Praktyczny przewodnik po analizie impedancji bioelektrycznej na przykładzie przewlekłej obturacyjnej choroby płuc

Utrata masy ciała i zmniejszenie masy mięśniowej beztłuszczowej są częstymi i poważnymi problemami u pacjentów z przewlekłą obturacyjną chorobą płuc (POChP) niezależnie od stopnia ograniczenia przepływu powietrza. Niedożywienie w POChP wiąże się z ogólnoustrojowym stanem zapalnym, kacheksją, anoreksją, dysfunkcją mięśni szkieletowych, dusznością, pogorszeniem stanu zdrowia, zwiększonym ryzykiem zaostrzeń i zwiększoną śmiertelnością. W związku z tym obecne zalecenia dotyczące POChP wydane przez GOLD (Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease) uznają monitorowanie odżywiania za ważną część rutynowej oceny pacjentów z POChP.

Środki zastępcze, takie jak dobrze znany wskaźnik masy ciała (BMI) ) nie wskazują składu ciała, masy mięśniowej ani stanu odżywienia. Zatem niedożywienie wymagające interwencji może występować pomimo normalnego lub wysokiego BMI. Tacy pacjenci zwykle nie są wykrywani przez subiektywną ogólną ocenę stanu odżywienia. W przypadku POChP uznano, że to raczej niska masa beztłuszczowa (FFM) dalej różnicowana na masę komórek ciała (BCM) i masę pozakomórkową (ECM) niż niski BMI należy uznać za krytyczny parametr ciężkość choroby i rokowanie.

Do oceny odżywiania poza BMI stosuje się różne metody, takie jak analiza impedancji bioelektrycznej (BIA), antropometria fałdów skórnych i absorpcjometria promieniowania rentgenowskiego o podwójnej energii (DEXA). BIA to prosta, niedroga, szybka i nieinwazyjna technika oceny składu ciała i jego zmian w czasie. BIA jest szeroko stosowany w badaniach klinicznych i istnieje cała seria literatury na temat teorii i metodologii kilku różnych technik BIA. Zaskakujące jest jednak, że istnieje znaczny brak informacji na temat praktycznych aspektów BIA dla tych, którzy są przede wszystkim zainteresowani nauką stosowania i interpretacji tej metody w praktyce. Dlatego BIA jest nadal niedostatecznie wykorzystywanym i niedocenianym narzędziem oceny odżywiania w podstawowej opiece zdrowotnej. Można to dalej wytłumaczyć faktem, że koszty BIA nie zawsze podlegają zwrotowi i że nie ma wytycznych określających metody oceny niedożywienia u pacjentów z POChP.

Analiza BIA jest w prosty i skuteczny sposób uzupełniona przez Analiza wektora impedancji bioelektrycznej (BIVA), która jest niezależna od stanu nawodnienia i może służyć jako miara kontroli jakości w celu prawidłowej interpretacji wyników BIA. BIVA to wzorcowa analiza pomiarów impedancji (rezystancji i reaktancji) wykreślona jako wektor w układzie współrzędnych. Wartości referencyjne skorygowane o wiek, BMI i płeć są wykreślane jako tzw. Elipsy tolerancji w układzie współrzędnych. Na tej podstawie można sformułować stwierdzenie dotyczące bilansu wodnego (norma, hipo, przewodnienie) i masy komórek ciała (stan odżywienia).

Celem tego artykułu jest przedstawienie wskazówek dotyczących stosowanie BIA / BIVA ze szczególnym uwzględnieniem względów praktycznych. Odzwierciedla to dekadę naszych własnych praktycznych doświadczeń w stosowaniu BIA o pojedynczej częstotliwości w połączeniu z BIVA ze szczególnym uwzględnieniem pacjentów z POChP. W tym miejscu pokrótce opisujemy podstawowe zasady, wykonalność i ograniczenia metodologii BIA / BIVA oraz podajemy praktyczne wskazówki i zalecenia dotyczące prawidłowego przeprowadzenia i analizy pomiarów. Naszym celem było zapewnienie prostego, ustrukturyzowanego i zorientowanego na praktykę podejścia do interpretacji i analizy wyników BIA / BIVA na podstawie charakterystycznych przykładów obserwowanych u pacjentów z POChP.

