Ein praktischer Leitfaden zur Analyse der bioelektrischen Impedanz am Beispiel einer chronisch obstruktiven Lungenerkrankung

Der Verlust des Körpergewichts und der Abbau fettfreier Muskelmasse sind häufige und schwerwiegende Probleme bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) unabhängig vom Grad der Luftstrombegrenzung. Unterernährung bei COPD wurde mit systemischer Entzündung, Kachexie, Anorexie, Funktionsstörung der Skelettmuskulatur, Dyspnoe, vermindertem Gesundheitszustand, erhöhtem Risiko für Exazerbationen und erhöhter Mortalität in Verbindung gebracht. Infolgedessen betrachten die aktuellen Empfehlungen der COPD-Richtlinien von GOLD (Globale Initiative für chronisch obstruktive Lungenerkrankung) die Überwachung der Ernährung als einen wichtigen Teil der Routinebewertung von COPD-Patienten.

Ersatzmaßnahmen wie der bekannte Body Mass Index (BMI) ) geben keinen Hinweis auf Körperzusammensetzung, Muskelmasse oder Ernährungszustand. Daher kann trotz eines normalen bis hohen BMI eine Mangelernährung bestehen, die eine Intervention erfordert. Diese Patienten werden normalerweise nicht durch subjektive globale Beurteilung des Ernährungszustands erkannt. Im Fall von COPD wurde erkannt, dass es sich um eine fettarme Masse (FFM) handelt, die weiter in Körperzellmasse (BCM) und zusätzliche Zellmasse (ECM) differenziert ist, und nicht um einen niedrigen BMI, der als kritischer Parameter von betrachtet werden sollte Schweregrad und Prognose der Erkrankung.

Für Ernährungsbewertungen außerhalb des BMI werden verschiedene Methoden verwendet, z. B. die bioelektrische Impedanzanalyse (BIA), die Hautfaltenanthropometrie und die Dual-Energy-Röntgenabsorptiometrie (DEXA). BIA ist eine einfache, kostengünstige, schnelle und nicht-invasive Technik zur Beurteilung der Körperzusammensetzung und ihrer Veränderungen im Laufe der Zeit. BIA wird hauptsächlich in klinischen Studien verwendet und es gibt eine ganze Reihe von Literatur zur Theorie und Methodik verschiedener BIA-Techniken. Überraschenderweise mangelt es jedoch erheblich an Informationen zu den praktischen Aspekten der BIA für diejenigen, die in erster Linie lernen möchten, wie diese Methode in der Praxis angewendet und interpretiert werden kann. Somit ist BIA immer noch ein wenig genutztes und unterschätztes Instrument zur Bewertung der Ernährung in der Grundversorgung. Dies kann weiter durch die Tatsache erklärt werden, dass die Kosten für BIA derzeit nicht immer erstattungsfähig sind und dass es keine Richtlinien gibt, in denen die Methoden zur Bewertung von Unterernährung bei Patienten mit COPD beschrieben sind. Die BIA-Analyse wird einfach und effektiv durch ergänzt Bioelektrische Impedanzvektoranalyse (BIVA), die unabhängig vom Hydratationsstatus ist und als Qualitätskontrollmaßnahme für die korrekte Interpretation der BIA-Ergebnisse verwendet werden kann. BIVA ist eine Musteranalyse von Impedanzmessungen (Widerstand und Reaktanz), die als Vektor in einem Koordinatensystem aufgetragen sind. An Alter, BMI und Geschlecht angepasste Referenzwerte werden im Koordinatensystem als sogenannte Toleranzellipsen dargestellt. Auf dieser Grundlage kann eine Aussage zum Wasserhaushalt (Normo-, Hypo-, Hyperhydratation) und zur Körperzellmasse (Ernährungsstatus) getroffen werden.

Der Zweck dieses Artikels besteht darin, einige Hinweise zu geben die Verwendung von BIA / BIVA unter besonderer Berücksichtigung praktischer Überlegungen. Es spiegelt ein Jahrzehnt unserer eigenen praktischen Erfahrung mit der Verwendung von Einzelfrequenz-BIA in Kombination mit BIVA mit Schwerpunkt auf COPD-Patienten wider. Hier beschreiben wir kurz die Grundprinzipien, Durchführbarkeit und Einschränkungen der BIA / BIVA-Methodik und geben praktische Tipps und Empfehlungen für die angemessene Durchführung und Analyse der Messungen. Wir haben uns zum Ziel gesetzt, einen einfachen, strukturierten und praxisorientierten Ansatz für die Interpretation und Analyse von BIA / BIVA-Ergebnissen anhand charakteristischer Beispiele bei Patienten mit COPD bereitzustellen.

