Die Analyse der Körperzusammensetzung bei Patienten mit chronischen Nierenerkrankungen hat in den letzten Jahren aufgrund der großen Auswirkungen auf die Morbidität und Mortalität als Risikofaktor Interesse geweckt.1,2 Unter den verschiedenen Methoden zur Bewertung der Körperzusammensetzung zeichnet sich die bioelektrische Impedanzanalyse (BIA) durch Einfachheit, geringe Kosten, Geschwindigkeit, Reproduzierbarkeit und Sicherheit für den untersuchten Patienten aus., Die Verwendung von BIA bei der Bewertung der Körperzusammensetzung hat in den letzten Jahrzehnten zugenommen, und während dieses Zeitraums haben sich die für diese Analyse verfügbaren Werkzeuge erheblich verbessert.
Aus elektrischer Sicht wirkt ein Organismus als leitender Zylinder oder Summe von Zylindern. BIA basiert auf dem Widerstand, den jeder Organismus gegen den Fluss eines elektrischen Wechselstroms erzeugt, der normalerweise von den gegenüberliegenden Enden der Zylinder emittiert und empfangen wird.im Falle eines Menschen, vom Handgelenk und Knöchel., Die Impedanz (Z) ist das Ergebnis zweier verschiedener Komponenten (Abbildung 1): Widerstand (R) gegen den Stromfluss, der hauptsächlich durch den Wassergehalt im Körper (Wasser ist ein ausgezeichneter Leiter) gegeben ist, so dass ein größerer Wassergehalt ein niedrigeres R ergibt und umgekehrt. Auf diese Weise können wir den Hydratationszustand eines Patienten analysieren und zwischen Geweben mit hohem Wassergehalt wie Muskeln und Geweben mit niedrigem Wassergehalt wie Fett, Lunge und Knochen unterscheiden., Die zweite Komponente ist die Reaktanz (Xc), die die Kapazität der Zellen zur Energiespeicherung bestimmt, da sie als elektrische Kondensatoren wirken, wenn ein elektrischer Strom durch sie geleitet wird. Zellmembranen fungieren als Leiter und der zelluläre Inhalt fungiert als dialektisches Material und speichert die Ladung, sobald der Strom durch das Medium geleitet wird. Diese beiden Komponenten werden in Ohm (Ω) ausgedrückt und grafisch durch Vektoren mit der resultierenden Vektorimpedanz (Z) dargestellt., Der von R und Xc gebildete Winkel wird als Phasenwinkel (φ) bezeichnet, der normalerweise kleiner als 10º ist, da R weit größer als Xc ist. Zusammenfassend, während R hauptsächlich den Hydratationszustand bestimmt, bestimmt Xc hauptsächlich den Ernährungszustand.
ARTEN DER BIOELEKTRISCHEN IMPEDANZ
Basierend auf der Frequenz des angelegten Wechselstroms kann BIA als Monofrequenz-oder Multifrequenz-BIA klassifiziert werden.
Multifrequenz BIA besteht aus der Messung von Widerstand, Reaktanz und Phasenwinkel, wobei Frequenzen zwischen 5kHz und 1000kHz oszillieren., Eine grafische Darstellung dieser Messungen ergibt eine Parabel, die dem Cole and Cole Modell entspricht (Abbildung 2).3 Bei niedrigen Frequenzen kann der elektrische Strom nicht durch die Zellmembranen fließen und bewegt sich stattdessen durch den extrazellulären Raum, wobei er nur im extrazellulären Wasser und den darin enthaltenen Ionen (ECW) auf Widerstand stößt., Die Werte von Z für diese Art von Frequenz liegen rechts vom Cole – und Cole-Modell, und wenn die Kurve extrapoliert wird, bis sie die X-Achse erreicht, dh mit einem Xc von 0, erhalten wir den Widerstand entsprechend dem ECW (R0).
