Kalkulator PPM: podstawowa przemiana materii

Czym jest PPM?

Podstawowa przemiana materii (PPM) to energia zużywana przez organizm w stanie całkowitego spoczynku, potrzebna tylko do podtrzymywania jego funkcji: oddychania, pompowania krwi, utrzymywania ciepła, naprawy komórek i pracy mózgu. Kalkulator PPM szacuje tę dzienną energię na podstawie czterech danych: płci, wieku, wzrostu i masy ciała. Ten kalkulator stosuje równanie Mifflina-St Jeora i podaje wynik w kilokaloriach na dobę (kcal/dobę) oraz w kilodżulach na dobę (kJ/dobę).

Wynik jest oszacowaniem statystycznym dla populacji, a nie pomiarem pojedynczej osoby. Rzeczywisty pomiar wymaga kalorymetrii pośredniej, która rejestruje ilość tlenu zużywanego przez daną osobę oraz dwutlenku węgla wydychanego w kontrolowanych warunkach spoczynku.

Wzór PPM

Kalkulator używa równania opublikowanego przez Mifflina, St Jeora i współpracowników w 1990 roku. Masę ciała podaje się w kilogramach, wzrost w centymetrach, wiek w latach, a wynik otrzymuje się w kcal/dobę.

Mężczyźni:

$BMR = 10 \times \text{masa ciała (kg)} + 6.25 \times \text{wzrost (cm)} - 5 \times \text{wiek (lata)} + 5$

Kobiety:

$BMR = 10 \times \text{masa ciała (kg)} + 6.25 \times \text{wzrost (cm)} - 5 \times \text{wiek (lata)} - 161$

Obie wersje są identyczne z wyjątkiem końcowej stałej: dla mężczyzn dodaje się 5, a dla kobiet odejmuje 161. Obie stałe pochodzą z tego samego badania z 1990 roku, a kalkulator nie ekstrapoluje poza ten zakres.

Przed zastosowaniem równania wykonywane są dwa przeliczenia. Wzrost w jednostkach imperialnych przelicza się na centymetry według wzoru (stopy × 12 + cale) × 2,54, a funty na kilogramy według wzoru funty × 0,45359237. Oba przeliczniki są dokładne z definicji na mocy 1959 International Yard and Pound Agreement. Wartość w kilodżulach oznacza tę samą energię wyrażoną w jednostkach SI, ponieważ 1 kilokaloria to dokładnie 4,184 kilodżula (NIST Special Publication 811).

Warto wyjaśnić jedną kwestię nazewniczą: „kaloria” na etykiecie produktu spożywczego oznacza kilokalorię. Dieta 2 000 kalorii oznacza 2 000 kcal, więc podana tu wartość kcal jest wyrażona w tej samej skali co wartości na etykietach żywności.

Jak obliczyć PPM

1. Podaj masę ciała w kilogramach i wzrost w centymetrach; w razie potrzeby najpierw przelicz funty oraz stopy lub cale.
2. Pomnóż masę ciała w kilogramach przez 10.
3. Pomnóż wzrost w centymetrach przez 6,25.
4. Pomnóż wiek w latach przez 5.
5. Dodaj dwa pierwsze iloczyny, odejmij trzeci, a następnie dodaj 5 dla mężczyzny albo odejmij 161 dla kobiety.

Aby odczytać wynik w kilodżulach, pomnóż wartość kcal przez 4,184.

Przykład obliczeniowy

Przykład metryczny. Mężczyzna w wieku 30 lat, o wzroście 175 cm i masie ciała 70 kg.

$10 \times 70 = 700$ $6.25 \times 175 = 1093.75$ $5 \times 30 = 150$ $BMR = 700 + 1093.75 - 150 + 5 = 1648.75$

Kalkulator wyświetla 1 649 kcal/dobę. W kilodżulach jest to 1648,75 × 4,184 = 6898,37, wyświetlane jako 6 898 kJ/dobę.

Przykład imperialny. Kobieta w wieku 45 lat, o wzroście 5 stóp 4 cale (1,63 m) i masie ciała 150 funtów (68 kg).

Najpierw wykonuje się przeliczenia: 5 × 12 + 4 = 64 cale, a następnie 64 × 2,54 = 162,56 cm. Dalej 150 × 0,45359237 = 68,0388555 kg, co kalkulator wyświetla jako 68,04 kg.

$10 \times 68.0388555 = 680.388555$ $6.25 \times 162.56 = 1016$ $5 \times 45 = 225$ $BMR = 680.388555 + 1016 - 225 - 161 = 1310.39$

Kalkulator wyświetla 1 310 kcal/dobę, a 1310,388555 × 4,184 = 5482,67, wyświetlane jako 5 483 kJ/dobę.

Obliczenia są wykonywane na niezaokrąglonych liczbach, a zaokrąglenie następuje tylko raz, na końcu. Ręczne powtórzenie obliczeń na podstawie zaokrąglonego wzrostu i masy ciała może dać wynik różniący się o jedną cyfrę od wartości wyświetlanej na ekranie.

Co obejmuje ta liczba, a czego nie obejmuje

PPM obejmuje tylko spoczynkową część dziennego zużycia energii. Nie uwzględnia chodzenia, pracy, ćwiczeń ani energii zużywanej na trawienie pokarmu. Całkowity dzienny wydatek energetyczny (TDEE) obejmuje całość i zwykle szacuje się go jako PPM pomnożoną przez współczynnik poziomu aktywności fizycznej. To osobne obliczenie, którego ta strona nie wykonuje.

