En praktisk guide til bioelektrisk impedansanalyse ved hjælp af eksemplet på kronisk obstruktiv lungesygdom

Tab af kropsvægt og udtømning af fedtfri muskelmasse er almindelige og alvorlige problemer hos patienter med kronisk obstruktiv lungesygdom (KOL) uanset graden af luftstrømsbegrænsning. Underernæring i KOL har været forbundet med systemisk betændelse, kakeksi, anoreksi, skeletmuskeldysfunktion, dyspnø, nedsat sundhedsstatus, øget risiko for forværringer og øget dødelighed. Derfor betragter de nuværende KOL-retningslinjer fra GOLD (Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease) ernæringsovervågning som en vigtig del af rutinemæssig evaluering af KOL-patienter.

Surrogatforanstaltninger som det velkendte Body Mass Index (BMI) ) giver ingen indikation af kropssammensætning, muskelmasse eller ernæringstilstand. Således kan underernæring, der kræver intervention, eksistere på trods af en normal til høj BMI. Disse patienter opdages normalt ikke ved subjektiv global vurdering af ernæringsstatus. I tilfælde af KOL er det blevet anerkendt, at det er lav fedtfri masse (FFM), der yderligere differentieres i kropscellemasse (BCM) og ekstra cellulær masse (ECM) snarere end lav BMI, der skal betragtes som en kritisk sygdommens sværhedsgrad og prognose.

Forskellige metoder anvendes til ernæringsmæssige vurderinger ud over BMI, såsom bioelektrisk impedansanalyse (BIA), hudfoldantropometri og dobbeltenergi røntgenabsorptiometri (DEXA). BIA er en simpel, billig, hurtig og ikke-invasiv teknik til vurdering af kropssammensætning og dens ændringer over tid. BIA bruges i vid udstrækning i indstillinger for kliniske forsøg, og der findes en hel række litteratur om teorien og metoden i flere forskellige BIA-teknikker. Overraskende nok mangler der imidlertid betydelig information om de praktiske aspekter af BIA for dem, der primært er interesserede i at lære at anvende og fortolke denne metode i praksis. Således er BIA stadig et underudnyttet og undervurderet værktøj til ernæringsmæssig vurdering i primærplejen. Dette kan forklares yderligere ved, at omkostningerne ved BIA i øjeblikket ikke altid refunderes, og at der ikke er nogen retningslinjer, der beskriver metoderne til vurdering af underernæring hos patienter med KOL.

BIA-analyse suppleres enkelt og effektivt med bioelektrisk impedansvektoranalyse (BIVA), som er uafhængig af hydratiseringsstatus og kan bruges som et kvalitetskontrolmål for korrekt fortolkning af BIA-resultater. BIVA er en mønsteranalyse af impedansmålinger (modstand og reaktans) plottet som en vektor i et koordinatsystem. Referenceværdier justeret for alder, BMI og køn er afbildet som såkaldte toleranceellipser i koordinatsystemet. På dette grundlag kan der fremsættes en erklæring med hensyn til vandbalance (normo-, hypo-, hyperhydrering) og kropscellemasse (ernæringstilstand).

Formålet med denne artikel er at give nogle retningslinjer for brugen af BIA / BIVA med særlig opmærksomhed på praktiske overvejelser. Det afspejler et årti af vores egen praktiske erfaring med at bruge enkeltfrekvent BIA kombineret med BIVA med fokus på KOL-patienter. Her beskriver vi kort de grundlæggende principper, gennemførligheden og begrænsningerne i BIA / BIVA-metoden og giver praktiske tip og anbefalinger til passende gennemførelse og analyse af målingerne. Vi har tilstræbt at give en enkel, struktureret og praksisorienteret tilgang til fortolkning og analyse af BIA / BIVA-resultater ved hjælp af karakteristiske eksempler set hos patienter med KOL.

Grundlæggende principper

Bioelektrisk impedansanalyse (BIA)

BIA er en metode til estimering af kropssammensætning. Princippet med BIA er at bestemme den elektriske impedans af en elektrisk strøm, der passerer gennem kroppen. Den elektriske impedans (Z) består af to komponenter, modstand (R) og reaktans (Xc). Reaktans er et mål for BCM og modstand et mål for det samlede legemsvand. Fra den bestemte impedans kan et antal BIA-parametre estimeres:

Body cell mass (BCM)

• består af alle celler, der har en effekt på stofskiftet ( fx muskler, indre organer, nervesystem)

