Способ определения должного основного обмена человека

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.

 

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	Иv	Иv 1/3	ДОО11=1397·Иv 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.
ДООэ (ккал) девушек в возрасте 12-20 лет.
В	12	13	14	15	16	17	18	19	20
ДООэ	1383	1368	1348	1329	1326	1323	1316	1309	1302

Таблица 3.
ДОО женщин в 21 год (ДОО21=1300·Иv 1/3).
Р, см	MT, кг	Иv	Иv 1/3	ДОО21= 1300·Иv 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·Иv 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	Иv	ДОО=1938·Иv 1/3	ДОО=1938·Иv 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.
ДООэ (ккал) юношей 12-20 лет.
В	12	13	14	15	16	17	18	19	20
ДООэ	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	Иv	Иv 1/3	ДОО21=1537·Иv 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·Иv 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
ДООэ	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
ДООэ	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
ДООэ	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
ДООэ	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
ДООэ	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
ДООэ	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

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