Evaluación del estado de hidratación mediante análisis vectorial de impedancia bioeléctrica en pacientes con cardiopatía isquémica sometidos a prueba de esfuerzo

Resumen

Los desequilibrios en el estado de hidratación pueden tener un efecto a corto plazo sobre los determinantes directos e indirectos de la absorción de oxígeno y el pulso, y los factores pronósticos de morbilidad y mortalidad en la cardiopatía isquémica. Este protocolo describe la técnica para la evaluación del estado de hidratación a través del análisis vectorial de impedancia bioeléctrica y la respuesta cardiopulmonar durante la prueba de esfuerzo.

Resumen

La cardiopatía isquémica (CI) representa un grupo de síndromes clínicos caracterizados por isquemia miocárdica, que conduce a una alteración del riego sanguíneo miocárdico y a un compromiso de la perfusión. Varias variables clínicas evaluadas a través de una prueba de esfuerzo, como el consumo de oxígeno (VO2) y el pulso de oxígeno de frecuencia cardíaca (FC/O2), se han atribuido como factores pronósticos cardiopulmonares en pacientes con CI. Sin embargo, otros factores como el estado de hidratación (HS), que pueden afectar a la respuesta cardiopulmonar, apenas se han abordado. El HS desequilibrado tiene un efecto a corto plazo sobre el volumen plasmático y el sistema nervioso simpático, lo que afecta al volumen sanguíneo y reduce el VO2 y la FC/O2. Recientemente, el análisis de impedancia bioeléctrica (BIA), un método basado en la oposición de los tejidos corporales (incluido el volumen de fluido) a una corriente eléctrica baja, se ha utilizado ampliamente para evaluar la HS mediante la obtención de dos componentes: resistencia (R) y reactancia (Xc) y el uso de fórmulas de predicción. Sin embargo, varias limitaciones, como enfermedades crónicas o un estado anormal de líquidos, pueden afectar los resultados. En este sentido, los métodos alternativos de BIA, como el análisis vectorial de impedancia bioeléctrica (BIVA), han cobrado relevancia. R y Xc (ajustados por altura) dan como resultado un vector trazado en el gráfico R/Xc, que permite interpretar el SA como normal o anormal según la distancia del vector medio. Este estudio tiene como objetivo describir cómo determinar la HS mediante BIVA utilizando un dispositivo de frecuencia única y comparar los resultados con la respuesta cardiopulmonar en pacientes con CI.

Introducción

La cardiopatía isquémica (CI) representa un grupo de síndromes clínicos caracterizados por isquemia miocárdica, un desajuste en el suministro y la demanda de sangre miocárdica. El defecto fisiopatológico subyacente incluye una perfusión inadecuada, debido principalmente a la enfermedad aterosclerótica de las arterias coronarias epicárdicas ^1,2,3. En general, la presencia de enfermedad cardiovascular (ECV) es frecuente, mostrando una pobre supervivencia a nivel mundial⁴. Particularmente en 2015, la CI contribuyó a aproximadamente 9 millones de muertes y más de 160 millones de años de vida ajustados por discapacidad, y hoy en día, la CI sigue siendo una de las principales causas de mortalidad, y favorece la carga de enfermedad cardíaca en todo el mundo⁵.

Para evaluar tanto la presencia como el pronóstico de la CI, se utilizan de forma rutinaria algunos procedimientos no invasivos, como la prueba de esfuerzo con esfuerzo (EST). La EST proporciona una evaluación del rendimiento general de los sistemas cardiovascular, muscular, pulmonar, hematopoyético, neurosensorial y esquelético cuando el estrés máximo tolerable aparece bajo la EST⁶.

En condiciones normales, se esperarían adaptaciones fisiológicas durante el ejercicio. Durante el ejercicio, se producen varios cambios, como un cambio dinámico de líquido en la sangre dentro del compartimento vascular, la reducción del volumen plasmático y sanguíneo, y el aumento de las concentraciones de hematocrito y metabolitos plasmáticos. La reducción del volumen plasmático se normaliza aproximadamente 1 h después del ejercicio, que también puede variar según el nivel de entrenamiento individual y la reposición de agua⁷.

