Een praktische gids voor bio-elektrische impedantie-analyse met het voorbeeld van chronische obstructieve longziekte

Verlies van lichaamsgewicht en uitputting van vetvrije spiermassa zijn veel voorkomende en ernstige problemen bij patiënten met chronische obstructieve longziekte (COPD) ongeacht de mate van beperking van de luchtstroom. Ondervoeding bij COPD is in verband gebracht met systemische ontsteking, cachexie, anorexia, skeletspierstoornissen, dyspneu, verminderde gezondheidstoestand, verhoogd risico op exacerbaties en verhoogde mortaliteit. Daarom beschouwen de huidige COPD-richtlijnaanbevelingen van GOLD (Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease) voedingsmonitoring als een belangrijk onderdeel van de routinematige evaluatie van COPD-patiënten.

Surrogaatmaatregelen zoals de bekende Body Mass Index (BMI ) geven geen indicatie van de lichaamssamenstelling, spiermassa of voedingstoestand. Ondervoeding die interventie vereist, kan dus bestaan ondanks een normale tot hoge BMI. Deze patiënten worden meestal niet gedetecteerd door subjectieve algemene beoordeling van de voedingsstatus. In het geval van COPD is erkend dat het een lage vetvrije massa (FFM) is, verder gedifferentieerd in lichaamscelmassa (BCM) en extra cellulaire massa (ECM) in plaats van een lage BMI, die moet worden beschouwd als een kritische parameter van ernst van de ziekte en prognose.

Er worden verschillende methoden gebruikt voor voedingsevaluaties die verder gaan dan BMI, zoals bio-elektrische impedantieanalyse (BIA), huidplooienantropometrie en dual-energy röntgenabsorptiometrie (DEXA). BIA is een eenvoudige, goedkope, snelle en niet-invasieve techniek om de lichaamssamenstelling en de veranderingen in de tijd te beoordelen. BIA wordt grotendeels gebruikt in instellingen van klinische onderzoeken en er is een hele reeks literatuur over de theorie en methodologie van verschillende BIA-technieken. Verrassend genoeg is er echter een aanzienlijk gebrek aan informatie over de praktische aspecten van BIA voor diegenen die primair geïnteresseerd zijn in het leren toepassen en interpreteren van deze methode in de praktijk. BIA is dus nog steeds een onderbenut en onderschat instrument voor voedingsevaluatie in de eerste lijn. Dit kan verder worden verklaard door het feit dat de kosten van BIA momenteel niet altijd terugbetaalbaar zijn en dat er geen richtlijnen zijn voor de methoden voor het beoordelen van ondervoeding bij patiënten met COPD.

BIA-analyse wordt eenvoudig en effectief aangevuld door bio-elektrische impedantievectoranalyse (BIVA), die onafhankelijk is van de hydratatiestatus en kan worden gebruikt als kwaliteitscontrolemaatregel voor de juiste interpretatie van BIA-resultaten. BIVA is een patroonanalyse van impedantiemetingen (weerstand en reactantie) uitgezet als een vector in een coördinatensysteem. Voor leeftijd, BMI en geslacht gecorrigeerde referentiewaarden worden in het coördinatensysteem uitgezet als zogenaamde tolerantie-ellipsen. Op basis hiervan kan een uitspraak worden gedaan met betrekking tot de waterbalans (normo-, hypo-, hyperhydratatie) en de lichaamscelmassa (voedingstoestand).

Het doel van dit artikel is om enig advies te geven over het gebruik van BIA / BIVA met bijzondere aandacht voor praktische overwegingen. Het weerspiegelt een decennium van onze eigen praktische ervaring met het gebruik van enkelvoudige frequentie BIA in combinatie met BIVA met een focus op COPD-patiënten. Hier beschrijven we in het kort de basisprincipes, haalbaarheid en beperkingen van de BIA / BIVA-methodologie en geven we praktische tips en aanbevelingen voor een gepaste uitvoering en analyse van de metingen. We hebben geprobeerd een eenvoudige, gestructureerde en praktijkgerichte benadering te bieden voor de interpretatie en analyse van BIA / BIVA-resultaten met behulp van karakteristieke voorbeelden die worden gezien bij patiënten met COPD.

