Bewertung der Flüssigkeitsüberlastung durch bioelektrische Impedanzvektoranalyse

Zusammenfassung

In dieser Studie zeigen wir, wie das Vorhandensein einer Flüssigkeitsüberlastung durch bioelektrische Impedanzvektoranalyse (BIVA) und das mit tetrapolaren Multifrequenzgeräten gemessene Impedanzverhältnis bei Patienten, die in die Notaufnahme eingeliefert werden, bewertet werden können. BIVA und Impedanzverhältnis sind zuverlässige und nützliche Werkzeuge, um schlechte Ergebnisse vorherzusagen.

Zusammenfassung

Die frühzeitige Erkennung und Behandlung von Flüssigkeitsüberladung ist bei akuten Erkrankungen von entscheidender Bedeutung, da die Wirkung therapeutischer Interventionen zu niedrigeren oder erhöhten Sterblichkeitsraten führen kann. Eine genaue Beurteilung des Flüssigkeitsstatus erfordert eine geeignete Therapie. Da die Goldstandardmethode der Radioisotopenflüssigkeitsmessung kostspielig und zeitaufwendig ist und in der Akutklinik keine Empfindlichkeit aufweist, werden in der Regel andere, weniger genaue Methoden wie klinische Untersuchungen oder 24-Stunden-Ausgabe verwendet. Die bioelektrische Impedanzvektoranalyse (BIVA) ist ein alternativer impedanzbasierter Ansatz, bei dem der rohe Parameterwiderstand und die Reaktanz eines Subjekts aufgetragen werden, um einen Vektor zu erzeugen, dessen Position relativ zu Toleranzintervallen in einem R-Xc-Graphen ausgewertet werden kann. Der Flüssigkeitsstatus wird dann als normal oder abnormal interpretiert, basierend auf dem Abstand vom mittleren Vektor, der aus einer gesunden Referenzpopulation abgeleitet wird. Das Ziel der vorliegenden Studie ist es, zu zeigen, wie das Vorhandensein einer Flüssigkeitsüberladung durch bioelektrische Impedanzvektoranalyse und das mit tetrapolaren Multifrequenzgeräten gemessene Impedanzverhältnis bei Patienten, die in die Notaufnahme aufgenommen wurden, bewertet werden kann.

Einleitung

Flüssigkeitsüberladung (FO), definiert als ein Überschuss an Gesamtkörperflüssigkeit oder ein relativer Überschuss in einem oder mehreren Flüssigkeitskompartimenten 1, wird häufig bei kritisch kranken Patienten beobachtet und ist mit einer höheren Morbidität und Mortalität verbunden ^1,2,3. Die Bandbreite der Veränderungen des Hydratationsstatus ist groß; kann auf Nieren-, Herz- oder Leberversagen hinweisen; und/oder vielleicht das Ergebnis einer übermäßigen oralen Aufnahme oder eines iatrogenen Fehlers⁴. Die routinemäßige Beurteilung des Hydratationsstatus ist in Notaufnahmen eine Herausforderung, da der Goldstandard der Radioisotopenvolumenmessung spezielle Techniken erfordert, kostspielig und zeitaufwendig ist und möglicherweise keine frühzeitigen Störungen des Hydratationsstatus erkennen kann. Daher werden im Allgemeinen andere, weniger genaue Methoden verwendet, einschließlich der klinischen Untersuchung und des akkumulierten Flüssigkeitshaushalts (Volumen in ml in 24 h)⁵. Eine genaue und empfindliche Bestimmung des Flüssigkeitsvolumenstatus ist notwendig, um Klinikern bei der Kontrolle von Körperflüssigkeiten, der intravenösen Flüssigkeitsverabreichung und der Aufrechterhaltung der hämodynamischen Stabilität zu helfen, so dass Patienten eine frühzeitige Behandlung erhalten können ^3,5,6. Fehler bei der Volumenbeurteilung können zu einem Mangel an notwendiger Behandlung oder zur Durchführung unnötiger Therapien führen, wie z. B. übermäßige Flüssigkeitsverabreichung, die beide mit erhöhten Krankenhauskosten, Komplikationen und Mortalität zusammenhängen⁴.

In letzter Zeit hat das Interesse an der bioelektrischen Impedanzanalyse (BIA) zugenommen, die als alternative Methode zur Klassifizierung des Hydratationsstatus eines Individuums gilt. BIA ist eine sichere, nicht-invasive, tragbare, schnelle, bettseitige und einfach zu bedienende Methode, die für die Schätzung der Körperkompartimentzusammensetzung entwickelt wurde. Die Analyse misst den Widerstand, der von Weichteilen gegen den Fluss eines injizierten elektrischen Wechselstroms (800 μA) durch vier Oberflächenelektroden an Händen und Füßen erzeugt wird. Es wurde gezeigt, dass das von BIA geschätzte Gesamtkörperwasser eine hohe Korrelation mit dem durch Deuteriumverdünnung erhaltenen Wasser aufweist (r = 0,93, p = 0,01)⁷.

