Анализ рекомендаций ESPEN и Мичиганского руководства
по интенсивной терапии новорожденных
по оценке потребностей новорожденных
в аминокислотах при определении схемы парентерального питания
Е. М. Шифман, Г. П. Тихова
Статья опубликована в журнале Новости анестезиологии и реаниматологии
Шифман Е. М. - заместитель директора по вопросам анестезиологии и интенсивной терапии. ФГУ «Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В. И. Кулакова», Москва.
Тихова Г. П. - сотрудник аналитического отдела ФГУ «Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В. И. Кулакова».
ESPEN - The European Society of Parenteral and Enteral Nutrition – Европейская ассоциация парентерального и энтерального питания.
Одним из важнейших параметров, необходимых для определения формулы парентерального и энтерального питания новорожденного, является его суточная потребность в белке (аминокислотах), которая определяется независимо от величины суточных энергетических потребностей, но связана с ней функционально. Эта зависимость диктуется рядом соотношений. Рекомендации ESPEN , касающиеся суточных потребностей новорожденного в белках (аминокислотах) и энергии, задают соотношение, которое определяет оптимальную формулу искусственного питания для конкретного пациента, позволяя увеличить эффективность действия парентерального питания (ПП) и минимизировать риск возможных осложнений.
Цель исследования состояла в разработке алгоритма расчета указанных потребностей, принимающего во внимание все рекомендации по оптимальности питания.
Дизайн исследования. Математическое моделирование взаимосвязи потребностей новорожденного в энергии и аминокислотах.
Материал и методы исследования. Рекомендации ESPEN по расчету суточных энергетических и белковых потребностей новорожденного, а также Мичиганское руководство по интенсивной терапии новорожденных определяют несколько взаимосвязанных формул (систему уравнений), которые для каждого конкретного больного имеют допустимые решения лишь в определенной ограниченной области значений переменных. Для исследования условий совместимости этих формул и определения области значений, на которой они позволяют получить корректное решение, использовались математические и графические методы анализа системы уравнений и тестирование полученного расчетного алгоритма методом математического моделирования конкретных клинических состояний.
Результаты исследования и их обсуждение. Для предупреждения отрицательного азотистого баланса как доношенные, так и недоношенные новорожденные должны получать не менее 1,5 г/кг аминокислот в сутки. Для достижения физиологического запаса белков в организме недоношенным новорожденным необходимо вводить более высокие дозы аминокислот: от 2,5 до 4 г/кг/сут. Максимальная суточная доза аминокислот для доношенных новорожденных составляет 3 г/кг/сут. Согласно рекомендациям ESPEN при введении новорожденному аминокислот в дозе 2,3?2,7 г/кг/сут достигается такая же прибавка в весе, как и у доношенных новорожденных, питающихся материнским молоком. Энергоценность 1 г белка равна 4 ккал.
Некоторые патологические состояния, при которых накладывается жесткое ограничение на введение одного из трех основных нутриентов, остались за рамками данного исследования и не включались в анализ. Так, например, существует ограничение на введение аминокислот в случае почечной недостаточности или увеличения уровня азота мочевины крови, когда суточная доза вводимых аминокислот не должна превышать 1,5 г/кг.
Мичиганское руководство по интенсивной терапии новорожденных рекомендует начинать парентеральное введение аминокислот новорожденному в дозе 1 г/кг/сут, прибавляя каждый день по 0,5 г/кг/сут под контролем уровня азота мочевины крови и других показателей, характеризующих переносимость парентерального введения аминокислот данным пациентом и адекватность их дозировки.
Для примера мы рассчитали 2 схемы такого постепенного введения в режим парентеральной доставки аминокислот в нужной дозировке. В табл. 1 отражены данные для недоношенного новорожденного весом 2 кг , в табл. 2 – результаты расчета для доношенного новорожденного весом 3,3 кг в отсутствии выраженных патологий и сдвигов показателей крови, характеризующих адекватность белкового обмена.
