expenditure：REE）を測定する。一般的に重

囲である

8, 9）

症患者においては、一番安定した安静臥床時の 15 ～ 60

必要がある。

分間程度を測定する。これは measured energy expen-。それ以外の値では、測定上の過誤を疑う

diture（MEE）ともいわれ、この値から係数による補正
2．間接熱量測定の実際
測定条件の設定が重要である。適切な測定条件下でなければ、得られたデータの信憑性は著しく劣ることになる。
1）測定条件、用語を行い、1 日の総消費エネルギー消費量（total energy
cxpenditure：TEE）を求める。この値が投与エネル
ギー設定、動的栄養評価の基準になる。
健常人では、Harris－Benedict 式から求めた BEE は、測定で求めた REE に相当するとされている。

一般生理学では、8 時間以上の絶食後に安静、覚醒状

一定期間の測定値から推計する以外の測定法とし態で測定することが基礎代謝量（basal metabolic rate：て、挿管下人工呼吸管理の患者では 24 時間連続測定に

BMR＝BEE）の基本的な測定条件である。絶食期間をより TEE を求める方法がある。測定器機が 1 人の患者設けるのは、食事誘導性代謝（diet induced thermo-に独占されるが、重症患者ではストレス係数による補genesis：DIT）が 6 ～ 8 時間程度持続することから食正の必要がなく有効な測定法である。

事による影響を除くためである。通常、BMR は食事に

2）呼気ガス分析法

より 1.2 倍程度となり、睡眠中には 5 ～ 10％少なくな

正確な測定には、患者呼気ガスをもれなく集め、呼り、1℃の発熱では 10 ～ 13％増加する。重症症例で、気ガスの中の酸素、二酸化炭素濃度と換気量を測定し、EE に影響を与える因子を表 5 にまとめた。

吸入気酸素（大気では 21％）および二酸化炭素（大気50May 30, 2016

人工呼吸

a．一方弁付き口鼻マスク

Jpn J Respir Care Vol.33 No.1

c．挿管時測定アダプター

b．キャノーピ
吸引集気器

データ処理
パソコン

質量分析装置ガスサンプリングチューブ
ガスサンプリングと換気量測定を行う。

図3

一定の速度（分時換気量の 2 倍以上）のガス吸引により、呼気ガス分析を行い、吸気ガスとの差異から測定を行う。

挿管チューブ−人工鼻−測定
アダプター−Ｙピース−呼吸器蛇管と接続。呼気中の水分がサンプリングチューブに入り込まないようにする。

IC 測定のための各種集気デバイス（文献 9 から引用改変して転載）

では 0％）濃度との差を求め、標準ガスに換算して測定・・期間の VO2 と VCO2 を求める必要がある。
大気（room air）を呼吸している場合は、吸気ガス

素分圧－呼気酸素分圧］）の測定は不可能である。よって挿管患者の測定データを基本とする。
②患者の測定系が閉鎖系であること

分圧に関しては当然ながら常に一定である。この場合呼吸器および IC 測定器の回路リーク、気管挿管チュの集気法は、非検者に一方弁の付いた口鼻マスクを装ーブ周囲、胸腔ドレーンからのエアリークがある場合着させる（運動生理学では最も一般的）か（図 3-a）、は、当然その程度に応じた測定誤差が生じる 11 ～ 14）。同

キャノピー（天蓋）の中に非検者を臥位にして、胸か様に血液透析、腹膜透析では二酸化炭素が透析膜、生ら上をいれてキャノピー内を常に一定の陰圧で引いて、体膜から除去されるので、正確さに欠ける 15）。

