Page 83 - 《中国医疗器械杂志》2025年第2期

Chinese Journal of Medical Instrumentation 2025 年 第49卷 第2期

设 计 与 制 造

文章编号：1671-7104(2025)02-0197-07

基于逐口气法的人体能量代谢检测系统设计与验证

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【作 者】 李晨东 ，方伟 ，王友才 ，陈焱焱 ，曹伟 ，徐俊 ，汪宇扬 ，杨飞 ，何子军 ，孙怡宁 2
1 安徽医科大学，合肥市，230032
2 中国科学院合肥物质科学研究院，合肥市，230031
3 安徽医科大学第一附属医院，合肥市，230022
【摘 要】 目的 设计一种基于逐口气法的人体能量代谢检测系统，以实现人体能量代谢的实时准确测量。方法 首先，
采用间接测热法实时采集人体每口呼吸气的流量和浓度信息；然后，通过特征对齐和每口气数据分割计算
氧气消耗量（ Q O 2 ）、二氧化碳产生量（ Q CO 2 ）；最后，根据Weir公式计算人体能量代谢指标。另外，该
文还开展了与国际先进代谢测量设备MGC ULTIMA SYSTEM PFX CARDIO2的对比验证实验。结果 该系
统测量的代谢指标数据均落在Bland-Altman分析的一致性区间内。结论 该系统与MGC的测量结果具有较高
的一致性，可以实时准确测量人体能量代谢，为临床营养评估及诊疗提供数据支撑。
【关 键 词】 逐口气法；间接测热法；能量代谢；营养评估
【中图分类号】 TH774.1
【文献标志码】 A doi: 10.12455/j.issn.1671-7104.240546
Design and Verification of a Human Energy Metabolism Detection
System Based on Breath-by-Breath Method

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【 Authors 】 LI Chendong , FANG Wei , WANG Youcai , CHEN Yanyan , CAO Wei , XU Jun , WANG Yuyang ,
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YANG Fei , HE Zijun , SUN Yining 2
1 Anhui Medical University, Hefei, 230032
2 Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, Hefei, 230031
3 The First Affiliated Hospital of Anhui Medical University, Hefei, 230022
【 Abstract 】 Objective To accurately measure human energy metabolism with high temporal resolution, a respiratory
gas analysis system was designed using a breath-by-breath approach. Methods Firstly, indirect
calorimetry was employed in respiratory gas analysis to measure the respiratory flow and concentration
signals in real-time. Secondly, oxygen consumption Q O 2 and carbon dioxide production Q CO 2 were
calculated through respiratory characteristic alignment and respiratory signal segmentation. Finally,
metabolic indexes were calculated according to the Weir formula. Furthermore, a controlled trial was
formulated for validation comparisons with the MGC ULTIMA SYSTEM PFX CARDIO2. Results The
results indicate that the data points of metabolic indexes measured by this system all fall within the
confidence interval when compared with those of the MGC. Conclusion The system has high consistency
with the MGC measurement results. Thus, the system can accurately measure metabolism in real-time
and provide data support for clinical nutrition assessment and therapy.
【Key words】 breath-by-breath method, indirect calorimetry, energy metabolism, nutrition assessment

0 引言 不良人数已突破20亿，且发生率呈上升趋势 。精
[1]
准的营养评估是预防和治疗营养不良的有效手段，
营养不良严重影响人类健康和疾病康复。据
目前临床营养评估的金标准是间接测热法（indirect
《 2024年世界粮食安全和营养状况》报告，全球营养 calorimetry, IC），其通过检测患者氧气消耗量和二

[2]
氧化碳产生量评估人体代谢情况 。基于间接测热
收稿日期：2024-10-12
基金项目：国家重点研发计划（2022YFC3600302）；安徽省科技 法的检测方法主要有道格拉斯气袋法、头罩稀释
攻坚计划项目（202423110050035）
作者简介：李晨东，E-mail: 1845537954@qq.com 法、微型混合室法、逐口气法。其中，逐口气法因
[3]
通信作者：陈焱焱，E-mail: yychen@iim.ac.cn 其实时性高且应用场景广泛 ，市场占有率最高。

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