Basisprincipes

Bio-elektrisch impedantie-analyse (BIA)

BIA is een methode om de lichaamssamenstelling te schatten. Het principe van BIA is om de elektrische impedantie te bepalen van een elektrische stroom die door het lichaam gaat. De elektrische impedantie (Z) bestaat uit twee componenten, weerstand (R) en reactantie (Xc). Reactantie is een maat voor BCM en weerstand een maat voor het totale lichaamswater. Uit de bepaalde impedantie kunnen een aantal BIA-parameters worden geschat:

Body cell mass (BCM)

• bestaat uit alle cellen die een effect hebben op de stofwisseling ( bijv. spieren, inwendige organen, zenuwstelsel)

• sleutelfactor bij het beoordelen van de voedingsstatus van een patiënt

• : bijv. goede trainingsstatus, intracellulaire waterretentie

• ↓: bijv. ondervoeding, cachexie, uitdroging

BCM%

• percentage BCM in FFM

• voor differentiële diagnose van BIA-veranderingen: verandert op dezelfde manier als BCM

• meting van individuele voedingsstatus en fysieke fitheid

• : bijv goede trainingsstatus

• ↓: bijv.ondervoeding

Extracellulaire massa (ECM)

• voornamelijk extracellulair water

• toename of afname, voornamelijk als gevolg van verhoogde extracellulaire waterretentie of een verlies van extracellulair water

• : bijv. extracellulaire waterretentie (bijv. oedeem)

• ↓: bijv. extracellulair vochtverlies (bijv. diuretica)

Vetvrije massa (FFM)

• alles wat geen lichaamsvet is, bestaat uit BCM en ECM

• ↓: ouderen, chronische ziekten

Vetmassa (FM)

• wordt indirect bepaald uit lichaamsgewicht minus FFM

Fasehoek

• een van de beste indicatoren van celmembraanfunctie

• kan worden beschouwd als een indicator van training en voedingsstatus

• : bijv. atletisch constitutioneel type, goede voedingstoestand (van BCM-cellen)

• ↓: bijv. slechte trainingsstatus, slechte voedingstoestand (van BCM-cellen)

Totaal lichaamswater (TBW)

• : bijv. hoog spiergedeelte, waterretentie (bijv. oedeem)

• ↓: bijv. klein spiergedeelte, uitdroging / exsiccose

Onze ervaring is gebaseerd op enkelvoudige frequentie BIA (50 kHz); het softwarepakket dat we gebruiken (NUTRIPLUS van Data Input GmbH) bevat BIVA en aangepaste referentiewaarden.

Gedetailleerde instructies voor het uitvoeren van BIA-metingen zijn elders te vinden. Om hier een korte beschrijving te geven, omvat BIA met enkele frequentie meestal het plaatsen van twee distale stroom- of signaalintroducerende elektroden op de dorsale oppervlakken van de hand en voet, dicht bij de metacarpale-phalangeale en metatarsale-phalangeale gewrichten, respectievelijk. De twee spanningsdetectie-elektroden worden aangebracht op het pisiforme uitsteeksel van de pols en tussen de mediale en laterale maleoli van de enkel. De impedantie-analysator levert een constante wisselstroom met een vaste frequentie van 50 kHz via de distale elektroden en detecteert de spanningsval via de proximale elektroden. De gemeten weerstand en reactantie worden weergegeven door de analysator.

Factoren die de BIA-resultaten beïnvloeden:

1. gewicht en lengte (moeten rechtstreeks door de onderzoeker worden gemeten)

2. positie van het lichaam en de ledematen (rugligging, armen minstens 30 ° geabduceerd, benen geabduceerd op ongeveer 45 °)

3. consumptie van eten en drinken (minimaal 12 uur eerder geen drank, minimaal 2 uur nuchtere toestand)

4. matig tot intens niveau van lichamelijke activiteit / inspanning vóór BIA-metingen ( laatste training minstens 12 uur eerder)

5. medische aandoeningen en medicatie die een invloed hebben op de vocht- en elektrolytenbalans; infectie en huidziekte die de elektrische transmissie tussen elektrode en huid kan veranderen

6. omgevingsomstandigheden (bijv. omgevingstemperatuur)

7. individu kenmerken (bijv. huidtemperatuur, geslacht, leeftijd, ras)

8. etnische variatie

9. niet-hechting van elektroden, gebruik van verkeerde elektroden, losraken van kabelclip, verwisselen van elektroden

BIA-parameters zijn grotendeels afhankelijk van de hydratatiestatus van de patiënt. Met BIA kunnen de bovengenoemde parameters bij proefpersonen worden bepaald zonder significante vloeistof- en elektrolytafwijkingen.

