Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Анализ биоэлектрического импеданса ( BIA ) - широко используемый метод оценки состава тела , в частности жировой и мышечной массы. В BIA через тело протекает слабый электрический ток, и измеряется напряжение, чтобы рассчитать импеданс (сопротивление) тела. Большая часть воды в организме хранится в мышцах. Следовательно, если человек более мускулист, высока вероятность того, что у него также будет больше воды в организме, что приведет к снижению сопротивления. С момента появления первых коммерчески доступных устройств в середине 1980-х годов этот метод стал популярным благодаря простоте использования и портативности оборудования. На потребительском рынке он известен как простой инструмент для оценки жира в организме. BIA [1]фактически определяет электрический импеданс или сопротивление потоку электрического тока через ткани тела, которое затем может использоваться для оценки общей воды в организме (TBW), которая может использоваться для оценки массы тела без жира и, по разнице с массой тела , телесный жир .

Точность [ править ]

Многие из ранних исследований показали, что BIA был весьма изменчивым, и многие не рассматривали его как средство точного измерения состава тела. В последние годы технологические усовершенствования сделали BIA немного более надежным и, следовательно, более приемлемым способом измерения состава тела. Тем не менее, именно DEXA и MRI - а не BIA - считаются эталонными методами при анализе состава тела. [2]

Хотя инструменты просты в использовании, следует уделить особое внимание методу использования (как описано производителем). [ необходима цитата ]

Простые устройства для оценки жира в организме, часто использующие BIA, доступны потребителям в качестве измерителей жира в организме . Эти инструменты обычно считаются менее точными, чем те, которые используются в клинической практике или в пищевой и медицинской практике. Они склонны занижать процентное содержание жира в организме. [3]

Обезвоживание - признанный фактор, влияющий на измерения BIA, поскольку он вызывает увеличение электрического сопротивления тела , поэтому было установлено, что это вызывает недооценку обезжиренной массы на 5 кг, т. Е. Завышенную оценку телесного жира. [4]

Измерения телесного жира ниже, если измерения проводятся вскоре после приема пищи, что приводит к разбросу между самым высоким и самым низким показателями процентного содержания жира в организме, взятыми в течение дня, до 4,2% от жира. [5]

Умеренные упражнения перед измерениями BIA приводят к переоценке обезжиренной массы и недооценке процентного содержания жира в организме из-за пониженного сопротивления . [6] Например, упражнения средней интенсивности в течение 90–120 минут до измерения BIA вызывают завышение безжировой массы почти на 12 кг, т. Е. Жировые отложения значительно недооцениваются. [7] Поэтому рекомендуется не выполнять BIA в течение нескольких часов после упражнений средней или высокой интенсивности. [8]

BIA считается достаточно точным для измерения групп, с ограниченной точностью для отслеживания состава тела человека в течение определенного периода времени, но не считается достаточно точным для записи отдельных измерений отдельных лиц. [9] [10]

Устройства потребительского уровня для измерения BIA не оказались достаточно точными для использования в однократных измерениях и лучше подходят для использования для измерения изменений в составе тела людей с течением времени. [11] Двухэлектродное измерение между ногами менее точное, чем четырехэлектродное (ступни, руки) и восьмиэлектродное измерение. Результаты для некоторых протестированных четырех- и восьмиэлектродных приборов показали плохие пределы согласия и в некоторых случаях систематическую погрешность в оценке процентного содержания висцерального жира , но хорошую точность в прогнозировании расхода энергии в состоянии покоя (REE) по сравнению с более точными данными для всего тела. магнитно-резонансная томография (МРТ) и двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия (DEXA). [12]

Было обнаружено, что использование нескольких частот в определенных устройствах BIA, которые используют восемь электродов, дает метод корреляции 94% с DEXA при измерении процентного содержания жира в организме. Корреляция с DEXA достигает 99% при измерении сухой массы при соблюдении строгих правил. [13] [14]

Историческая справка [ править ]

Электрические свойства тканей были описаны с 1872 года. Эти свойства были дополнительно описаны для более широкого диапазона частот на более широком диапазоне тканей, включая те, которые были повреждены или претерпевали изменения после смерти.