Grundprinzipien

Bioelektrisch Impedanzanalyse (BIA)

BIA ist eine Methode zur Abschätzung der Körperzusammensetzung. Das Prinzip von BIA besteht darin, die elektrische Impedanz eines durch den Körper fließenden elektrischen Stroms zu bestimmen. Die elektrische Impedanz (Z) besteht aus zwei Komponenten, Widerstand (R) und Reaktanz (Xc). Die Reaktanz ist ein Maß für BCM und der Widerstand ein Maß für das gesamte Körperwasser. Aus der ermittelten Impedanz kann eine Reihe von BIA-Parametern geschätzt werden:

Körperzellmasse (BCM)

• besteht aus allen Zellen, die einen Einfluss auf den Stoffwechsel haben ( zB Muskel, innere Organe, Nervensystem)

• Schlüsselfaktor bei der Beurteilung des Ernährungszustands eines Patienten

• : z guter Trainingsstatus, intrazelluläre Wasserretention

• ↓: z. Unterernährung, Kachexie, Dehydration

BCM%

• Prozentsatz von BCM in FFM

• für die Differentialdiagnose von BIA-Veränderungen: Veränderungen auf die gleiche Weise wie BCM

• Maß für den individuellen Ernährungszustand und das körperliche Fitnessniveau

• : z guter Trainingsstatus

• ↓: z.Unterernährung

Extrazelluläre Masse (ECM)

• hauptsächlich extrazelluläres Wasser

• Zunahme oder Abnahme hauptsächlich aufgrund einer erhöhten extrazellulären Wasserretention oder eines Verlusts an extrazellulärem Wasser

• : z extrazelluläre Wasserretention (z. B. Ödem)

• ↓: z. extrazellulärer Wasserverlust (zB Diuretika)

Fettfreie Masse (FFM)

• alles, was kein Körperfett ist, besteht aus BCM und ECM

• ↓: ältere Menschen, chronische Krankheiten

Fettmasse (FM)

• wird indirekt aus dem Körpergewicht minus FFM

Phasenwinkel

• einer der Die besten Indikatoren für die Zellmembranfunktion

• können als Marker für Training und Ernährungszustand angesehen werden.

• : z sportlicher Konstitutionstyp, guter Ernährungszustand (von BCM-Zellen)

• ↓: z. schlechter Trainingsstatus, schlechter Ernährungsstatus (von BCM-Zellen)

Gesamtkörperwasser (TBW)

• : z. hoher Muskelanteil, Wassereinlagerungen (z. B. Ödeme)

• ↓: z. kleiner Teil der Muskeln, Dehydration / Exsikkose

Unsere Erfahrung basiert auf BIA mit einer Frequenz (50 kHz); Das von uns verwendete Softwarepaket (NUTRIPLUS von Data Input GmbH) enthält BIVA und angepasste Referenzwerte.

Detaillierte Anweisungen zur Durchführung von BIA-Messungen finden Sie an anderer Stelle. Um hier eine kurze Beschreibung zu geben, beinhaltet die Einzelfrequenz-BIA normalerweise die Platzierung von zwei distalen Strom- oder signaleinführenden Elektroden auf den dorsalen Oberflächen von Hand und Fuß in der Nähe der Metacarpal-Phalangeal- bzw. Metatarsal-Phalangeal-Gelenke. Die beiden Spannungserfassungselektroden werden an der pisiformen Erhebung des Handgelenks und zwischen den medialen und lateralen Maleoli des Sprunggelenks angebracht. Der Impedanzanalysator liefert über die distalen Elektroden einen konstanten Wechselstrom mit einer festen Frequenz von 50 kHz und erfasst den Spannungsabfall über die proximalen Elektroden. Der gemessene Widerstand und die gemessene Reaktanz werden vom Analysegerät angezeigt.

Faktoren, die die BIA-Ergebnisse beeinflussen:

1. Gewicht und Größe (sollten direkt vom Prüfer gemessen werden)

2. Position des Körpers und der Gliedmaßen (Rückenlage, Arme mindestens 30 ° entführt, Beine ca. 45 ° entführt)

3. Verzehr von Nahrungsmitteln und Getränken (mindestens 12 Stunden zuvor keine Getränke, mindestens 2 Stunden nüchtern)

4. mäßige bis intensive körperliche Aktivität / Bewegung vor BIA-Messungen ( letzte Übung mindestens 12 Stunden zuvor)