Podstawowe zasady

Bioelektryczne analiza impedancji (BIA)

BIA to metoda szacowania składu ciała. Zasada BIA polega na określeniu impedancji elektrycznej prądu elektrycznego przepływającego przez ciało. Impedancja elektryczna (Z) składa się z dwóch elementów, rezystancji (R) i reaktancji (Xc). Reaktancja jest miarą BCM, a opór jest miarą całkowitej wody w organizmie. Z wyznaczonej impedancji można oszacować szereg parametrów BIA:

Masa komórek ciała (BCM)

• składa się ze wszystkich komórek, które mają wpływ na metabolizm ( np. mięśnie, narządy wewnętrzne, układ nerwowy)

• kluczowy czynnik przy ocenie stanu odżywienia pacjenta

• : np. dobry stan wytrenowania, wewnątrzkomórkowa retencja wody

• ↓: np. niedożywienie, kacheksja, odwodnienie

BCM%

• procent BCM w FFM

• do diagnostyki różnicowej zmian BIA: zmiany w taki sam sposób jak BCM

• pomiar indywidualnego stanu odżywienia i poziomu sprawności fizycznej

• : np dobry stan wytrenowania

• ↓: np.niedożywienie

Masa pozakomórkowa (ECM)

• głównie woda pozakomórkowa

• zwiększać lub zmniejszać głównie z powodu zwiększonej retencji wody zewnątrzkomórkowej lub utraty wody zewnątrzkomórkowej

• : np. zewnątrzkomórkowa retencja wody (np. obrzęk)

• ↓: np. zewnątrzkomórkowa utrata wody (np. diuretyki)

Masa beztłuszczowa (FFM)

• wszystko, co nie jest tkanką tłuszczową, składa się z BCM i ECM

• ↓: osoby starsze, choroby przewlekłe

Masa tłuszczowa (FM)

• jest pośrednio określany na podstawie masy ciała pomniejszonej o FFM

Kąt fazowy

• jeden z najlepsze wskaźniki funkcjonowania błony komórkowej

• można uznać za wskaźnik treningu i stanu odżywienia

• : np. atletyczny typ budowy ciała, dobry stan odżywienia (komórek BCM)

• ↓: np. zły stan wytrenowania, zły stan odżywienia (komórek BCM)

Całkowita woda w organizmie (TBW)

• : np. duża część mięśniowa, zatrzymywanie wody (np. obrzęk)

• ↓: np. mała część mięśni, odwodnienie / eksykoza

Nasze doświadczenie opiera się na pojedynczej częstotliwości BIA (50 kHz); pakiet oprogramowania, którego używamy (NUTRIPLUS firmy Data Input GmbH) zawiera BIVA i dostosowane wartości referencyjne.

Szczegółowe instrukcje wykonywania pomiarów BIA można znaleźć w innym miejscu. Aby dać krótki opis, BIA pojedynczej częstotliwości zwykle polega na umieszczeniu dwóch dystalnych elektrod prądowych lub wprowadzających sygnał na grzbietowych powierzchniach dłoni i stopy, w pobliżu odpowiednio stawów śródręczno-paliczkowych i śródstopno-paliczkowych. Dwie elektrody wyczuwające napięcie są przyłożone do grochowatej wypukłości nadgarstka oraz między przyśrodkową i boczną maleolią kostki. Analizator impedancji dostarcza stały prąd przemienny o stałej częstotliwości 50 kHz przez elektrody dystalne i wykrywa spadek napięcia przez elektrody proksymalne. Analizator wyświetla zmierzoną rezystancję i reaktancję.

Czynniki wpływające na wyniki BIA:

1. waga i wzrost (powinny być mierzone bezpośrednio przez badacza)

2. pozycja ciała i kończyn (pozycja na plecach, ramiona uniesione pod kątem co najmniej 30 °, nogi uniesione pod kątem około 45 °)

3. spożywanie posiłków i napojów (brak napojów przez co najmniej 12 godzin wcześniej, na czczo przez co najmniej 2 godziny)

4. umiarkowany do intensywnego poziom aktywności fizycznej / ćwiczeń przed pomiarami BIA ( ostatnie ćwiczenie co najmniej 12 godzin wcześniej)

