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Calorimetria indireta (CI)
Guilherme T. Arajo, Me, MBA, MD
1. Introduo e definies
O gasto energtico total (GET) dirio compreende o gasto energtico basal, o efeito trmico
dos alimentos e o gasto da atividade fsica. Podemos assim definir que:
Gasto energtico basal (GEB): O dispndio basal representa a energia despendida por um
indivduo mantido em repouso, em um ambiente termicamente neutro, pela manh, ao
acordar aps 12 horas de jejum, e depende da massa corporal magra e, em menor
extenso, da idade, do sexo e de fatores familiares. O dispndio basal representa 60% a
75% do custo energtico dirio e inclui a energia gasta com a bomba de sdio-potssio e
outros sistemas que mantm o gradiente eletro-qumico das membranas celulares, a
energia empregada na sntese dos componentes do organismo, a energia necessria para
o funcionamento dos sistemas cardiovascular e respiratrio e a energia despendida
pelos mecanismos termorregulatrios para manter a temperatura corporal;
Gasto energtico em repouso (GER): A condio basal no encontrada nas situaes
clnicas habituais. denominado GER o gasto energtico despendido em repouso pelo
indivduo, em um ambiente que no termicamente neutro e enquanto recebendo
medicamentos ou tratamento suportivo incluindo o suporte nutricional. O dispndio de
repouso costuma ser 10% maior do que o dispndio basal;.
Efeito trmico dos alimentos: refere-se ao gasto provocado pela digesto, absoro,
transporte, transformao, assimilao e/ou armazenamento dos nutrientes, que varia
de acordo com o substrato consumido. Em jovens eutrficos, com peso constante, a
ingesto de hidratos de carbono aumenta o gasto energtico em 5% a 10%, a ingesto de
lipdios aumenta de 3% a 5% e a de protenas aumenta aproximadamente 20%. Assim,
considera-se que, em uma dieta mista habitual, o efeito trmico do alimento em teoria
de aproximadamente 5% a 7% do seu contedo energtico.
Efeito trmico do exerccio: o dispndio de energia referente realizao do trabalho
mecnico externo; este representa 15% a 30% do dispndio energtico dirio, e varia
com o nvel de atividade fsica, levando-se em conta a intensidade e a durao do esforo
fsico realizado.
Diversos fatores, como idade, composio corporal, hormnios tireoidianos, catecolaminas,
temperatura do ambiente e corporal, estados patolgicos e uso de drogas/tratamentos podem
influenciar os componentes do GET.
Para uma terapia nutrolgica adequada fundamental o conhecimento do GET. Estudos
mostram que apenas 14 a 32% dos pacientes recebem regimes de nutrio que proveem 10%
da necessidade calrica diria. A subnutrio est associada deteriorao da massa magra,
imunossupresso, dficit da cicatrizao de feridas e aumento do risco de infeces nosocomiais.
Por sua vez, a hipernutrio associa-se lipognese e hiperglicemia, que pode exacerbar um
quadro de insuficincia respiratria.
Podemos definir o GER de trs formas:
Equaes preditivas: so prticas no havendo necessidade de equipamentos
especializados e profissionais treinados. Existem mais que 200 equaes preditivas, que
podem no refletir a composio corporal, estado nutricional e etnia populacional. Por
exemplo, a equao de Harris-Benedict, que a mais utilizada, estima o GER com uma
preciso de 10% em 80% a 90% dos indivduos normais. Quando empregada em
pacientes gravemente enfermos, porm, essa equao prediz corretamente o dispndio
em menos de 50% dos indivduos;
Calorimetria direta: a medida do calor produzido pelos processos metablicos para
quantificar o GET. O calor corporal total diretamente medido por uma cmara
termicamente selada. Apesar de ser o mtodo com maior acurcia, extremamente
dispendioso, no acessvel e requer profissionais bem treinados. Portanto este mtodo
est basicamente restrito ao meio acadmico;
Calorimetria indireta: um mtodo no invasivo que determina as necessidades
nutricionais e a taxa de utilizao dos substratos energticos a partir do consumo de
oxignio e da produo de gs carbnico obtidos por anlise do ar inspirado e expirado
pelos pulmes, sendo considerado como padro ouro para medio do GER na prtica
clnica.