5. Erkrankungen und Medikamente, die sich auf den Flüssigkeits- und Elektrolythaushalt auswirken; Infektionen und Hauterkrankungen, die die elektrische Übertragung zwischen Elektrode und Haut verändern können

6. Umgebungsbedingungen (z. B. Umgebungstemperatur)

7. Individuum Merkmale (z. B. Hauttemperatur, Geschlecht, Alter, Rasse)

8. ethnische Variation

9. Nichthaftung von Elektroden, Verwendung von Falsche Elektroden, Lockerung der Kabelklemme, Austausch der Elektroden

Die BIA-Parameter hängen weitgehend vom Hydratationsstatus des Patienten ab. Mit BIA können die oben genannten Parameter bei Probanden bestimmt werden ohne signifikante Flüssigkeits- und Elektrolytstörungen.

BIVA (bioelektrische Impedanzvektoranalyse)

BIVA als integraler Bestandteil der BIA-Messung ist eine einfache, schnelle und klinisch wertvolle Methode zur Beurteilung des Flüssigkeitsstatus ( TBW) und Körperzellmasse (BCM). Diese Methode zeichnet den Widerstand R und die Reaktanz Xc der direkten Impedanzmessungen als Bi-Variate-Vektor in einem Nomogramm auf (Abbildung 1). Referenzwerte altersbereinigt werden BMI und Geschlecht als sogenannte Toleranzellipsen im gleichen Koordinatensystem dargestellt. Es werden drei Toleranzellipsen unterschieden, die dem 50., 75. und 95. Vektorperzentil der gesunden Referenzpopulation entsprechen. Werte außerhalb des 95. Perzentils gelten als abnormal. Anhand der Position des Messpunktes im BIVA-Nomogramm kann der geschlechts-, alters-, BMI- und rassenangepasste Ernährungs- / Trainings- und Hydratationsstatus auf einen Blick abgelesen werden. Wie in 1 gezeigt, zeigen Werte außerhalb des 95. Perzentils in den folgenden vier Quadranten auf die folgenden Bedingungen: a) rechter oberer Quadrant, z. Exsikkose b) linker unterer Quadrant, z.B. Ödem c) rechter unterer Quadrant, z.B. Unterernährung d) linker oberer Quadrant, z.B. Guter Trainingsstatus.

Anwendungen von BIA / BIVA und Interpretation der Körperzusammensetzung

Im Folgenden werden einige Beispiele für charakteristische BIA-Befunde bei COPD-Patienten mit ihrer Interpretation vorgestellt:

1. Normaler Befund

2. Unterernährung bei einem COPD-Patienten mit Übergewicht

3. Kachexie

4. Ödem aufgrund von Rechtsherzinsuffizienz

5. Magersucht

Aus persönlicher Erfahrung sollten alle 4 Wochen Folgemessungen (Beispiele 2-5) durchgeführt werden übergewichtige Patienten und alle 8-12 Wochen für alle anderen Fälle. Dies ist jedoch eine Entscheidung, die individuell getroffen werden muss.

1. Normaler Befund

Patient: weiblich, 61,1 kg, BMI 22,7, 64 Jahre alt, milde COPD (GOLD Stadium I).

Interpretation: Mit einem BMI von 22,7 ist dieser Patient normal Gewicht. Der Messpunkt im BIVA-Nomogramm (Abbildung 2) liegt innerhalb der 50. Toleranzellipse und zeigt somit normale Befunde an. Die in Tabelle 1 aufgeführten Werte für TBW, ECM, Körperfett, BCM, BCM% und Phasenwinkel liegen im Normbereich.

Schlussfolgerung: Alle Werte in der Tabelle liegen im Normbereich und der Messpunkt im BIVA-Nomogramm liegt innerhalb der 50. Toleranzellipse.

2. Unterernährung bei einem übergewichtigen COPD-Patienten

Patient: weiblich, 90 kg, BMI 31,5, 73 Jahre alt, schwere COPD (GOLD Stadium III)

Interpretation: Mit einem BMI von 31,5 dieser Patient ist fettleibig. Der Messpunkt im BIVA-Nomogramm (Abbildung 3) bei diesem Patienten liegt deutlich unter der Linie der normalen BCM-Werte (lange Achse) und über der Linie der normalen TBW-Werte (kurze Achse) zwischen der 75. und der 95. Toleranzellipse. Die Position des Messpunkts im unteren rechten Quadranten weist auf Unterernährung hin.

