通过生物电阻抗矢量分析评估流体过载

摘要

在这项研究中，我们演示了如何通过生物电阻抗矢量分析（BIVA）和使用四极多频设备测量的阻抗比来评估急诊科患者是否存在液体过载。BIVA和阻抗比是预测不良结果的可靠且有用的工具。

摘要

早期发现和管理液体超负荷在急性疾病中至关重要，因为治疗干预的影响可导致死亡率降低或增加。准确的液体状态评估需要适当的治疗。不幸的是，由于放射性同位素液测量的金标准方法昂贵、耗时且在急性护理临床环境中缺乏敏感性，因此通常使用其他不太准确的方法，例如临床检查或 24 小时输出。生物电阻抗矢量分析（BIVA）是一种基于阻抗的替代方法，其中绘制受试者的原始参数电阻和电抗以产生矢量，其位置可以相对于R-Xc图中的公差区间进行评估。然后，根据与健康参考人群得出的平均向量的距离，将液体状态解释为正常或异常。本研究的目的是演示如何通过生物电阻抗矢量分析和用四极多频设备测量的急诊科患者是否存在液体过载。

引言

液体超负荷 （FO） 定义为体液过量或一个或多个液体隔室相对过量 1，常见于危重患者，与较高的发病率和死亡率相关 ¹，^2，3。水合状态的改变范围很广;可提示肾、心脏或肝衰竭;和/或可能是过量口服摄入或医源性错误的结果⁴.在急诊科，常规评估水合状态具有挑战性，因为放射性同位素体积测量的金标准需要专门的技术，既昂贵又耗时，并且可能无法识别水合状态的早期干扰。因此，通常使用其他不太准确的方法，包括临床检查和累积体液平衡（24小时内以mL为单位的体积）⁵。准确灵敏地测定液体容量状态对于帮助临床医生控制体液、管理静脉输液和维持血流动力学稳定是必要的，从而使患者能够接受早期治疗³，^5，6。容量评估中的错误可导致缺乏必要的治疗或实施不必要的治疗，例如过量补液，这两者都与住院费用增加、并发症和死亡率增加有关⁴。

最近人们对生物电阻抗分析（BIA）的兴趣日益浓厚，它被认为是对个体水合状态进行分类的替代方法。BIA是一种安全，无创，便携，快速，床边且易于使用的方法，旨在估计身体隔间成分。该分析测量软组织通过放置在手和脚上的四个表面电极对注入体内的交流电（800μA）流动产生的反对。BIA估计的体内总水分已被证明与通过氘稀释获得的水分具有高度相关性（r = 0.93，p = 0.01）⁷。

相敏 BIA 器件评估相位角和阻抗 （Z 50） 的直接测量，在单频模式 （₅₀ kHz） 或多频模式（5 kHz 至 200 kHz）下获得电阻 （R） 和电抗 （Xc）⁸。将R和Xc值除以受试者的高度（以m为单位）的平方，以控制导体长度的个体间差异，并将它们绘制在R-Xc图中是生物电阻抗矢量分析（BIVA）中用于估计流体状态的方法。BIVA是一种替代阻抗方法，由Piccoli等人开发9，它使用R（即，反对通过细胞内和细胞外离子溶液的交流电流动）与Xc之间的空间关系来评估软组织水合作^{用，独立于}在有限和特定样品中生成的多元回归预测方程¹⁰.因此，液体状态的分类比全身水分的量化更精确和准确。受试者的R和Xc值产生一个向量，其位置可以相对于R-Xc图中的公差区间进行评估，这可以解释为指示正常或异常的水合作用，基于从健康参考人群^11，12，13得出的平均向量的距离。

在之前的一项研究中，我们比较了用于检测急诊科 （ED） 患者液体超负荷和死亡率预测的不同生物电阻抗分析参数，并证明 BIVA（相对风险 = 6.4;95% 置信区间从 1.5 到 27.9;p = 0.01）和阻抗比（相对风险 = 2.7;95% 置信区间从 1.1 到 7.1;p = 0.04）改善了对 30 天死亡率概率的估计³。