парентеральной доставки аминокислот в нужной дозировке
для недоношенного новорожденного
| День | АК, г/кг/сут | АК, г/сут | БЭ, ккал/сут |
| 1-й | 1,0 | 2,0 | 8,0 |
| 2-й | 1,5 | 3,0 | 12,0 |
| 3-й | 2,0 | 4,0 | 16,0 |
| 4-й | 2,5 | 5,0 | 20,0 |
| 5-й | 3,0 | 6,0 | 24,0 |
| 6-й | 3,5 | 7,0 | 28,0 |
| 7-й | 4,0 | 8,0 | 32,0 |
| Примечание: АК – аминокислоты, БЭ – белковая энергия |
Таблица 2. Схема постепенного введения в режим
парентеральной доставки аминокислот
в нужной дозировке
для доношенного новорожденного
| День | АК, г/кг/сут | АК, г/сут | БЭ, ккал/сут |
| 1-й | 1 ,0 | 3 , 3 | 13 , 2 |
| 2-й | 1,5 | 5 ,0 | 1 9 , 8 |
| 3-й | 2,0 | 6 , 6 | 26 , 4 |
| 4-й | 2,5 | 8 , 3 | 33 ,0 |
| 5-й | 3,0 | 9 , 9 | 39 , 6 |
| Примечание: АК – аминокислоты, БЭ – белковая энергия |
Чтобы вводимые аминокислоты не использовались организмом новорожденного в качестве источника энергии, каждый грамм введенного белка должен быть обеспечен определенным количеством небелковых ккал, источником которых являются жиры и углеводы. Руководство ESPEN рекомендует вводить 30?40 ккал на 1 г аминокислот, в Мичиганском руководстве по интенсивной терапии новорожденных это количество составляет 25 ккал на 1 г введенных аминокислот. Таким образом, определив, сколько грамм аминокислот на 1 кг веса новорожденного необходимо ввести за сутки, мы можем рассчитать не только суточную дозу аминокислот, но и фактические расходы энергии (ФРЭ), т. е. общее количество ккал, которое необходимо восполнить за сутки. Расчет происходит по следующей схеме:
АК (г/сут) = АК (г/кг/сут) ? Вес (кг)
БЭ (ккал/сут) = АК (г/сут) ? 4,0
ESPEN минимум [1]: HБЭ(ккал/сут) = АК (г/сут) ? 30,0;
ESPEN максимум [1]: HБЭ(ккал/сут) = АК (г/сут) ? 40,0;
Michigan Manual [2] : H БЭ(ккал/сут) = АК (г/сут) ? 25,0;
ФРЭ(ккал/сут) = H БЭ(ккал/сут) + БЭ (ккал/сут),
где АК – аминокислоты;
БЭ – белковая энергия;
НБЭ – небелковая энергия;
ФРЭ – фактические расходы энергии (суточная потребность в энергии).
Но согласно рекомендациям ESPEN расчет ФРЭ следует проводить, исходя из других данных, в частности веса новорожденного, его роста, в некоторых случаях используются также физиологические показатели клинического состояния. Из этого следует, что существует два независимых подхода к определению ФРЭ, которые, вообще могут дать различные результаты, поэтому мы должны каким-то образом привести их в соответствие друг с другом.
Рассмотрим для примера 2 случая, которые позволят нам найти решение данной проблемы: недоношенный новорожденный весом 2 кг и доношенный новорожденный весом 3,3 кг . Рассчитаем для них ФРЭ, исходя только из веса (для простоты возьмем рекомендации ESPEN по минимальному и максимальному количеству ккал в сутки на кг веса), а затем определим тот же показатель, принимая во внимание количество вводимых аминокислот. Результаты расчетов представлены в табл. 3 и 4.
