En praktisk guide till bioelektrisk impedansanalys med exempel på kronisk obstruktiv lungsjukdom

Förlust av kroppsvikt och utarmning av fettfri muskelmassa är vanliga och allvarliga problem hos patienter med kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL) oavsett graden av luftflödesbegränsning. Undernäring vid KOL har associerats med systemisk inflammation, kakexi, anorexi, skelettmuskeldysfunktion, dyspné, minskad hälsotillstånd, ökad risk för förvärringar och ökad dödlighet. Följaktligen anser GOLD (Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease) nuvarande COPD-riktlinje rekommendationer att näringsövervakning är en viktig del av rutinutvärdering av KOL-patienter.

Surrogatåtgärder som det välkända Body Mass Index (BMI) ) ger ingen indikation på kroppssammansättning, muskelmassa eller näringstillstånd. Således kan undernäring som kräver intervention existera trots ett normalt till högt BMI. Dessa patienter upptäcks vanligtvis inte genom subjektiv global bedömning av näringsstatus. När det gäller KOL har man erkänt att det är låg fettfri massa (FFM) som ytterligare differentieras till kroppsmassa (BCM) och extra cellulär massa (ECM) snarare än låg BMI som bör betraktas som en kritisk parameter för sjukdoms svårighetsgrad och prognos.

Olika metoder används för näringsbedömningar utöver BMI, såsom bioelektrisk impedansanalys (BIA), hudveckande antropometri och röntgenabsorptiometri med dubbel energi (DEXA). BIA är en enkel, billig, snabb och icke-invasiv teknik för att bedöma kroppssammansättning och dess förändringar över tid. BIA används till stor del i kliniska prövningsinställningar och det finns en hel serie litteratur om teorin och metoden för flera olika BIA-tekniker. Överraskande nog finns det dock avsevärd brist på information om de praktiska aspekterna av BIA för dem som främst är intresserade av att lära sig att tillämpa och tolka denna metod i praktiken. Således är BIA fortfarande ett underutnyttjat och underskattat verktyg för näringsbedömning inom primärvården. Detta kan förklaras ytterligare genom att kostnaderna för BIA för närvarande inte alltid återbetalas och att det inte finns några riktlinjer som beskriver metoderna för att bedöma undernäring hos patienter med KOL.

BIA-analys kompletteras enkelt och effektivt med bioelektrisk impedansvektoranalys (BIVA), som är oberoende av hydratiseringsstatus och kan användas som en kvalitetskontroll för korrekt tolkning av BIA-resultat. BIVA är en mönsteranalys av impedansmätningar (resistans och reaktans) ritade som en vektor i ett koordinatsystem. Referensvärden justerade för ålder, BMI och kön ritas som så kallade toleransellipser i koordinatsystemet. På denna grund kan ett uttalande göras med avseende på vattenbalans (normo-, hypo-, hyperhydrering) och kroppscellsmassa (näringsstatus).

Syftet med denna artikel är att ge lite vägledning om användningen av BIA / BIVA med särskild uppmärksamhet åt praktiska överväganden. Det återspeglar ett decennium av vår egen praktiska erfarenhet av att använda enfrekvent BIA i kombination med BIVA med fokus på KOL-patienter. Här beskriver vi kort de grundläggande principerna, genomförbarheten och begränsningarna i BIA / BIVA-metoden och ger praktiska tips och rekommendationer för lämpligt genomförande och analys av mätningarna. Vi har syftat till att tillhandahålla ett enkelt, strukturerat och praxisorienterat tillvägagångssätt för tolkning och analys av BIA / BIVA-resultat med hjälp av karakteristiska exempel som ses hos patienter med KOL.

Grundläggande principer

Bioelektrisk impedansanalys (BIA)

BIA är en metod för att uppskatta kroppssammansättning. Principen för BIA är att bestämma den elektriska impedansen för en elektrisk ström som passerar genom kroppen. Den elektriska impedansen (Z) består av två komponenter, motstånd (R) och reaktans (Xc). Reaktans är ett mått på BCM och resistens ett mått på totalt kroppsvatten. Från den bestämda impedansen kan ett antal BIA-parametrar uppskattas:

Body cell mass (BCM)

• består av alla celler som påverkar ämnesomsättningen ( t.ex. muskler, inre organ, nervsystem)

• nyckelfaktor vid bedömning av patientens näringsstatus

• : t.ex. bra träningsstatus, intracellulär vattenretention

• ↓: t.ex. undernäring, kakexi, uttorkning

BCM%

• procent av BCM i FFM

• för differentiell diagnos av BIA-förändringar: förändringar på samma sätt som BCM