Hohe Frequenzen können sowohl Zellen als auch den extrazellulären Raum durchqueren. Daher wird der Widerstand durch den Widerstand von intrazellulärem Wasser und den darin enthaltenen Ionen (ICW) sowie ECW bestimmt., Die Werte von Z für hohe Frequenzen liegen links von der Cole-und Cole-Kurve, und eine Extrapolation auf die X-Achse ergibt eine R-Wert-Schätzung (R∞), die dem gesamten Körperwasser entspricht, wobei TBW=ICW+ECW.,
Sobald R0 und R∞ bekannt sind, wird die Berechnung des Widerstands entsprechend ICW (RI) durch die Widerstandsdifferenz nach der folgenden Gleichung gegeben:
— = — – — wo RI = ———-
Monofrequenz BIA basiert auf den Messungen von R, Xc und Phasenwinkel nur bei 50KHz, da bei dieser Wellenlänge Phasenwinkel und Reaktanz als maximal angesehen werden, dh Sie wären am höchsten Teil der Parabel (Abbildung 2)., Wenn jedoch alle Messungen unter Verwendung von Multifrequenzanalysatoren erhalten werden, wird beobachtet, dass dieses Axiom nicht konstant ist, und als solches nimmt Monofrequenz-BIA einen bestimmten Fehlergrad an, insbesondere bei extremen Werten der Körperzusammensetzung.
Der Phasenwinkel gibt uns eine indirekte Vorstellung von der Zellmasse, und als solcher wurde er als ein guter Parameter für die Ernährung angesehen, der weithin als Marker für das Überleben verwendet wurde.4-7
Derzeit stehen uns drei verschiedene Systeme zur Analyse von BIA zur Verfügung: basierend auf Formeln, Vektorimpedanz und Impedanzspektroskopie (BIS)., Die ersten beiden basieren auf Monofrequenzmodellen, während BIS auf einem Multifrequenzmodell basiert.
Systeme, die auf Formeln basieren, arbeiten seit vielen Jahren, und es wurden mehrere verschiedene Gleichungen beschrieben, 8-10, in denen die Höhe des Probanden zusammen mit dem mittleren Widerstand bei 50 kHz enthalten ist. Die Gleichungen wurden mit Referenzmethoden für bestimmte Untergruppen der Population validiert, und so wird empfohlen, dass jeder Forscher Referenztabellen speziell für jede Studie mit gesunden Probanden zusammenstellt.,11 Normalerweise ermöglicht die in BIA-Analysatoren enthaltene Software die Berechnung von TBW, ICW und ECW sowie von Magermasse oder fettfreier Masse und Fettmasse, die unter Verwendung der Differenz zwischen Körpergewicht und Magermasse berechnet werden. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, dass die in der Literatur beschriebenen verschiedenen Gleichungen nur für die Impedanzanalysatoren gelten, für die sie entwickelt wurden. Bei hyperhydratisierten Patienten wird das überschüssige Wasser in die Magermasse eingearbeitet, anstatt dies als dritte Körperkomponente anzuzeigen.,
Das BIVA-System (Bioelectrical Impedance vector Analysis) wurde 1994.12 von Piccoli eingeführt und basiert auf der Länge des Impedanzvektors und seinem bei 50KHz gemessenen Phasenwinkel. Die Länge des Vektors legt den Hydratationsgrad so fest, dass je länger der Vektor ist, desto geringer ist die Wassermenge und desto größer der Widerstand, während je größer der Phasenwinkel ist, desto besser ist der Ernährungszustand., Die Referenzwerte werden durch Ellipsen bereitgestellt, die 50%, 75% und 95% Perzentile in Form eines Nomogramms darstellen (Abbildung 3), aber wie in formelbasierten Modellen wurden die Referenzellipsen in einer Population gesunder italienischer Probanden berechnet. Dieses Modell bietet eine Vorstellung von der Entwicklung des Flüssigkeitszustands bei einem Patienten,wenn er näher oder weiter vom Ellipsenzentrum,12, 13 entfernt ist, aber es behindert auch quantitative Vergleiche zwischen Patienten oder Patientengruppen., Die Ellipsen sind für Männer und Frauen aufgrund von Unterschieden in der Körperzusammensetzung (Fettgehalt) unterschiedlich, aber um eine höhere Genauigkeit zu erreichen, sollten sie auch nach Alter, Ernährungsrate und sogar Rasse unterteilt werden.11,14 Zusätzlich sollten Referenzellipsen entwickelt werden, die mehrere dieser Variablen enthalten, was die Ausarbeitung von Referenzmustern übermäßig erschweren würde.,
Kürzlich hat Fresenius Medical Care einen BIS-Analysator (BCM®; Body Composition Monitor) entwickelt, der auf gleichzeitigen Messungen des R -, Xc-und Phasenwinkels bei 50 verschiedenen Frequenzen basiert und zwischen 5kHz und 1000kHz oszilliert, wobei das Cole and Cole-Modell zur Bestimmung von ECW, ICW und TBW verwendet wird. Das System unterscheidet sich von anderen Multifrequenz-BIA-Modellen, da es auf der Gewebenormohydratation basiert und einen bestimmten Wert für den physiologischen Gehalt an Wasser in Magermasse und Fettgewebe annimmt, wobei letzteres viel niedriger ist., Das überschüssige Wasser wird durch den Unterschied zwischen TBW und dem in normohydriertem Fett-und Magergewebe enthaltenen Wasser beschrieben.