Таблица 3. Расчет ФРЭ для недоношенного новорожденного весом 2 кг
| АК, г/кг/сут | ФРЭ, 25 ккал/1 г АК | ФРЭ, 40 ккал/1 г АК | ФРЭ, 110 ккал/1 кг веса | ФРЭ, 120 ккал/1 кг веса |
1 ,0 |
58,0 |
88,0 |
220 |
240 |
1,5 |
87,0 |
132,0 |
220 |
240 |
2,0 |
116,0 |
176,0 |
220 |
240 |
2,5 |
145,0 |
220,0 |
220 |
240 |
3,0 |
174,0 |
264,0 |
220 |
240 |
3,5 |
203,0 |
308,0 |
220 |
240 |
4,0 |
232,0 |
352,0 |
220 |
240 |
| АК (г/кг/сут) – количество аминокислот на 1 кг веса в сутки; ФРЭ (25 ккал/1 г АК) – ФРЭ (ккал/сут), рассчитанные, исходя из количества введенных аминокислот (г/сут) и необходимости обеспечить каждый грамм 25 ккал небелковой энергии; ФРЭ (40 ккал/1 г АК) – ФРЭ (ккал/сут), рассчитанные, исходя из количества введенных аминокислот (г/сут) и необходимости обеспечить каждый грамм 40 ккал небелковой энергии; ФРЭ (110 ккал/1 кг веса) – ФРЭ (ккал/сут), рассчитанные, исходя из рекомендации ESPEN , согласно которой недоношенному новорожденному необходимо обеспечить минимум 110 ккал общей энергии на 1 кг веса в сутки; ФРЭ (120 ккал/1 кг веса) – ФРЭ (ккал/сут), рассчитанные, исходя из рекомендации ESPEN , согласно которой недоношенному новорожденному необходимо обеспечить максимум 120 ккал общей энергии на 1 кг веса в сутки. |
Таблица 4. Расчет ФРЭ для доношенного новорожденного весом 3,3 кг
| АК, г/кг/сут | ФРЭ, 25 ккал/1 г АК | ФРЭ, 40 ккал/1 г АК | ФРЭ, 90 ккал/1 кг веса | ФРЭ, 100 ккал/1 кг веса |
| 1,0 | 95,7 | 145,2 | 297 | 330 |
| 1,5 | 143,4 | 217,8 | 297 | 330 |
| 2,0 | 191,4 | 290,4 | 297 | 330 |
| 2,5 | 239,3 | 363,0 | 297 | 330 |
| 3,0 | 287,1 | 435,6 | 297 | 330 |
| 3,5 | 335,0 | 508,2 | 297 | 330 |
| 4,0 | 282,8 | 580,8 | 297 | 330 |
| АК (г/кг/сут), ФРЭ (25 ккал/1 г АК), ФРЭ (40 ккал/1 г АК) – аналогично таблице 3; ФРЭ (90 ккал/1 кг веса) – ФРЭ (ккал/сут), рассчитанные, исходя из рекомендации ESPEN , согласно которой доношенному новорожденному необходимо обеспечить минимум 90 ккал общей энергии на 1 кг веса в сутки; ФРЭ (100 ккал/1 кг веса) – ФРЭ (ккал/сут), рассчитанные, исходя из рекомендации ESPEN , согласно которой доношенному новорожденному необходимо обеспечить максимум 100 ккал общей энергии на 1 кг веса в сутки. |
Столбцы с 2 по 5 в обеих таблицах содержат значения одного и того же показателя, ФРЭ, измеряемого в одних и тех же единицах - ккал/сут, тем не менее, значения, рассчитанные, исходя их количества вводимого белка, далеко не всегда попадают в интервал минимума и максимума энергии, определенных по ESPEN . Эту проблему еще нагляднее демонстрируют графики (рис. 1 и 2), построенные на основе результатов из соответствующих таблиц.
 |
| Рисунок 1. Графики, отражающие различия результатов расчета ФРЭ, проведенного разными методами для одного и того же пациента. (недоношенный новорожденный: вес = 2,0 кг ) |
 |
| Рисунок 2. Графики, отражающие различия результатов расчета ФРЭ, проведенного разными методами для одного и того же пациента (доношенный новорожденный: вес = 3,3 кг ) |
На графиках четко видны точки пересечения прямых, соответствующих минимуму и максимуму суточных энергетических потребностей, и прямых, отражающих количество суточной энергии, зависящей от дозы вводимого белка. Что означают эти точки пересечения и вообще в чем заключается содержательный смысл взаимного расположения этих прямых?