呼気ガスを集気し測定する方法（図 3-b）である。た

③吸入気酸素分圧による注意点

だし、これらの方法は、酸素投与下の患者では安定し酸素療法中の吸入気酸素分圧は 21 ～ 100％に変動すた測定ができない。

る。一方、呼気炭酸ガス濃度は 5 ～ 10％程度であり、重症患者では、挿管中の測定が標準的な測定法であ測定レンジの変動は酸素が遙かに広い。二酸化炭素濃る（図 3-c）。人工呼吸器と挿管チューブの間エアウェ度の測定はもっぱら赤外線吸収法が用いられており、イアダプタを装着し、持続的に回路内ガスのサンプリ精度に関してはほとんど問題がない。一方、酸素濃度ングを行い呼吸毎に吸気ガスと呼気ガスの分析を繰りの測定方式は数種あり、それぞれ一長一短があり、高返し測定する。アダプタの患者側に人工鼻フィルター

濃度酸素では不安定な動作がみられる 11 ～ 14, 16, 17）。よっを装着し、ガスサンプリングチューブ内に結露を引きて、高精度質量分析装置を用いる以外では FIO2 は、80

込まないようにする。

％未満が望ましい。

3）測定上およびデータ評価の注意点

IC 測定は、非侵襲的な方法であり測定に伴う禁忌は④‌呼吸数増加、二酸化炭素呼出障害がある症例での注意点特にない。しかし、測定によって得られたデータは十分挿管患者では測定は、呼吸毎（breath by breath）のにその適正さを以下の観点から吟味する必要がある 9）。

測定で行っており、流量に対するガス濃度分析計の時①‌重症病態の IC は、挿管下人工呼吸管理中の測定を間遅れの補正を計算上で行っているので、呼吸数が増原則とする

加（RR＞35/min）すると測定は正確性を欠く。また。慢

酸素療法を必要としない急性期の重症患者はごく稀

性閉塞性肺疾患（chronic obstructive pulmonary dis-である。マスクなどによる酸素療法中は吸入気酸素分・圧が一定でなく、正確な VO2（分時換気量×［吸入気酸

eases：COPD）などで二酸化炭素の呼出障害がある症
例でも、呼気終末二酸化炭素濃度（fraction of end-tidal

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51

Kaizuka Y

carbon dioxide：FETCO2）が正確に得られず測定結果（EE 値）に信憑性はない。
⑤機器の条件1．投与エネルギーの設定への利用
1）EE 値と近似的投与

IC を繰り返し、EE 値に近づけた投与量を設定する。

測定の最低 30 分以上前に測定器の電源を入れ、暖機

Singer らは、重症患者へのこのような栄養投与法を The

運転する必要がある。また、機種毎に指定された頻度

tight calorie control study（TICACOS）として報告しで、指定された校正ガスによる校正を行う。このあたている 18）。報告では、APACHE Ⅱ score 22 程度の内りの手順が煩雑である。異なる機種間の測定値の差異

科系外科系および外傷患者が混在した ICU において、（機器間誤差）が、測定法の差異などにより存在するた

3 日以上の入室が予測される人工呼吸器装着患者 130

め、使用した測定機種を明記する。

名を対象としている。初日から投与エネルギーを消費
エネルギーに適合させて投与する栄養管理法（study

3．間接熱量計の種類

group、n＝56）は、入院前体重に簡易推算式 25kcal/

本邦で市販されている間接熱量計は、酸素と二酸化

kg/day を適用する投与熱量決定法（control group、n炭素の濃度を両方測定する据え置き型（metabolic cart）＝56）に比べて、院内死亡率（32.3％ vs 47.7％、p＝の呼気ガス分析装置と、酸素濃度のみを測定する簡易

0.058）が改善する傾向があった（ITT 解析）。ただし、機器の 2 種類がある。簡易型は二酸化炭素産生量を測

人工呼吸器装着期間、ICU 在室日数は有意に延長し、定することは出来ず、RQ を一定値に固定することに感染性合併症が増加したというものであった。

より REE を求めており、重症患者の測定には向いていない。

私見では、Sepsis などの内因性疾患では、EE 値に合わせる時期は侵襲制御の目処がつく概ね 3 日目以降

現在市販されている据え置き型の呼気ガス分析装置にするほうが望ましいと考えられる。実際に当院は、は、エアロモニタ AE-310s（ミナト医科学、日本；定内因性疾患で「入院時栄養障害有り」と判定された症価 700 万円程度、オプションで異なる）、
Vmax S229（日例では、入室数日以内に EE 値に合わせた投与エネル

