生物電阻抗法新公式在透析患者去脂體重中的研究

楊 林 李阿芳 王佩佩 張 蓓 竇艷娜

血液透析和腹膜透析患者的營養(yǎng)狀況與透析患者的預(yù)后密切相關(guān)[1,2]。營養(yǎng)狀況差的患者預(yù)后明顯低于營養(yǎng)狀況正常的患者，且患者的病死率與營養(yǎng)不良的程度呈正比[3,4]。準(zhǔn)確方便評估患者的營養(yǎng)狀態(tài)尤為重要。目前研究認(rèn)為雙能X線吸收檢測法(dual-energy X-ray absorption,DXA)是評估營養(yǎng)狀況中去脂體重(fat free mass, FFM)的金標(biāo)準(zhǔn)[5,6]。但其費用較高，且需要專業(yè)人員操作，在臨床應(yīng)用較少。生物電阻抗法(bioimpedance,BIA)因其方便、經(jīng)濟(jì)、可重復(fù)性好、被測者可接受度高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于健康人和患者的人體成分分析中[7,8]。研究報道，人體中的水分和電解質(zhì)都與去脂含量高度相關(guān)，并經(jīng)常將50kHz的全身BIA測量與人體測量學(xué)結(jié)合使用以預(yù)測FFM組分[9]。

目前文獻(xiàn)中發(fā)表過的BIA計算公式，大部分都是由健康人群獲得[10]。而健康人群與透析患者間水負(fù)荷和電解質(zhì)的狀態(tài)差異很大，使得BIA的測量結(jié)果與正常人之間存在差異，這種差異可能會影響與FFM的線性關(guān)系[11,12]。因此筆者推測從健康人群獲得的FFM評估公式可能不適用于透析患者。

目前尚沒有公認(rèn)的用于透析患者的BIA法評估FFM計算公式，本研究以DXA法測得FFM做為金標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)人體測量和BIA法測得的相關(guān)變量，嘗試開發(fā)出適用于我國透析人群的FFM評估公式。

對象與方法

1.研究對象：透析患者納入及排除標(biāo)準(zhǔn)：選取2018年9月～2019年8月于鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院血液凈化中心或鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院腎臟內(nèi)科住院的血液透析或腹膜透析患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①維持性血液透析或腹膜透析患者，透析齡≥3個月；②年齡≥18歲且<80歲；③簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并肝硬化、腫瘤等；②有心臟置入物或起搏器的患者；③截肢或癱瘓的患者。健康志愿者納入及排除標(biāo)準(zhǔn)：選取2019年9～10月于鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院體檢科體檢者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡≥18歲且<80歲；②簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：①有腎臟、肝臟、呼吸系統(tǒng)、心腦血管系統(tǒng)等重大疾病病史；②高血壓病史；③糖尿病病史；④截肢或癱瘓者。

2．實驗儀器與材料：實驗儀器包括超聲波身高體重秤(歐姆龍HNH-318，日本歐姆龍株式會社)，生物電阻抗頻譜測量儀(Xitron 4200,美國Xitron公司)，筆記本電腦一臺(Vostro 5370，美國戴爾公司)，雙能X線吸收儀(Discovery C骨密度儀，美國Hologic公司)。材料包括人體成分分析電極片(一次性電極，德國費森尤斯公司)。

3.參與者測量流程： 血液透析患者測試時間選擇在非透析日早上8點左右，非透析日即血液透析后的第2天，并保持測試前1天清淡飲食，禁食、禁水至少8h。腹膜透析患者選擇早上放出腹透液后，并保持干腹，測試時間和飲食要求同血液透析患者；健康志愿者測試時間和飲食要求同血液透析和腹膜透析患者。

4.身高及體重測量：研究對象于早晨空腹、排便后，著病號服或輕薄衣物，去掉帽子、首飾和鞋子，雙足并攏站于超聲波身高體重秤上，上身挺直，肢體放松，雙眼平視前方，待測量完畢，記錄被測者的身高和體重，其中身高精確到0.1cm，體重精確到0.1kg。

5.生物電阻抗儀測量方法：被測者身高、體重測量完畢后，摘除身上的金屬物品，平躺至少5min，雙上肢外展約15°，手背向上，保持與軀干無接觸，雙下肢自然分開。對進(jìn)行動靜脈內(nèi)瘺成形術(shù)的患者，研究采取內(nèi)瘺的對側(cè)肢體進(jìn)行測量，對健康人群、腹透患者和行中心靜脈插管的血透患者，研究采取其右側(cè)肢體進(jìn)行測量。檢測者將生物電阻抗儀連接電腦后，用75%酒精擦拭電極片需要接觸的皮膚，并用紙巾擦干，將4個電極片分別貼于被測者的手腕、手背、腳踝和足背部，電極片之間的距離>5cm。打開測量軟件開始測量，分別記錄10輪的測量數(shù)據(jù)，頻率從(5～1000)kHz，所有數(shù)據(jù)保存至特定文件夾中，并提取頻率為50kHz的電阻(R50)、電抗(Xc50)測量結(jié)果，便于后期做進(jìn)一步分析。