Прямые, соответствующие минимальной и максимальной суточной потребности в энергии для данного пациента, проходят параллельно оси ОХ и выделяют область (полосу, заключенную между ними) адекватных значений вводимой суточной энергии (рис. 3), то есть то количество энергии, которое полностью покрывает энергетические расходы организма за сутки, не порождая ни дефицита, ни избытка энергетических поставок.
 |
| Рисунок 3. Прямые, соответствующие минимальной и максимальной суточной потребности в энергии для новорожденного весом 2 кг , делят множество всех значений ФРЭ на 3 части: А – область адекватных значений ФРЭ для данного пациента, Б – область недостаточных величин ФРЭ, В – область избыточных значений ФРЭ |
Та область, которая находится ниже прямой минимума, отражает недостаточное количество энергии, поставляемое организму, а область, находящаяся выше прямой максимума, – избыточные величины вводимой суточной энергии. Рассмотрим, например, прямую зависимости общей энергии от количества введенного белка на 1 г веса в сутки (рис. 1), когда на 1 г аминокислот приходится 40 ккал небелковой энергии. Эта прямая пересекает прямую минимального количества суточной энергии при величине дозы аминокислот, равной 2,5 г/кг/сут, а прямую максимального количества энергии при дозе аминокислот, равной чуть больше 2,7 г/кг/сут. Это означает, что при количестве вводимых аминокислот от 2,5 до 2,7 г/кг/сут будет адекватно восполняться потребность организма в суточной энергии и одновременно выполняться требуемое соотношение белковой и небелковой энергии. Если мы будем вводить меньше 2.5 г/кг/сут, то у нас есть две альтернативы: либо мы сохраняем требуемое соотношение, но при этом восполняем энергию в количестве, недостаточном для полного покрытия ее суточных расходов, либо мы восполняем энергию в полном объеме, но тогда нарушаем соотношение ее белкового и небелкового компонентов. Иными словами те части прямой, которые остаются вне зоны, ограниченной минимальной и максимальной энергией, отражают сохранение соотношения, но показывают, какой дефицит (или избыток) энергии получает при этом организм новорожденного.
Из этого графика можно также заключить, что при постепенном введении в желаемый режим парентерального питания, которое предлагается Мичиганским руководством по интенсивной терапии новорожденных, недоношенный новорожденный весом 2 кг в течение первых 3 дней будет недополучать суточный объем энергии, если строго соблюдать соотношение ее белкового и небелкового компонентов.
 |
| Рисунок 4 . Выделенная область, в которой одновременно выполняются оба требования по суточному количеству энергии, необходимому для организма новорожденного |
Четырехугольник, ограниченный названными четырьмя прямыми, (рис. 4) представляет собой область, в которой одновременно выполняются оба требования по суточному количеству энергии, необходимому для организма новорожденного:
а) величина общей вводимой энергии полностью покрывает суточные расходы, не превышая их;
б) на 1 г вводимых аминокислот приходится не менее 25 и не более 40 ккал небелковой энергии, как это рекомендуют руководство ESPEN и Мичиганское руководство по интенсивной терапии новорожденных.
Интервал дозы аминокислот, отвечающий этим 2 условиям, можно найти следующим образом:
а) находим значения дозы аминокислот в 4 точках пересечения указанных прямых;
б) находим наименьшее и набольшее значения из полученных 4 величин, это и будут границы допустимого интервала значений аминокислот.
При минимальной дозе аминокислот (г/кг/сут) будет выполняться соотношение 40 ккал на 1 г АК, при максимальной – 25 ккал на 1 г АК. Можно определенно утверждать, что при любом значении дозы аминокислот, попадающем в этот интервал, количество небелковой энергии на 1 г АК будет больше или равно 25 ккал и не будет превосходить 40 ккал, если мы будем выбирать точку из четырехугольной области, ограниченной этими прямыми.