本光電工業、日本；定価 1,700 万円程度、オプションでギー設定をしている。

異なる）、CCM Express（パシフィック・メディコ、日2）Permissive underfeeding 時の累積逸失エネルギー算定

本；定価 900 万円程度、オプションで異なる）の 3 種

侵襲下の投与熱量設定は、overfeeding を回避し、類があり、各々マスク、キャノピー、挿管下人工呼吸

underfeeding を許容する、いわゆる permissive under-

管理中の測定が可能である。

feeding の戦略が現在のスタンダードとなっている。でいずれの機器も二酸化炭素濃度の測定は赤外線吸収は、どの程度まで underfeeding が許容されるのかが問式であるが、酸素濃度は前者がダンベル式、後 2 者が題になる。その点に関し、Barlett らは多臓器不全リス

ガルバニ電池法と異なっている。

クのある外科 ICU 患者 57 例の観察研究を行い、IC でまた、人工呼吸器に IC 装置を組み込んだ、特に連算出した REE をもとに累積エネルギーバランスの解析

続測定に向いている使い勝手の良い機器（Engströmを行った 19）。この研究では、累積エネルギーバランス

Carestation）を米国 GE 社が製造しているが、残念なが 0 ～－10,000kcal の患者の死亡率は 11/28（39％）でがら本邦では 3 年前に販売中止となった。

あったのに対し、－10,000kcal を超えてマイナスバラン

これ以外に、市販の質量分析装置にガス吸引装置、スだった患者の死亡率は 12/14（86％）であった。こデータ処理のソフトを組み込んだパソコンを装着すれの他にも、エネルギーバランスがマイナスで合併症やば、O2、CO2 の 2 種のガス以外に、N2 を同時に測定す

ICU 在室日数延長を示す観察研究が存在する 20）。繰りることもでき、より精度の高い測定器となる。

返し、継日的に IC を測定することで、初めて累積エネ

Ⅳ．間接熱量測定データの利用

ルギー負債を知ることができる。
本邦において、より高齢で痩せた ICU 症例での累積測定を実施すれば、上記のどの機種であれ EE 値

エネルギー負債がどこまで許容されるかは不明である（kcal/day）、RQ が算出される。慎重に測定し、納得しが、より少ない累積エネルギー量であることが推測さて得られたデータを如何に利用するかを以下に述べる。

れる。

52

May 30, 2016

人工呼吸

Jpn J Respir Care Vol.33 No.1

3）肥満症例、るい痩症例への栄養投与がなされていることになる 28）。特に、全静脈栄養（total

推算式はあくまで、その疾患における EE の平均値

parenteral nutrition：TPN）による栄養管理下、RQ＞である。BMI（body mass index）が＜18.5 の低体重、1.0 が持続する場合には、脂質不足（投与忘れ）、もし≧35 の過体重症例ではその原因もさまざまであり投与

くは糖質の（相対的）過剰投与を疑う必要がある。

熱量の安全域は狭い。よって、個別性を無視した投与
熱量の設定ではリスクが高まり、測定結果を反映した

3．継時的測定による代謝動態の変動
短期測定法を継時的に繰り返す、もしくは挿管から投与熱量の設定が望ましい。肥満症例での各種推算式
は、IC と比較した場合に不正確であるという報告が21）