• mått på individuell näringsstatus och fysisk konditionsnivå

• : t.ex. bra träningsstatus

• ↓: t.ex.undernäring

Extra cellulär massa (ECM)

• huvudsakligen extracellulärt vatten

• öka eller minska främst på grund av ökad extracellulär vattenretention eller förlust av extracellulärt vatten

• : t.ex. extracellulär vattenretention (t.ex. ödem)

• ↓: t.ex. extracellulär förlust av vatten (t.ex. diuretika)

Fettfri massa (FFM)

• allt som inte är kroppsfett, består av BCM och ECM

• ↓: äldre, kroniska sjukdomar

Fettmassa (FM)

• bestäms indirekt från kroppsvikt minus FFM

Fasvinkel

• en av bästa indikatorerna för cellmembranfunktion

• kan ses som en markör för träning och näringsstatus

• : t.ex. atletisk konstitutionell typ, god näringsstatus (av BCM-celler)

• ↓: t.ex. dålig träningsstatus, dålig näringsstatus (av BCM-celler)

Total kroppsvatten (TBW)

• : t.ex. hög andel muskler, vattenretention (t.ex. ödem)

• ↓: t.ex. liten del av muskler, uttorkning / exsiccosis

Vår erfarenhet baseras på BIA med en frekvens (50 kHz); mjukvarupaketet vi använder (NUTRIPLUS från Data Input GmbH) innehåller BIVA och anpassade referensvärden.

Detaljerade instruktioner för att utföra BIA-mätningar finns på andra håll. För att ge en kort beskrivning här innefattar BIA med en frekvens vanligtvis placeringen av två distala ström- eller signalintroducerande elektroder på ryggytorna på handen och foten nära metakarpal-falangeal respektive metatarsal-phalangeal leder. De två spänningsavkänningselektroderna appliceras vid handledens pisiforma framträdande och mellan fotens mediala och laterala maleoli. Impedansanalysatorn levererar en konstant växelström vid en fast 50 kHz-frekvens via de distala elektroderna och detekterar spänningsfallet via de proximala elektroderna. Uppmätt motstånd och reaktans visas av analysatorn.

Faktorer som påverkar BIA-resultat:

1. vikt och höjd (bör mätas direkt av utredaren)

2. kroppens och armarnas position (ryggläge, armar bortförda minst 30 °, ben bortförda vid cirka 45 °)

3. konsumtion av mat och dryck (inga drycker i minst 12 timmar tidigare, fastatillstånd i minst 2 timmar)

4. måttlig till intensiv nivå av fysisk aktivitet / träning före BIA-mätningar ( senaste övningen minst 12 timmar tidigare)

5. medicinska tillstånd och mediciner som påverkar vätske- och elektrolytbalansen; infektion och kutan sjukdom som kan förändra den elektriska överföringen mellan elektrod och hud

6. miljöförhållanden (t.ex. omgivningstemperatur)

7. individ egenskaper (t.ex. hudtemperatur, kön, ålder, ras)

8. etnisk variation

9. bristande vidhäftning av elektroder, användning av fel elektroder, lossning av kabelklämma, utbyte av elektroder

BIA-parametrar är i stor utsträckning beroende av patientens hydratiseringsstatus. BIA gör det möjligt att bestämma ovan nämnda parametrar hos patienter utan signifikanta vätske- och elektrolytavvikelser.

BIVA (bioelektrisk impedansvektoranalys)

BIVA som en integrerad del av BIA-mätningen är en enkel, snabb och kliniskt värdefull metod för att bedöma vätsketillstånd ( TBW) och kroppsmassamassa (BCM). Denna metod plottar motståndet för direktimpedansmätning R och reaktans Xc som en bi-variatvektor i ett nomogram (Figur 1). Referensvärden justerad för ålder, BMI och kön ritas som så kallade toleransellipser i samma koordinatsystem. Tre toleransellips skiljer sig ut, motsvarande den 50: e, 75: e och 95: e vektorpersentilen av den friska referenspopulationen. Värden utanför den 95: e percentilen anses vara onormala. Baserat på mätpunktens position i BIVA-nomogrammet kan köns-, ålder-, BMI- och rasjusterad närings- / tränings- och hydratiseringsstatus avläsas med en överblick. Som visas i figur 1 pekar värden utanför 95: e percentilen i följande fyra kvadranter på följande villkor: a) högra övre kvadranten, t.ex. exsikcos b) vänster nedre kvadrant t.ex. ödem c) höger nedre kvadrant t.ex. undernäring d) vänster övre kvadrant t.ex. bra träningsstatus.