Sin embargo, la CI puede conducir a una respuesta aguda de deterioro al ejercicio, afectando el rendimiento de la EST en algunas variables que comprenden la capacidad aeróbica y la tolerancia al ejercicio, como el consumo de oxígeno (VO2) y la frecuencia cardíaca/pulso de oxígeno (FC/O2)⁸. Recientemente, el estado de hidratación (HS), una medida del agua contenida en el cuerpo¹, ha sido propuesto como un factor ligado al volumen plasmático, capaz de modificar el flujo sanguíneo y la viscosidad. La HS también se ha relacionado con el volumen sistólico, la frecuencia cardíaca y la diferencia de oxígeno arteriovenoso, determinantes del VO2. Además, algunos estudios describen la relación de la HS con una menor respuesta cardiopulmonar (cronotrópica e inotrópica cardíaca, VO2 y FC/O2)⁹.

Además, se ha descrito que varios factores como la edad, las condiciones ambientales, el nivel de actividad física/ejercicio y factores dietéticos como la ingesta de líquidos participan en el equilibrio de HS¹⁰. Asimismo, condiciones fisiopatológicas como la CI y su progresión pueden influir en la HS¹¹.

Aunque la HS se relaciona estrechamente con las respuestas cardiopulmonares, biológicas-ambientales o factores de estilo de vida, la asociación particular de la CI en la población con condiciones previas ha sido escasamente abordada; y representa un reto importante para la investigación clínica, específicamente debido a la evaluación de estadios tempranos, así como a la necesidad de métodos fiables y estandarizados para evaluar la HS.

Para hacer frente a esto, el análisis de impedancia bioeléctrica (BIA), un método práctico, no invasivo y rentable, se puede utilizar para estimar la composición corporal dentro de un entorno clínico, pero también se ha propuesto como un método alternativo para evaluar la HS mostrando ventajas sobre otros métodos como las pruebas de biomarcadores (osmolalidad urinaria o plasmática) debido a la presencia de una alta variabilidad en los resultados e incluso sobre el método gold standard (dilución isotópica) debido a la complejidad de la técnica que requiere entrenamiento específico y equipos de alto costo, llegando a ser clínicamente poco práctico 12,13,14,15.

El método BIA convencional aplica una intensidad de corriente eléctrica alterna y baja (por debajo de los umbrales perceptuales), que entra en el cuerpo humano y atraviesa los tejidos internos. Entonces, partiendo del principio de que los órganos del cuerpo pueden actuar como conductores eléctricos o dieléctricos, podemos obtener un registro de impedancia eléctrica (o impedancia bioeléctrica [Z]) que refleje la oposición de los órganos al flujo eléctrico libre aplicado (FE), dependiendo de su composición (masa grasa o muscular, hueso, agua, etc.) ¹². Aquí, las fuentes Z son la resistencia (R) y la reactancia (Xc). El primero está relacionado con la oposición de la FE a través de soluciones iónicas celulares (intracelulares y extracelulares), mientras que el segundo es un componente capacitivo de las interfaces tisulares, las membranas celulares y los orgánulos¹².

Además, el análisis vectorial de impedancia bioeléctrica (BIVA) es un enfoque alternativo del método BIA que utiliza relaciones espaciales entre R y Xc (ambos ajustados por la altura) para evaluar la hidratación de los tejidos blandos. Los datos de R y Xc se trazan en un gráfico bivariado de resistencia-reactancia, que permite visualizar la composición corporal y HS^12,16.

Teniendo en cuenta el campo menos explorado del balance de HS asociado a la cardiopulmonar, así como el creciente interés por caracterizar nuevas aplicaciones de métodos como BIVA en la evaluación de HS, este estudio tiene como objetivo determinar la HS por el método BIVA y analizar la relación de HS con VO2 y HR/O2 en pacientes ambulatorios con CI.

