En praktisk guide til bioelektrisk impedansanalyse ved bruk av eksemplet på kronisk obstruktiv lungesykdom

Tap av kroppsvekt og utarmning av fettfri muskelmasse er vanlige og alvorlige problemer hos pasienter med kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS) uavhengig av graden av luftstrømbegrensning. Underernæring ved KOLS har vært assosiert med systemisk betennelse, kakeksi, anoreksi, skjelettmuskeldysfunksjon, dyspné, redusert helsetilstand, økt risiko for forverring og økt dødelighet. Følgelig anser dagens KOLS-retningslinjer fra GOLD (Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease) ernæringsovervåking som en viktig del av rutinemessig evaluering av KOLS-pasienter.

Surrogattiltak som den velkjente Body Mass Index (BMI) ) gir ingen indikasjoner på kroppssammensetning, muskelmasse eller ernæringstilstand. Dermed kan underernæring som krever inngrep eksistere til tross for et normalt til høyt BMI. Disse pasientene oppdages vanligvis ikke ved subjektiv global vurdering av ernæringsstatus. Når det gjelder KOLS, har det blitt anerkjent at det er lav fettfri masse (FFM) som er ytterligere differensiert til kroppsmassemasse (BCM) og ekstra cellulær masse (ECM) i stedet for lavt BMI som bør betraktes som en kritisk parameter for sykdoms alvorlighetsgrad og prognose.

Forskjellige metoder brukes til ernæringsvurderinger utover BMI, slik som bioelektrisk impedansanalyse (BIA), hudfoldantropometri og dobbeltenergi røntgenabsorptiometri (DEXA). BIA er en enkel, billig, rask og ikke-invasiv teknikk for å vurdere kroppssammensetning og dens endringer over tid. BIA brukes i stor grad i kliniske forsøksinnstillinger, og det er en hel serie litteratur om teorien og metodikken til flere forskjellige BIA-teknikker. Overraskende nok mangler det imidlertid betydelig informasjon om BIAs praktiske aspekter for de som først og fremst er interessert i å lære å anvende og tolke denne metoden i praksis. Dermed er BIA fortsatt et underutnyttet og undervurdert verktøy for ernæringsvurdering i primærhelsetjenesten. Dette kan forklares ytterligere ved at kostnadene ved BIA for tiden ikke alltid refunderes, og at det ikke er noen retningslinjer som skisserer metodene for å vurdere underernæring hos pasienter med KOLS.

BIA-analyse suppleres enkelt og effektivt med bioelektrisk impedansvektoranalyse (BIVA), som er uavhengig av hydratiseringsstatus og kan brukes som et kvalitetskontrollmål for korrekt tolkning av BIA-resultater. BIVA er en mønsteranalyse av impedansmålinger (motstand og reaktans) plottet som en vektor i et koordinatsystem. Referanseverdier justert for alder, BMI og kjønn er tegnet som såkalte toleranseellipser i koordinatsystemet. På dette grunnlaget kan det komme en uttalelse med hensyn til vannbalanse (normo-, hypo-, hyperhydrering) og kroppscellemasse (ernæringsstatus).

Formålet med denne artikkelen er å gi noen veiledning om bruk av BIA / BIVA med særlig oppmerksomhet til praktiske hensyn. Det gjenspeiler et tiår med vår egen praktiske erfaring med å bruke enfrekvent BIA kombinert med BIVA med fokus på KOLS-pasienter. Her beskriver vi kort de grunnleggende prinsippene, gjennomførbarheten og begrensningene i BIA / BIVA-metodikken og gir praktiske tips og anbefalinger for riktig gjennomføring og analyse av målingene. Vi har hatt som mål å gi en enkel, strukturert og praksisorientert tilnærming til tolkning og analyse av BIA / BIVA-resultater ved hjelp av karakteristiske eksempler sett hos pasienter med KOLS.

Grunnleggende prinsipper

Bioelektrisk impedansanalyse (BIA)

BIA er en metode for å estimere kroppssammensetning. Prinsippet med BIA er å bestemme den elektriske impedansen til en elektrisk strøm som går gjennom kroppen. Den elektriske impedansen (Z) består av to komponenter, motstand (R) og reaktans (Xc). Reaktans er et mål på BCM og motstand et mål på total kroppsvann. Fra den bestemte impedansen kan et antall BIA-parametere estimeres:

Body cell mass (BCM)

• består av alle celler som har en effekt på metabolismen ( f.eks. muskler, indre organer, nervesystemet)

• nøkkelfaktor når man vurderer ernæringsstatusen til en pasient

• : f.eks. god treningsstatus, intracellulær vannretensjon

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

BCM%

• prosentandel av BCM i FFM

• for differensialdiagnose av BIA-endringer: endringer på samme måte som BCM

• mål på individuell ernæringsstatus og fysisk kondisjonsnivå

• : f.eks god treningsstatus

• ↓: f.eks.underernæring

Ekstra cellulær masse (ECM)

