Évaluation de l’état d’hydratation par analyse des vecteurs d’impédance bioélectrique chez les patients atteints de cardiopathie ischémique soumis à un test d’effort

Résumé

Les déséquilibres de l’état d’hydratation peuvent avoir un effet à court terme sur les déterminants directs et indirects de l’absorption d’oxygène et du pouls, ainsi que sur les facteurs pronostiques de morbidité et de mortalité dans les cardiopathies ischémiques. Ce protocole décrit la technique d’évaluation de l’état d’hydratation par analyse bioélectrique des vecteurs d’impédance et de la réponse cardiopulmonaire lors d’un test d’effort à l’effort.

Résumé

La cardiopathie ischémique (cardiopathie ischémique) représente un groupe de syndromes cliniques caractérisés par une ischémie myocardique, entraînant une altération de l’apport sanguin myocardique et une perfusion compromise. Plusieurs variables cliniques évaluées par un test d’effort, telles que l’absorption d’oxygène (VO2) et le pouls d’oxygène de la fréquence cardiaque (HR/O2), ont été attribuées comme facteurs pronostiques cardiopulmonaires chez les patients atteints de cardiopathie ischémique. Cependant, d’autres facteurs tels que l’état d’hydratation (HS), affectant potentiellement la réponse cardiopulmonaire, ont été à peine pris en compte. L’HS déséquilibré a un effet à court terme sur le volume plasmatique et le système nerveux sympathique, ce qui a un impact sur le volume sanguin et réduit la VO2 et la HR/O2. Récemment, l’analyse d’impédance bioélectrique (BIA), une méthode basée sur l’opposition des tissus corporels (y compris le volume de fluide) à un faible courant électrique, a été largement utilisée pour évaluer l’HS en obtenant deux composantes : la résistance (R) et la réactance (Xc) et en utilisant des formules de prédiction. Cependant, plusieurs limitations telles qu’une maladie chronique ou un état liquidien anormal peuvent affecter les résultats. En ce sens, les méthodes alternatives BIA, telles que l’analyse bioélectrique des vecteurs d’impédance (BIVA), sont devenues pertinentes. R et Xc (ajustés par la hauteur) donnent un vecteur tracé sur le graphique R/Xc, ce qui permet d’interpréter le HS comme normal ou anormal en fonction de la distance du vecteur moyen. Cette étude vise à décrire comment déterminer l’HS par BIVA à l’aide d’un appareil à fréquence unique et à comparer les résultats avec la réponse cardiopulmonaire chez les patients atteints de cardiopathie ischémique.

Introduction

La cardiopathie ischémique (cardiopathie ischémique) représente un groupe de syndromes cliniques caractérisés par une ischémie myocardique, un décalage entre l’offre et la demande de sang myocardique. Le défaut physiopathologique sous-jacent comprend une perfusion inadéquate, principalement due à une maladie athéroscléreuse des artères coronaires épicardiques ^1,2,3. En général, la présence de maladies cardiovasculaires (MCV) est fréquente, montrant une faible survie dans le monde⁴. En particulier en 2015, la cardiopathie ischémique a contribué à environ 9 millions de décès et à plus de 160 millions d’années de vie corrigées de l’incapacité, et aujourd’hui, la cardiopathie ischémique reste l’une des principales causes de mortalité, et elle favorise le fardeau des maladies cardiaques dans le monde⁵.

Pour évaluer à la fois la présence et le pronostic de la cardiopathie ischémique, certaines procédures non invasives comme le test d’effort (TES) sont couramment utilisées. L’EST fournit une évaluation de la performance globale des systèmes cardiovasculaire, musculaire, pulmonaire, hématopoïétique, neurosensoriel et squelettique lorsque le stress maximal tolérable apparaît sous l’EST⁶.

Dans des conditions normales, des adaptations physiologiques seraient attendues pendant l’exercice. Pendant l’exercice, plusieurs changements se produisent, comme un changement dynamique du liquide dans le sang dans le compartiment vasculaire, la réduction du plasma et du volume sanguin et l’augmentation des concentrations d’hématocrite et de métabolites plasmatiques. La réduction du volume plasmatique se normalise environ 1 heure après l’exercice, ce qui peut également varier en fonction du niveau d’entraînement individuel et de la réapprovisionnement en eau⁷.