流体过载也可以使用阻抗比（imp-R）来估计，阻抗比是多频生物电阻抗设备在200 kHz处测量的阻抗与在5 kHz处测量的阻抗之间的比率。Imp-R考虑了全身水（Z₂₀₀）和细胞外水液空间（Z₅）中的传导。电流渗透到电池中是与频率相关的，200/5 kHz 比率描述了较大与较小的电流进入电池^3，8 的比率。如果这两个值之间的差异随着时间的推移而减小，则可能表明细胞变得不那么健康¹⁴。

在健康个体中观察到男性的 Imp-R 值为 ≤0.78，女性为 ≤0.82¹⁵。接近 1.0 的值表示两种阻抗彼此更接近，并且身体细胞不太健康。在危重疾病的情况下，细胞膜在5kHz时的电阻降低，5和200kHz的阻抗值之间的差异明显降低，表明细胞恶化³。值> 1.0 表示设备错误^16，17。因此，本研究的目的是展示如何通过生物电阻抗矢量分析以及使用阻抗比来评估流体过载的存在，在急诊科入院的患者中使用四极多频设备测量。

研究方案

以下协议获得批准（REF. 3057），并遵循SZ国家医学与营养研究所人类研究伦理委员会的指导方针。此外，本研究事先获得了患者的同意。

注意:该程序将用于使用四极多频设备测量生物电阻抗分析（见 材料表），并将在50 kHz的单个频率下提供精确的电阻和电抗值，以及200 kHz和5 kHz阻抗值（200/5 kHz）之间的比率。

1. 测试前

1. 对将要执行测量的人员进行标准化，作为具有该领域资格或具有丰富测量经验的人员。
2. 要求患者在测试前 4 至 5 小时内不要进食。
3. 根据制造商提供的指南，使用已知值为 500 Ω（范围 496-503 Ω）的测试电阻器，定期测试设备以验证阻抗测量是否尽可能准确。确保粘合电极符合制造商的建议。
4. 使用洗必泰湿巾清洁设备，然后洗手。如果设备的屏幕显示图例:更换电池，然后更换电池。
5. 如果患者有意识，请向他们解释程序。获取患者的年龄和身高（以厘米为单位）的准确测量值，并将这些数据引入设备。
6. 从右脚上取下鞋子和袜子，以及任何金属物体，例如患者佩戴的手表或手镯。在进行测量之前，将患者置于仰卧位5分钟，腿和手臂张开约45°，验证它们没有与身体的任何其他部位接触。在肥胖患者中，为了避免大腿之间的接触，请在他们的双腿之间放置一张床单。

2. BIA参数的测量

1. 用 70% 酒精垫清洁电极放置的表面两次。将两个电极放在右手背侧，一个在第三掌指（中指）的指关节后面，另一个放在手腕上，靠近尺头腕关节。在手腕上突出的骨头之间画一条假想的直线，然后将每个电极放在该线的中心可能会有所帮助。
2. 将两个电极放在右脚上，一个在第三跖趾关节后面，一个在内踝和外踝之间的踝关节后面。要放置电极，请沿着下面的骨骼。根据手的大小，确保脚和手上的电极之间的距离至少为 5 到 10 厘米。
3. 将引线连接到设备上，红色鳄鱼夹最靠近指甲，黑色夹最靠近脚踝或手腕;确保电线之间没有交叉。
4. 确保患者在测量过程中没有说话或移动，因为这会影响结果。
5. 患者的ID将出现在第一个屏幕上。滚动并更改患者的参数（性别、年龄、身高和体重）。确保电极正确卡住，然后按 回车键。它将在屏幕上显示:测量。测量大约需要 6 到 10 秒，测量完成后会发出哔哔声。