Protocolo

El Comité de Ética Institucional en Investigación del Centro Médico Nacional "20 de Noviembre", ISSSTE, aprobó este protocolo (ID 383.2019). Todos los pacientes inscritos firmaron un consentimiento informado por escrito.

1. Antes de la medición del análisis de impedancia bioeléctrica (BIA)

NOTA: El procedimiento del protocolo BIA se mide utilizando un dispositivo de impedancia bioeléctrica de frecuencia única (Tabla de materiales). Este dispositivo proporciona dos valores (resistencia y reactancia) a 50 kHz. Además, el protocolo BIA descrito aquí es específico según el dispositivo de impedancia bioeléctrica de frecuencia única utilizado.

1. Estandarización y requisitos técnicos del dispositivo
   1. Pruebe la calibración correcta del dispositivo utilizando la resistencia de prueba (500 Ω) proporcionada por el fabricante. Los valores aceptables para la resistencia y la reactancia son de 495,0 a 505,0 Ω y de -3,0 a 3,0 Ω, respectivamente. Asegúrese de que los electrodos cutáneos correspondan a la misma marca del fabricante y que el dispositivo no esté conectado a la corriente eléctrica.
   2. Limpie y desinfecte el dispositivo y los cables con agua a base de solución de peróxido de hidrógeno (1:4). Humedece un paño limpio con la solución y frota suavemente a lo largo de los cables y el exterior de la carcasa del dispositivo.
2. Análisis del paciente y preparación para la prueba (pre-test)
   NOTA: Se incluyeron pacientes con diagnóstico de CI, hombres o mujeres, con edad >18 años. Así como pacientes con comorbilidades controladas como hipertensión arterial sistémica, dislipidemia y diabetes mellitus tipo 2. El peso y la talla promedio fueron de 70 kg y 160 cm, respectivamente. Además, se excluyeron los pacientes que presentaban alguna de las siguientes características: tabaquismo activo o abandono tabáquico <6 meses, infarto de miocardio o accidente cerebrovascular en los últimos 6 meses, anemia, desequilibrio electrolítico y enfermedades crónicas terminales como insuficiencia renal o hepática.
   1. Informar al paciente sobre el ayuno durante al menos 2-3 h antes de la medición.
   2. Explique el procedimiento al paciente.
   3. Recopile información sobre el sexo, la edad, el peso (en kg) y la altura (en cm). Para medir la altura y el peso, utilice una báscula digital portátil de precisión y un estadiómetro portátil de precisión, respectivamente (Tabla de Materiales), y realice las mediciones con base en el método estándar descrito por Lohman et al.17.
   4. Indíquele al paciente que saque cualquier objeto metálico que lleve puesto (relojes, anillos, pulseras, collares o cualquier otro) para evitar interferencias con las medidas. Pídale al paciente que se quite los zapatos y las calzadas.
   5. Coloque al paciente en decúbito supino sobre una camilla. Asegúrese de que los brazos y las piernas mantengan una separación angular de 30° a 45° y que las palmas de las manos miren hacia arriba. Si los muslos son demasiado grandes, use una toalla o sábana limpia para crear una barrera no conductora y separarlos. Además, asegúrese de que el material de la camilla no sea conductor de metal.
      NOTA: Para lograr una distribución estable del líquido después de que el paciente adquiera una posición supina, se recomienda acostarse durante al menos 5 minutos antes de las mediciones de BIA.
   6. Limpie el área antes de conectar los electrodos de la piel con una almohadilla empapada con alcohol etílico al 70 %.
   7. Coloque cuatro electrodos cutáneos como se describe a continuación. Coloque todos los electrodos cutáneos de acuerdo con las recomendaciones del fabricante y con una distancia entre ellos de al menos 5 a 10 cm para evitar la interacción electrodo-electrodo.
      1. Primero, coloque electrodos proximales en las manos de la siguiente manera: ubique un electrodo en la muñeca, justo entre la articulación semilunar-escafoides del carpo y la articulación cúbito-radio. Luego, ubique otro electrodo en el dedo medio, justo detrás de la articulación metacarpofalángica.
      2. Luego, coloque los electrodos distales en los pies, de la siguiente manera: ubique un electrodo en el tobillo, en la articulación entre los maléolos internos y externos y el astrágalo. Luego, ubique otro electrodo entre las articulaciones metatarsofalángicas del tercer dedo.