Phasenempfindliche BIA-Bauelemente bewerten die direkte Messung von Phasenwinkel und Impedanz (Z₅₀) und erhalten den Widerstand (R) und die Reaktanz (Xc) im Einfrequenzmodus (50 kHz) oder Multifrequenzmodus (5 kHz bis 200 kHz)⁸. Die Division der R- und Xc-Werte durch die quadrierte Höhe (in m) des Subjekts - um interindividuelle Unterschiede in der Leiterlänge zu kontrollieren - und sie in einem R-Xc-Diagramm darzustellen, ist die Methode, die in der bioelektrischen Impedanzvektoranalyse (BIVA) verwendet wird, um den Flüssigkeitsstatus zu schätzen. BIVA ist ein alternativer Impedanzansatz, der von Piccoli et ^al.9 entwickelt wurde und die räumliche Beziehung zwischen R (d. h. dem Widerstand gegen den Fluss eines Wechselstroms durch intra- und extrazelluläre ionische Lösungen) und Xc verwendet, um die Weichteilhydratation zu bewerten, unabhängig von den Multiple-Regressionsvorhersagegleichungen, die in begrenzten und spezifischen Stichproben erzeugt werden¹⁰ . Daher ist die Klassifizierung des Flüssigkeitsstatus präziser und genauer als die Quantifizierung des gesamten Körperwassers. Die R- und Xc-Werte eines Probanden ergeben einen Vektor, dessen Position relativ zu den Toleranzintervallen im R-Xc-Diagramm bewertet werden kann, was als Hinweis auf eine normale oder abnormale Hydratation interpretiert werden kann, basierend auf dem Abstand vom mittleren Vektor, der von einer gesunden Referenzpopulation 11,12,13 abgeleitet wurde.

In einer früheren Studie verglichen wir verschiedene bioelektrische Impedanzanalyseparameter zur Erkennung von Flüssigkeitsüberladung und Vorhersage der Mortalität bei Patienten, die in eine Notaufnahme (ED) eingeliefert wurden, und zeigten, dass BIVA (relatives Risiko = 6,4; 95% Konfidenzintervall von 1,5 bis 27,9; p = 0,01) und Impedanzverhältnis (relatives Risiko = 2,7; 95% Konfidenzintervall von 1,1 bis 7,1; p = 0,04) die Schätzung der Wahrscheinlichkeit einer 30-Tage-Mortalität³ verbesserten.

Die Flüssigkeitsüberlastung kann auch anhand des Impedanzverhältnisses (imp-R) geschätzt werden, d. h. dem Verhältnis zwischen der bei 200 kHz gemessenen Impedanz und der bei 5 kHz gemessenen Impedanz, die von den bioelektrischen Mehrfrequenz-Impedanzgeräten erhalten wird. Imp-R berücksichtigt die Leitung im gesamten Körperwasser (Z₂₀₀) und in extrazellulären Wasserflüssigkeitsräumen (Z₅). Das Eindringen eines Stroms in Zellen ist frequenzabhängig und das Verhältnis 200/5 kHz beschreibt das Verhältnis von größerem zu geringerem Stromeintritt in Zellen ^3,8. Wenn der Unterschied zwischen diesen beiden Werten im Laufe der Zeit abnimmt, kann dies darauf hindeuten, dass die Zellen weniger gesund werden¹⁴.

Imp-R-Werte ≤0,78 bei Männern und ≤0,82 bei Frauen wurden bei gesunden Personen beobachtet¹⁵. Werte näher an 1,0 zeigen an, dass die beiden Impedanzen näher beieinander liegen und die Körperzelle weniger gesund ist. Bei einer kritischen Erkrankung ist der Widerstand der Zellmembran bei 5 kHz vermindert und die Differenz zwischen den Impedanzwerten bei 5 und 200 kHz deutlich geringer, was auf eine zelluläre Verschlechterung hinweist³. Werte > 1.0 deuten auf Gerätefehler^16,17 hin. Ziel der vorliegenden Studie ist es daher, zu zeigen, wie das Vorhandensein einer Flüssigkeitsüberlastung durch bioelektrische Impedanzvektoranalyse sowie durch Verwendung des Impedanzverhältnisses, gemessen mit tetrapolaren Multifrequenzgeräten bei Patienten, die in die Notaufnahme aufgenommen wurden, bewertet werden kann.

Protokoll

Das folgende Protokoll wurde genehmigt (REF. 3057) und folgt den Richtlinien der Ethikkommission für Humanforschung des Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición SZ. Darüber hinaus wurde die vorherige Zustimmung der Patienten für diese Studie eingeholt.