• hovedsakelig ekstracellulært vann

• økning eller reduksjon hovedsakelig på grunn av økt ekstracellulær vannretensjon eller tap av ekstracellulært vann

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

• ↓: f.eks. ekstracellulært tap av vann (f.eks. diuretika)

Fettfri masse (FFM)

• alt som ikke er kroppsfett, består av BCM og ECM

• ↓: eldre mennesker, kroniske sykdommer

Fettmasse (FM)

• bestemmes indirekte ut fra kroppsvekt minus FFM

Fasevinkel

• en av de beste indikatorene for cellemembranfunksjon

• kan betraktes som en markør for trening og ernæringsstatus

• : f.eks. atletisk konstitusjonell type, god ernæringsstatus (av BCM-celler)

• ↓: f.eks. dårlig treningsstatus, dårlig ernæringsstatus (av BCM-celler)

Total kroppsvann (TBW)

• : f.eks. høy andel muskler, vannretensjon (f.eks. ødem)

• ↓: f.eks. liten del av muskler, dehydrering / ekssikcose

Vår erfaring er basert på enkeltfrekvens BIA (50 kHz); programvarepakken vi bruker (NUTRIPLUS fra Data Input GmbH) inkluderer BIVA og tilpassede referanseverdier.

Detaljerte instruksjoner for å utføre BIA-målinger finnes andre steder. For å gi en kort beskrivelse her, innebærer BIA med en frekvens vanligvis plassering av to distale strøm- eller signalinnførende elektroder på dorsalflatene på hånden og foten nær henholdsvis metakarpal-falangeal og metatarsal-phalangeal ledd. De to spenningsfølende elektrodene påføres på håndleddet og mellom den mediale og laterale maleolien i ankelen. Impedansanalysatoren leverer en konstant vekselstrøm ved en fast 50 kHz frekvens via de distale elektrodene og oppdager spenningsfallet via de proksimale elektrodene. Den målte motstanden og reaktansen vises av analysatoren.

Faktorer som påvirker BIA-resultater:

1. vekt og høyde (måles direkte av etterforskeren)

2. kropp og lemmer (liggende stilling, armer bortført minst 30 °, ben bortført omtrent 45 °)

3. forbruk av mat og drikke (ingen drikke i minst 12 timer tidligere, fastetilstand i minst 2 timer)

4. moderat til intens nivå av fysisk aktivitet / trening før BIA-målinger ( siste øvelse minst 12 timer tidligere)

5. medisinske tilstander og medisiner som har innvirkning på væske- og elektrolyttbalansen; infeksjon og kutan sykdom som kan endre elektrisk overføring mellom elektrode og hud

6. miljøforhold (f.eks. omgivelsestemperatur)

7. individ kjennetegn (f.eks. hudtemperatur, kjønn, alder, rase)

8. etnisk variasjon

9. manglende overholdelse av elektroder, bruk av feil elektroder, løsne kabelklips, bytte av elektroder

BIA-parametere er i stor grad avhengig av pasientens hydratiseringsstatus. BIA gjør det mulig å bestemme de ovennevnte parametrene hos personer uten signifikante væske- og elektrolyttavvik.

BIVA (bioelektrisk impedansvektoranalyse)

BIVA som en integrert del av BIA-måling er en enkel, rask og klinisk verdifull metode for å vurdere væskestatus ( TBW) og kroppscellemasse (BCM). Denne metoden plotter motstanden for direkte impedansmålinger motstand R og reaktans Xc som en bi-variatvektor i et nomogram (figur 1). Referanseverdier justert for alder, BMI og kjønn er tegnet som såkalte toleranseellipser i samme koordinatsystem. Det skilles mellom tre toleranseellipser, tilsvarende den 50., 75. og 95. vektorpersentilen til den sunne referansepopulasjonen. Verdier utenfor den 95. persentilen regnes som unormale. Basert på posisjonen til målepunktet i BIVA-nomogrammet, kan kjønns-, alders-, BMI- og løpsjustert ernæring / trening og hydratiseringsstatus avleses med et øyeblikk. Som vist i figur 1, peker verdier utenfor den 95. persentilen i de følgende fire kvadranter på følgende forhold: a) høyre øvre kvadrant f.eks. ekssikcose b) venstre nedre kvadrant f.eks. ødem c) høyre nedre kvadrant f.eks. underernæring d) venstre øvre kvadrant f.eks. god treningsstatus.