• nøglefaktor ved vurdering af en patients ernæringsstatus

• : f.eks. god træningsstatus, intracellulær vandretention

• ↓: f.eks. underernæring, kakeksi, dehydrering

BCM%

• procent af BCM i FFM

• til differentiel diagnose af BIA-ændringer: ændringer på samme måde som BCM

• mål for individuel ernæringsstatus og fysisk konditionsniveau

• : f.eks god træningsstatus

• ↓: f.eks.underernæring

Ekstra cellulær masse (ECM)

• hovedsageligt ekstracellulært vand

• forøgelse eller formindskelse hovedsagelig på grund af øget ekstracellulær vandretention eller tab af ekstracellulært vand

• : f.eks. ekstracellulær vandretention (f.eks. ødem)

• ↓: f.eks. ekstracellulært vandtab (f.eks. diuretika)

Fedtfri masse (FFM)

• alt, hvad der ikke er kropsfedt, består af BCM og ECM

• ↓: ældre, kroniske sygdomme

Fedtmasse (FM)

• bestemmes indirekte ud fra kropsvægt minus FFM

Fasevinkel

• en af bedste indikatorer for cellemembranfunktion

• kan betragtes som en markør for træning og ernæringsstatus

• : f.eks. atletisk forfatningsmæssig type, god ernæringsstatus (af BCM-celler)

• ↓: f.eks. dårlig træningsstatus, dårlig ernæringsstatus (af BCM-celler)

Total kropsvand (TBW)

• : f.eks. høj del af muskler, vandretention (f.eks. ødem)

• ↓: f.eks. lille del af muskler, dehydrering / exsiccosis

Vores erfaring er baseret på enkeltfrekvens BIA (50 kHz); softwarepakken, vi bruger (NUTRIPLUS fra Data Input GmbH) inkluderer BIVA og tilpassede referenceværdier.

Detaljerede instruktioner til udførelse af BIA-målinger findes andre steder. For at give en kort beskrivelse her involverer enkeltfrekvens BIA normalt placeringen af to distale strøm- eller signalindførende elektroder på de dorsale overflader af hånd og fod tæt på henholdsvis metacarpal-phalangeal og metatarsal-phalangeal led. De to spændingsfølende elektroder påføres ved håndledets pisiform fremtrædende stilling og mellem ankels mediale og laterale maleoli. Impedansanalysatoren leverer en konstant vekselstrøm ved en fast 50 kHz frekvens via de distale elektroder og registrerer spændingsfaldet via de proximale elektroder. Den målte modstand og reaktans vises af analysatoren.

Faktorer, der påvirker BIA-resultater:

1. vægt og højde (måles direkte af efterforskeren)

2. kroppens og lemmernes position (liggende, armene bortført mindst 30 °, benene bortført ca. 45 °)

3. forbrug af mad og drikkevarer (ingen drikkevarer i mindst 12 timer tidligere, fastende tilstand i mindst 2 timer)

4. moderat til intens niveau af fysisk aktivitet / træning inden BIA-målinger ( sidste øvelse mindst 12 timer tidligere)

5. medicinske tilstande og medicin, der har indflydelse på væske- og elektrolytbalancen; infektion og kutan sygdom, der kan ændre den elektriske transmission mellem elektrode og hud

6. miljøforhold (f.eks. omgivelsestemperatur)

7. individuel egenskaber (f.eks. hudtemperatur, køn, alder, race)

8. etnisk variation

9. manglende vedhæftning af elektroder, brug af forkerte elektroder, løsnelse af kabelclips, udskiftning af elektroder

BIA-parametre afhænger stort set af patientens hydratiseringsstatus. BIA muliggør, at de ovennævnte parametre kan bestemmes hos forsøgspersoner uden signifikante væske- og elektrolytabnormiteter.

BIVA (bioelektrisk impedansvektoranalyse)

BIVA som en integreret del af BIA-måling er en enkel, hurtig og klinisk værdifuld metode til vurdering af væskestatus ( TBW) og kropscellemasse (BCM). Denne metode tegner modstanden for direkte impedansmålinger modstand R og reaktans Xc som en bi-variatvektor i et nomogram (figur 1). tilpasset alder, BMI og køn er tegnet som såkaldte toleranceellipser i det samme koordinatsystem. Der skelnes mellem tre toleranceellipser svarende til den 50., 75. og 95. vektorpersentil af den sunde referencepopulation. Værdier uden for den 95. percentil betragtes som unormale. Baseret på målepunktets position i BIVA-nomogrammet kan køn-, alders-, BMI- og løbsjusteret ernæring / træning og hydratiseringsstatus aflæses med et øjeblik. Som vist i figur 1 peger værdier placeret uden for den 95. percentil i de følgende fire kvadranter på følgende betingelser: a) højre øvre kvadrant f.eks. ekssikcose b) venstre nedre kvadrant f.eks. ødem c) højre nedre kvadrant f.eks. underernæring d) venstre øvre kvadrant f.eks. god træningsstatus.