6.雙能X線吸收檢測法：待生物電阻抗測量完畢，即帶患者進(jìn)行雙能X線檢查全身營養(yǎng)狀況分布，雙能X線法是利用兩種不同水平的X線掃描被測者全身，根據(jù)射線在不同組織間能量衰減的不同，從而可以逐像素確定被測者的脂肪含量、肌肉含量及骨礦物質(zhì)量。測量時被測者去除攜帶的金屬物品，平躺于檢測床上，雙下肢內(nèi)旋約25°使兩腳尖相對，腳跟分開，雙上肢自然放置于身體兩側(cè)，背部朝上，手指分開，并與軀干無接觸，囑被測者測量過程中保持此體位。整個測量大約需要10min，測量結(jié)束后，由專業(yè)的DXA分析師進(jìn)行人體各成分分析，分別計算出肌肉、脂肪和骨礦物質(zhì)含量。

7.一般資料收集：收集研究對象的一般人口學(xué)資料和實驗室檢查結(jié)果，主要包括性別、年齡、血肌酐(Cr)、血清白蛋白(Alb)、血紅蛋白(Hb)等，身高、體重、體重指數(shù)(body mass index，BMI)通過超聲波身高體重秤獲得并記錄。

結(jié) 果

1.基線資料特征：本研究總共招募132例研究對象，其中透析患者102例，健康志愿者30例，其中男性79例，女性53例，年齡為22～67歲。透析患者與健康志愿者的人口統(tǒng)計學(xué)及臨床資料詳見表1。102例透析患者被隨機平均分成兩組，即訓(xùn)練組和測試組，每組51例，兩組透析患者的人口統(tǒng)計學(xué)及BIA變量詳見表2。

表1 透析患者和健康志愿者的人口統(tǒng)計學(xué)及臨床資料比較

表2 兩組透析患者的人口統(tǒng)計學(xué)及BIA變量比較

2.初步預(yù)測公式的開發(fā):將兩組DXA法測量的FFM結(jié)果分別作為因變量，利用線性回歸分析模型代入自變量，從兩組透析人群得出的BIA預(yù)測公式，以及交叉驗證樣本的交叉驗證結(jié)果(表3)。訓(xùn)練組透析人群得出預(yù)測方程：FFM1=11.437+(0.246×H2/R50)+(0.342×體重)+(3.865×性別),男性=1, 女性=0。測試組透析人群得出預(yù)測方程：FFM2=-8.386+(0.462×H2/R50)+(0.251×體重)，訓(xùn)練組患者的DEXA法測量結(jié)果為50.05±11.48kg，F(xiàn)FM1公式預(yù)測結(jié)果是50.05±11.25kg，SEE為2.26kg，應(yīng)用測試組驗證的結(jié)果是50.45±8.36kg，SEE=2.65kg；測試組患者的DXA法測量結(jié)果為50.64±8.00kg，F(xiàn)FM2公式預(yù)測結(jié)果是50.64±7.68kg，SEE為2.23kg，應(yīng)用訓(xùn)練組驗證的評估結(jié)果是50.74±11.04kg，SEE=2.97kg。兩組之間的預(yù)測結(jié)果和交叉驗證結(jié)果顯示FFM和SEE均相似，因此，將所有透析患者合并用于開發(fā)新公式。

表3 兩組透析患者預(yù)測公式及交叉驗證結(jié)果

3.最終預(yù)測公式:將DXA法測量的FFM結(jié)果50.35±9.85kg作為因變量，利用線性回歸分析模型代入自變量，用所有透析患者的測量值得出預(yù)測公式及預(yù)測結(jié)果，表4展示了FFM預(yù)測模型中自變量對因變量的貢獻(xiàn)和輸入順序。最終預(yù)測公式：FFM=5.783+(0.313×H2/R50)+(0.311×體重)+(3.047×性別)，男性=1, 女性=0。由表4可以看出預(yù)測變量的輸入順序為H2/R50、體重、性別，隨著變量的累積，模型的決定系數(shù)逐漸增大，SEE逐漸減小，最終模型的決定系數(shù)是0.939，預(yù)測結(jié)果為50.35±9.85kg，SEE為2.42kg，可以解釋預(yù)測方程中93.9%的變異。其中H2/R50對模型的影響最大，可以解釋模型78.6%的變異(SEE=4.54kg)，重量可以解釋模型73.0%的變異(SEE=5.10kg)，而性別可以解釋模型46.4%的變異(SEE=7.18kg)。