2. Mediciones de BIA

1. Conecte la salida circular de los cables a la parte posterior del dispositivo.
2. Primero, conecte los cables de la guía de la mano (proximales): el clip rojo en la muñeca y el clip negro en el dedo medio, luego conecte la guía del pie (distal): el clip rojo en el tobillo y el clip negro en el tercer dedo. Verifique que todos los clips estén colocados en el borde del electrodo cutáneo.
3. Indíquele al paciente que no se mueva mientras se realiza la medición.
4. Encienda el dispositivo pulsando el botón ON . Observe los valores en la pantalla inmediatamente y espere de 30 a 60 segundos para que los datos de resistencia y reactancia se estabilicen, luego registre esos valores. Apague el dispositivo presionando el botón OFF .
5. Una vez realizada la medición, retire los clips rojos y negros de la mano y el pie, luego retire los electrodos cutáneos con cuidado y deséchelos.

3. Análisis y evaluación del estado de hidratación por BIVA

NOTA: Antes de iniciar el análisis BIA, es necesario descargar el software BIVA (Tabla de Materiales). Nótese que el software BIVA es una hoja de cálculo con datos de diferentes poblaciones y valores de referencia de resistencia y reactancia ordenados por sexo¹⁸.

1. El software BIVA contiene las siguientes siete hojas: guía, poblaciones de referencia, gráfico de puntos, ruta, asignaturas, puntuación z y gráfico z. Haga clic en la hoja Población de referencia y seleccione la línea completa de acuerdo con la población a evaluar. Esta metodología utiliza las filas 9 y 10 (población mexicana)¹⁹.
2. Copie los datos seleccionados y péguelos en la segunda fila.
3. Haga clic en la hoja Temas y complete manualmente la siguiente información ubicada en la segunda fila: Columna 1: ID del paciente; Columna 2: Seq, siempre debe ser 1; Columna 3 y Columna 4: indicar el Apellido y el Nombre, respectivamente; Columna 5: Sexo, asignar F si es mujer o M si es hombre; Columna 6 y Columna 7: suman los valores de resistencia y reactancia (previamente registrados), respectivamente; Columna 8: Altura, indicar valor en cm; Columna 9: Peso, indíquese el valor en kg; Columna 10: Código Popl, indique un valor entre 1 a 13 que aparece en la primera columna de la ficha de población de referencia para elegir la población a evaluar; Columna 11: Código de grupo, agregue un valor entre 1 y 10 para seleccionar el paciente a evaluar; Columna 12: Edad, indique la edad en años.
4. Haga clic en la opción Complemento en el menú principal y haga clic en Calcular para obtener los valores de resistencia y reactancia ajustados por altura (columnas 13 y 14).
5. Haga clic en la hoja Gráfico de puntos y el gráfico R/H-Xc/H se mostrará para mujeres o hombres. Este gráfico contiene las elipses de tolerancia de percentil del 50%, 75% y 95% ajustadas por poblaciones de referencia específicas (Figura 1).
6. Cuando se muestre un cuadro de diálogo llamado seleccionar grupos, seleccione la opción Agrupar de acuerdo con el último número indicado en la hoja del tema - Columna 11. Agregue el valor registrado previamente en el código de grupo y haga clic en Aceptar. Se trazará un vector que muestra las características de la forma.
7. Interprete el estado de hidratación de la gráfica de la siguiente manera: un vector entre las elipses de tolerancia de percentiles del 50% y el 95% indica euhidratación, mientras que un vector fuera del polo superior de la elipse de tolerancia del 95% indica hipohidratación y un vector exterior en el polo inferior de la elipse de tolerancia del 95% indica hiperhidratación.