W badaniu Mifflina-St Jeora mierzono spoczynkową przemianę materii (RMR), a nie ściśle podstawową przemianę materii. Pomiar podstawowej przemiany materii wymaga całonocnego postu i pełnego odpoczynku, zwykle po przebudzeniu; pomiar spoczynkowej przemiany materii wykonuje się w mniej rygorystycznych warunkach, a jego wynik jest o kilka procent wyższy. Nazwa PPM jest powszechnie stosowana i używa jej ta strona, ale równanie przewiduje RMR.

Ograniczenia szacunku

• Równanie dopasowano do danych 498 zdrowych osób dorosłych w wieku od 19 do 78 lat. Nie zostało ono zwalidowane dla dzieci, młodzieży, kobiet w ciąży ani osób dorosłych starszych niż ten zakres. Kalkulator oznacza wiek spoza przedziału od 19 do 78 lat odpowiednią uwagą.
• Przegląd systematyczny przeprowadzony przez Frankenfielda i współpracowników w 2005 roku wykazał, że równanie przewidywało zmierzoną spoczynkową przemianę materii z dokładnością do 10 procent u około 82 procent osób dorosłych bez otyłości oraz u około 70 procent osób dorosłych z otyłością. Błąd dla pojedynczej osoby może przekraczać 20 procent.
• Dane wejściowe obejmują całkowitą masę ciała, a nie masę beztłuszczową. Mięśnie zużywają w spoczynku więcej energii niż tłuszcz, dlatego przy tej samej masie ciała oszacowanie będzie zwykle zawyżone u osoby z dużą zawartością tkanki tłuszczowej, a zaniżone u osoby bardzo umięśnionej.
• Dokładność spada przy skrajnych wartościach wzrostu i masy ciała, dla których w badanej populacji było niewiele osób.
• Ponieważ równanie jest funkcją liniową, bardzo mała masa ciała w połączeniu z zaawansowanym wiekiem może doprowadzić do wyniku równego zeru lub ujemnego. Kalkulator zgłasza to jako błąd, zamiast wyświetlać liczbę, której równanie nie uzasadnia.

Często zadawane pytania

Co uznaje się za prawidłową PPM? Nie ma wartości granicznej. PPM jest ściśle związana z rozmiarem ciała, dlatego większe ciało ma wyższą PPM, a porównywanie dwóch osób ma sens tylko z uwzględnieniem ich wzrostu, masy ciała, wieku i płci. Dwa powyższe przykłady, 1 649 i 1 310 kcal/dobę, pokazują, jak bardzo mogą różnić się typowe wartości u osób dorosłych.

Dlaczego wyniki dla mężczyzn i kobiet są różne? Opublikowane równanie zawiera osobny zestaw współczynników dla każdej płci, różniący się tylko końcową stałą. W badanej populacji mężczyźni mieli średnio większą masę beztłuszczową przy tym samym wzroście i masie ciała, a obie stałe uwzględniają tę różnicę.

Czy PPM jest tym samym co liczba kalorii spalanych przez człowieka w ciągu dnia? Nie. PPM obejmuje tylko część spoczynkową. Dzienny wydatek całkowity obejmuje także ruch, ćwiczenia i trawienie, więc jest wyższy.

Jak Mifflin-St Jeor wypada w porównaniu z równaniem Harrisa-Benedicta? Równanie Harrisa-Benedicta, opublikowane po raz pierwszy w 1919 roku i zrewidowane w 1984 roku, jest starszym równaniem. Przegląd Frankenfielda z 2005 roku porównał kilka równań predykcyjnych i wykazał, że Mifflin-St Jeor najczęściej dawało wynik mieszczący się w granicach 10 procent od zmierzonej spoczynkowej przemiany materii zarówno u osób dorosłych bez otyłości, jak i u osób z otyłością.

Dlaczego podaje się kilodżule obok kilokalorii? Kilodżul jest jednostką energii w układzie SI, a na etykietach żywności w wielu krajach podaje się wartości w kJ. Przeliczenie jest dokładne: 1 kcal to 4,184 kJ.

Co się dzieje, jeśli podany wiek wykracza poza przedział od 19 do 78 lat? Równanie nadal zwraca liczbę, a kalkulator wyświetla ją wraz z uwagą, że wiek wykracza poza populację, na podstawie której dopasowano równanie. W tym zakresie oszacowanie jest obarczone większą niepewnością.

Piśmiennictwo

• Mifflin MD, St Jeor ST, Hill LA, Scott BJ, Daugherty SA, Koh YO. Nowe równanie predykcyjne spoczynkowego wydatku energetycznego u osób zdrowych. American Journal of Clinical Nutrition. 1990;51(2):241-247. doi:10.1093/ajcn/51.2.241
• Frankenfield D, Roth-Yousey L, Compher C. Porównanie równań predykcyjnych spoczynkowego tempa metabolizmu u zdrowych dorosłych osób bez otyłości i z otyłością: przegląd systematyczny. Journal of the American Dietetic Association. 2005;105(5):775-789. doi:10.1016/j.jada.2005.02.005
• National Institute of Standards and Technology. Guide for the Use of the International System of Units (SI), NIST Special Publication 811, wydanie z 2008 roku, załącznik B.