人体代谢舱使用间接测热法(indirect calorimetry),即测定氧气消耗量及二氧化碳排放量,通过Weir公式计算实时的能量消耗,并可推算宏观营养素消耗占比。代谢舱已被广泛用于饮食、睡眠、运动等生理活动及肥胖、2型糖尿病等疾病状态的能量代谢评估和机制探究。早在20世纪80年代,英国剑桥、美国国立卫生研究院等便建有代谢舱,之后美国、日本、中国等数十家研究机构陆续完成代谢舱建设,代谢舱已然成为探究能量代谢的先进研究手段之一。在过去几十年,代谢性疾病患病率逐渐升高,人们愈发关注能量代谢平衡在代谢性疾病中的作用,并尝试以此为切入点进行疾病的预防与诊治。
产品优势
1.实时性:利用代谢舱实现数据实时响应、多项能量代谢指标同时测量、长时间观测受试者自由活动状态等。传统能量代谢检测方式-双标水能量测定方法仅能测定数日至2周内的总能量消耗,再以此计算平均每日的能量消耗。与之相比,代谢舱数据几乎可以实时反馈人体能量代谢变化。
2.高效性:代谢舱能够同时测算24小时能量消耗及其组分,如基础代谢率、睡眠代谢率、食物热效应、活动能量消耗等在24小时能量消耗中的占比及相应呼吸商。
3.准确性:代谢舱明显优于呼吸头罩方式的总体准确性,而且在个体水平较公式法计算基础代谢率(BMR)、运动计法测算运动能量消耗(AEE)更为精准。同时,由于同一个体短期内24小时能量消耗基本保持稳定,因此一次测量可准确反映该个体近期能量消耗水平。
人体代谢舱能做什么?
是指清晨醒来后在热中性环境中静息平卧的能量消耗值,约占24小时能量消耗的80%,也是能量代谢研究中最常用的指标,受去脂体重(FFM)、脂肪重量(FM)、性别、年龄、人种、环境、生理状况以及疾病状态等因素影响。
一般选取睡眠中躯体活动时间<1%~1.5%的连续3小时或能量消耗均值最低的连续3小时进行计算。代谢舱可用于测定睡眠节律紊乱对能量平衡或代谢底物选择等的影响,进而探究睡眠不足或睡眠状态导致代谢性疾病的机制。
约占24小时能量消耗的10%,受饮食影响较大。代谢舱可通过限制餐后活动校正运动能耗,评估DIT,因此可用于探究饮食总热量、营养物质构成比例、进食时间与时程等对DIT的影响,探究饮食、能量消耗对肥胖等代谢性疾病发生发展的影响。但是,具体饮食组成模式,如’地中海饮食’对能量消耗的影响尚需深入研究,这也是未来代谢舱在营养健康中的应用方向之一。
代谢舱可用于各类久坐行为的能量代谢检测,例如使用电脑、玩手机、冥想等,以准确评估现代生活方式对能量代谢及代谢性疾病的作用。
应用领域
大样本健康受试者能量代谢检测以建立人群能量代谢的正常参考范围;
招募各类内分泌疾病患者,评估疾病状态及干预对临床治疗流程的影响;
建立队列进行随访,探究能量代谢在疾病发生发展中的规律;
评估或预测现有的治疗肥胖等代谢性疾病方法的疗效;
辅助新药开发,如提高能量代谢率的减重药物、增强脂肪氧化的减脂药物等。
产品类型
1.标准代谢舱
标准代谢舱是一个环境舒适的家居环境,适用于长时间(210 h)人体能量代谢监测,探测人体在代谢监测舱内各个行为模式或生理状态下的能量消耗、呼吸商等重要的生理参数。整个舱体无需绝对密封,确保实验安全。
2.静息代谢舱
可以获得极高时间分辨率的代谢测试数据,受试人员每一个极小变化即可被捕捉到,一般用于短时间能量代谢监测,例如1小时。在自然、无東缚状态下对人体静息代谢率高分辨率高精度监测,主要用于研究食物的热效应(TEF)、睡眠等。该系统能够连续、实时、准确、灵敏、稳定地测定人体静息代谢率和呼吸商等,评估不同受试个体间或同一受试个体在不同条件性下的能量代谢水平的微小差异。整个舱体无需绝对密封,确保实验安全。
3.运动代谢舱
用于测试自由无束缚前提下,运动状态的能量代谢监测。较高的空间,确保受试人员可以使用各种不同的运动器械,例如蹦床运动。临床应用包括运动干预治疗疾病的研究,特别是体质虚弱的受试人员,不能在较大的标准代谢舱中进行长时间监测。这种情况下,在运动舱中进行短时间监测,获得有意义的代谢数据。运动干预对诸如帕金森患者(Parkinson’s Disease)、葛雷克氏症(LouGherigs Disease)、亭廷顿舞蹈症(Huntington’s Disease)以及脑瘫(cerebral palsv)等患者可以在运动代谢舱中监测。运动治疗方面,对于肥胖手术患者,由于太过于肥胖,移动困难,可以在运动代谢舱中进行相关测试。运动代谢舱也适用于生理表型研究。
方案选择
1.标准方案
能量代谢监测系统
代谢舱体(含常规照明、门窗、马桶、台盘、抽血袖口等)
温度控制系统(18-30°C)
2.定制方案
稳定同位素气体分析系统(13C,180),特定营养素研究
极端温度环境模拟
特定光照模拟系统
特定音效模拟系统
气味模拟系统
高原低氧环境模拟系统
自动尿液粪便分离马桶
人体行为学研究
穿戴式生理参数监测系统