抜管まで連続測定することで、個々の症例における病期・病態、治療介入による EE の変化を知ることがである。
4）過大侵襲時

きる。動的栄養評価法の 1 つであるゆえんである。侵22, 23）
重症熱傷（体表面積＞20％の熱傷）、多発外傷 24）

襲に伴う代謝動態変動の概略を把握できる。

では、生体に加わる外部からの過度の侵襲により、多また、気管内吸引時、腹臥位人工呼吸管理時、熱傷

大な熱量が消費されることが予想される。
それに対し、患者の包交、ICU 内での挿管中のリハビリテーション

例えば熱傷では投与熱量設定の公式が多数発表されて時などの代謝を測定することで、各種の医療行為によいる。どの公式を用いるかで、同一熱傷症例で初期熱る代謝動態を知り、最適な代謝栄養管理を行う一助と量設定は約 2.5 倍異なるなる。

。このような極端な侵襲下22）においては、可能な限り EE を測定すべき

であるこ

25）

Ⅴ．間接熱量の実際とは、各種栄養ガイドラインでも同一の見解が示されている 26, 27）。

実際の症例のデータを供覧する。
症

2．RQ 値からの燃焼基質の推定例（本稿執筆時点の最直近症例）：83 歳女性（HT148cm、BW44.7kg、BMI20.4）

前項を参照されたい（表 4）。結果としては、RQ 値
0.86±0.04 程度が、バランス良く体内でエネルギー産生診断：Septic Shock、DIC、急性腎不全、MSSA による両側膿胸（原疾患）、APACHE Ⅱ score 34

kcal/dayŬĐĂůͬĚĂǇ

ϭϰϬϬ
1400

ϭ͘ϭ
ϭ͘ϭ
1.1

ϭϯϬϬ
1300

ϭ͘Ϭ
ϭ͘Ϭ
1.0

ϭϮϬϬ
1200

Ϭ͘ϵ
Ϭ͘ϵ
0.9

ϭϭϬϬ
1100

Ϭ͘ϴ
Ϭ͘ϴ
0.8

ϭϬϬϬ
1000
ϵϬϬ
900
ϴϬϬ
800

ŬĐĂůͬĚĂǇ
kcal/day

Ϭ͘ϳ
Ϭ͘ϳ
0.7

EE（kcal/day）;ŬĐĂůͬĚĂǇͿ
RQ
ZY
day0
day0

1200
1200

day1
day1

Ϭ͘ϲ
Ϭ͘ϲ
0.6

day2
day2

day3
day3

day4
day4

day5
day5

day2
day2

day3
day3

day4
day4

day5
day5

Ϭ͘ϱ
Ϭ͘ϱ
0.5

経腸栄養（kcal/day）⤒⭠ᰤ㣴(ŬĐĂůͬĚĂǇͿ
静脈栄養（kcal/day）㟼⬦ᰤ㣴(ŬĐĂůͬĚĂǇͿ

1000
1000
800
800
600
600
400
400
200
200
00

図4

day0
day0

day1
day1

Case；83y（F）. Septic Shock：入室時から day5 までの EE、RQ の継時的変化および投与エネルギー量

ᅗ5. Case;83y(FͿ͘^ĞƉƚŝĐ^ŚŽĐŬ

5 分間毎の挿管から day5 までの連続データ。不適値除去を目的として、0.7≦RQ≦1.0 の EE 値を選択のうえ、各日毎に EE＝平ධᐊ᫬࠿ࡽday5ࡲ࡛ࡢEEࠊRQࡢ⥅᫬ⓗኚ໬࠾ࡼࡧᢞ୚࢚ࢿ࣮ࣝࢠ࣮㔞ࠋ
均値±SD（kcal/day）、RQ＝平均値±SD で表示。図 5 は、同一症例の day3 の午前 8 時 7 分から 24 分間の B by B の連続記録。

ὀ㸸5ศ㛫ẖࡢᤄ⟶࠿ࡽday5ࡲ࡛ࡢ㐃⥆ࢹ࣮ࢱࠋ୙㐺್㝖ཤࢆ┠ⓗ࡜ࡋ࡚ࠊ0.7ӌ54ӌ1.0
ࡢEE್ࢆ㑅ᢥࡢ࠺࠼ࠊྛ᪥ẖ࡟EE=ᖹᆒ್±SD(kcal/day)ࠊRQ=ᖹᆒ್±SD࡛⾲♧ࠋMay 30, 2016
ᅗ4ࡣࠊྠ୍⑕౛ࡢday3ࡢ༗๓8᫬7ศ࠿ࡽ24ศ㛫ࡢBbyBࡢ㐃⥆グ㘓ࠋ