Cependant, la cardiopathie ischémique peut entraîner une altération aiguë de la réponse à l’exercice, affectant la performance de l’EST dans certaines variables telles que la capacité aérobie et la tolérance à l’exercice, telles que l’absorption d’oxygène (VO2) et la fréquence cardiaque/pouls d’oxygène (HR/O2)⁸. Récemment, l’état d’hydratation (HS), une mesure de l’eau contenue dans le corps¹, a été proposé comme un facteur lié au volume plasmatique, capable de modifier le flux sanguin et la viscosité. L’HS a également été liée au volume systolique, à la fréquence cardiaque et à la différence artérioveineuse d’oxygène, déterminants de la VO2. De plus, certaines études décrivent la relation entre l’HS et une réponse cardiopulmonaire plus faible (cardiaque chronotrope et inotrope, VO2 et HR/O2)⁹.

De plus, plusieurs facteurs tels que l’âge, les conditions environnementales, le niveau d’activité physique / d’exercice et des facteurs alimentaires tels que l’apport hydrique ont été décrits comme participant à l’équilibre HS¹⁰. De même, des conditions physiopathologiques telles que la cardiopathie ischémique et sa progression peuvent influencer le HS¹¹.

Bien que l’HS soit étroitement liée aux réponses cardiopulmonaires, biologiques et environnementales ou aux facteurs liés au mode de vie, l’association particulière de la cardiopathie ischémique dans la population avec des affections antérieures a été peu abordée ; et cela représente un défi important pour la recherche clinique, en particulier en raison de l’évaluation des stades précoces, ainsi que de la nécessité de méthodes fiables et standardisées pour évaluer l’HS.

Pour y remédier, l’analyse d’impédance bioélectrique (BIA), une méthode pratique, non invasive et rentable, peut être utilisée pour estimer la composition corporelle dans un cadre clinique, mais a également été proposée comme méthode alternative pour évaluer l’HS montrant des avantages par rapport à d’autres méthodes telles que les tests de biomarqueurs (osmolalité urinaire ou plasmatique) en raison de la présence d’une grande variabilité dans les résultats et même par rapport à la méthode de référence (dilution isotopique) en raison de la complexité de la technique qui nécessite une formation spécifique et un équipement coûteux, devenant cliniquement peu pratique 12,13,14,15.

La méthode BIA conventionnelle applique un courant électrique alternatif de faible intensité (inférieur aux seuils perceptifs), pénétrant dans le corps humain et traversant les tissus internes. Ensuite, en partant du principe que les organes du corps peuvent agir comme des conducteurs électriques ou des diélectriques, on peut obtenir un registre d’impédance électrique (ou impédance bioélectrique [Z]) qui reflète l’opposition des organes au flux électrique libre (EF), en fonction de leur composition (masse graisseuse ou musculaire, os, eau, etc.) ¹². Ici, les sources Z sont la résistance (R) et la réactance (Xc). Le premier est lié à l’opposition des FE dans les solutions ioniques cellulaires (intracellulaires et extracellulaires), tandis que le second est un composant capacitif des interfaces tissulaires, des membranes cellulaires et des organites¹².

De plus, l’analyse vectorielle d’impédance bioélectrique (BIVA) est une approche alternative qui utilise des relations spatiales entre R et Xc (toutes deux ajustées en fonction de la hauteur) pour évaluer l’hydratation des tissus mous. Les données R et Xc sont tracées sur un graphique résistance-réactance bivarié, ce qui permet de visualiser la composition corporelle et HS ^12,16.

Compte tenu du domaine moins exploré de l’équilibre HS associé au cardiopulmonaire, ainsi que de l’intérêt croissant pour la caractérisation de nouvelles applications de méthodes comme BIVA dans l’évaluation de l’HS, cette étude vise à déterminer l’HS par la méthode BIVA et à analyser la relation HS avec VO2 et HR/O2 chez les patients ambulatoires atteints de cardiopathie ischémique.