HINWEIS: Dieses Verfahren ist für die Messung der bioelektrischen Impedanzanalyse mit tetrapolaren Mehrfrequenzgeräten (siehe Materialtabelle) zu verwenden und liefert genaue Widerstands- und Reaktanzwerte bei einer einzigen Frequenz von 50 kHz sowie das Verhältnis zwischen 200 kHz und 5 kHz Impedanzwerten (200/5 kHz).

1. Vor dem Test

1. Führen Sie die Standardisierung der Person durch, die die Messungen durchführen wird, als jemand mit einer Qualifikation in diesem Bereich oder mit umfangreicher Erfahrung in der Durchführung von Messungen.
2. Bitten Sie den Patienten, vor dem Test 4 bis 5 Stunden lang nicht zu essen.
3. Testen Sie die Geräte regelmäßig, um sicherzustellen, dass die Impedanzmessung gemäß den vom Hersteller bereitgestellten Richtlinien so genau wie möglich ist, wobei ein Prüfwiderstand mit einem bekannten Wert von 500 Ω (Bereich 496-503 Ω) verwendet wird. Stellen Sie sicher, dass die Klebeelektroden der Herstellerempfehlung entsprechen.
4. Reinigen Sie das Gerät mit einem Chlorhexidin-Tuch und waschen Sie sich dann die Hände. Wenn auf dem Bildschirm des Geräts die Legende angezeigt wird: Wechseln Sie die Batterie, dann ersetzen Sie die Batterie.
5. Wenn der Patient bei Bewusstsein ist, erklären Sie ihm das Verfahren. Ermitteln Sie das Alter und die genaue Messung der Körpergröße des Patienten (in cm) und geben Sie diese Daten in das Gerät ein.
6. Entfernen Sie den Schuh und die Socke vom rechten Fuß sowie alle Metallgegenstände wie Uhren oder Armbänder, die vom Patienten getragen werden. Stellen Sie den Patienten für 5 Minuten in Rückenlage mit um 45° gespreizten Beinen und Armen ein, bevor Sie die Messungen durchführen, und stellen Sie sicher, dass er keinen Kontakt mit einem anderen Körperteil hat. Bei Patienten mit Fettleibigkeit, um Kontakt zwischen den Oberschenkeln zu vermeiden, legen Sie ein Laken zwischen ihre Beine.

2. Messung von BIA-Parametern

1. Reinigen Sie die Oberflächen, auf denen die Elektroden platziert werden, zweimal mit einem 70% Alkoholpad. Platzieren Sie zwei Elektroden dorsal auf der rechten Hand, eine hinter dem Knöchel des dritten Metacarpophalangeals (Mittelfinger) und die andere am Handgelenk, neben dem Ulnakopf-Karpalgelenk. Es könnte hilfreich sein, eine imaginäre gerade Linie zwischen den hervorstehenden Knochen am Handgelenk zu zeichnen und dann jede Elektrode in der Mitte dieser Linie zu platzieren.
2. Platzieren Sie zwei Elektroden am rechten Fuß, eine hinter dem dritten Metatarsophalangealgelenk und das Tarsalgelenk am Knöchel zwischen den medialen und lateralen Malleoli. Um die Elektroden zu platzieren, folgen Sie den Knochen darunter. Stellen Sie sicher, dass der Abstand zwischen den Elektroden an Fuß und Hand je nach Größe der Hand mindestens 5 bis 10 cm beträgt.
3. Verbinden Sie die Anschlussdrähte mit dem Gerät, wobei der rote Krokodilklemmen den Nägeln am nächsten und der schwarze Clip am nächsten am Knöchel oder Handgelenk liegt. Stellen Sie sicher, dass sich die Drähte nicht zwischen ihnen kreuzen.
4. Stellen Sie sicher, dass der Patient während der Messungen nicht spricht oder sich bewegt, da dies die Ergebnisse beeinflusst.
5. Die ID des Patienten wird auf dem ersten Bildschirm angezeigt. Scrollen Sie durch und ändern Sie die Parameter des Patienten (Geschlecht, Alter, Größe und Gewicht). Stellen Sie sicher, dass die Elektroden richtig eingeklemmt sind, und drücken Sie die Eingabetaste. Es wird angezeigt: Messen, auf dem Bildschirm. Die Messung dauert etwa 6 bis 10 s, und ein Signalton ertönt, wenn die Messung abgeschlossen ist.