5. schorzenia i leki, które mają wpływ na równowagę płynów i elektrolitów; infekcja i choroba skóry, które mogą zmienić transmisję elektryczną między elektrodą a skórą

6. warunki środowiskowe (np. temperatura otoczenia)

7. osobnik cechy (np. temperatura skóry, płeć, wiek, rasa)

8. zróżnicowanie etniczne

9. nieprzestrzeganie elektrod, stosowanie niewłaściwe elektrody, poluzowanie zacisku kablowego, zamiana elektrod

Parametry BIA w dużej mierze zależą od stanu nawodnienia pacjenta. BIA umożliwia określenie wyżej wymienionych parametrów u badanych bez istotnych nieprawidłowości w zakresie płynów i elektrolitów.

BIVA (analiza wektora impedancji bioelektrycznej)

BIVA jako zintegrowana część pomiaru BIA jest prostą, szybką i cenną klinicznie metodą oceny stanu płynów ( TBW) i masy komórek ciała (BCM). Metoda ta wykreśla rezystancję R i reaktancję Xc w pomiarach bezpośredniej impedancji jako wektor dwuwymiarowy na nomogramie (Rysunek 1). dostosowane do wieku, BMI i płci są wykreślane jako tak zwane elipsy tolerancji w tym samym układzie współrzędnych. Wyróżnia się trzy elipsy tolerancji, odpowiadające 50., 75. i 95. percentylowi wektora zdrowej populacji referencyjnej. Wartości poza 95. percentylem są uważane za nieprawidłowe. Na podstawie pozycji punktu pomiarowego na nomogramie BIVA można na pierwszy rzut oka odczytać stan odżywienia / treningu i nawodnienia dostosowane do płci, wieku, BMI i rasy. Jak pokazano na rysunku 1, wartości znajdujące się poza 95. percentylem w następujących czterech kwadrantach wskazują na następujące warunki: a) prawy górny kwadrant, np. eksykoza b) lewy dolny kwadrant np. obrzęk c) prawy dolny kwadrant np. niedożywienie d) lewy górny kwadrant np. dobry stan szkolenia.

Aplikacje BIA / BIVA i interpretacja składu ciała

Poniżej przedstawiamy kilka przykładów charakterystycznych wyników BIA u pacjentów z POChP wraz z ich interpretacją:

1. Normalny wynik

2. Niedożywienie u pacjenta z POChP z nadwagą

3. Kacheksja

4. Obrzęk z powodu niewydolności prawego serca

5. Anoreksja

Z własnego doświadczenia wynika, że pomiary kontrolne (przykłady 2-5) powinny być wykonywane co 4 tygodnie przez pacjenci z nadwagą i co 8-12 tygodni we wszystkich innych przypadkach. Jest to jednak decyzja, którą należy podjąć indywidualnie.

1. Wynik normalny

Pacjent: kobieta, 61,1 kg, BMI 22,7, 64 lata, łagodna POChP (stopień I GOLD).

Interpretacja: Przy BMI 22,7 ten pacjent jest w normie waga. Punkt pomiarowy na nomogramie BIVA (rysunek 2) leży w obrębie 50-tej elipsy tolerancji i tym samym wskazuje prawidłowe wyniki. Wartości TBW, ECM, tkanki tłuszczowej, BCM, BCM% i kąta fazowego podane w tabeli 1 mieszczą się w normalnym zakresie.

Wniosek: wszystkie wartości w tabeli mieszczą się w normalnym zakresie, a punkt pomiarowy na nomogramie BIVA leży w 50. elipsie tolerancji.

2. Niedożywienie u otyłego pacjenta z POChP

Pacjent: kobieta, 90 kg, BMI 31,5, 73 lata, ciężka POChP (stadium III GOLD)

Interpretacja: Z BMI 31,5 tego pacjenta jest otyły. Punkt pomiaru na nomogramie BIVA (ryc. 3) u tego pacjenta znajduje się znacznie poniżej linii normalnych wartości BCM (oś długa) i powyżej linii normalnych wartości TBW (oś krótka) między 75 a 95 elipsą tolerancji. Położenie punktu pomiarowego w prawym dolnym kwadrancie wskazuje na niedożywienie.