Tillämpningar av BIA / BIVA och tolkning av kroppssammansättning

Vi presenterar nedan några exempel på karakteristiska BIA-fynd hos KOL-patienter med deras tolkning:

1. Normal upptäckt

2. Undernäring hos en KOL-patient med övervikt

3. Cachexia

4. Ödem på grund av höger hjärtsvikt

5. Anorexia

Från personlig erfarenhet bör uppföljningsmätningar utföras (exempel 2-5) var fjärde vecka under överviktiga patienter och var 8-12 veckor för alla andra fall. Detta är dock ett beslut som måste fattas på individuell basis.

1. Normal upptäckt

Patient: kvinna, 61,1 kg, BMI 22,7, 64 år gammal, mild KOL (GOLD stadium I).

Tolkning: Med BMI 22,7 är denna patient normal vikt. Mätpunkten i BIVA-nomogrammet (figur 2) ligger inom den 50: e toleransellipsen och indikerar således normala resultat. TBW-, ECM-, kroppsfett-, BCM-, BCM %- och fasvinkelvärdena i tabell 1 ligger inom det normala intervallet.

Slutsats: Alla värden i tabellen ligger inom det normala området och mätpunkten i BIVA-nomogrammet ligger inom den 50: e toleransellipsen.

2. Undernäring hos en överviktig KOL-patient

Patient: kvinna, 90 kg, BMI 31,5, 73 år, svår KOL (GULL steg III)

Tolkning: Med BMI 31,5 denna patient är överviktig. Mätpunkten i BIVA-nomogrammet (Figur 3) hos denna patient ligger långt under linjen för normala BCM-värden (långaxel) och över linjen för normala TBW-värden (kortaxel) mellan den 75: e och den 95: e toleransellipsen. Mätpunktens position i nedre högra kvadranten pekar på undernäring.

BIA-parametervärdena i tabell 2 kan tolkas på följande sätt: Fettmassan ligger över det normala intervallet i linje med det ökade BMI. BCM ligger inom det normala intervallet. Vid första anblicken överensstämmer detta inte med upptäckten av BIVA-nomogrammet, vilket indikerar undernäring. Det faktum att den beräknade BCM ligger inom intervallet för normala värden här kan förklaras på följande sätt: Det måste beaktas att BCM är beroende av patientens vätskestatus (TBW). Detta innebär att en BCM inom det normala området inte betyder inte nödvändigtvis en normal näringsstatus men kan också bero på ökad TBW. Följande två BIA-parametrar är användbara för att göra en åtskillnad: BCM% och fasvinkel, som vanligtvis ändras längs samma linjer som BCM. I detta fall är TBW ökat och BCM% och fasvinkeln ligger under intervallet för normala värden. Detta indikerar att BCM faktiskt minskar. BCM verkar därför bara ligga inom intervallet för normala värden på grund av den ökade TBW. Till skillnad från denna något komplexa tolkning av de beräknade BIA-värdena kan den misstänkta diagnosen undernäring fastställas med en blick av BIVA. Dessutom bekräftas det att den beräknade BCM är för hög på grund av den ökade TBW (mätarens position t punkt i BIVA-nomogrammet ovanför linjen med normala TBW-värden).

Slutsats: Trots förekomsten av fetma uppvisar patienten undernäring. Mätpunktens position i BIVA-nomogrammet i den högra nedre kvadranten mellan den 75: e och den 95: e toleransellipsen ger en indikation för misstänkt diagnos av undernäring.

3. Cachexia

Patient: man, 45 kg, BMI 16,7, 62 år gammal, svår KOL (GULL steg III)

Tolkning: Med BMI 16,7 är patienten underviktig. Mätpunkten i BIVA-nomogrammet (figur 4) hos denna patient ligger långt under linjen för normala BCM-värden (lång axel) och långt över linjen för normala TBW-värden (kort axel), långt utanför den 95: e toleransellipsen. Mätpunktens position i nedre högra kvadranten pekar på undernäring i form av kakexi.

BIA-parametervärdena i tabell 3 kan tolkas på följande sätt: Fettmassan ligger under det normala intervallet i linje med det minskade BMI. De beräknade värdena för BCM och TBW reduceras. Det måste beaktas när det gäller det reducerade BCM-värdet att BCM är beroende av patientens vätskestatus (TBW). Detta innebär att en reducerad BCM inte nödvändigtvis pekar på undernäring utan också kan bero på en låg TBW. parametrar BCM% och fasvinkel är återigen användbara för att göra en åtskillnad, eftersom de vanligtvis ändras längs samma linjer som BCM. Värdena för BCM% och fasvinkel reduceras, vilket indikerar en faktiskt minskad BCM eller undernäring. BIVA ger en effektivare bedömning av näringsstatus än de beräknade BIA-parametrarna.