BIVA (bio-elektrische impedantievectoranalyse)

BIVA als geïntegreerd onderdeel van BIA-meting is een eenvoudige, snelle en klinisch waardevolle methode voor het beoordelen van de vloeistofstatus ( TBW) en lichaamscelmassa (BCM). Deze methode zet de directe impedantiemetingen weerstand R en reactantie Xc uit als een bi-variate vector in een nomogram (Figuur 1). gecorrigeerd voor leeftijd, BMI en geslacht worden in hetzelfde coördinatensysteem uitgezet als zogenaamde tolerantie-ellipsen. Er worden drie tolerantie-ellipsen onderscheiden, die overeenkomen met het 50e, 75e en 95e vectorpercentiel van de gezonde referentiepopulatie. Waarden buiten het 95e percentiel worden als abnormaal beschouwd. Op basis van de positie van het meetpunt in het BIVA-nomogram kan in één oogopslag de geslachts-, leeftijd-, BMI- en race-aangepaste voeding / training en hydratatiestatus worden afgelezen. Zoals getoond in figuur 1, wijzen waarden buiten het 95e percentiel in de volgende vier kwadranten op de volgende voorwaarden: a) kwadrant rechtsboven, b.v. exsiccosis b) linker onderste kwadrant b.v. oedeem c) kwadrant rechtsonder, b.v. ondervoeding d) linker bovenste kwadrant b.v. goede trainingsstatus.

Toepassingen van BIA / BIVA en interpretatie van lichaamssamenstelling

We presenteren hieronder enkele voorbeelden van karakteristieke BIA-bevindingen bij COPD-patiënten met hun interpretatie:

1. Normale bevinding

2. Ondervoeding bij een COPD-patiënt met overgewicht

3. Cachexie

4. Oedeem door rechterhartfalen

5. Anorexia

Uit persoonlijke ervaring moeten follow-upmetingen (voorbeelden 2-5) elke 4 weken worden uitgevoerd voor patiënten met overgewicht en elke 8-12 weken voor alle andere gevallen. Dit is echter een beslissing die op individuele basis moet worden genomen.

1. Normale bevinding

Patiënt: vrouw, 61,1 kg, BMI 22,7, 64 jaar oud, milde COPD (GOLD-stadium I).

Interpretatie: met een BMI van 22,7 is deze patiënt normaal gewicht. Het meetpunt in het BIVA-nomogram (figuur 2) ligt binnen de 50e tolerantie-ellips en geeft dus normale bevindingen aan. De waarden voor TBW, ECM, lichaamsvet, BCM, BCM% en fasehoek in tabel 1 vallen binnen het normale bereik.

Conclusie: Alle waarden in de tabel vallen binnen het normale bereik en het meetpunt in het BIVA-nomogram ligt binnen de 50e tolerantie-ellips.

2. Ondervoeding bij een obese COPD-patiënt

Patiënt: vrouw, 90 kg, BMI 31,5, 73 jaar oud, ernstige COPD (GOLD-stadium III)

Interpretatie: met een BMI van 31,5 deze patiënt is zwaarlijvig. Het meetpunt in het BIVA-nomogram (figuur 3) bij deze patiënt ligt ruim onder de lijn van normale BCM-waarden (lange as) en boven de lijn van normale TBW-waarden (korte as) tussen de 75e en de 95e tolerantie-ellips. De positie van het meetpunt in het kwadrant rechtsonder wijst op ondervoeding.