Wartości parametrów BIA wymienione w tabeli 2 mogą należy interpretować w następujący sposób: masa tłuszczu leży powyżej normy zgodnie ze zwiększonym BMI. BCM mieści się w normalnym zakresie. Na pierwszy rzut oka nie pasuje to do stwierdzenia nomogramu BIVA, który wskazuje na niedożywienie. Fakt, że obliczona BCM mieści się w zakresie wartości prawidłowych w tym miejscu, można wyjaśnić w następujący sposób: Należy wziąć pod uwagę, że BCM jest zależne od stanu płynów pacjenta (TBW). Oznacza to, że BCM w normalnym zakresie nie niekoniecznie oznacza normalny stan odżywienia, ale może również wynikać ze zwiększonej TBW. Poniższe dwa parametry BIA są pomocne w rozróżnieniu: BCM% i kąt fazowy, które są zwykle zmieniane wzdłuż tych samych linii co BCM. W tym przypadku TBW jest zwiększony, a% BCM i kąt fazowy są poniżej zakresu wartości normalnych. Wskazuje to, że BCM jest rzeczywiście zmniejszone. Dlatego wydaje się, że BCM mieści się w zakresie wartości normalnych tylko z powodu zwiększonego TBW. W przeciwieństwie do tej nieco złożonej interpretacji na podstawie wyliczonych wartości BIA podejrzewana diagnoza niedożywienia może zostać na pierwszy rzut oka ustalona przez BIVA.Ponadto potwierdza się, że wyliczony BCM jest zbyt wysoki ze względu na zwiększoną TBW punkt na nomogramie BIVA powyżej linii normalnych wartości TBW).

Wniosek: Pomimo obecności otyłości pacjent przejawia niedożywienie. Położenie punktu pomiarowego na nomogramie BIVA w prawym dolnym kwadrancie między 75 a 95 elipsą tolerancji wskazuje na podejrzenie niedożywienia.

3. Kacheksja

Pacjent: mężczyzna, 45 kg, BMI 16,7, 62 lata, ciężka POChP (III stadium GOLD)

Interpretacja: Przy BMI 16,7 pacjenta pacjent ma niedowagę. Punkt pomiaru na nomogramie BIVA (ryc. 4) u tego pacjenta znajduje się znacznie poniżej linii normalnych wartości BCM (oś długa) i znacznie powyżej linii normalnych wartości TBW (oś krótka), daleko poza 95. elipsą tolerancji. Położenie punktu pomiarowego w prawym dolnym kwadrancie wskazuje na niedożywienie w postaci kacheksji.

Wartości parametrów BIA wymienione w tabeli 3 można interpretować w następujący sposób: Masa tłuszczowa leży poniżej normy zgodnie ze zmniejszonym BMI. Obliczone wartości dla BCM i TBW są zmniejszane. W odniesieniu do zmniejszonej wartości BCM należy wziąć pod uwagę, że BCM zależy od stanu płynów pacjenta (TBW). Oznacza to, że zmniejszona BCM niekoniecznie wskazuje na niedożywienie, ale może również wynikać z niskiego TBW. Parametry% BCM i kąt fazowy są ponownie pomocne przy rysowaniu rozróżnienia, ponieważ są zwykle zmieniane wzdłuż tych samych linii co BCM. Wartości% BCM i kąta fazowego są zmniejszone, co wskazuje na faktycznie zmniejszony BCM lub niedożywienie. W tym przykładzie również BIVA zapewnia bardziej skuteczną ocenę stanu odżywienia niż obliczone parametry BIA.

Wniosek: Wszystkie wartości wymienione w tabeli znajdują się poniżej normalnego zakresu, a punkt pomiarowy na nomogramie BIVA znajduje się poza 95. elipsą tolerancji w prawym dolnym kwadrancie. Oznacza to ciężkie niedożywienie w postaci kacheksji. Ocena nomogramu BIVA to wystarczające do podejrzenia rozpoznania kacheksji.

4. Obrzęk z powodu niewydolności prawokomorowej

Pacjent: kobieta, 105,6 kg, BMI 38,8, 78 lat, POChP GOLD stadium II

Interpretacja: Przy BMI 38,8 pacjent ma nadwagę. Punkt pomiaru na nomogramie BIVA (ryc. 5) u tego pacjenta znajduje się powyżej linii normalnych wartości BCM (oś długa) i znacznie poniżej linii normalnych wartości TBW (oś krótka) na 95 elipsie tolerancji. Położenie punktu pomiarowego w lewym dolnym kwadrancie wskazuje na retencję wody w postaci obrzęku.