В 1962 году Томассет провел оригинальные исследования, используя измерения электрического импеданса в качестве показателя общего содержания воды в организме (TBW), используя две подкожно введенные иглы. [15]

В 1969 году Хоффер пришел к выводу, что измерение импеданса всего тела может предсказать общее содержание воды в организме. Уравнение (квадратное значение роста, деленное на измерения импеданса правой половины тела) показало коэффициент корреляции 0,92 с общим количеством воды в организме. Это уравнение, как доказал Хоффер, известно как индекс импеданса, используемый в BIA. [16]

В 1983 году Нибер подтвердил использование электрического импеданса всего тела для оценки состава тела. [17]

К 1970-м годам были заложены основы BIA, в том числе те, которые лежали в основе взаимосвязи между импедансом и содержанием воды в организме. Затем стали коммерчески доступными различные одночастотные анализаторы BIA, такие как RJL Systems и ее первый коммерческий измеритель импеданса.

В 1980 году Лукаски, Сигал и другие исследователи обнаружили, что использование одной частоты (50 кГц) в BIA предполагало, что человеческое тело представляет собой один цилиндр, что создало множество технических ограничений в BIA. Использование одной частоты было неточным для популяций, не имевших стандартного телосложения. Чтобы повысить точность BIA, исследователи создали эмпирические уравнения, используя эмпирические данные (пол, возраст, этническая принадлежность) для прогнозирования состава тела пользователя.

В 1986 году Лукаски опубликовал эмпирические уравнения, в которых использовались индекс импеданса, масса тела и реактивное сопротивление. [18]

В 1986 году Кушнер и Шоллер опубликовали эмпирические уравнения с использованием индекса импеданса, веса тела и пола. [19]

Однако эмпирические уравнения были полезны только для прогнозирования состава тела среднего населения и были неточными для медицинских целей для групп населения с заболеваниями. [20] В 1992 году Кушнер предложил использовать несколько частот для повышения точности устройств BIA для измерения человеческого тела в виде 5 различных цилиндров (правая рука, левая рука, туловище, правая нога, левая нога) вместо одного. Использование нескольких частот также позволяет различать внутриклеточную и внеклеточную воду. [21]

К 1990-м годам на рынке было несколько многочастотных анализаторов. Использование BIA в качестве прикроватного метода расширилось, поскольку оборудование является портативным и безопасным, процедура проста и неинвазивна, а результаты воспроизводимы и быстро получаются. Совсем недавно сегментарный BIA был разработан для преодоления несоответствий между сопротивлением (R) и массой тела туловища.

В 1996 году было создано восьмиполюсное устройство BIA, в котором не использовались эмпирические уравнения, и было обнаружено, что он «предлагает точные оценки TBW и ECW у женщин без необходимости использования формул для конкретной популяции». [22]

Конфигурация измерения [ править ]

Импеданс клеточной ткани можно смоделировать как резистор (представляющий внеклеточный путь), подключенный параллельно резистору и конденсатору (представляющий внутриклеточный путь). Это приводит к изменению импеданса в зависимости от частоты, используемой при измерении. Измерение импеданса обычно проводится от запястья до противоположной лодыжки с использованием двух или четырех электродов. Между двумя электродами пропускается небольшой ток порядка 1-10 мкА, и измеряется напряжение между ними (для конфигурации с двумя электродами) или между двумя другими электродами. [23]

Фазовый угол [ править ]

При анализе биоэлектрического импеданса у людей оценка фазового угла может быть получена на основе изменений сопротивления и реактивного сопротивления при прохождении переменного тока через ткани, что вызывает фазовый сдвиг. Таким образом, измеренный фазовый угол зависит от нескольких биологических факторов. Фазовый угол больше у мужчин, чем у женщин, и уменьшается с возрастом. [24]

См. Также [ править ]

  • Процент жира в организме
  • Импедансная спектроскопия
  • Электроимпедансная томография

Ссылки [ править ]