Protocole

Le Comité institutionnel d’éthique de la recherche du Centro Médico Nacional « 20 de Noviembre », ISSSTE, a approuvé ce protocole (ID 383.2019). Tous les patients inscrits ont signé un consentement éclairé écrit.

1. Avant la mesure de l’analyse d’impédance bioélectrique (BIA)

REMARQUE : La procédure du protocole BIA est mesurée à l’aide d’un dispositif d’impédance bioélectrique à fréquence unique (tableau des matériaux). Ce dispositif fournit deux valeurs (résistance et réactance) à 50 kHz. De plus, le protocole BIA décrit ici est spécifique en fonction du dispositif d’impédance bioélectrique monofréquence utilisé.

1. Standardisation et exigences techniques de l’appareil
   1. Testez l’étalonnage correct de l’appareil à l’aide de la résistance de test (500 Ω) fournie par le fabricant. Les valeurs acceptables pour la résistance et la réactance sont respectivement de 495,0 à 505,0 Ω et de -3,0 à 3,0 Ω. Assurez-vous que les électrodes cutanées correspondent à la même marque de fabricant et que l’appareil n’est pas connecté au courant électrique.
   2. Nettoyez et désinfectez l’appareil et les sondes avec de l’eau à base de solution de peroxyde d’hydrogène (1 :4). Humidifiez un chiffon propre avec la solution et frottez doucement le long des fils et à l’extérieur du boîtier de l’appareil.
2. Analyse du patient et préparation au test (pré-test)
   REMARQUE : Les patients diagnostiqués avec une cardiopathie ischémique, hommes ou femmes, et âgés de >18 ans, ont été inclus. En plus des patients présentant des comorbidités contrôlées telles que l’hypertension artérielle systémique, la dyslipidémie et le diabète sucré de type 2 ont également été inclus. Le poids et la taille moyens étaient respectivement de 70 kg et 160 cm. De plus, les patients ont été exclus s’ils présentaient l’une des caractéristiques suivantes : tabagisme actif ou arrêt du tabac <6 mois, infarctus du myocarde ou accident vasculaire cérébral au cours des 6 derniers mois, anémie, déséquilibre électrolytique et maladies chroniques terminales telles que l’insuffisance rénale ou hépatique.
   1. Informez le patient du jeûne pendant au moins 2 à 3 heures avant la mesure.
   2. Expliquez la procédure au patient.
   3. Recueillez des informations sur le sexe, l’âge, le poids (en kg) et la taille (en cm). Pour mesurer la taille et le poids, utilisez une balance de précision numérique portable et un stadiomètre de précision portable, respectivement (Table des matériaux), et effectuez les mesures selon la méthode standard décrite par Lohman et al.17.
   4. Demandez au patient de retirer tous les objets métalliques qu’il porte (montres, bagues, bracelets, colliers ou autres) pour éviter d’interférer avec les mesures. Demandez au patient d’enlever ses chaussures et ses stocks.
   5. Placez le patient en décubitus dorsal sur un lit brancard. Assurez-vous que les bras et les jambes maintiennent une séparation angulaire de 30° à 45° et que les paumes des mains sont tournées vers le haut. Si les cuisses sont trop grosses, utilisez une serviette ou un drap propre pour créer une barrière non conductrice et séparez-les. Assurez-vous également que le matériau du lit de civière n’est pas conducteur de métal.
      REMARQUE : Pour obtenir une distribution stable du liquide après que le patient ait acquis une position couchée, il est recommandé de s’allonger pendant au moins 5 minutes avant les mesures BIA.
   6. Nettoyez la zone avant de connecter les électrodes cutanées à l’aide d’un tampon imbibé d’alcool éthylique à 70 %.
   7. Placez quatre électrodes cutanées comme décrit ci-dessous. Placez toutes les électrodes cutanées selon les recommandations du fabricant et à une distance d’au moins 5 à 10 cm entre elles pour éviter toute interaction électrode-électrode.
      1. Tout d’abord, placez des électrodes proximales sur les mains comme suit : localisez une électrode sur le poignet, juste entre l’articulation carpienne lunaire-scaphoïde et l’articulation cubitus-radius. Ensuite, localisez une autre électrode au majeur, juste derrière l’articulation métacarpophalangienne.
      2. Ensuite, placez les électrodes distales sur les pieds, comme suit : localisez une électrode sur la cheville, à l’articulation entre les malléoles internes et externes et l’astragale. Ensuite, placez une autre électrode entre les articulations métatarso-phalangiennes du troisième doigt.