4. Antes de comenzar el protocolo de la prueba de esfuerzo (EST)

NOTA: El protocolo de la prueba de esfuerzo (EST)^20,21 se mide utilizando una cinta de correr médica especializada (Tabla de Materiales). La EST se lleva a cabo de acuerdo con el protocolo modificado de la rampa^{de Bruce 20,21} y supervisada por un cardiólogo experimentado.

1. Análisis y preparación del paciente
   1. Asegúrese de que el paciente cumpla con las siguientes características antes de la prueba: evite cualquier actividad física extenuante al menos 1 día antes de la prueba y ayune al paciente al menos 4 h antes de la prueba. Pídale al paciente que use ropa cómoda para la prueba.
   2. Explique al paciente el protocolo de EST y registre el sexo, la edad, el peso (en kg) y la altura (en cm). Introduzca los datos de sexo, edad, peso y altura en el sistema EST para estimar automáticamente los valores de METS, VO2 y FC/O2 durante la prueba.
   3. Pregúntele al paciente sobre cualquier discapacidad física (p. ej., dolor en las articulaciones o en el pecho, disnea, etc.) antes de la EST. Observe la marcha del paciente y asegúrese de que no presente un trastorno de la marcha.
2. Conexión de dispositivos EST a la calibración del paciente y del sistema
   1. Seleccione y coloque una mascarilla EST que se ajuste a la talla, luego fíjela suavemente a la cara del paciente.
   2. Realice una prueba de fugas de aire indicando al paciente que cubra el orificio de la mascarilla y exhale. No se debe escuchar ningún sonido.
   3. Conecte los extremos de flujo rosados, uno al orificio de la máscara y el otro a los cables del equipo EST.
   4. Espere la calibración automática de los elementos de análisis de gases del equipo EST, asegurándose de que el_CO2 ambiental no supere las 1.200 ppm.
   5. Indíquele al paciente que descubra el área del pecho y limpie la piel con alcohol isopropílico al 70% antes de colocar los electrodos. Afeita el área si es necesario.
   6. Conecte los electrodos electrocardiográficos de 12 derivaciones en el tórax del paciente de acuerdo con el método de estandarización Mason-Likar²² modificado y la declaración científica de la AHA: estándares de ejercicio para pruebas y entrenamiento^20,21 como se describe a continuación.
      1. Coloque cuatro electrodos en los brazos: uno en el brazo derecho (AR) sobre el hueso acromion, uno en el brazo izquierdo (LA) sobre el hueso acromion, uno en el margen costal derecho (RCM) y uno en el margen costal izquierdo (LCM).
      2. A continuación, coloque seis electrodos en el tórax: V1 en el segundo espacio intercostal y sobre el borde derecho del esternón, V2 en el segundo espacio intercostal y el borde izquierdo del esternón, V3 entre V2 y V4, V4 en el cuarto espacio intercostal que se cruza con la línea medioclavicular izquierda, V5 en el quinto espacio intercostal a nivel de la línea axilar anterior izquierda y V6 en el sexto espacio intercostal en el nivel de la línea axilar media izquierda.
   7. Realizar una espirometría en reposo indicando al paciente que inhale profundamente tanto como sea posible, luego indicar que exhale lo más rápido y con la fuerza posible, tratando de mantener al menos 6 s en el esfuerzo de espiración.
   8. Evaluar los criterios de reproducibilidad y calidad de la espirometría en reposo repitiendo el esfuerzo de espiración 3 veces.
   9. Evalúe el volumen espiratorio forzado en 1 s (VEF1) y los parámetros de capacidad vital forzada (CVF) proporcionados en el sistema EST.
   10. Elegir los mejores parámetros que alcance el paciente según VEF1/FVC para monitorizarlo durante la prueba.

