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Calorimetria

Curatore scientifico
Dr. Chiara Tuccilli
Specialità del contenuto
Medicina generale Nutrizione

Cos'è la calorimetria?

La natura e gli effetti del calore sono studiati da una branca della fisica nota come termologia, la quale comprende termometria e calorimetria. Mentre la termometria misura le temperature, la calorimetria misura la quantità di calore scambiato da un corpo o sostanza.

La calorimetria, dunque, è la misurazione della quantità di calore ceduta o assorbita da una sostanza o un corpo durante processi chimici o fisici. 

La calorimetria in fisica e in chimica è impiegata per misurare:

  • calore specifico
  • calore latente
  • capacità termica

Questi tre parametri sono relativi alla misurazione di una sostanza, di un corpo o di un processo chimico o fisico.

La calorimetria viene impiegata anche in ambito clinico, poiché consente la misurazione del metabolismo basale (MB), cioè la quantità di energia che l’organismo investe per mantenere le funzioni vitali quando è completamente a riposo.

In condizioni di assoluto riposo, cioè:

  • a digiuno da 12 ore;
  • in una stanza a temperatura controllata di 25°C;
  • senza attivazione motoria e psichica.

L’energia termica rilasciata dal corpo è esclusivamente quella necessaria a mantenerne le funzioni vitali.

I dispositivi utilizzati per la calorimetria vengono chiamati calorimetri, ed esistono due tipologie di calorimetria:

  • indiretta
  • diretta

Calorimetria indiretta

La calorimetria indiretta misura lo scambio gassoso dei polmoni di soggetti a riposo.

I gas misurati sono:

  • ossigeno
  • anidride carbonica.

Negli organismi, l’ossigeno viene consumato mentre l’anidride carbonica è uno dei prodotti dell’ossidazione dei nutrienti, insieme ad acqua e urea.

Le modalità di misurazione degli scambi gassosi sono due:

  • a circuito chiuso, attraverso l’impiego di un calorimetro con sensori paramagnetici o di uno spirometro
  • a circuito aperto, attraverso l’impiego di un casco ventilato o di un sacchetto di gomma impermeabile chiamato “sacca di Douglas”.

Calorimetria diretta

La calorimetria diretta consente il calcolo del metabolismo basale attraverso la misurazione del calore disperso da un soggetto che si trova in una stanza idonea alla rilevazione. Non si tratta, però, di una metodica di routine, poiché richiede:

  • uno spazio adeguato
  • alti costi.

L’impiego della calorimetria diretta è fondamentalmente quello di validazione di altre metodiche che possono essere impiegate per misurare il metabolismo basale.

Con la calorimetria diretta si misurano le Kcal rilasciate dall’organismo a riposo, e può essere effettuata con due modalità:

  • calorimetria adiabatica, che sfrutta una camera isolata termicamente sulle cui pareti scorre un volume noto di acqua. A distanza di una, due o tre ore, si misura la temperatura dell’acqua e, sulla base di questa, si calcola la quantità di calorie rilasciate dal soggetto nella stanza
  • calorimetria a gradiente, con la quale il calcolo del metabolismo basale si ottiene attraverso la differenza di temperatura tra interno ed esterno della stanza.

Quali fattori influenzano il metabolismo basale?

Il metabolismo basale è definibile come l’energia minima di cui un organismo necessita per sopravvivere in condizioni di riposo, cioè per mantenere le funzioni vitali.

La maggior parte dell’energia consumata dall’organismo a riposo, che contribuisce al metabolismo basale, è dovuta alla costante attività degli organi interni, e in particolar modo a quella di cuore, cervello, rene e fegato.

Il metabolismo basale è influenzato da diversi fattori:

  • genetici;
  • età, poiché con l’avanzare dell’età il metabolismo basale tende a rallentare;
  • composizione corporea, ovvero quantità di massa grassa e di massa magra. La massa magra, in particolare la massa muscolare, brucia di più della massa grassa;
  • diete eccessivamente ipocaloriche e che apportano una quantità di calorie giornaliere inferiori alle necessità del metabolismo basale, poiché causano il rallentamento del metabolismo basale;
  • febbre, che aumenta il metabolismo basale;
  • patologie, che possono aumentare o ridurre il metabolismo basale.

Calcolo del metabolismo basale

Oltre alla misurazione attraverso calorimetria, il calcolo del metabolismo basale può essere effettuato applicando delle formule basate su:

  • Altezza
  • Peso
  • Età

Il risultato ottenuto dall’applicazione delle equazioni è una stima, ma è comunque utile per determinare qual è la quantità minima di energia di cui l’organismo ha bisogno. Esistono diverse equazioni per il calcolo del metabolismo basale, sviluppate da diversi autori. Tra queste:

  1. Le equazioni di Harris-Benedict (1918-1919), valide per i soggetti di età compresa tra 15 e 73 anni:
    • per gli uomini, MB= 66+(13,75 x Peso in Kg) + (5,0 x Altezza in cm) - (6,76 x Età in anni)
    • per le donne, MB= 655+(9,56 x Peso in Kg) + (1,85 x Altezza in cm) - (4,68 x Età in anni)
  2. Le equazioni FAO-LARN, sono:
    • per gli uomini nella fascia d’età 18-29 anni, MB= (15,3 x Peso in Kg) + 679 
    • per le donne nella fascia d’età 18-29 anni, MB= (14,7 x Peso in Kg) + 496
    • per gli uomini nella fascia d’età 30-59 anni, MB= (11,6 x Peso in Kg) + 879 
    • per le donne nella fascia d’età 30-59 anni, MB= (14,7 x Peso in Kg) + 496
    • per gli uomini nella fascia d’età 60-74 anni, MB= (11,9 x Peso in Kg) + 700
    • per le donne nella fascia d’età 60-74 anni, MB= (9,2 x Peso in Kg) + 688
    • per gli uomini nella fascia d’età ≥ 75 anni, MB= (8,4 x Peso in Kg) + 819
    • per le donne nella fascia d’età ≥ 75 anni, MB= (9,8 x Peso in Kg) + 624
  3. Le equazioni di Owen valide per la fascia d’età 18-82 anni sono:
    • per gli uomini, MB = 879 + (10,2 x Peso in Kg)
    • per le donne, MB = 795 + (7,2 x Peso in Kg)
  4. Le equazioni di Mifflin valide per la fascia d’età 19-78 anni sono:
    • per le donne, MB= – 161 + (10 x Peso in Kg) + 6,25 x Altezza in cm) – (5 x Età in anni)
    • per gli uomini, MB = 5 + (10 x Peso in Kg) + 6,25 x Altezza in cm) – (5 x Età in anni).
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