3. Analyse von Bioimpedanzparametern

1. Das Gerät zeigt die Rohimpedanzwerte (Z) bei vier verschiedenen Frequenzen an: 5, 50, 100 und 200 kHz sowie den Widerstand und die Reaktanz bei 50 kHz, die zur Klassifizierung eines Patienten mit Flüssigkeitsüberlastung erforderlich sind.
2. Laden Sie die Software BIVA tolerance R-Xc graph¹³ (siehe Materialtabelle) herunter und öffnen Sie sie.
3. Beachten Sie, dass sich die Software in einer Arbeitsmappe in einem Tabellenkalkulationsprogramm mit sieben Arbeitsblättern befindet: Leitfaden, Referenzpopulationen, Punktdiagramm, Pfad, Themen, Z-Score, Z-Graph.
4. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Blatt Referenzpopulation, wählen Sie die Zeile der ausgewählten Referenzpopulation aus, kopieren Sie sie und fügen Sie sie in die zweite Zeile (gelbe Zeile) ein.
5. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Themenblatt und geben Sie in der zweiten Zeile die folgenden Daten ein: die dem Patienten zugewiesene Betreff-ID. Geben Sie in der zweiten Spalte Seq immer die Zahl 1 ein. und füllen Sie optional die Spalten Nachname und Name aus. Geben Sie in der Spalte Geschlecht F für weibliche Patientin und M für männliche Patientin ein. In den nächsten beiden Spalten Eingangswiderstand und Reaktanz bei jeweils 50 kHz. Fügen Sie die Höhe (in cm) und das Gewicht (in kg) in die nächsten beiden Spalten ein.
6. Fügen Sie in der Spalte Popul-Code die Zahl ein, die in der ersten Spalte des Referenzbevölkerungsblatts angezeigt wird. Wählen Sie im Gruppencode zufällig eine Zahl zwischen 1 und 10 (diese Zahl wird im Punktdiagrammblatt benötigt), und fügen Sie das Alter des Patienten in die nächste Spalte ein.
7. Gehen Sie im Tabellenkalkulationsprogrammmenü auf die Registerkarte Ergänzungen und klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Option Berechnen , um die Werte für Widerstand und Reaktanz zu erhalten, die nach Höhe und Phasenwinkel angepasst sind.
8. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Punktdiagrammblatt , und beobachten Sie, dass 50%, 75% und 95% Toleranzellipsen für die ausgewählte Referenzgrundgesamtheit (d. h. die Grundgesamtheit in der ersten gelben Zeile oben auf dem Referenzpopulationsblatt) gezeichnet werden.
9. Wählen Sie im Dialogfeld Gruppen aus, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Nummer, die im Gruppencode auf dem Themenblatt enthalten ist, und klicken Sie mit der rechten Maustaste auf OK. Als nächstes erscheint der BIVA-Graph mit dem Subjektvektor als geometrische Figur (Δ, •, □).
10. Patienten mit Vektoren, die außerhalb des unteren Pols der 75%-Toleranzellipse liegen, werden als Flüssigkeitsüberladung eingestuft (siehe Abbildung 1).
11. Teilen Sie Z bei 200 kHz durch Z bei 5 kHz, was das gesamte Körperwasser bzw. das extrazelluläre Wasserkompartiment widerspiegelt, um das Impedanzverhältnis (Imp-R) zu erhalten. Ein Wert ≥0,85 zeigt Flüssigkeitsüberlastung an.
    HINWEIS: In neuen tetrapolaren Mehrfrequenzgeräten ist der R-Xc-Graph bereits enthalten. Es ist jedoch wichtig sicherzustellen, dass die Referenzpopulation korrekt ist.

Ergebnisse

Als Beispiel für die oben vorgestellte Methode präsentieren wir die Ergebnisse für zwei Frauen, die in die Notaufnahme aufgenommen wurden. Die bioelektrische Impedanzanalyse wurde bei der Aufnahme mit einem phasenempfindlichen Multifrequenzgerät bewertet (siehe Materialtabelle), und die erhaltenen Widerstands- (R) und Reaktanzwerte (Xc) wurden zur Berechnung des BIVA-Diagramms verwendet. Die Ergebnisse zeigen, dass Patienten mit Überhydratation schlechtere Prognosen und klinische Merkmale wie SOFA- ...

Diskussion

Es ist wichtig zu erwähnen, dass in der veröffentlichten Literatur verschiedene Ansätze für die bioelektrische Impedanzanalyse (BIA) vorgeschlagen wurden, einschließlich der Verwendung mehrerer Frequenzen bei 1-500 kHz (MF-BIA), phasensensitiver Einzelfrequenz (SF-BIA) bei 50 kHz und spektroskopischer BIA bei 5 kHz bis 2 MHz. Studien haben widersprüchliche Ergebnisse in Bezug auf die Vereinbarung über Ein- und Mehrfrequenz-BIA-Geräte geliefert⁶ , einschließlich Quellenstrom, Frequenz, Ges...

Materialien

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.