Slutsats: Alla värden i tabellen ligger under det normala intervallet och mätpunkten i BIVA-nomogrammet ligger utanför den 95: e toleransellipsen i den nedre högra kvadranten. Detta indikerar svår undernäring i form av kakexi. Bedömningen av BIVA-nomogrammet är tillräcklig för den misstänkta diagnosen kakexi.

4. Ödem på grund av höger hjärtsvikt

Patient: kvinna, 105,6 kg, BMI 38,8, 78 år, COPD GOLD stadium II

Tolkning: Med BMI 38,8 är patienten överviktig. Mätpunkten i BIVA-nomogrammet (Figur 5) hos denna patient ligger över linjen för normala BCM-värden (långaxel) och långt under linjen för normala TBW-värden (kortaxel) på den 95: e toleransellipsen. Mätpunktens position i nedre vänstra kvadranten pekar på vattenretention i form av ödem.

BIA-parametervärdena som anges i tabell 4 kan tolkas på följande sätt: Kroppsfettmassa ligger över det normala intervallet i linje med det ökade BMI. Den bestämda TBW ökas och den beräknade BCM ligger i det övre normalområdet. Dessa resultat överensstämmer med mätpunktens position ovanför linjen för normala BCM-värden och under linjen för normala TBW-värden i nedre vänstra kvadranten. Med det härledda normala BIA-värdet för BCM måste det här återigen beaktas att BCM är beroende av patientens vätskestatus (TBW). Detta innebär att en BCM inom det normala intervallet inte nödvändigtvis indikerar en faktiskt normal BCM eller normal näringsstatus men kan också verka normal på grund av ökad TBW. BIA-parametrarna BCM% och fasvinkeln, som vanligtvis ändras längs samma linjer som BCM, ligger i detta fall i det lägre normalområdet, så att det kan antas att BCM faktiskt är i det normala intervallet. Förutom den ökade TBW är ECM också markant ökat, vilket indikerar ödem. Misstanken om ödem fastställs vid en blick med BIVA. BIVA bekräftar enkelt och snabbt de beräknade BIA-värdena BCM Misstanke om ödem bekräftades vid fysisk undersökning av benen.

Slutsats: Värdena som listas i tabellen för TBW och ECM ligger utanför det normala området och mätpunkten i BIVA-nomogrammet ligger på den 95: e toleransellipsen i nedre vänstra kvadranten, vilket indikerar ödem. Den bestämda BCM ligger i det övre normalområdet och mätpunkten i BIVA-nomogrammet ligger över linjen med normala BCM-värden. Mätpunktens position i nomogrammet ger en indikation för misstänkt diagnos av ödem.

5. Anorexi

För den allmänna differentiella diagnosen undervikt presenterar vi en kvinnlig patient med anorexi: kvinna, 34,1 kg, BMI 18,4, 41 år, anorexi (oavsiktlig aptitlöshet).

Tolkning: Med ett BMI på 18,4 är patienten underviktig. Mätpunkten i BIVA-nomogrammet (Figur 6) ligger nästan på linjen med normala BCM-värden (lång axel) och långt över linjen med normala TBW-värden (kort axel) utanför den 95: e toleransellipsen. Mätpunktens position i det övre högra kvadranten pekar på närvaron av anorexi.

BIA-parametervärdena som anges i tabell 5 kan tolkas enligt följande: Kroppsfettmassa reduceras i linje med låg BMI. TBW minskar markant och BCM minskar också. Med den reducerade BCM måste man här komma ihåg att BCM är beroende av patientens vätskestatus (TBW). Detta innebär att en lägre BCM också kan verka reducerad på grund av en lägre TBW. BIA-parametrarna BCM% och fas vinkel som är till hjälp för att åstadkomma en åtskillnad och som vanligtvis ändras på samma sätt som BCM, ligger i detta fall i den övre tredjedelen av det normala området. den låga TBW. BIVA bekräftar misstankan som väckts av BIA-värdena att den beräknade BCM var för låg på grund av den minskade TBW. Återigen kan den misstänkta diagnosen anorexi fastställas mer effektivt och mer tillförlitligt av BIVA.

Slutsats: Patienten uppvisar en markant reducerad BMI, minskat kroppsvatten och en normal BCM i form av anorexi. Mätpunktens position i nomogrammet i t den övre högra kvadranten utanför den 95: e toleransellipsen ger en indikation för den misstänkta diagnosen anorexi.