Ruheumsatz
Vor-Computer-TechnologienBearbeiten
In den 1780er Jahren untersuchten und veröffentlichten Lavoisier, Laplace und Seguin im Auftrag der französischen Akademie der Wissenschaften die Beziehungen zwischen direkter Kalorimetrie und Atemgasaustausch bei Säugetieren. 100 Jahre später, im 19. Jahrhundert, erbrachten die Professoren Atwater und Rosa im Auftrag der Wesleyan University in Connecticut umfangreiche Nachweise für den Transport von Stickstoff, Kohlendioxid und Sauerstoff während des Stoffwechsels von Aminosäuren, Glukose und Fettsäuren bei menschlichen Probanden und begründeten damit den Wert der indirekten Kalorimetrie bei der Bestimmung der Bioenergetik von frei lebenden Menschen. Die Arbeit von Atwater und Rosa ermöglichte auch die Berechnung der Kalorienwerte von Lebensmitteln, die schließlich zu den Kriterien wurden, die vom USDA zur Erstellung der Kalorienbibliothek für Lebensmittel verwendet wurden.
Anfang des 20. Jahrhunderts entwickelte der Physiologieforscher Claude Gordon Douglas an der Universität Oxford eine kostengünstige und mobile Methode zur Sammlung der Ausatemluft (teilweise in Vorbereitung von Experimenten, die auf dem Pike’s Peak, Colorado, durchgeführt werden sollten). Bei dieser Methode atmet die Versuchsperson über einen aufgezeichneten Zeitraum in einen nahezu undurchlässigen und großvolumigen Sammelbeutel aus. Das gesamte Volumen wird gemessen, der Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt wird analysiert, und die Unterschiede zur eingeatmeten „Umgebungsluft“ werden berechnet, um die Raten der Sauerstoffaufnahme und der Kohlendioxidabgabe zu bestimmen.
Um den Energieverbrauch anhand der ausgeatmeten Gase zu schätzen, wurden mehrere Algorithmen entwickelt. Einer der am weitesten verbreiteten wurde 1949 von dem Forschungsphysiologen J. B. de V. Weir an der Universität von Glasgow entwickelt. Seine abgekürzte Gleichung zur Schätzung der Stoffwechselrate wurde unter Berücksichtigung der Gasaustauschraten als Volumen/Zeit geschrieben, schloss den Harnstickstoff aus und ermöglichte die Einbeziehung eines Zeitumrechnungsfaktors von 1,44, um den 24-Stunden-Energieverbrauch von „kcal pro Minute“ auf „kcal pro Tag“ zu extrapolieren. Weir verwendete in seinen Experimenten die Douglas-Bag-Methode und schrieb zur Begründung der Vernachlässigung des Effekts des Eiweißstoffwechsels unter normalen physiologischen Bedingungen und bei einer Ernährung von ~12,5 % Eiweißkalorien:
„…Wenn der Prozentsatz der Eiweißkalorien zwischen 10 und 14 liegt, beträgt der maximale Fehler bei der Anwendung weniger als 1 zu 500.“
Computergestützte RMR-MessungenBearbeiten
In den frühen 1970er Jahren, ermöglichte die Computertechnologie die Datenverarbeitung vor Ort, einige Echtzeit-Analysen und sogar grafische Darstellungen von Stoffwechselvariablen wie O2, CO2 und Luftstrom, was akademische Einrichtungen dazu ermutigte, Genauigkeit und Präzision auf neue Weise zu testen. Einige Jahre später debütierten die batteriebetriebenen Systeme. So wurde 1977 in den Proceedings of the Physiological Society ein mobiles System mit digitaler Anzeige des kumulativen und des minutengenauen Sauerstoffverbrauchs vorgestellt. Da die Herstellungs- und Rechenkosten in den nächsten Jahrzehnten sanken, machten verschiedene universelle Kalibrierungsmethoden zur Vorbereitung und zum Vergleich verschiedener Modelle in den 1990er Jahren auf die Mängel oder Vorteile der verschiedenen Designs aufmerksam. Zusätzlich zu den geringeren Kosten wurde die Stoffwechselvariable CO2 oft ignoriert und stattdessen der Schwerpunkt auf Sauerstoffverbrauchsmodelle für Gewichtsmanagement und Bewegungstraining gelegt.
Im neuen Jahrtausend wurden kleinere „tischgroße“ indirekte Kalorimeter mit speziellen Personalcomputern und Druckern vertrieben, auf denen moderne windowsbasierte Software lief.