重症患者实测呼吸商与以VCO2推算静息能量消耗时固定RQ=0.85所致系统偏倚：一项回顾性方法学比较研究

《Journal of Intensive Medicine》：Measured respiratory quotient and systematic bias in carbon dioxide production-derived energy expenditure estimates in critically ill patients: A retrospective method-comparison study

　　

背景：静息能量消耗（resting energy expenditure, REE）用于设定重症患者的能量目标。当无法进行间接测热法（indirect calorimetry）但已测量二氧化碳产生量（carbon dioxide production, VCO₂）时，可通过假定固定呼吸商（respiratory quotient, RQ）（传统取0.85）由VCO₂估算REE。重症患者实测RQ的分布仅在小样本队列中描述。该研究旨在描述重症患者实测RQ的分布，并量化假定固定RQ为0.85时由VCO₂推算REE所产生的偏倚。

方法：该研究为回顾性方法学比较研究。研究人员在两个独立的间接测热数据库中检查实测RQ分布（Beilinson临床数据库：117例患者的193次测量；TICACOS随机试验：333例患者的1176次测量），并通过重复测量Bland–Altman分析及均方根误差（root mean square error, RMSE），配合患者水平bootstrap 95%置信区间（confidence interval, CI），比较以RQ为0.85或人群RQ中位数由VCO₂推算的REE与由实测氧耗量（oxygen consumption, VO₂）和VCO₂计算的REE。负差值表示低估。

结果：Beilinson数据库中RQ中位数为0.77（四分位距[interquartile range, IQR] 0.72–0.82），TICACOS中为0.82（IQR 0.75–0.91），均低于传统值0.85。以数据库RQ中位数替代0.85后，Beilinson中的偏倚由?139 kcal/day（95%CI：?167至?110）变为+13 kcal/day（95%CI：?14至+42），RMSE由217降至167 kcal/day；TICACOS中偏倚由?34 kcal/day（95%CI：?55至?12）变为+21 kcal/day（95%CI：+1至+44），RMSE保持216 kcal/day不变。Bland–Altman一致性界限分别为Beilinson中?468至+189和?315至+341 kcal/day，TICACOS中?454至+385和?401至+444 kcal/day。每例患者仅取一次测量时，两个数据库的中位数均降低RMSE，留一患者交叉验证（leave-one-patient-out）和时间验证（temporal validation）证实偏倚降低。

结论：在两个独立的重症患者数据库中，实测RQ中位数低于传统0.85，假定0.85会系统性低估由VCO₂推算的REE。在可进行间接测热法以表征人群RQ时，使用本地区中位数可减少该低估。一致性界限仍较宽，因此该方法可降低人群水平的系统偏倚，但不能替代间接测热法。

研究背景：静息能量消耗（resting energy expenditure, REE）是重症患者能量处方的设定依据。间接测热法（indirect calorimetry）是测量呼吸商（respiratory quotient, RQ）和REE的参考方法；当无法进行间接测热但可测量二氧化碳产生量（carbon dioxide production, VCO₂）时，常假定固定RQ=0.85并由VCO₂推算REE。然而，重症患者实测RQ分布仅见小样本报道，固定假设是否造成系统偏倚尚需在大数据库中量化。该研究因此比较固定RQ=0.85与采用人群实测RQ中位数时，由VCO₂推算REE与参考REE的一致性。主要结论为：两库实测RQ中位数均低于0.85，固定0.85系统性低估REE，采用本库中位数可减少低估；但一致性界限仍宽，不能替代间接测热法。其意义在于提示固定商值是VCO₂推算法的重要误差来源，并支持有条件的单位本地化确定RQ中位数后用于群体水平校正。

主要关键技术方法：研究纳入两个独立间接测热数据库：Beilinson临床数据库（Rabin Medical Center综合ICU，2020年1月至2022年6月入组，记录至2023年6月；193次测量、117例）和TICACOS多中心随机试验队列（2011年1月至2013年3月；1176次测量、333例）。采用Deltatrac Ⅱ代谢监测仪行间接测热，取稳态测量，排除生理不合理值及RQ<0.67或>1.30者；RQ=VCO₂/VO₂，参考REE用简略Weir方程由VO₂和VCO₂计算。比较REE_0.85、REE_median与参考REE，采用重复测量Bland–Altman分析、均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）、±10%准确率、患者水平bootstrap 95%置信区间（CI）、线性混合模型、留一患者交叉验证及敏感性分析。