Anvendelser av BIA / BIVA og tolkning av kroppssammensetning

Vi presenterer nedenfor noen eksempler på karakteristiske BIA-funn hos KOLS-pasienter med deres tolkning:

1. Normalt funn

2. Underernæring hos en KOLS-pasient med overvekt

3. Kakeksi

4. Ødem på grunn av høyre hjertesvikt

5. Anoreksi

Fra personlig erfaring bør oppfølgingsmålinger (eksempler 2-5) utføres hver 4. uke i pasienter med overvekt og hver 8. til 12. uke for alle andre tilfeller. Dette er imidlertid en beslutning som må tas på individuell basis.

1. Normalt funn

Pasient: kvinne, 61,1 kg, BMI 22,7, 64 år, mild KOLS (GULL trinn I).

Tolkning: Med BMI på 22,7 er denne pasienten normal vekt. Målepunktet i BIVA-nomogrammet (figur 2) ligger innenfor den 50. toleranseellipsen og indikerer dermed normale funn. TBW-, ECM-, kroppsfett-, BCM-, BCM %- og fasevinkelverdiene oppført i tabell 1 er innenfor det normale området.

Konklusjon: Alle verdier i tabellen er innenfor det normale området, og målepunktet i BIVA-nomogrammet ligger innenfor den 50. toleranseellipsen.

2. Underernæring hos en overvektig KOLS-pasient

Pasient: kvinne, 90 kg, BMI 31,5, 73 år gammel, alvorlig KOLS (GULL trinn III)

Tolkning: Med en BMI på 31,5 denne pasienten er overvektig. Målepunktet i BIVA-nomogrammet (figur 3) hos denne pasienten er godt under linjen med normale BCM-verdier (lang akse) og over linjen med normale TBW-verdier (kort akse) mellom den 75. og den 95. toleranseellipsen. Posisjonen til målepunktet i nedre høyre kvadrant peker på underernæring.

BIA-parameterverdiene oppført i tabell 2 kan tolkes slik: Fettmassen ligger over det normale området i tråd med økt BMI. BCM ligger innenfor det normale området. Ved første øyekast passer dette ikke inn i funnet av BIVA-nomogrammet, som indikerer underernæring. Det faktum at den beregnede BCM er innenfor området normale verdier her kan forklares som følger: Det må vurderes at BCM er avhengig av pasientens væskestatus (TBW). Dette betyr at en BCM innenfor det normale området gjør betyr ikke nødvendigvis en normal ernæringsstatus, men kan også skyldes økt TBW. Følgende to BIA-parametere er nyttige for å skille et skille: BCM% og fasevinkel, som vanligvis endres i samme retning som BCM. I dette tilfellet er TBW økt og BCM% og fasevinkelen er under området normale verdier. Dette indikerer at BCM faktisk er redusert. BCM ser derfor bare ut til å ligge innenfor området normale verdier på grunn av den økte TBW. I motsetning til denne noe komplekse tolkningen av de beregnede BIA-verdiene kan den mistenkte diagnosen underernæring fastsettes med et øyeblikk av BIVA. I tillegg er det bekreftet at den beregnede BCM er for høy på grunn av den økte TBW (posisjonen til målerne t punkt i BIVA-nomogrammet over linjen med normale TBW-verdier).

Konklusjon: Til tross for overvekt, viser pasienten underernæring. Posisjonen til målepunktet i BIVA-nomogrammet i høyre nedre kvadrant mellom den 75. og den 95. toleranseellipsen gir en indikasjon for den mistenkte diagnosen underernæring.

3. Kakeksi

Pasient: mann, 45 kg, BMI 16,7, 62 år, alvorlig KOLS (GULL stadium III)

Tolkning: Med BMI på 16,7 er pasienten undervektig. Målepunktet i BIVA-nomogrammet (figur 4) hos denne pasienten er langt under linjen med normale BCM-verdier (lang akse) og godt over linjen med normale TBW-verdier (kort akse), langt utenfor den 95. toleranseellipsen. Målepunktets posisjon i nedre høyre kvadrant peker på underernæring i form av kakeksi.

BIA-parameterverdiene oppført i tabell 3 kan tolkes som følger: Fettmassen ligger under normalområdet i tråd med redusert BMI. De beregnede verdiene for BCM og TBW reduseres. Det må vurderes når det gjelder den reduserte BCM-verdien at BCM er avhengig av pasientens væskestatus (TBW). Dette betyr at en redusert BCM ikke nødvendigvis peker på underernæring, men kan også skyldes en lav TBW. parametrene BCM% og fasevinkelen er igjen nyttige for å tegne et skille, da de vanligvis endres langs de samme linjene som BCM. Verdiene for BCM% og fasevinkelen er redusert, noe som indikerer en faktisk redusert BCM eller underernæring. I dette eksemplet også BIVA gir en mer effektiv vurdering av ernæringsstatus enn de beregnede BIA-parametrene.