53

Kaizuka Y

a．EE row data（B by B）
Time/Date・
Measured VO2・Measured VCO2

Measured EE（mL/min）（mL/min）（kcal/day）

123
123
123
122
122
125
126
125
125

94
92
95
92
91
96
96
96
96

815
811
816
809
803
829
836
829
829

160122 08:07:09.7
160122 08:07:12.5
160122 08:07:15.3
160122 08:07:18.1
160122 08:07:20.1
160122 08:07:23.3
160122 08:07:26.1
160122 08:07:29.3
160122 08:07:32.3

・ ・
b．24min．540呼吸分の連続データ；VO2, VCO2, EE, RQ（B by B）
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500

1
0.9
0.8
0.7
0.6

Measured RQ
0.76
0.74
0.76
0.75
0.74
0.76
0.75
0.76
0.76
250

Measured EE（kcal/day） 左軸
・Measured VO2（mL/min） 右軸
・
Measured VCO2（mL/min）右軸

200
150
100
50
0

Measured RQ

図5

Case；83y（F）. Septic Shock day3

発熱以外でも、吸引、体動、看護処置等により変動する。

代謝栄養管理：入院時栄養評価：栄養障害の可能性（＋）
、入室 36 時間目に経管栄養開始、比較的早期に漸増し EE 値に近似し投与エネルギーを設定した（図4）。血糖値管理はインスリン div＋スライディングス
ケールによる（目標 BS 値 120 ～ 180mg/dL）。
治療：挿管呼吸管理、抗菌薬、ノルアドレナリンによる昇圧、鎮静薬、輸血（MAP、FFP、PC）。day5 には、炎症所見改善、ノルアドレナリン中止。
1）‌入室 3 日目 Breath by Breath 測定値、24 分間の連続測定値（図 5）2‌）‌入室から 5 日目までの EE、RQ の継時的推移と
実投与エネルギー量（図 4）
本患者は、day6 から間歇的な血液透析を行い、day8
抜管、現在も治療継続中。
現在当院では、挿管期間が 3 日以上と予測される症
例では、全例 EE 測定を行い、投与エネルギー設定に利用している（4 台の IC を保有）。
本稿の著者には規定された COI はない。

参考文献
1） 氏家良人，海塚安郎，佐藤格夫ほか：急性呼吸不全による人工呼吸患者の栄養管理ガイドライン 2011 年版．人工呼吸．2012；29：75-120．
2） Harris JA, Benedict FG：A biometric study of human basal
metabolism. Proc Natl Acad Sci USA. 1918；4：370-3.
3） Long CL, Schaffel N, Geiger JW, et al：Metabolic response
to injury and illness：Estimation of energy and protein
needs from indirect calorimetry and nitrogen balance.
JPEN J Parenteral Entr Nutr. 1979；3：452-6.
4） Ferrie S, Allman-Farinelli M：Commonly used “nutrition”
indicators do not predict outcome in the critically ill：asystematic review. Nutr Clin Pract. 2013；28：463-84.
5） Sungurtekin H, Sungurtekin U, Oner O, et al：Nutritionassessment in critically ill patients. Nutr Clin Pract. 2008；
23：635-41.
6） Heyland D, Muscedere J, Wischmeyer PE, et al：A randomized trial of glutamine and antioxidants in critically illpatients. N Engl J Med. 2013；368：1489-97.
7） Andrews PJ, Avenell A, Noble DW, et al：Randomised trialof glutamine, selenium, or both, to supplement parenteralnutrition for critically ill patients. BMJ. 2011；342：d1542.
8） van Zanten AR, Sztark F, Kaisers UX, et al：High-protein
enteral nutrition enriched with immune-modulating nutrients vs standard high-protein enteral nutrition and nosocomial infections in the ICU：a randomized clinical trial.