研究结果：

数据库与测量流程：Beilinson初始723条VO₂/VCO₂同步记录（138例），排除27条不合理值后平均为238个患者日；再按RQ界值排除45条，最终193次测量（117例）。TICACOS中1416次测量（362例）有VO₂/VCO₂，排除5条不合理值，再排除235条RQ界值外测量，最终1176次测量（333例）。通过数据库清洗和RQ有效性界值筛选，形成分布与一致性分析数据集。

实测呼吸商分布：Beilinson RQ中位数0.77（IQR 0.72–0.82），TICACOS 0.82（IQR 0.75–0.91），均低于0.85，分布右偏；每例取单值时中位数0.76和0.81；混合模型均值0.780（95%CI 0.766–0.794）和0.836（0.826–0.846），组内相关系数（ICC）0.18和0.32；RQ与ICU日无关，TICACOS两试验组间无显著差异。

由VCO₂推算REE与参考REE的一致性：Beilinson中固定0.85偏倚?139 kcal/day（95%CI ?167至?110），一致性界限?468至+189，RMSE 217，MAE 182，±10%内53%；用中位数0.77后偏倚+13（?14至+42），界限?315至+341，RMSE 167，MAE 130，±10%内80%。TICACOS中固定0.85偏倚?34（?55至?12），界限?454至+385，RMSE 216，MAE 174，±10%内60%；用0.82后偏倚+21（+1至+44），界限?401至+444，RMSE 216，MAE 169，±10%内65%。两库一致性界限宽度未因中位数而改变，RMSE下降来自偏倚减少；固定0.85时低估随REE增大而增加，中位数时斜率不显著。

附加分析：留一患者交叉验证未改变中位数和结果；Beilinson早期入院中位数0.78用于后期入院，偏倚?55、RMSE 147，而0.85为?196和241；交叉应用两库中位数及候选固定RQ（Beilinson 0.76–0.78，TICACOS 0.81–0.84）显示交叉验证RMSE相近；其他RQ界值和设备报告REE作参考的敏感性分析中，0.85始终低估，Beilinson中位数始终降低RMSE；TICACOS中实测RQ与供给能量、静脉葡萄糖、丙泊酚和蛋白的组内相关较弱（重复测量r ?0.19至+0.17）；设备报告REE与简略Weir方程多数接近（中位比值0.990和0.981）；估计单位中位数RQ在±0.02内约需130例（Beilinson分布）和100例（TICACOS分布）。

讨论部分总结：RQ兼具生理标志和数学校正因子两种角色，该研究关注后者。实测RQ低于0.85，说明假定商值是重要误差来源；REE估算影响能量处方目标，低估或高估均有临床后果。中位数适合右偏且截断的分布，不同汇总统计量对准确度影响小；但最佳RQ受病例构成和代谢阶段影响，其他单位应本地确认而非直接采用报告值。由VCO₂推算与参考REE的差值仅来自假定商值，因二者共享VCO₂；设备报告REE略低于简略Weir方程约20–30 kcal/day，与中位数残差偏倚同量级。即使采用人群中位数，一致性界限仍宽（约±330和±420 kcal/day），故只降低人群水平系统偏倚，不能作为个体可靠估算，也不替代间接测热法。局限性包括回顾性、两库年代/测量期/方案不同且Beilinson含COVID-19时期、估计与参考共享VCO₂使一致性界限未含VCO₂测量误差而属最佳情形、中位数来自同一数据但交叉验证和时间验证支持偏倚降低、实测RQ存在短期生理和技术变异、单一群体值不能代表个体尤其严重代谢紊乱、测量在患者间不均（10%患者贡献三分之一测量）、TICACOS分组可能影响RQ但组间无差异、未做样本量计算、仅一种测热仪及Beilinson基线资料有限等。

研究结论（翻译）：RQ计算具有多种目的。尽管仅由VCO₂估算REE时传统上采用固定RQ值0.85，但两个独立临床数据库中的实测RQ值持续较低，中位数分别为0.77和0.82。以这些人群特异性RQ中位数替代传统0.85可减少REE的系统性低估。一致性界限仍然较宽；因此，尽管该方法可降低人群水平的系统偏倚，但不能替代间接测热法。在可进行间接测热法时，临床单位应确定本机构人群特异的中位RQ，以约100至130例患者达到±0.02的精度，并在由VCO₂估算REE时应用该值。