Konklusjon: Alle verdiene som er oppført i tabellen er under det normale området, og målepunktet i BIVA-nomogrammet er utenfor den 95. toleranseellipsen i nedre høyre kvadrant. Dette indikerer alvorlig underernæring i form av kakeksi. Vurderingen av BIVA-nomogrammet er tilstrekkelig for den mistenkte diagnosen kakeksi.

4. Ødem på grunn av høyre hjertesvikt

Pasient: kvinne, 105,6 kg, BMI 38,8, 78 år, KOLS GULL trinn II

Tolkning: Med BMI på 38,8 er pasienten overvektig. Målepunktet i BIVA-nomogrammet (figur 5) hos denne pasienten er over linjen med normale BCM-verdier (lang akse) og godt under linjen med normale TBW-verdier (kort akse) på den 95. toleranseellipsen. Posisjonen til målepunktet i nedre venstre kvadrant peker mot vannretensjon i form av ødem.

BIA-parameterverdiene oppført i tabell 4 kan tolkes slik: Kroppsfettmasse ligger over normalområdet i tråd med økt BMI. Den bestemte TBW økes og den beregnede BCM ligger i det øvre normalområdet. Disse funnene stemmer overens med posisjonen til målepunktet over linjen med normale BCM-verdier og under linjen med normale TBW-verdier i nedre venstre kvadrant. Med den avledede normale BIA-verdien for BCM, må det her igjen tas i betraktning at BCM er avhengig av pasientens væskestatus (TBW). Dette betyr at en BCM innenfor normalområdet ikke nødvendigvis indikerer en faktisk normal BCM. eller normal ernæringsstatus, men kan også se ut som normal på grunn av økt TBW. BIA-parameterne BCM% og fasevinkel, som vanligvis endres langs de samme linjene som BCM, ligger i dette tilfellet i det nedre normalområdet, slik at det kan antas at BCM faktisk er i det normale området. I tillegg til den økte TBW er ECM også markert økt, noe som indikerer ødem. Mistanken om ødem etableres med et øyeblikk med BIVA. BIVA bekrefter enkelt og raskt de beregnede BIA-verdiene BCM og TBW. Mistanken om ødem ble bekreftet ved fysisk undersøkelse av bena.

Konklusjon: Verdiene oppført i tabellen for TBW og ECM er utenfor det normale området, og målepunktet i BIVA-nomogrammet er på den 95. toleranseellipsen i nedre venstre kvadrant, noe som indikerer ødem. Den bestemte BCM er i det øvre normalområdet, og målepunktet i BIVA-nomogrammet er over linjen med normale BCM-verdier. Plasseringen av målepunktet i nomogrammet gir en indikasjon for mistenkt diagnose av ødem.

5. Anoreksi

For den generelle differensialdiagnosen undervekt presenterer vi en kvinnelig pasient med anoreksi: kvinne, 34,1 kg, BMI 18,4, 41 år, anoreksi (utilsiktet tap av appetitt).

Tolkning: Med en BMI på 18,4 er pasienten undervektig. Målepunktet i BIVA-nomogrammet (figur 6) ligger nesten på linjen med normale BCM-verdier (lang akse) og langt over linjen med normale TBW-verdier (kort akse) utenfor den 95. toleranseellipsen. Posisjonen til målepunktet i øvre høyre kvadrant peker på tilstedeværelsen av anoreksi.

BIA-parameterverdiene som er oppført i tabell 5 kan tolkes som følger: Kroppsfettmasse reduseres i tråd med lavt BMI. TBW er betydelig redusert og BCM reduseres også. Med redusert BCM må det her huskes at BCM er avhengig av pasientens væskestatus (TBW). Dette betyr at en lavere BCM også kan virke redusert på grunn av lavere TBW. BIA-parametrene BCM% og fase vinkel som er nyttige for å tegne et skille og som vanligvis endres på samme måte som BCM, ligger i dette tilfellet i den øvre tredjedelen av det normale området. Dette indikerer at BCM er normal og at den beregnede verdien var for lav bare på grunn av den lave TBW. BIVA bekrefter mistanken som ble reist av BIA-verdiene om at den beregnede BCM var for lav på grunn av redusert TBW. Igjen kan den mistenkte diagnosen anoreksi fastsettes mer effektivt og mer pålitelig av BIVA.

Konklusjon: Pasienten viser en markant redusert BMI, redusert kroppsvann og en normal BCM i form av anoreksi. Plasseringen av målepunktet i nomogrammet i t den øvre høyre kvadranten utenfor den 95. toleranseellipsen gir en indikasjon for den mistenkte diagnosen anoreksi.