  1. ^ Kyle UG, Bosaeus I, De Lorenzo AD, Deurenberg P, M Elia, Гомеса JM, Heitmann BL, Кент Смит L, Мельхиор JC, Pirlich M, Scharfetter H, Schols AM, Pichard C (октябрь 2004). «Анализ биоэлектрического импеданса - часть I: обзор принципов и методов». Клиническое питание . 23 (5): 1226–43. DOI : 10.1016 / j.clnu.2004.06.004 . PMID  15380917 .
  2. ^ «Расширенная оценка состава тела: от индекса массы тела до профилирования состава тела» . 2018 . Проверено 14 февраля 2020 года .
  3. ^ «Обзор и сравнение весов жировых отложений» . 10 января 2010 . Проверено 11 января 2010 года .
  4. ^ Lukaski HC, Bolonchuk WW, зал CB, Siders WA (апрель 1986). «Валидация метода тетраполярного биоэлектрического импеданса для оценки состава человеческого тела». Журнал прикладной физиологии . 60 (4): 1327–32. DOI : 10.1152 / jappl.1986.60.4.1327 . PMID 3700310 . S2CID 44184800 .  
  5. ^ Slinde F, Rossander-Хюльтена L (октябрь 2001). «Биоэлектрический импеданс: влияние трех одинаковых приемов пищи на изменение суточного импеданса и расчет состава тела» . Американский журнал клинического питания . 74 (4): 474–8. DOI : 10.1093 / ajcn / 74.4.474 . PMID 11566645 . процентное содержание жира в организме варьировалось на 8,8% от самого высокого до самого низкого измерения у женщин и на 9,9% от самого высокого до самого низкого показателя у мужчин. У субъекта с самым большим снижением процента жира в организме было уменьшение на 23%, с 17,9% жира на исходном уровне до 13,7% жира на этапе измерения № 17. 
  6. ^ Кушнер РФ, Gudivaka R, Schoeller DA (сентябрь 1996). «Клинические характеристики, влияющие на измерения анализа биоэлектрического импеданса» . Американский журнал клинического питания . 64 (3 приложения): 423S – 427S. DOI : 10.1093 / ajcn / 64.3.423S . PMID 8780358 . 
  7. ^ Абу Халед М, Маккатчеон MJ, Редди S, Pearman PL, Hunter GR, Weinsier RL (май 1988). «Электрический импеданс в оценке состава человеческого тела: метод BIA». Американский журнал клинического питания . 47 (5): 789–92. DOI : 10.1093 / ajcn / 47.5.789 . PMID 3364394 . 
  8. ^ Дегхан M, Merchant AT (сентябрь 2008). «Является ли биоэлектрический импеданс точным для использования в крупных эпидемиологических исследованиях?» . Журнал питания . 7 : 26. DOI : 10.1186 / 1475-2891-7-26 . PMC 2543039 . PMID 18778488 .  
  9. Перейти ↑ Buchholz AC, Bartok C, Schoeller DA (октябрь 2004 г.). «Действительность моделей биоэлектрического импеданса в клинических популяциях». Питание в клинической практике . 19 (5): 433–46. DOI : 10.1177 / 0115426504019005433 . PMID 16215137 . В общем, технология биоэлектрического импеданса может быть приемлемой для определения состава тела в группах и для мониторинга изменений состава тела у людей с течением времени. Однако использование этой технологии для проведения единичных измерений у отдельных пациентов не рекомендуется. 
  10. ^ Fosbøl, Мари Ø; Зеран, Бо (2015). «Современные методы измерения состава тела». Клиническая физиология и функциональная визуализация . 35 (2): 81–97. DOI : 10.1111 / cpf.12152 . ISSN 1475-097X . PMID 24735332 .  
  11. ^ Peterson JT, Repovich WE, Parascand CR (2011). «Точность приборов для анализа биоэлектрического импеданса потребительского класса по сравнению с плетизмографией с вытеснением воздуха» . Int J Exerc Sci . 4 (3): 176–184.
  12. ^ Bosy-Вестфаль А, В дальнейшем Вт, Hitze В, Сато Т, Коссель Е, склеивающая CC, Геллер М, Мюллер МДж (2008). «Точность потребительских устройств с биоэлектрическим импедансом для измерения состава тела по сравнению с магнитно-резонансной томографией всего тела и двойной рентгеновской абсорбциометрией» . Факты об ожирении . 1 (6): 319–24. DOI : 10.1159 / 000176061 . PMC 6452160 . PMID 20054195 .   Один из восьми авторов этого исследования работает у производителя мониторов состава тела Omron, который финансировал исследование.
  13. ^ Миллер, Райан М .; Чемберс, Тони Л .; Бернс, Стивен П. (октябрь 2016 г.). «Валидация многочастотного анализатора биоэлектрического импеданса InBody 570 по сравнению с DXA для анализа процентного содержания жира в организме» (PDF) . Интернет-журнал физиологии упражнений . 19 : 71–78. ISSN 1097-9751 .  