2. Mesures BIA

1. Connectez la sortie circulaire des fils à l’arrière de l’appareil.
2. Tout d’abord, connectez les fils de guidage de la main (proximal) - le clip rouge sur le poignet et le clip noir sur le majeur, puis connectez le guide de pied (distal) - le clip rouge sur la cheville et le clip noir sur le troisième doigt. Vérifiez que tous les clips sont placés sur le bord de l’électrode de peau.
3. Demandez au patient de ne pas bouger pendant la mesure.
4. Allumez l’appareil en appuyant sur le bouton ON . Observez immédiatement les valeurs à l’écran et attendez 30 à 60 s pour que les données de résistance et de réactance se stabilisent, puis enregistrez ces valeurs. Éteignez l’appareil en appuyant sur le bouton OFF .
5. Une fois la mesure effectuée, retirez les clips rouges et noirs pour la main et le pied, puis retirez soigneusement les électrodes cutanées et jetez-les.

3. Analyse et évaluation de l’état d’hydratation par BIVA

REMARQUE : Avant de commencer l’analyse BIA, il est nécessaire de télécharger le logiciel BIVA (Table of Materials). Notez que le logiciel BIVA est une feuille de calcul contenant des données provenant de différentes populations et des valeurs de référence de résistance et de réactance classées par sexe¹⁸.

1. Le logiciel BIVA contient les sept feuilles suivantes : guide, populations de référence, graphique de points, chemin, sujets, z-score et z-graph. Cliquez sur la feuille Population de référence et sélectionnez la ligne complète en fonction de la population à évaluer. Cette méthodologie utilise les rangées 9 et 10 (population mexicaine)¹⁹.
2. Copiez les données sélectionnées et collez-les dans la deuxième ligne.
3. Cliquez sur la feuille Sujets et remplissez manuellement les informations suivantes situées dans la deuxième ligne : Colonne 1 : ID du patient ; Colonne 2 : Seq, devrait toujours être 1 ; Colonne 3 et colonne 4 : indiquez respectivement le nom et le nom ; Colonne 5 : Sexe, attribuer F si femme ou M si homme ; Colonne 6 et colonne 7 : ajouter les valeurs de résistance et de réactance (précédemment enregistrées), respectivement ; Colonne 8 : Hauteur, indiquer la valeur en cm ; Colonne 9 : Poids, indiquer la valeur en kg ; Colonne 10 : Code Popl, indiquez une valeur comprise entre 1 et 13 qui apparaît dans la première colonne de la feuille de population de référence pour choisir la population à évaluer ; Colonne 11 : Code de groupe, ajouter une valeur comprise entre 1 et 10 pour sélectionner le patient à évaluer ; Colonne 12 : Âge, indiquez l’âge en années.
4. Cliquez sur l’option Complément dans le menu principal et cliquez sur Calculer pour obtenir les valeurs de résistance et de réactance ajustées par hauteur (colonnes 13 et 14).
5. Cliquez sur la feuille Graphique de points et le graphique R/H-Xc/H s’affichera pour les femmes ou les hommes. Ce graphique contient les ellipses de tolérance au centile de 50 %, 75 % et 95 % ajustées par populations de référence spécifiques (figure 1).
6. Lorsqu’une boîte de dialogue nommée sélectionner des groupes s’affiche, sélectionnez l’option de groupe en fonction du dernier numéro indiqué dans la feuille de sujet - Colonne 11. Ajoutez la valeur précédemment enregistrée au code de groupe et cliquez sur OK. Un vecteur sera tracé montrant les caractéristiques de la forme.
7. Interprétez l’état d’hydratation à partir du graphique comme suit : un vecteur entre les ellipses de tolérance de 50 % et 95 % indique l’euhydratation, tandis qu’un vecteur à l’extérieur du pôle supérieur de l’ellipse de tolérance à 95 % indique l’hypohydratation et un vecteur à l’extérieur du pôle inférieur de l’ellipse de tolérance à 95 % indique l’hyperhydratation.