2. Bases tericas para a calorimetria indireta
A CI mede a produo de energia a partir das trocas gasosas do organismo com o meio
ambiente. A denominao indireta indica que a produo de energia, diferentemente da
calorimetria direta que mede a transferncia de calor do organismo para o meio ambiente,
calculada a partir dos equivalentes calricos do oxignio consumido e do gs carbnico
produzido. Admitindo-se que todo o oxignio consumido utilizado para oxidar os substratos
energticos e que todo o gs carbnico produzido eliminado pela respirao, possvel calcular
a quantidade total de energia produzida. Essa produo de energia significa a converso da
energia qumica armazenada nos nutrientes em energia qumica armazenada no ATP mais a
energia dissipada como calor durante o processo de oxidao.
Sendo assim, a CI mede o volume do oxignio consumido (VO2) e do volume do gs
carbnico produzido (VCO2) durante o ciclo respiratrio, e a partir destes dados calcula o GER e
o quociente respiratrio (QR), utilizando as seguintes equaes:
A relao entre o VCO2 e o VO2 referida como quociente respiratrio (QR):
3. Tipos de calormetros
Os aparelhos de CI medem o VO2 e o VCO2, analisando o ar inspirado e expirado pelo
indivduo num determinado perodo de tempo. De acordo com o princpio de funcionamento, os
calormetros so classificados em equipamentos de circuito fechado e equipamentos de circuito
aberto:
Circuito fechado: o VO2 e o VCO2 so medidos por alteraes no volume dentro de um
reservatrio fechado contendo oxignio. Os aparelhos clssicos consistem de um
espirmetro de selo dgua contendo oxignio a 100%, um filtro com cal-sodada para
absorver o gs carbnico e um circuito respiratrio com vlvula inspiratria e vlvula
expiratria. O indivduo respira continuamente o gs contido no espirmetro por meio
do sistema de vlvulas direcionais. A reduo no volume do gs contido no espirmetro,
no perodo do exame, permite determinar o consumo do oxignio. Apesar de ser
considerado padro-ouro este equipamento pouco utilizado (Figura 1).
Circuito aberto: ambos os extremos do sistema se comunicam com o ambiente. O ar
inspirado mantido separado do ar expirado por meio de um sistema de vlvulas
unidirecionais. A anlise dos gases realizada por meio de sensores ligados a um
computador (Figura 2).
Recentemente, foram desenvolvidos calormetros portteis, entretanto estes calormetros
utilizam apenas um filtro de VO2 para medio do gasto energtico. Tais calormetros so
apropriados apenas para pacientes em ventilao espontnea e em ambiente ambulatorial, uma
vez que ele assume um QR (por exemplo de 0,8) constante para todos os pacientes.
= [3,941(2) + 1,106(2)] 1440
= 2 2!
Figura 1: Esquema de um calormetro de circuito fechado
FIO2 = Frao de oxignio no ar inspirado; FICO2 = Frao de gs carbnico no ar inspirado; FEO2 = Frao de oxignio no ar expirado; FECO2 = Frao de gs carbnico no ar expirado; VI = Volume minuto inspiratrio; VE = Volume minuto expiratrio.
Figura 2: Esquema de um calormetro de circuito aberto
FIO2 = Frao de oxignio no ar inspirado; FICO2 = Frao de gs carbnico no ar inspirado; FEO2 = Frao de oxignio no ar expirado; FECO2 = Frao de gs carbnico no ar expirado; Q: Fluxo total de ar.
4. Realizao do exame
A CI um exame no invasivo e relativamente fcil de se realizar, todavia para resultados
mais fidedignos alguns procedimentos devem ser observados. Abaixo listamos recomendaes
que devem ser observadas para melhorar a acurcia do exame:
O paciente deve permanecer em repouso em posio supina por pelo menos 30 minutos
antes do exame;
Pacientes recebendo alimentao intermitente (por exemplo, nutrio enteral in bolus ou
ciclca) devem ser examinados 1 hora aps a ltima alimentao no caso de se desejar
avaliar o efeito trmico dos alimentos ou aps 4 horas da ltima refeio caso este dado
no seja de interesse de estudo;
Em pacientes recebendo nutrio contnua, a composio da nutrio deve estar estvel
por pelo menos 12 horas antes do exame;
As medidas devem ser feitas em ambiente silencioso, com pouca iluminao e
temperatura estvel em cerca de 20C;
Todas as fontes de oxignio suplementar (por exemplo cnulas ou mscaras de oxignio)
devem ser retiradas, caso seja possvel;
A frao de oxignio inspirado (FiO2) deve permanecer constante durante o exame e no
estar superior 60%;
O exame deve aguarda