54

May 30, 2016

人工呼吸

JAMA. 2014；312：514-24.
9） 海塚安郎：間接熱量計．ICU と CCU．2015；39：609-19．
10） Weir JB：New methods for calculating metabolic rate withspecial reference to protein matabolism. J Physiol. 1949；
109：1-9.
11） Weissman C：Measuring oxygen uptake in the clinical

Jpn J Respir Care Vol.33 No.1

19） Bartlett RH, Dechert RE, Mault JR, et al：Measurementof metabolism in multiple organ failure. Surgery. 1982；
92：771-9.
20） Villet S, Chiolero RL, Bollmann MD, et al：Negative impact
of hypocaloric feeding and energy balance on clinical outcome in ICU patients. Clin Nutr. 2005；24：502-9.

setting. In：Oxygen transport and utilization. Bryan-Brown

21） Frankenfield DC, Coleman A, Alam S, et al：Analysis of

CW, Ayres SM（Eds）. Society of Critical Care Medicine,estimation methods for resting metabolic rate in critically

1987, pp25-64.

ill adults. JPEN J Parenter Enteral Nutr. 2009；33：27-36.

12） Kemper MA：Indirect calorimetry equipment and practical22） Mendonça Machado N, Gragnani A, Masako Ferreira L：

considerations of measurement. In：Problems in respiratory

Burns, metabolism and nutritional requirements. Nutr Hosp.

care：nutrition and respiratory disease. Weissman C（Eds）.
JB Lippincott, 1989, pp479-90.

2011；26：692-700.
23） Suman OE, Mlcak RP, Chinkes DL, et al：Resting energy

13） Branson RD：The measurement of energy expenditure：

expenditure in severely burned children：analysis of agree-

Instrumentation, practical considerations, and clinical ap-

ment between indirect calorimetry and prediction equations

plication. Respir Care. 1990；35：640-59.

using the Bland-Altman method. Burns. 2006；32：335-42.

14） Bishop MJ, Benson MS, Pierson DJ：Carbon dioxide excre-24） Brandi LS, Santini L, Bertolini R, et al：Energy expendituretion via bronchopleural fistulas in adult respiratory distressand severity of injury and illness indices in multiple trauma

syndrome. Chest. 1987；91：400-2.
15） Blumberg A, Keller G：Oxygen consumption during maintenance hemodialysis. Nephron. 1979；23：276-81.
16） Browning JA, Linberg SE, Turney SZ, et al：The effects ofpatients. Crit Care Med. 1999；27：2684-9.
25） Saffle JR, Larson CM, Sullivan J：A randomized trial ofindirect calorimetry-based feedings in thermal injury. J
Trauma. 1990；30：776-82.

a fluctuating FIO2 on metabolic measurements in mechan-26） American Burn Association：Practice guidelines for burnically ventilated patients. Crit Care Med. 1982；10：82-5.

care. www.ameriburn.org/PracticeGuidelines2001.pdf（201517） Ultman JS, Bursztein S：Analysis of error in the determination of respiratory gas exchange at varying FIO2 . J Appl
Physiol Respir Environ Exerc Physiol. 1981；50：210-6.
18） Singer P, Anbar R, Cohen J, et al：The tight calorie control

年 12 月 15 日アクセス）
27） Rousseau AF, Losser MR, Ichai C, et al：ESPEN endorsed
recommendations：nutritional therapy in major burns. Clin
Nutr. 2013；32：497-502.

study（TICACOS）：a prospective, randomized, controlled28） McClave SA, Lowen CC, Kleber MJ, et al：Clinical use ofpilot study of nutritional support in critically ill patients.

the respiratory quotient obtained from indirect calorimetry.

Intensive Care Med. 2011；22：601-9.

JPEN J Parenter Enteral Nutr. 2003；27：21-6.

May 30, 201655