表4 FFM預(yù)測模型中自變量對因變量的貢獻(xiàn)和輸入順序

結(jié) 果

根據(jù)本研究中的透析人群開發(fā)出BIA法評估FFM新公式。在最終的評估公式中，筆者根據(jù)決定系數(shù)和估計標(biāo)準(zhǔn)誤差，發(fā)現(xiàn)對公式評估影響的順序依次是H2/R50、重量、性別，隨著變量的輸入，F(xiàn)FM預(yù)測公式的決定系數(shù)逐漸變大，其中對FFM評估結(jié)果關(guān)系最大的是H2/R50，這一點可能跟生物電阻抗法的基本原理有關(guān)，生物電阻抗的理論模型是將人體假設(shè)成圓柱體，根據(jù)公式R=ρ×L/A，而V=A×L，進(jìn)行公式換算可得V=ρ×L2/R(R=電阻，ρ=電阻率，L=導(dǎo)體長度，A=導(dǎo)體橫截面積，V=導(dǎo)體體積)，導(dǎo)體的長度即是人體的高度H，體積即是人體中非脂肪組織的組分FFM，因此FFM受H2/R50的影響最大，許多研究中也將H2/R50作為一個預(yù)測人體組成部分的關(guān)鍵變量，與本研究結(jié)果一致[13]。

本研究的雙交叉驗證分析中，隨機將透析患者平均分成兩組，對訓(xùn)練組和測試組的男性比例、人體測量結(jié)果和BIA變量分析發(fā)現(xiàn)，兩組的基本特征比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但得出的預(yù)測方程中訓(xùn)練組的預(yù)測方程中含H2/R50、體重和性別3個變量，而測試組得出的預(yù)測方程中僅有H2/R50和體重兩個變量，F(xiàn)FM1預(yù)測公式的決定系數(shù)是0.960，F(xiàn)FM2預(yù)測公式的決定系數(shù)是0.921，說明含性別因素的模型擬合優(yōu)度更好，許多研究也證明不同性別中BIA法測得身體組分不同[14,15]。男性相對有更高的肌肉含量，而脂肪含量較女性低，因此性別對FFM有影響[10]。而測試組得出預(yù)測方程的出入，筆者推測可能與測試組透析患者中男性比例較大有關(guān)，測試組透析患者中男性比例為66.67%，而訓(xùn)練組透析患者中男性比例為52.94%，雖然經(jīng)χ2檢驗兩組之間男性比例比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但性別比例不同可能會干擾方程的預(yù)測。

在雙交叉驗證分析中，由訓(xùn)練組和測試組分別推導(dǎo)出的預(yù)測方程，用對應(yīng)的組別進(jìn)行驗證時，估計標(biāo)準(zhǔn)誤差稍有增大，筆者考慮這種差異與本研究透析患者的入組人數(shù)較少有關(guān)，兩組之間存在抽樣誤差。本研究將所有的透析患者應(yīng)用于公式的預(yù)測后發(fā)現(xiàn)，最終公式的決定系數(shù)是0.939，可以解釋因變量93.9%的變異，SEE=2.42kg，這種決定系數(shù)和估計標(biāo)準(zhǔn)誤差與別的研究較一致[16,17]。Caicedo等對哥倫比亞女性的FFM預(yù)測公式SEE=2.62kg，決定系數(shù)是0.84。Sluyter等[18]從432例參與者的人群中得出FFM預(yù)測公式的SEE=2.19kg，決定系數(shù)是0.91，說明本研究中回歸方程的擬合優(yōu)度較好。

人體的阻抗包括由水分、電解質(zhì)等細(xì)胞外非脂肪成分形成的電阻，和由細(xì)胞膜等電容性元素形成的電抗，電抗在數(shù)值上比電阻要小得多，但有研究報道電抗對細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的總體重分布變化很敏感[19]。電抗能更好地反映體內(nèi)細(xì)胞含量，電抗的減低與機體肌肉消耗有關(guān)[5,20,21]。本研究中將電抗代入回歸分析模型，發(fā)現(xiàn)電抗與FFM因變量無明顯相關(guān)，可能和研究人群有關(guān)，筆者研究的人群是透析患者，由于透析超濾的影響，患者體內(nèi)的細(xì)胞外液與細(xì)胞內(nèi)液不斷交換，體液與電解質(zhì)長期處于波動狀態(tài)，電抗對細(xì)胞內(nèi)成分的預(yù)測能力可能降低。

本研究存在一定的不足，主要是本研究是單中心研究且樣本量相對較小，在每個透析中心，透析患者的水負(fù)荷狀態(tài)和營養(yǎng)狀態(tài)存在差異，由本中心的透析患者推導(dǎo)出的BIA法預(yù)測FFM公式可能存在一定的異質(zhì)性。因此，此公式需要用于更多的透析患者來驗證，以評價此公式在我國整體透析人群的適用性。目前尚沒有針對透析患者的BIA法預(yù)測FFM的計算公式，本研究以DXA法測量結(jié)果作為參考標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)我國透析患者測得的相關(guān)變量，開發(fā)出一種用BIA法預(yù)測FFM新公式，為我國透析患者臨床營養(yǎng)監(jiān)測提供一定的應(yīng)用參考價值。