4. Avant de commencer le protocole de test d’effort (EST)

REMARQUE : Le protocole ^20,21 du test d’effort (EST)^est mesuré à l’aide d’un tapis roulant médical spécialisé (Table des matériaux). L’EST est réalisée selon le protocole modifié de la rampe^{de Bruce 20,21} et supervisée par un cardiologue expérimenté.

1. Analyse et préparation des patients
   1. S’assurer que le patient respecte les caractéristiques suivantes avant le test : éviter toute activité physique intense au moins 1 jour avant le test et jeûner le patient au moins 4 h avant le test. Demandez au patient de porter des vêtements confortables pour le test.
   2. Expliquez au patient le protocole EST et enregistrez le sexe, l’âge, le poids (en kg) et la taille (en cm). Entrez les données de sexe, d’âge, de poids et de taille dans le système EST pour estimer automatiquement les valeurs METS, VO2 et HR/O2 pendant le test.
   3. Interrogez le patient sur toute incapacité physique (p. ex., douleur articulaire ou thoracique, dyspnée, etc.) avant l’EST. Observez la démarche du patient et assurez-vous qu’elle ne présente pas de trouble de la marche.
2. Connexion des appareils EST à l’étalonnage du patient et du système
   1. Sélectionnez et placez un masque EST adapté à la taille, puis fixez-le délicatement sur le visage du patient.
   2. Effectuez un test d’étanchéité à l’air en demandant au patient de couvrir le trou du masque et d’expirer. Aucun son ne doit être entendu.
   3. Connectez les extrémités de flux roses, l’une au trou du masque et l’autre aux fils de l’équipement EST.
   4. Attendez l’étalonnage automatique des éléments d’analyse des gaz de l’équipement EST, garantissant que le_CO2 environnemental ne dépasse pas 1 200 ppm.
   5. Demandez au patient de découvrir la région de la poitrine et de nettoyer la peau avec de l’alcool isopropylique à 70 % avant de placer les électrodes. Rasez la zone si nécessaire.
   6. Connectez les électrodes électrocardiographiques à 12 dérivations sur la poitrine du patient selon la méthode de normalisation Mason-Likar²² modifiée et la déclaration scientifique de l’AHA : normes d’exercice pour les tests et l’entraînement ^20,21 comme décrit ci-dessous.
      1. Placez quatre électrodes sur les bras : une sur le bras droit (PR) au-dessus de l’acromion, une sur le bras gauche (LA) au-dessus de l’acromion, une sur la marge costale droite (MCR) et une sur la marge costale gauche (LCM).
      2. Ensuite, placez six électrodes sur la poitrine : V1 sur le deuxième espace intercostal et sur le bord droit du sternum, V2 sur le deuxième espace intercostal et le bord gauche du sternum, V3 entre V2 et V4, V4 sur le quatrième espace intercostal croisant la ligne médio-claviculaire gauche, V5 sur le cinquième espace intercostal au niveau de la ligne axillaire antérieure gauche et V6 sur le sixième espace intercostal au niveau de la ligne niveau de la ligne axillaire moyenne gauche.
   7. Effectuez une spirométrie au repos en demandant au patient d’inspirer profondément autant que possible, puis indiquez d’expirer aussi vite et vigoureusement que possible, en essayant de maintenir au moins 6 s dans l’effort d’expiration.
   8. Évaluer les critères de reproductibilité et de qualité de la spirométrie au repos en répétant l’effort d’expiration 3x.
   9. Évaluer le volume expiratoire forcé en 1 s (VEF1) et les paramètres de capacité vitale forcée (CVF) fournis dans le système TEE.
   10. Choisissez les meilleurs paramètres que le patient atteint selon VEF1/FVC pour le surveiller pendant le test.