Anvendelser af BIA / BIVA og fortolkning af kropssammensætning

Vi præsenterer nedenfor nogle eksempler på karakteristiske BIA-fund hos KOL-patienter med deres fortolkning:

1. Normalt fund

2. Underernæring hos en KOL-patient med overvægt

3. Kakeksi

4. Ødem på grund af højre hjertesvigt

5. Anoreksi

Fra personlig erfaring bør opfølgningsmålinger (eksempler 2-5) udføres hver 4. uge i patienter med overvægt og hver 8-12 uger for alle andre tilfælde. Dette er dog en beslutning, der skal træffes på individuel basis.

1. Normalt fund

Patient: kvinde, 61,1 kg, BMI 22,7, 64 år gammel, mild KOL (GOLD trin I).

Fortolkning: Med en BMI på 22,7 er denne patient normal vægt. Målepunktet i BIVA-nomogrammet (figur 2) ligger inden for den 50. toleranceellipse og indikerer således normale fund. TBW-, ECM-, kropsfedt-, BCM-, BCM %- og fasevinkelværdierne anført i tabel 1 er inden for det normale interval.

Konklusion: Alle værdier i tabellen er inden for det normale interval, og målepunktet i BIVA-nomogrammet ligger inden for den 50. toleranceellips.

2. Underernæring hos en overvægtig KOL-patient

Patient: kvinde, 90 kg, BMI 31,5, 73 år gammel, svær KOL (GULL trin III)

Tolkning: Med en BMI på 31,5 denne patient er overvægtig. Målepunktet i BIVA-nomogrammet (figur 3) hos denne patient er langt under linjen med normale BCM-værdier (lang akse) og over linjen med normale TBW-værdier (kort akse) mellem den 75. og den 95. toleranceellips. Målepunktets position i nedre højre kvadrant peger på underernæring.

BIA-parameterværdierne anført i tabel 2 kan fortolkes som følger: Fedtmassen ligger over det normale interval i tråd med den øgede BMI. BCM ligger inden for det normale interval. Ved første øjekast passer dette ikke med konstateringen af BIVA-nomogrammet, hvilket indikerer underernæring. Det faktum, at den beregnede BCM ligger inden for området for normale værdier her, kan forklares som følger: Det skal overvejes, at BCM er afhængig af patientens væskestatus (TBW). Dette betyder, at en BCM inden for det normale område ikke betyder ikke nødvendigvis en normal ernæringsstatus, men kan også skyldes øget TBW. Følgende to BIA-parametre er nyttige til at skelne mellem: BCM% og fasevinkel, som normalt ændres i samme retning som BCM. I dette tilfælde er TBW øget og BCM% og fasevinkel er under området for normale værdier. Dette indikerer, at BCM faktisk er reduceret. BCM synes derfor kun at ligge inden for området for normale værdier på grund af den øgede TBW. I modsætning til denne noget komplekse fortolkning af de beregnede BIA-værdier, kan den mistænkte diagnose af underernæring hurtigt fastlægges af BIVA. Derudover bekræftes det, at den beregnede BCM er for høj på grund af den øgede TBW (målingernes position t punkt i BIVA-nomogrammet over linjen med normale TBW-værdier).

Konklusion: På trods af tilstedeværelsen af fedme udviser patienten underernæring. Placeringen af målepunktet i BIVA-nomogrammet i højre nedre kvadrant mellem den 75. og den 95. toleranceellips giver en indikation for den mistænkte diagnose af underernæring.

3. Kakeksi

Patient: mand, 45 kg, BMI 16,7, 62 år, svær KOL (GULL trin III)

Fortolkning: Med et BMI på 16,7 er patienten undervægtig. Målepunktet i BIVA-nomogrammet (figur 4) hos denne patient er langt under linjen med normale BCM-værdier (lang akse) og et godt stykke over linjen med normale TBW-værdier (kort akse), langt uden for den 95. toleranceellips. Målepunktets position i nedre højre kvadrant peger på underernæring i form af kakeksi.

BIA-parameterværdierne anført i tabel 3 kan fortolkes som følger: Fedtmassen ligger under det normale interval på linje med den reducerede BMI. De beregnede værdier for BCM og TBW reduceres. Det skal overvejes med hensyn til den reducerede BCM-værdi, at BCM er afhængig af patientens væskestatus (TBW). Dette betyder, at en reduceret BCM ikke nødvendigvis peger på underernæring, men kan også skyldes en lav TBW. parametre BCM% og fasevinkel er igen nyttige til at tegne en sondring, da de normalt ændres langs de samme linjer som BCM. Værdierne for BCM% og fasevinkel reduceres, hvilket indikerer en faktisk reduceret BCM eller underernæring. I dette eksempel også BIVA giver en mere effektiv vurdering af ernæringsstatus end de beregnede BIA-parametre.