3. 生物阻抗参数分析

1. 该设备将显示四种不同频率的原始阻抗值 （Z）:5、50、100 和 200 kHz，以及 50 kHz 时的电阻和电抗，这是对液体超负荷患者进行分类所需的值。
2. 下载名为BIVA公差R-Xc图¹³的软件（参见 材料表）并打开它。
3. 观察该软件位于电子表格程序的工作簿中，其中包含七个工作表:指南，参考总体，点图，路径，主题，Z分数，Z图。
4. 右键单击"参考总体"工作表，选择所选 参考总体 的行，然后将其复制并粘贴到第二行（黄色行）中。
5. 右键单击"受试者"表，然后在第二行中插入以下数据:分配给患者的 受试者 ID。在名为 Seq 的第二列中，始终输入数字 1;并选择性地填写姓氏和姓名列。在性别列中，为女性患者输入 F，为男性患者输入 M。在接下来的两列中，输入电阻和电抗分别为50 kHz。在接下来的两列中插入高度（以厘米为单位）和重量（以千克为单位）。
6. 在"人口代码"列中，插入参考人口表第一列中显示的数字。在组代码中，随机选择一个介于 1 和 10 之间的数字（点图表中需要此数字），在下一列中插入患者的年龄。
7. 在电子表格程序菜单中，转到 补码 选项卡并 右键单击计算选项 以获取由高度和相位角调整的电阻和电抗值。
8. 右键单击 "点图 "工作表，并观察为选定的参考总体（即参考总体表顶部第一个黄色行中的人口）绘制了 50%、75% 和 95% 容差省略号。
9. 在对话框中，选择组，右键单击位于主题表中的组代码中的数字，然后右键单击" 确定"。接下来，将显示BIVA图，主题向量为几何图形（Δ，•，□）。
10. 矢量落在75%公差椭圆下极之外的患者将被归类为液体超负荷（见 图1）。
11. 将 200 kHz 处的 Z 除以 5 kHz 时的 Z（分别反映全身水分和细胞外水室），以获得阻抗比 （Imp-R）。值 ≥0.85 表示流体过载。
    注意:在新的四极多频器件中，已经包括R-Xc图;但是，确保参考总体正确非常重要。

结果

作为上述方法的一个例子，我们展示了两名急诊科收治的女性的结果。入院时使用相敏多频器件评估生物电阻抗分析（见 材料表），并使用获得的电阻（R）和电抗（Xc）值计算BIVA图。结果显示，水合过度患者的预后较差，SOFA、Charlson指数评分等临床特征与体液超负荷有关。

在图 2 中，用 Δ 绘制的结果表示液体状态正常的 77 岁女性（身高 =...

讨论

值得一提的是，已发表的文献中提出了不同的生物电阻抗分析（BIA）方法，包括使用1-500 kHz的多频率（MF-BIA），50 kHz的相位敏感单频（SF-BIA）和5 kHz至2 MHz的光谱BIA。 关于单频和多频BIA设备的协议，研究提供了不一致的结果⁶，包括源电流、频率、电流在指定容差范围内的总阻抗范围、分辨率和显示阻抗的精度，如美国国立卫生研究院 （NIH） 技术评估会议声明²¹...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Alcohol 70% swabs	NA	NA	Any brand can be used
BIVA software 2002	NA	NA	Is a sofware created for academic use, can be download in http://www.renalgate.it/formule_calcolatori/bioimpedenza.htm in "LE FORMULE DEL Prof. Piccoli" section
Chlorhexidine Wipes	NA	NA	Any brand can be used
Examination table	NA	NA	Any brand can be used
Leadwires square socket	BodyStat	SQ-WIRES
Long Bodystat 0525 electrodes	BodyStat	BS-EL4000
Quadscan 4000 equipment	BodyStat	BS-4000	Impedance measuring range: 20 - 1300 Ω ohms Test Current: 620 μA Frequency: 5, 50, 100, 200 kHz Accuracy: Impedance 5 kHz: +/- 2 Ω Impedance 50 kHz: +/- 2 Ω Impedance 100 kHz: +/- 3 Ω Impedance 200 kHz: +/- 3 Ω Resistance 50 kHz: +/- 2 Ω Reactance 50 kHz: +/- 1 Ω Phase Angle 50 kHz: +/- 0.2° Calibration: A resistor is supplied for independent verification from time to time. The impedance value should read between 496 and 503 Ω.