Das Modell berücksichtigt den Fettgehalt, der laut einer Studie von Chamney et al.15 eine inverse Beziehung zu TBW, ICW und ECW beibehält, so dass beispielsweise bei einem Subjekt mit einem Fettgehalt von 10%, gemessen von DEXA,der TBW, der für normohydrierte Gewebe angepasst wurde, ungefähr 65% des gesamten Körpergewichts beträgt (40% ICW und 25% ECW), während bei einem anderen Subjekt mit einem Fettgehalt von 30% TBW 50% (30% ICW und 20% ECW) betragen würde., Daher ist nach der Anpassung des Fettgehalts in jedem analysierten Subjekt kein anderes Referenzmuster zusätzlich zur eigenen Körperzusammensetzung der Person erforderlich.15
ANWENDUNGEN BEI PATIENTEN MIT CHRONISCHER NIERENERKRANKUNG
Hydratation
Es ist wichtig, den Hydratationszustand in der klinischen Bewertung von Patienten mit chronischer Nierenerkrankung sowohl vor als auch nach Beginn der Nierenersatztherapie zu quantifizieren.,16-21 Die Einbeziehung des Trockengewichts, gemessen durch BIS bei Hämodialysepatienten, ermöglicht den Nachweis, dass die klinische Beurteilung des Patienten in einigen Fällen von der tatsächlichen Situation abweicht, während sie in anderen Fällen die Verbesserung der hämodynamischen Toleranz erleichtert.22,23 Dies beeinflusst sowohl den Blutdruck als auch die Schwere der linksventrikulären Hypertrophie.24,25 Die Aufrechterhaltung eines Flüssigkeitszustands nahe dem idealen Niveau kann bei Dialysepatienten zur Kontrolle der verbleibenden Nierenfunktion beitragen, deren Verlust ein weiterer Risikofaktor für die Mortalität ist.,In jüngerer Zeit wurde ECW auch mit entzündlichen Zuständen in Verbindung gebracht.27,28
Ernährung
Der Ernährungszustand ist ein Faktor, der einen großen Einfluss auf die Mortalität bei Patienten mit chronischen Nierenerkrankungen hat.29-31 Die Messung der Körperzusammensetzung und ihrer zeitlichen Veränderungen durch BIA liefert Morbiditäts – /Mortalitätsmarker, die bei der Früherkennung reversibler Veränderungen bei diesen Patienten helfen können.32,33 Darüber hinaus ermöglicht dieses Tool die Unterscheidung zwischen Magermasse und Fettmasse, die unterschiedliche Auswirkungen auf die Entwicklung des Patienten haben und einen Mehrwert für die klassische Methode zur Bestimmung des Body-Mass-Index bieten.,34,35
Verteilungsvolumen von Harnstoff (UDV)
Die Einführung von Hämodialysemonitoren zur Bestimmung der Dialysedosis mittels Online-Ionendialyse wird immer häufiger. Diese Art von Gerät hilft bei der Analyse der verabreichten Dialysedosen.36-38 Die Messung von UDV wird normalerweise vom Monitor selbst unter Verwendung anthropometrischer Formeln durchgeführt, unter denen die Watson-Gleichung39 am häufigsten verwendet wird. Bei Patienten mit extremem Fettgehalt können die Unterschiede zwischen UDV, die durch BIS und unter Verwendung von Gleichungen bereitgestellt werden, signifikant sein., Daher kann die Verwendung des von BIS gemessenen UDV eine Dialysedosis liefern, die besser an die tatsächliche Situation des Patienten angepasst ist.
Zusammenfassend ist BIA ein nicht-invasives, einfaches Werkzeug, das wenig Zeit erfordert, mit reproduzierbaren und kostengünstigen Ergebnissen, die angesichts der Informationen, die sie dem Nephrologen und all seinen klinischen Anwendungen zur Verfügung stellen, einen Teil der Gesundheitsausrüstung bilden sollten, die allen Abteilungen zur Verfügung steht, insbesondere in Dialyseeinheiten.