De BIA-parameterwaarden in tabel 2 kunnen worden als volgt geïnterpreteerd: De vetmassa ligt boven het normale bereik in lijn met de verhoogde BMI. BCM valt binnen het normale bereik. Dit past op het eerste gezicht niet bij de bevinding van het BIVA-nomogram, dat duidt op ondervoeding. Het feit dat de berekende BCM hier binnen het bereik van de normale waarden ligt, kan als volgt worden verklaard: Er moet rekening mee worden gehouden dat BCM afhankelijk is van de vloeistofstatus van de patiënt (TBW). Dit betekent dat een BCM binnen het normale bereik betekent niet noodzakelijk een normale voedingstoestand, maar kan ook het gevolg zijn van een verhoogde TBW. De volgende twee BIA-parameters zijn nuttig om een onderscheid te maken: BCM% en fasehoek, die gewoonlijk op dezelfde manier worden gewijzigd als BCM. In dit geval is TBW verhoogd en het BCM% en de fasehoek liggen onder het bereik van de normale waarden. Dit geeft aan dat BCM daadwerkelijk is verminderd. BCM lijkt daarom alleen binnen het bereik van de normale waarden te liggen vanwege de toegenomen TBW. In tegenstelling tot deze wat ingewikkelde interpretatie van de berekende BIA-waarden kan de vermoedelijke diagnose van ondervoeding door BIVA in één oogopslag worden vastgesteld.Daarnaast wordt bevestigd dat de berekende BCM te hoog is vanwege de verhoogde TBW (positie van de meetinstrumenten t-punt in het BIVA-nomogram boven de lijn van normale TBW-waarden).

Conclusie: ondanks de aanwezigheid van zwaarlijvigheid vertoont de patiënt ondervoeding. De positie van het meetpunt in het BIVA-nomogram in het kwadrant rechtsonder tussen de 75e en de 95e tolerantie-ellips geeft een indicatie voor de vermoedelijke diagnose van ondervoeding.

3. Cachexie

Patiënt: man, 45 kg, BMI 16,7, 62 jaar oud, ernstige COPD (GOLD-stadium III)

Interpretatie: met een BMI van 16,7 heeft de patiënt ondergewicht. Het meetpunt in het BIVA-nomogram (figuur 4) bij deze patiënt ligt ver onder de lijn van normale BCM-waarden (lange as) en ruim boven de lijn van normale TBW-waarden (korte as), ver buiten de 95e tolerantie-ellips. De positie van het meetpunt in het kwadrant rechtsonder wijst op ondervoeding in de vorm van cachexie.

De BIA-parameterwaarden vermeld in tabel 3 kan als volgt worden geïnterpreteerd: De vetmassa ligt onder het normale bereik in lijn met de verlaagde BMI. De berekende waarden voor BCM en TBW worden verlaagd. Wat betreft de verlaagde BCM-waarde moet er rekening mee worden gehouden dat BCM afhankelijk is van de vochtstatus van de patiënt (TBW). Dit betekent dat een verminderde BCM niet noodzakelijkerwijs wijst op ondervoeding, maar ook te wijten kan zijn aan een lage TBW. parameters BCM% en fasehoek zijn weer nuttig om een onderscheid te maken, aangezien ze meestal worden gewijzigd langs dezelfde lijnen als BCM. De waarden voor BCM% en fasehoek worden verlaagd, wat duidt op een daadwerkelijk verminderde BCM of ondervoeding. In dit voorbeeld BIVA geeft een efficiëntere beoordeling van de voedingsstatus dan de berekende BIA-parameters.

Conclusie: Alle waarden in de tabel liggen onder het normale bereik en het meetpunt in het BIVA-nomogram valt buiten de 95e tolerantie-ellips in het kwadrant rechtsonder. Dit geeft ernstige ondervoeding in de vorm van cachexie De beoordeling van het BIVA-nomogram is voldoende voor de vermoedelijke diagnose van cachexie.

4. Oedeem door rechter hartfalen

Patiënt: vrouw, 105,6 kg, BMI 38,8, 78 jaar oud, COPD GOLD stadium II

Interpretatie: met een BMI van 38,8 heeft de patiënt overgewicht. Het meetpunt in het BIVA-nomogram (Figuur 5) bij deze patiënt ligt boven de lijn van normale BCM-waarden (lange as) en ruim onder de lijn van normale TBW-waarden (korte as) op de 95ste tolerantie-ellips. De positie van het meetpunt in het kwadrant linksonder wijst op waterretentie in de vorm van oedeem.