Die in Tabelle 2 aufgeführten BIA-Parameterwerte können wie folgt zu interpretieren ist: Die Fettmasse liegt im Einklang mit dem erhöhten BMI über dem Normalbereich. BCM liegt im normalen Bereich. Auf den ersten Blick passt dies nicht zum Befund des BIVA-Nomogramms, das auf Unterernährung hinweist. Die Tatsache, dass das berechnete BCM hier im Bereich der Normalwerte liegt, kann wie folgt erklärt werden: Es muss berücksichtigt werden, dass das BCM vom Flüssigkeitsstatus (TBW) des Patienten abhängt. Dies bedeutet, dass ein BCM im Normalbereich liegt Dies bedeutet nicht unbedingt einen normalen Ernährungszustand, kann aber auch auf eine erhöhte TBW zurückzuführen sein. Die folgenden zwei BIA-Parameter sind hilfreich, um eine Unterscheidung zu treffen: BCM% und Phasenwinkel, die normalerweise in der gleichen Weise wie BCM geändert werden. In diesem Fall ist TBW erhöht und der BCM% und der Phasenwinkel liegen unter dem Bereich der Normalwerte. Dies zeigt an, dass BCM tatsächlich reduziert ist. BCM scheint daher aufgrund des erhöhten TBW nur im Bereich der Normalwerte zu liegen. Im Gegensatz zu dieser etwas komplexen Interpretation von Mit den berechneten BIA-Werten kann die vermutete Diagnose einer Unterernährung von BIVA auf einen Blick festgestellt werden. Außerdem wird bestätigt, dass das berechnete BCM aufgrund des erhöhten TBW (Position der Messgeräte) zu hoch ist t Punkt im BIVA-Nomogramm über der Linie der normalen TBW-Werte).

Schlussfolgerung: Trotz Fettleibigkeit weist der Patient eine Unterernährung auf. Die Position des Messpunkts im BIVA-Nomogramm im rechten unteren Quadranten zwischen der 75. und der 95. Toleranzellipse liefert einen Hinweis auf den Verdacht auf Mangelernährung.

3. Kachexie

Patient: männlich, 45 kg, BMI 16,7, 62 Jahre alt, schwere COPD (GOLD Stadium III)

Interpretation: Mit einem BMI von 16,7 ist der Patient untergewichtig. Der Messpunkt im BIVA-Nomogramm (Abbildung 4) bei diesem Patienten liegt weit unter der Linie der normalen BCM-Werte (lange Achse) und weit über der Linie der normalen TBW-Werte (kurze Achse), weit außerhalb der 95. Toleranzellipse. Die Position des Messpunkts im unteren rechten Quadranten weist auf Unterernährung in Form von Kachexie hin.

Die in Tabelle 3 aufgeführten BIA-Parameterwerte kann wie folgt interpretiert werden: Die Fettmasse liegt im Einklang mit dem reduzierten BMI unter dem Normalbereich. Die berechneten Werte für BCM und TBW werden reduziert. In Bezug auf den reduzierten BCM-Wert muss berücksichtigt werden, dass BCM vom Flüssigkeitsstatus (TBW) des Patienten abhängt. Dies bedeutet, dass ein reduziertes BCM nicht unbedingt auf Unterernährung hinweist, sondern auch auf eine niedrige TBW zurückzuführen sein kann. Die BIA Die Parameter BCM% und Phasenwinkel sind wiederum hilfreich, um eine Unterscheidung zu treffen, da sie normalerweise in der gleichen Richtung wie BCM geändert werden. Die Werte für BCM% und Phasenwinkel werden reduziert, was auf ein tatsächlich reduziertes BCM oder eine Unterernährung hinweist. Auch in diesem Beispiel BIVA bietet eine effizientere Bewertung des Ernährungszustands als die berechneten BIA-Parameter.

Schlussfolgerung: Alle in der Tabelle aufgeführten Werte liegen unter dem Normalbereich und der Messpunkt im BIVA-Nomogramm liegt außerhalb der 95. Toleranzellipse im unteren rechten Quadranten. Dies zeigt an schwere Unterernährung in Form von Kachexie. Die Bewertung des BIVA-Nomogramms ist ausreichend für den Verdacht auf Kachexie.

4. Ödeme aufgrund von Rechtsherzinsuffizienz

Patient: weiblich, 105,6 kg, BMI 38,8, 78 Jahre alt, COPD GOLD Stadium II

Interpretation: Mit einem BMI von 38,8 ist der Patient übergewichtig. Der Messpunkt im BIVA-Nomogramm (Abbildung 5) bei diesem Patienten liegt über der Linie der normalen BCM-Werte (lange Achse) und deutlich unter der Linie der normalen TBW-Werte (kurze Achse) auf der 95. Toleranzellipse. Die Position des Messpunkts im unteren linken Quadranten zeigt auf Wassereinlagerungen in Form von Ödemen.

