Tasso metabolico a riposo
Tecnologie pre-computerModifica
Negli anni 1780 per l’Accademia Francese delle Scienze, Lavoisier, Laplace e Seguin studiarono e pubblicarono le relazioni tra la calorimetria diretta e gli scambi di gas respiratori di soggetti mammiferi. 100 anni dopo, nel XIX secolo, per la Wesleyan University del Connecticut, i professori Atwater e Rosa fornirono ampie prove del trasporto di azoto, anidride carbonica e ossigeno durante il metabolismo di aminoacidi, glucosio e acidi grassi in soggetti umani, stabilendo ulteriormente il valore della calorimetria indiretta nel determinare la bioenergetica degli esseri umani che vivono liberi. Il lavoro di Atwater e Rosa permise anche di calcolare i valori calorici degli alimenti, che alla fine divennero i criteri adottati dall’USDA per creare la biblioteca delle calorie alimentari.
All’inizio del XX secolo all’Università di Oxford, il ricercatore di fisiologia Claude Gordon Douglas sviluppò un metodo poco costoso e mobile per raccogliere il respiro esalato (in parte in preparazione di esperimenti da condurre sul Pike’s Peak, Colorado). In questo metodo, il soggetto espira in un sacchetto di raccolta quasi impermeabile e di grande volume per un periodo di tempo registrato. L’intero volume viene misurato, il contenuto di ossigeno e di anidride carbonica viene analizzato e le differenze rispetto all’aria “ambiente” ispirata vengono calcolate per determinare i tassi di assorbimento dell’ossigeno e di emissione di anidride carbonica.
Per stimare la spesa energetica dai gas espirati, sono stati sviluppati diversi algoritmi. Uno dei più usati fu sviluppato nel 1949 all’Università di Glasgow dal fisiologo ricercatore J. B. de V. Weir. La sua equazione abbreviata per stimare il tasso metabolico è stata scritta con i tassi di scambio dei gas come volume/tempo, ha escluso l’azoto urinario e ha permesso l’inclusione di un fattore di conversione temporale di 1,44 per estrapolare la spesa energetica di 24 ore da “kcal al minuto” a “kcal al giorno”. Weir ha usato il metodo Douglas Bag nei suoi esperimenti, e a sostegno del fatto di trascurare l’effetto del metabolismo proteico in condizioni fisiologiche normali e modelli alimentari di ~12,5% di calorie proteiche, ha scritto:
“…Infatti se la percentuale di calorie proteiche è compresa tra 10 e 14 l’errore massimo di utilizzo è inferiore a 1 su 500.”
Misure RMR assistite dal computerModifica
Nei primi anni 70, la tecnologia informatica permise l’elaborazione dei dati in loco, alcune analisi in tempo reale e persino la visualizzazione grafica delle variabili metaboliche, come O2, CO2 e flusso d’aria, incoraggiando così le istituzioni accademiche a testare l’accuratezza e la precisione in nuovi modi. Qualche anno più tardi nel decennio, i sistemi a batteria fecero il loro debutto. Per esempio, una dimostrazione del sistema mobile con visualizzazione digitale del consumo di ossigeno cumulativo e al minuto passato è stata presentata nel 1977 ai Proceedings of the Physiological Society. Con il calo dei costi di produzione e di calcolo nei decenni successivi, vari metodi di calibrazione universale per la preparazione e il confronto di vari modelli negli anni ’90 hanno portato l’attenzione sui difetti o sui vantaggi dei vari design. Oltre ai costi più bassi, la variabile metabolica CO2 è stata spesso ignorata, promuovendo invece un focus sui modelli di consumo di ossigeno per la gestione del peso e l’allenamento fisico. Nel nuovo millennio, calorimetri indiretti più piccoli “da tavolo” sono stati distribuiti con personal computer e stampanti dedicati, ed eseguendo un moderno software basato su Windows.