  14. ^ Линг, Каролина HY; де Крен, Антон JM; Slagboom, Pieternella E .; Ганн, Дэйв А .; Стоккель, Марсель П.М.; Westendorp, Rudi GJ; Майер, Андреа Б. (октябрь 2011 г.). «Точность прямого сегментного многочастотного биоимпедансного анализа в оценке общего и сегментарного состава тела взрослого населения среднего возраста». Клиническое питание . 30 (5): 610–615. DOI : 10.1016 / j.clnu.2011.04.001 . PMID 21555168 . 
  15. ^ Thomasset, MA (15 июля 1962). "Proprietes bioelectrique des Fabrics, Mesures de l'impedance en Clinique" [Биоэлектрические свойства ткани. Измерение импеданса в клинической медицине. Значение полученных кривых. Lyon Medical (на французском языке). 94 : 107–18. PMID 13920843 . 
  16. ^ Хоффер, ЕС; Мидор, СК; Симпсон, округ Колумбия (октябрь 1969 г.). «Корреляция полного сопротивления всего тела с общим объемом воды в организме». Журнал прикладной физиологии . 27 (4): 531–4. DOI : 10.1152 / jappl.1969.27.4.531 . PMID 4898406 . 
  17. ^ Nyboer, J .; Liedtke, RJ; Reid, KA; Гессерт, Вашингтон (1983). Нетравматическое электрическое определение общего количества и плотности воды в теле человека . Материалы 6-й Международной конференции по электрическому биоимпедансу. С. 381–4.
  18. ^ Lukaski HC, Bolonchuk WW, зал CB, Siders WA (апрель 1986). «Валидация метода тетраполярного биоэлектрического импеданса для оценки состава человеческого тела». Журнал прикладной физиологии . 60 (4): 1327–32. DOI : 10.1152 / jappl.1986.60.4.1327 . PMID 3700310 . S2CID 44184800 .  
  19. ^ Кушнер РФ, Schoeller DA (сентябрь 1986). «Оценка общего количества воды в организме с помощью анализа биоэлектрического импеданса». Американский журнал клинического питания . 44 (3): 417–24. DOI : 10.1093 / ajcn / 44.3.417 . PMID 3529918 . 
  20. ^ Дегхан M, Merchant AT (сентябрь 2008). «Является ли биоэлектрический импеданс точным для использования в крупных эпидемиологических исследованиях?» . Журнал питания . 7 : 26. DOI : 10.1186 / 1475-2891-7-26 . PMC 2543039 . PMID 18778488 .  
  21. Перейти ↑ Kushner RF (апрель 1992 г.). «Анализ биоэлектрического импеданса: обзор принципов и приложений». Журнал Американского колледжа питания . 11 (2): 199–209. PMID 1578098 . 
  22. ^ Sartorio А, Malavolti М, Agosti Ж, Marinone П.Г., Caiti О, Баттистини Н, Bedogni G (февраль 2005 г.). «Распределение воды в организме при тяжелом ожирении и его оценка на основе анализа восьмиполюсного биоэлектрического импеданса» (PDF) . Европейский журнал клинического питания . 59 (2): 155–60. DOI : 10.1038 / sj.ejcn.1602049 . PMID 15340370 .  
  23. ^ Фостер, KR; Лукаски, ХК (сентябрь 1996 г.). «Импеданс всего тела - что он измеряет?» . Американский журнал клинического питания . 64 (3): 388S – 396S. DOI : 10.1093 / ajcn / 64.3.388S . PMID 8780354 . 
  24. ^ Барбоса-Сильва, MC; и другие. (2005). «Анализ биоэлектрического импеданса: эталонные значения фазового угла по возрасту и полу» . Американский журнал клинического питания . 82 (1): 49–52. DOI : 10,1093 / ajcn.82.1.49 . PMID 16002799 . Проверено 3 апреля 2016 года . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Цао Ц., Линь К., Лай Дж, Лан Ц. (сентябрь 1995 г.). «Надежность измерения жировых отложений: кожная складка, анализ биоэлектрического импеданса и инфракрасное излучение» . Журнал Ассоциации физиотерапии Китайской Республики : 102–8.
  • Маттар Дж. А. (ноябрь 1996 г.). «Применение полного биоимпеданса тела у тяжелобольного пациента. Бразильская группа по исследованию биоимпеданса». Новые горизонты . 4 (4): 493–503. PMID  8968982 .
  • Heber D, Ingles S, Ashley JM, Maxwell MH, Lyons RF, Elashoff RM (сентябрь 1996 г.). «Клиническое выявление саркопенического ожирения с помощью анализа биоэлектрического импеданса» . Американский журнал клинического питания . 64 (3 доп.): 472S – 477S. DOI : 10.1093 / ajcn / 64.3.472S . PMID  8780366 .
  • Дехан М., Торговец А.Т. (сентябрь 2008 г.). «Является ли биоэлектрический импеданс точным для использования в крупных эпидемиологических исследованиях?» . Журнал питания . 7 : 26. DOI : 10.1186 / 1475-2891-7-26 . PMC  2543039 . PMID  18778488 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Международное общество электрического биоимпеданса
  • Обзор электронных средств массовой информации по биоимпедансному анализу