Die beiden Studien, die in dieser Ausgabe von Nefrología und der vorherigen enthalten sind, zeigen einige der vielen Anwendungen von BIA.,6,7 Caravaca et al. beschrieben ihre Ergebnisse mit BIS bei Patienten mit Prädialyse fortgeschrittener chronischer Nierenerkrankung, die eine leichte Überhydratation zeigten, mit einem Mittelwert von etwa 0,2 Litern. Es gab jedoch eine große Variationsspanne. Die Flüssigkeitszufuhr ist bei Männern und Diabetikern wichtiger und korreliert umgekehrt mit dem Body-Mass-Index und den Plasmaalbumin-und Hämoglobinspiegeln., Die quantitative Bewertung von überschüssiger Hydratation oder Dehydratation, unabhängig von der Körperzusammensetzung, ist ein Parameter von großer klinischer Bedeutung und kann nur unter Verwendung der fortschrittlichsten verfügbaren BIS-Systeme präzise bereitgestellt werden.
Die Studie von Abad et al untersuchte den Phasenwinkel als Ernährungsmarker bei Dialysepatienten. Dazu verwendeten sie einen Mehrfrequenz-BIA-Analysator, obwohl die Autoren bei der Analyse der Ergebnisse nur die Ergebnisse berücksichtigten, die nur mit einer Frequenz bei 50 kHz erzielt wurden, was der häufig verwendete Wert in der Monofrequenz ist., Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass der Phasenwinkel mit Ernährungsparametern und dem Gehalt an ICW in Verbindung gebracht wurde, ähnlich den Ergebnissen von Caravaca et al. Das neuste Ergebnis war jedoch der Zusammenhang zwischen Phasenwinkel und Überleben von Dialysepatienten. Diese Assoziation wurde stark durch eine multivariate Analyse gestützt, die an andere Ernährungs-und Entzündungsvariablen angepasst wurde, bei der nur das Alter und ein Phasenwinkel dieser Studie ihren prognostischen Wert nach 6 Jahren Nachbeobachtung unterstützten.,
Beide Studien stimmen überein, dass der beste prognostische Wert des Phasenwinkels bei 50 kHz erreicht wird, aber der Grenzpunkt ist in den beiden Studien unterschiedlich, wahrscheinlich aufgrund der verschiedenen Analysatoren, die in den beiden Studien verwendet wurden. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, dass im Allgemeinen, wenn wir über BIA sprechen, die mit einem Analysator erhaltenen Gleichungen und Rohdaten für einen anderen Analysetyp nicht gültig sind.
SCHLÜSSELKONZEPTE
1. Die bioelektrische Impedanzanalyse ist ein äußerst nützliches Instrument bei der Behandlung von Patienten mit chronischen Nierenerkrankungen., Es sollte aufgrund der bereitgestellten Informationen, der Benutzerfreundlichkeit, der schnellen Ergebnisse, der Sicherheit und der geringen Kosten in alle Einheiten integriert werden.
2. Die primären Anwendungen dieser Technologie sind die Bewertung des Hydratationszustands, die Analyse des Ernährungszustands und die Berechnung des Verteilungsvolumens von Harnstoff für eine bessere Anwendung dieses kinetischen Modells.
3., Es ist vorzuziehen, Rohdaten zu verwenden, die von den bioelektrischen Impedanzanalysatoren selbst bereitgestellt werden, um Fehler zu vermeiden, die durch unterschiedliche Werte für die Körperzusammensetzung verursacht werden, wodurch die Suche nach angemessenen Referenzwerten für die Population, die wir untersuchen möchten, entfällt.
4. Bioelektrische Impedanzsysteme haben sich in den letzten Jahrzehnten deutlich verbessert und liefern immer genauere Informationen., Die bioelektrische Impedanzspektroskopie ist die derzeit fortschrittlichste Methode, da die Ergebnisse dieser Technik an die Gewebenormohydratation angepasst und an den Fettgehalt in der Körperzusammensetzung des Patienten angepasst sind, ohne dass eine Referenzpopulation erforderlich ist, die an Alter, Geschlecht, Rasse oder Körperzusammensetzung angepasst ist.
5. Die Hydratations – und Ernährungsparameter der bioelektrischen Impedanzanalysatoren sind äußerst nützlich als frühe Marker für Überleben/Mortalität bei Patienten mit chronischer Nierenerkrankung mit / ohne Dialyse.,
Abbildung 2. Darstellung des Vektor-bioelektrischen Impedanzmodells