Если нас интересует, сколько ккал небелковой энергии (ккал/г АК/сут) будет приходиться на 1 г вводимых аминокислот при заданной дозировке (г/кг/сут) у новорожденного с заданным весом (кг), если общая введенная энергия за сутки равна величине E , мы можем рассчитать это по следующей формуле:
НБЭ (ккал/г/сут) = ФРЭ (ккал/сут) / (АК (г/кг/сут) ? Вес (кг)) – 4.0,
где
НБЭ (ккал/г/сут) – количество ккал небелковой энергии (ккал/г АК/сут), которое приходится на 1 г вводимых аминокислот;
ФРЭ (ккал/сут) – общая введенная энергия за сутки (ккал/сут);
АК (г/кг/сут) – количество введенных аминокислот в граммах на 1 кг веса новорожденного за сутки;
Вес (кг) – вес новорожденного в кг.
Если мы выберем ФРЭ, не выходящим за пределы суточного минимума и максимума, то получим величину НБЭ (ккал/г/сут), не меньшую 25 и не превосходящую 40.
Таким образом, область оптимальных значений дозировки АК в г/кг/сут определяется весом новорожденного и 2 парами минимумов и максимумов, заданных стандартно по рекомендациям ESPEN , или выбранных врачом в соответствии с его экспертной оценкой конкретной ситуации.
В качестве примера мы провели расчет и определение области оптимальных значений дозы аминокислот для доношенного новорожденного мальчика весом 3,1 кг . Минимальное и максимальное значения ФРЭ рассчитаны по формулам WHO и Schofield ( W ) соответственно. Количество ккал на 1 г АК должно находиться в пределах от 30 до 35. Результаты представлены в табл. 5, область оптимальных значений суточного количества аминокислот отражена на рисунке 5.
Таблица 5. Результаты расчета ФРЭ при различных дозах АК
для доношенного новорожденного мальчика весом 3,1 кг
| АК, г/кг/сут | ФРЭ, 30 ккал/1 г АК | ФРЭ, 35 ккал/1 г АК) | ФРЭ мин, ккал/1 кг веса | ФРЭ макс, ккал/1 кг веса |
| 1,0 | 105 ,4 | 120,9 | 269,6 | 308,1 |
| 1,5 | 158,1 | 181,4 | 269,6 | 308,1 |
| 2,0 | 210,8 | 241,8 | 269,6 | 308,1 |
| 2,5 | 263,5 | 302,3 | 269,6 | 308,1 |
| 3,0 | 316,2 | 362,7 | 269,6 | 308,1 |
| 3,5 | 368,9 | 423,2 | 269,6 | 308,1 |
| 4,0 | 421,6 | 483,6 | 269,6 | 308,1 |
| АК (г/кг/сут) – количество аминокислот на 1 кг веса в сутки;
ФРЭ (30 ккал/1 г АК) – ФРЭ (ккал/сут), рассчитанные, исходя из количества введенных аминокислот (г/сут) и необходимости обеспечить каждый грамм 30 ккал небелковой энергии; ФРЭ (35 ккал/1 г АК) – ФРЭ (ккал/сут), рассчитанные, исходя из количества введенных аминокислот (г/сут) и необходимости обеспечить каждый грамм 35 ккал небелковой энергии; ФРЭ мин (ккал/1 кг веса) – минимальное значение ФРЭ (ккал/сутки) для данного новорожденного, рассчитанное по формуле WHO [2]; ФРЭ макс (ккал/1 кг веса) – максимальное значение ФРЭ (ккал/сут), рассчитанное по формуле Schofield (W) [2]. |
 |
| Рисунок 5. Область допустимых оптимальных значений дозировки АК для парентерального питания новорожденного весом 3.1 кг при НБЭ, ограниченной пределами от 30 до 35 ккал/1 г АК/сут, а минимальное и максимальное значения ФРЭ рассчитаны по WHO и Schofield ( W ) |
В результате расчета мы получили, что для данного новорожденного суточные энергетические потребности находятся в пределах от 269,6 до 308,1 ккал/сут. Указанным выше способом находим интервал оптимальных значений дозы аминокислот: 2,5–3,3 г/кг/сут. Выбираем конкретное значение дозы из этого интервала, например 2,8 г/кг/сут. Выбираем конкретное значение ФРЭ, которое необходимо восполнить за сутки из интервала допустимых значений этого показателя, например 300 ккал/сут. В итоге получаем следующие параметры парентерального введения аминокислот и энергии:
ФРЭ = 300 ккал/сутки (минимум = 269,6; максимум = 308,1).