Wartości parametru BIA wymienione w tabeli 4 można interpretować w następujący sposób: Masa tkanki tłuszczowej znajduje się powyżej normy zgodnie ze zwiększonym BMI. Określona wartość TBW jest zwiększona, a obliczona BCM znajduje się w górnym zakresie normy. Wyniki te są zgodne z położeniem punktu pomiarowego powyżej linii normalnych wartości BCM i poniżej linii normalnych wartości TBW w lewej dolnej ćwiartce. Przy wyprowadzonej normalnej wartości BIA dla BCM należy ponownie wziąć pod uwagę, że BCM jest zależne od stanu płynów pacjenta (TBW). Oznacza to, że BCM w normalnym zakresie niekoniecznie wskazuje na rzeczywiście normalny BCM lub normalny stan odżywienia, ale może również wydawać się normalny ze względu na zwiększoną TBW.Parametry BIA BCM% i kąt fazowy, które są zwykle zmieniane wzdłuż tych samych linii co BCM, w tym przypadku mieszczą się w dolnym zakresie normy, więc mogą należy założyć, że BCM znajduje się w rzeczywistości w normalnym zakresie. Oprócz zwiększonego TBW, ECM jest również znacznie zwiększona, co wskazuje na obrzęk. Podejrzenie obrzęku można ustalić na pierwszy rzut oka za pomocą BIVA. i TBW.Podejrzenie obrzęku potwierdzono w badaniu fizykalnym nóg.

Wniosek: Wartości podane w tabeli dla TBW i ECM są poza normalnym zakresem, a punkt pomiarowy na nomogramie BIVA znajduje się na 95 elipsie tolerancji w lewym dolnym kwadrancie, co wskazuje na obrzęk. Określona BCM znajduje się w górnym zakresie normy, a punkt pomiarowy na nomogramie BIVA znajduje się powyżej linii normalnych wartości BCM. Położenie punktu pomiarowego na nomogramie wskazuje na podejrzenie obrzęku.

5. Anoreksja

Do ogólnej diagnostyki różnicowej niedowagi przedstawiamy pacjentkę z anoreksją: kobieta, 34,1 kg, BMI 18,4, 41 lat, anoreksja (niezamierzona utrata apetytu).

Interpretacja: Przy BMI 18,4 pacjent ma niedowagę. Punkt pomiarowy na nomogramie BIVA (Rysunek 6) leży prawie na linii normalnych wartości BCM (długa oś) i znacznie powyżej linii normalnych wartości TBW (krótka oś) poza 95. elipsą tolerancji. Położenie punktu pomiarowego w prawym górnym kwadrancie wskazuje na obecność anoreksji.

Podane wartości parametrów BIA w tabeli 5 można interpretować w następujący sposób: Masa tkanki tłuszczowej zmniejsza się wraz z niskim BMI. TBW jest znacznie zmniejszone, a także BCM. Przy zmniejszonej BCM należy tutaj pamiętać, że BCM jest zależne od stanu płynów pacjenta (TBW). Oznacza to, że niższy BCM może również wydawać się zmniejszony z powodu niższego TBW. Parametry BIA BCM% i faza kąt, który jest pomocny w rozróżnieniu i który jest zwykle zmieniany w taki sam sposób jak BCM, w tym przypadku znajduje się w górnej jednej trzeciej normalnego zakresu. Oznacza to, że BCM jest normalny, a obliczona wartość była zbyt niska tylko z powodu niskie TBW. BIVA potwierdza podejrzenie wywołane przez wartości BIA, że obliczona BCM była zbyt niska z powodu zmniejszonej TBW. Ponownie podejrzenie anoreksji może być ustalone skuteczniej i bardziej wiarygodnie przez BIVA.

Wniosek: Pacjent wykazuje znacznie zmniejszoną BMI, zmniejszona woda w organizmie i normalny BCM w postaci anoreksji. Położenie punktu pomiarowego na nomogramie wt Prawy górny kwadrant poza 95. elipsą tolerancji wskazuje na podejrzenie anoreksji.