De BIA-parameterwaarden vermeld in tabel 4 kan als volgt worden geïnterpreteerd: De lichaamsvetmassa ligt boven het normale bereik in lijn met de verhoogde BMI. De bepaalde TBW wordt verhoogd en de berekende BCM ligt in het bovenste bereik van normaal. Deze bevindingen zijn consistent met de positie van het meetpunt boven de lijn van normale BCM-waarden en onder de lijn van normale TBW-waarden in het kwadrant linksonder. Met de afgeleide normale BIA-waarde voor BCM moet hier nogmaals rekening mee worden gehouden dat BCM afhankelijk is van de vloeistofstatus (TBW) van de patiënt. Dit betekent dat een BCM binnen het normale bereik niet noodzakelijkerwijs een daadwerkelijk normale BCM aangeeft. of normale voedingstoestand, maar kan ook normaal lijken vanwege een verhoogde TBW. De BIA-parameters BCM% en fasehoek, die gewoonlijk worden gewijzigd langs dezelfde lijnen als BCM, liggen in dit geval in het lagere bereik van normaal, zodat veronderstel dat de BCM daadwerkelijk in het normale bereik ligt. Naast de verhoogde TBW is ECM ook duidelijk verhoogd, wat wijst op oedeem. Het vermoeden van oedeem wordt in één oogopslag vastgesteld met BIVA. BIVA bevestigt eenvoudig en snel de berekende BIA-waarden BCM en TBW Het vermoeden van oedeem werd bevestigd bij lichamelijk onderzoek van de benen.

Conclusie: De waarden in de tabel voor TBW en ECM vallen buiten het normale bereik en het meetpunt in het BIVA-nomogram bevindt zich op de 95e tolerantie-ellips in het kwadrant linksonder, wat wijst op oedeem. De bepaalde BCM bevindt zich in het bovenste bereik van normaal en het meetpunt in het BIVA-nomogram ligt boven de lijn van normale BCM-waarden. De positie van het meetpunt in het nomogram geeft een indicatie voor de vermoedelijke diagnose van oedeem.

5. Anorexia

Voor de algemene differentiële diagnose van ondergewicht presenteren we een vrouwelijke patiënt met anorexia: vrouw, 34,1 kg, BMI 18,4, 41 jaar oud, anorexia (onopzettelijk verlies van eetlust).

Interpretatie: Bij een BMI van 18,4 heeft de patiënt ondergewicht. Het meetpunt in het BIVA-nomogram (Figuur 6) ligt bijna op de lijn van normale BCM-waarden (lange as) en ver boven de lijn van normale TBW-waarden (korte as) buiten de 95ste tolerantie-ellips. De positie van het meetpunt in het kwadrant rechtsboven wijst op de aanwezigheid van anorexia.

De vermelde BIA-parameterwaarden in tabel 5 kan als volgt worden geïnterpreteerd: De lichaamsvetmassa wordt verminderd in lijn met de lage BMI. TBW is aanzienlijk verminderd en BCM is ook verminderd. Met de verminderde BCM moet hierbij in gedachten worden gehouden dat BCM afhankelijk is van de vloeistofstatus van de patiënt (TBW). Dit betekent dat een lagere BCM ook verminderd kan lijken door een lagere TBW. De BIA-parameters BCM% en fase hoek die handig zijn bij het maken van een onderscheid en die meestal op dezelfde manier worden gewijzigd als BCM, in dit geval in het bovenste derde deel van het normale bereik liggen. Dit geeft aan dat BCM normaal is en dat de berekende waarde alleen te laag was vanwege de lage TBW. BIVA bevestigt het vermoeden van de BIA-waarden dat de berekende BCM te laag was vanwege de verminderde TBW. Ook hier kan de vermoedelijke diagnose van anorexia efficiënter en betrouwbaarder worden vastgesteld door BIVA.

Conclusie: de patiënt vertoont een duidelijk verminderde BMI, verminderd lichaamsvocht en een normale BCM in de vorm van anorexia. De positie van het meetpunt in het nomogram in t Het kwadrant rechtsboven buiten de 95e tolerantie-ellips geeft een indicatie voor de vermoedelijke diagnose van anorexia.