5. Realización de la EST

1. Evaluar las condiciones cardíacas (electrocardiograma [ECG] basal, frecuencia cardíaca y presión arterial) para asegurarse de que el paciente no presente factores limitantes antes de iniciar la EST.
2. Explique al paciente que el esfuerzo físico percibido durante la EST se mide mediante la escala de Borg de 0 a 20²⁰.
3. Monitorizar y evaluar el EST prestando atención a la presión arterial, la frecuencia cardíaca y los cambios en las trazas electrocardiográficas cada 3 min. Continuar monitorizando la percepción de cualquier síntoma (dolor torácico, dificultad para respirar, mareos o fatiga extrema) y el esfuerzo físico percibido mediante la escala de Borg. Realice estas evaluaciones de la siguiente manera.
   1. Presión arterial: Mida la presión arterial sistólica y diastólica cada 3 minutos con un dispositivo neumático para evaluar un aumento de la presión arterial sistólica proporcional a la carga de ejercicio.
   2. Frecuencia cardíaca: Registre latido a latido, en tiempo real, utilizando telemetría de 12 derivaciones (electrocardiograma de esfuerzo) para esperar un aumento lineal de esta variable con el aumento de la carga. Además, analizar el ritmo cardíaco para diferenciarlo de los ritmos no sinusales y detectar arritmias por telemetría.
   3. Síntomas y signos: Durante el procedimiento, pregunte al paciente si hay alguna molestia, como dolor en el pecho o en las extremidades, dificultad para respirar, alteración del estado de alerta, disminución de la agudeza visual, mareos o inestabilidad de la marcha, y evalúe si existe la presencia de frecuencia cardíaca baja, saturación de oxígeno o presión arterial.
   4. Percepción del esfuerzo: A medida que avanza el procedimiento, preguntar al paciente sobre el grado de esfuerzo según la escala de Borg de 0 a 20. Los números más bajos indican esfuerzos ligeros, mientras que los más altos son pesados.
   5. Detener la EST si el paciente alcanza > 85% de su frecuencia cardíaca (calculada según la edad) o si el paciente experimenta alguna molestia durante el esfuerzo o presenta alteraciones electrocardiográficas significativas (isquemia o arritmias complejas).
4. Una vez finalizada la EST, controle de cerca la presión arterial, la frecuencia cardíaca y el electrocardiograma del paciente durante los siguientes 1 minuto, 3 minutos, 5 minutos y 8 minutos (período de recuperación), y asegúrese de que estos parámetros vuelvan a los valores basales.
5. Extraer y registrar datos cardiopulmonares del software EST: METS, VO2 y FC/O2.

Resultados

En primer lugar, se utilizaron los datos R y Xc (ambos ajustados por la talla del paciente) registrados desde el dispositivo de frecuencia única (SF-BIA) para obtener el gráfico BIVA R/Xc. En segundo lugar, clasificamos el estado de hidratación como euhidratación, hiperhidratación e hipohidratación. Se muestran datos representativos de hidratación de pacientes masculinos graficados con círculo y triángulo, con edades comprendidas entre 66 y 67 años, 72,2 kg y 72,3 kg, altura 169 cm y 163 cm (

Discusión

A pesar de que la BIA se considera un método seguro, práctico y no invasivo, que supera las limitaciones de otros métodos para medir la composición corporal y el agua corporal^19,23, es relevante considerar el posible sesgo que se produce en relación con el tipo de impedancia bioeléctrica (el método aquí descrito es específico para un dispositivo de impedancia bioeléctrica de frecuencia única), o la variación en los pasos y métodos de verificación de...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
BIVA Tolerance	BIVA SOFTWARE 2002		Piccoli A, Pastori G: BIVA software. Department of Medical and Surgical Sciences, University of Padova, Padova, Italy, 2002 (available at E-mail:apiccoli@unipd.it).
Cardiopoint ECG C600	BTL	407-80MANEN03100	ELECTROCARDIOGRAPH
Cardiopoint Trolley	BTL	40700B000240	TROLLEY
Portable Digital Flat Scale	SECA	813	DIGITAL FLAT SCALE
Portable Stadiometer	SECA	213	STADIOMETER
Quantum IV	RJL SYSTEMS	Q4B-2405	BIOELECTRIC IMPEDANCE ANALYZER
Treadmill Clinical	BTL	216A18	TREADMILL