Доза АК = 2,8 г/кг/сутки (минимум = 2,5; максимум = 3,3).
Общее количество АК = 8,7 г/сут.
БЭ = 34,7 ккал/сут.
НБЭ = 265,3 ккал/сут.
НБЭ на 1 г АК = 31 ккал/г АК/сут.
Полученная формула парентерального питания полностью учитывает энергетические и белковые потребности данного пациента и удовлетворяет всем условиям оптимальности.
Количество небелковых ккал, приходящееся на 1 г аминокислот можно перевести в более привычное соотношение, которое используется при расчете формулы парентерального и энтерального питания для взрослых: количество небелковых ккал на 1 г азота. В табл. 6 представлены результаты расчета этого соотношения для рекомендуемых значений небелковой энергии от 25 ккал/1г АК до 40 ккал/1г АК.
Таблица 6. Перевод значений НБЭ на 1 г АК
в соотношении НБЭ:1 г азота
(диапазон изменения НБЭ от 25 ккал/1г АК до 40 ккал/1г АК)
| НБЭ, ккал / 1 г АК | НБЭ, ккал/ 1 г азота |
| 25,0 | 156,25 |
| 26,0 | 162,50 |
| 27,0 | 168,75 |
| 28,0 | 175,00 |
| 29,0 | 181,25 |
| 30,0 | 187,50 |
| 31,0 | 193,75 |
| 32,0 | 200,00 |
| 33,0 | 206,25 |
| 34,0 | 212,50 |
| 35,0 | 218,75 |
| 36,0 | 225,00 |
| 37,0 | 231,25 |
| 38,0 | 237,50 |
| 39,0 | 243,75 |
| 40,0 | 250,0 |
Заключение. Как показало наше исследование, для определения сбалансированных потребностей новорожденного в энергии и аминокислотах нельзя выбирать произвольные значения этих параметров даже в пределах их допустимых значений, не учитывая при этом их взаимосвязь. Выбор конкретного значения одного из параметров строго определяет ограниченный интервал значений другого, и только в пределах этого интервала выполняется условие оптимальности (баланса) нутриционных потребностей конкретного пациента.
Таким образом, расчет суточной потребности новорожденного в аминокислотах необходимо разбить на следующие этапы:
- Рассчитать (или задать экспертной оценкой) минимальное и максимальное значения суточной потребности новорожденного в энергии (ФРЭ).
- Задать минимальное и максимальное количества небелковой энергии на 1 г аминокислот или 1 г азота.
- Определить область оптимальных значений дозы аминокислот в г на 1 кг веса новорожденного в сутки, при которых выполняются оба условия, заданных в п.1 и 2.
- Выбрать из интервала оптимальных значений дозы аминокислот конкретную величину.
- Выбрать из интервала допустимых значений ФРЭ конкретную величину.
- Рассчитать суточное количество аминокислот, умножив выбранную дозу на вес новорожденного.
- Рассчитать все остальные энергетические показатели, однозначно определяемые из указанных величин.
Литература
- ESPEN/ESPGHAN Guidelines on paediatric parenteral nutrition. Amino acids. Clinical Nutrition 2006; 25:177-360. www.espen.org/espenguidelines.html
- Steven M. Donn Michigan Manual of Neonatal Intensive Care, 3 rd edition, 2003, Hanley & Belfus.