Die BIA-Parameterwerte Die in Tabelle 4 aufgeführten Werte können wie folgt interpretiert werden: Die Körperfettmasse liegt im Einklang mit dem erhöhten BMI über dem Normalbereich. Das ermittelte TBW wird erhöht und das berechnete BCM liegt im oberen Normalbereich. Diese Ergebnisse stimmen mit der Position des Messpunkts über der Linie der normalen BCM-Werte und unter der Linie der normalen TBW-Werte im unteren linken Quadranten überein. Bei dem abgeleiteten normalen BIA-Wert für BCM muss hier erneut berücksichtigt werden, dass BCM vom Flüssigkeitsstatus (TBW) des Patienten abhängig ist. Dies bedeutet, dass ein BCM innerhalb des normalen Bereichs nicht unbedingt ein tatsächlich normales BCM anzeigt oder normaler Ernährungszustand, kann aber aufgrund eines erhöhten TBW auch normal erscheinen. Die BIA-Parameter BCM% und Phasenwinkel, die normalerweise in der gleichen Richtung wie BCM geändert werden, liegen in diesem Fall im unteren Bereich des Normalwerts, so dass dies möglich ist Es ist davon auszugehen, dass das BCM tatsächlich im normalen Bereich liegt. Zusätzlich zu dem erhöhten TBW ist auch das ECM deutlich erhöht, was auf ein Ödem hinweist. Der Verdacht auf ein Ödem wird auf einen Blick mit BIVA festgestellt. BIVA bestätigt einfach und schnell die berechneten BIA-Werte BCM und TBW. Der Verdacht auf Ödeme wurde bei körperlicher Untersuchung der Beine bestätigt.

Schlussfolgerung: Die in der Tabelle für TBW und ECM aufgeführten Werte liegen außerhalb des Normalbereichs und der Messpunkt im BIVA-Nomogramm liegt auf der 95. Toleranzellipse im unteren linken Quadranten, was auf ein Ödem hinweist. Das ermittelte BCM liegt im oberen Normalbereich und der Messpunkt im BIVA-Nomogramm liegt über der Linie der normalen BCM-Werte. Die Position des Messpunkts im Nomogramm liefert einen Hinweis auf die vermutete Diagnose eines Ödems.

5. Anorexie

Für die allgemeine Differentialdiagnose von Untergewicht stellen wir eine Patientin mit Anorexie vor: weiblich, 34,1 kg, BMI 18,4, 41 Jahre alt, Anorexie (unbeabsichtigter Appetitverlust).

Interpretation: Mit einem BMI von 18,4 ist der Patient untergewichtig. Der Messpunkt im BIVA-Nomogramm (Abbildung 6) liegt fast auf der Linie der normalen BCM-Werte (lange Achse) und weit über der Linie der normalen TBW-Werte (kurze Achse) außerhalb der 95. Toleranzellipse. Die Position des Messpunkts im oberen rechten Quadranten weist auf Magersucht hin.

Die aufgelisteten BIA-Parameterwerte in Tabelle 5 kann wie folgt interpretiert werden: Die Körperfettmasse wird entsprechend dem niedrigen BMI reduziert. TBW ist deutlich reduziert und BCM ist ebenfalls verringert. Bei dem reduzierten BCM muss hier berücksichtigt werden, dass das BCM vom Flüssigkeitsstatus (TBW) des Patienten abhängt. Dies bedeutet, dass ein niedrigeres BCM aufgrund eines niedrigeren TBW auch reduziert erscheinen kann. Die BIA-Parameter BCM% und Phase Winkel, die beim Zeichnen einer Unterscheidung hilfreich sind und die normalerweise auf die gleiche Weise wie BCM geändert werden, liegen in diesem Fall im oberen Drittel des Normalbereichs. Dies zeigt an, dass BCM normal ist und der berechnete Wert nur aufgrund von zu niedrig war Das niedrige TBW. BIVA bestätigt den Verdacht, der durch die BIA-Werte geweckt wurde, dass das berechnete BCM aufgrund des reduzierten TBW zu niedrig war. Auch hier kann der Verdacht auf Anorexie durch BIVA effizienter und zuverlässiger gestellt werden.

Schlussfolgerung: Der Patient weist eine deutlich reduzierte auf BMI, vermindertes Körperwasser und ein normales BCM in Form von Magersucht. Die Position des Messpunktes im Nomogramm in t Der obere rechte Quadrant außerhalb der 95. Toleranzellipse liefert einen Hinweis auf den Verdacht auf Anorexie.