Konklusion: Alle værdierne i tabellen er under det normale interval, og målepunktet i BIVA-nomogrammet er uden for den 95. toleranceellips i nederste højre kvadrant. Dette indikerer svær underernæring i form af kakeksi. Vurderingen af BIVA-nomogrammet er tilstrækkelig til den mistænkte diagnose af kakeksi.

4. Ødem på grund af højre hjertesvigt

Patient: kvinde, 105,6 kg, BMI 38,8, 78 år, KOL GULL stadium II

Fortolkning: Med et BMI på 38,8 er patienten overvægtig. Målepunktet i BIVA-nomogrammet (figur 5) hos denne patient er over linjen med normale BCM-værdier (lang akse) og et godt stykke under linjen med normale TBW-værdier (kort akse) på den 95. toleranceellips. Målepunktets position i nedre venstre kvadrant peger på vandretention i form af ødem.

BIA-parameterværdierne anført i tabel 4 kan fortolkes som følger: Kropsfedtmasse ligger over det normale interval i tråd med det øgede BMI. Den bestemte TBW øges, og den beregnede BCM ligger i det øvre normalområde. Disse fund er i overensstemmelse med placeringen af målepunktet over linjen med normale BCM-værdier og under linjen med normale TBW-værdier i nederste venstre kvadrant. Med den afledte normale BIA-værdi for BCM skal det her igen tages i betragtning, at BCM er afhængig af patientens væskestatus (TBW). Dette betyder, at en BCM inden for det normale interval ikke nødvendigvis indikerer en faktisk normal BCM. eller normal ernæringsstatus, men kan også forekomme normal på grund af en øget TBW. BIA-parametrene BCM% og fasevinklen, som normalt ændres langs de samme linjer som BCM, ligger i dette tilfælde i det nedre område af det normale, så det kan antages, at BCM faktisk er i det normale interval. Ud over den øgede TBW er ECM også markant øget, hvilket indikerer ødem. Mistanken om ødem er fastlagt med et overblik med BIVA. BIVA bekræfter enkelt og hurtigt de beregnede BIA-værdier BCM Mistanken om ødem blev bekræftet ved fysisk undersøgelse af benene.

Konklusion: Værdierne, der er anført i tabellen for TBW og ECM, ligger uden for det normale interval, og målepunktet i BIVA-nomogrammet er på den 95. toleranceellips i nederste venstre kvadrant, hvilket indikerer ødem. Den bestemte BCM er i det øvre normalområde, og målepunktet i BIVA-nomogrammet er over linjen med normale BCM-værdier. Placeringen af målepunktet i nomogrammet giver en indikation for den mistænkte diagnose af ødem.

5. Anoreksi

For den generelle differentielle diagnose af undervægt præsenterer vi en kvindelig patient med anoreksi: kvinde, 34,1 kg, BMI 18,4, 41 år, anoreksi (utilsigtet appetitløshed).

Fortolkning: Med et BMI på 18,4 er patienten undervægtig. Målepunktet i BIVA-nomogrammet (figur 6) ligger næsten på linjen med normale BCM-værdier (lang akse) og langt over linjen med normale TBW-værdier (kort akse) uden for den 95. toleranceellips. Målepunktets position i øverste højre kvadrant peger på tilstedeværelsen af anoreksi.

De anførte BIA-parameterværdier i tabel 5 kan fortolkes som følger: Kropsfedtmasse reduceres i overensstemmelse med det lave BMI. TBW er markant reduceret, og BCM reduceres også. Med den reducerede BCM skal det her huskes, at BCM er afhængig af patientens væskestatus (TBW). Dette betyder, at en lavere BCM også kan synes at være reduceret på grund af en lavere TBW. BIA-parametrene BCM% og fase vinkel, der er nyttige til at tegne en sondring, og som normalt ændres på samme måde som BCM, ligger i dette tilfælde i den øverste tredjedel af det normale interval. Dette indikerer, at BCM er normal, og at den beregnede værdi kun var for lav på grund af den lave TBW. BIVA bekræfter den mistanke, der blev rejst af BIA-værdierne om, at den beregnede BCM var for lav på grund af den reducerede TBW. Igen kan den mistænkte diagnose af anoreksi fastlægges mere effektivt og mere pålideligt af BIVA.

Konklusion: Patienten udviser en markant reduceret BMI, nedsat kropsvand og en normal BCM i form af anoreksi. Målepunktets position i nomogrammet i t den øverste højre kvadrant uden for den 95. toleranceellips giver en indikation for den mistænkte diagnose af anoreksi.