5. Réalisation des TEE

1. Évaluez les conditions cardiaques (électrocardiogramme [ECG] de base, fréquence cardiaque et pression artérielle) pour vous assurer que le patient ne présente pas de facteurs limitants avant de commencer l’EST.
2. Expliquez au patient que l’effort physique perçu pendant l’EST est mesuré à l’aide de l’échelle de Borg de 0 à 20²⁰.
3. Surveillez et évaluez l’EST en prêtant attention à la pression artérielle, à la fréquence cardiaque et aux changements de trace électrocardiographique toutes les 3 minutes. Continuez à surveiller la perception de tout symptôme (douleur thoracique, essoufflement, étourdissements ou fatigue extrême) et l’effort physique perçu par l’échelle de Borg. Effectuez ces évaluations comme suit.
   1. Pression artérielle : Mesurez la pression artérielle systolique et diastolique toutes les 3 minutes avec un appareil pneumatique pour évaluer une augmentation de la pression artérielle systolique proportionnelle à la charge d’exercice.
   2. Fréquence cardiaque : Enregistrez battement par battement, en temps réel, à l’aide de la télémétrie à 12 dérivations (électrocardiogramme d’effort) pour vous attendre à une augmentation linéaire de cette variable avec l’augmentation de la charge. Analysez également le rythme cardiaque pour le différencier des rythmes non sinusaux et détectez les arythmies par télémétrie.
   3. Symptômes et signes : Pendant l’intervention, demandez au patient s’il y a un inconfort, comme une douleur à la poitrine ou aux extrémités, des difficultés respiratoires, une altération de la vigilance, une diminution de l’acuité visuelle, des étourdissements ou une instabilité de la démarche, et évaluez s’il existe une faible fréquence cardiaque, une saturation en oxygène ou une pression artérielle.
   4. Perception de l’effort : Au fur et à mesure que la procédure progresse, demandez au patient le degré d’effort selon l’échelle de Borg de 0 à 20. Les chiffres les plus bas indiquent des efforts légers, tandis que les plus élevés sont lourds.
   5. Arrêter l’EST si le patient atteint > 85% de sa fréquence cardiaque (calculée en fonction de l’âge) ou si le patient ressent une gêne pendant l’effort ou présente des troubles électrocardiographiques importants (ischémie ou arythmies complexes).
4. Une fois l’EST terminée, surveillez de près la pression artérielle, la fréquence cardiaque et l’ECG du patient pendant les 1 min, 3 min, 5 min et 8 min suivants (période de récupération) et assurez-vous que ces paramètres reviennent aux valeurs de base.
5. Extrayez et enregistrez les données cardiopulmonaires du logiciel EST : METS, VO2 et HR/O2.

Résultats

Tout d’abord, les données R et Xc (toutes deux ajustées en fonction de la taille du patient) enregistrées à partir du dispositif à fréquence unique (SF-BIA) ont été utilisées pour obtenir le graphique BIVA R/Xc. Deuxièmement, nous avons classé l’état d’hydratation en euhydratation, hyperhydratation et hypohydratation. Des données représentatives sur l’hydratation de patients masculins représentés par un cercle et un triangle, âgés de 66 et 67 ans, pesant 72,2 kg et 72,3 kg, mesurant 169 cm et 16...

Discussion

Bien que l’AIB soit considérée comme une méthode sûre, pratique et non invasive, qui surmonte les limites des autres méthodes de mesure de la composition corporelle et de l’eau corporelle^19,23, il est pertinent de considérer le biais potentiel qui se produit concernant le type d’impédance bioélectrique (la méthode décrite ici est spécifique à un dispositif d’impédance bioélectrique à fréquence unique) ou la variation des étapes et des mé...

matériels

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