Valutazione del sovraccarico di fluido mediante analisi vettoriale dell'impedenza bioelettrica

Riepilogo

In questo studio, dimostriamo come valutare la presenza di sovraccarico di liquidi attraverso l'analisi vettoriale dell'impedenza bioelettrica (BIVA) e il rapporto di impedenza misurato utilizzando apparecchiature tetrapolari multifrequenza in pazienti ricoverati al pronto soccorso. BIVA e rapporto di impedenza sono strumenti affidabili e utili per prevedere risultati scadenti.

Abstract

La diagnosi precoce e la gestione del sovraccarico di liquidi sono di fondamentale importanza nella malattia acuta, poiché l'impatto dell'intervento terapeutico può comportare una diminuzione o un aumento dei tassi di mortalità. Un'accurata valutazione dello stato dei liquidi comporta una terapia appropriata. Sfortunatamente, poiché il metodo gold standard di misurazione del fluido radioisotopico è costoso, richiede tempo e manca di sensibilità nel contesto clinico di terapia acuta, vengono in genere utilizzati altri metodi meno accurati, come l'esame clinico o l'uscita di 24 ore. L'analisi vettoriale dell'impedenza bioelettrica (BIVA) è un approccio alternativo basato sull'impedenza, in cui la resistenza dei parametri grezzi e la reattanza di un soggetto sono tracciate per produrre un vettore, la cui posizione può essere valutata rispetto agli intervalli di tolleranza in un grafico R-Xc. Lo stato fluido viene quindi interpretato come normale o anormale, in base alla distanza dal vettore medio derivato da una popolazione di riferimento sana. L'obiettivo del presente studio è quello di dimostrare come valutare la presenza di sovraccarico di liquidi attraverso l'analisi vettoriale dell'impedenza bioelettrica e il rapporto di impedenza misurato con apparecchiature tetrapolari multifrequenza in pazienti ricoverati al pronto soccorso.

Introduzione

Il sovraccarico di liquidi (FO), definito come un eccesso di fluido corporeo totale o un eccesso relativo in uno o più compartimenti fluidi 1, è frequentemente osservato in pazienti critici ed è associato a una maggiore morbilità e mortalità ^1,2,3. La gamma di alterazioni nello stato di idratazione è ampia; può indicare insufficienza renale, cardiaca o epatica; e/o forse il risultato di un'eccessiva assunzione orale o di un errore iatrogeno⁴. La valutazione di routine dello stato di idratazione è impegnativa nei reparti di emergenza, poiché il gold standard della misurazione del volume radioisotopico richiede tecniche specializzate, è costoso e richiede tempo e potrebbe non riuscire a identificare i primi disturbi nello stato di idratazione. Quindi, vengono generalmente utilizzati altri metodi meno accurati, tra cui l'esame clinico e l'equilibrio dei liquidi accumulati (volume in ml in 24 ore)⁵. La determinazione accurata e sensibile dello stato del volume del fluido è necessaria per aiutare i medici a controllare i fluidi corporei, gestire la somministrazione di liquidi per via endovenosa e mantenere la stabilità emodinamica, consentendo così ai pazienti di ricevere un trattamento precoce ^3,5,6. Errori nella valutazione del volume possono portare alla mancanza di un trattamento necessario o all'implementazione di terapie non necessarie, come la somministrazione di liquidi in eccesso, entrambi correlati all'aumento dei costi di ospedalizzazione, complicanze e mortalità⁴.

Recentemente è aumentato l'interesse per l'analisi dell'impedenza bioelettrica (BIA), che è stata considerata un metodo alternativo per la classificazione dello stato di idratazione di un individuo. BIA è un metodo sicuro, non invasivo, portatile, veloce, a letto e facile da usare, progettato per la stima della composizione del compartimento corporeo. L'analisi misura l'opposizione generata dai tessuti molli al flusso di una corrente elettrica alternata iniettata nel corpo (800 μA), attraverso quattro elettrodi di superficie posti sulle mani e sui piedi. È stato dimostrato che l'acqua corporea totale stimata dal BIA ha un'elevata correlazione con quella ottenuta dalla diluizione del deuterio (r = 0,93, p = 0,01)⁷.

I dispositivi BIA sensibili alla fase valutano la misura diretta dell'angolo di fase e dell'impedenza (Z 50), ottenendo la resistenza (R) e la reattanza (Xc) in modalità a frequenza singola (₅₀ kHz) o multifrequenza (da 5 kHz a 200 kHz)⁸. Dividere i valori R e Xc per l'altezza del soggetto (in m) al quadrato - per controllare le differenze interindividuali nella lunghezza del conduttore - e tracciarli in un grafico R-Xc è il metodo utilizzato nell'analisi del vettore di impedenza bioelettrica (BIVA) per stimare lo stato del fluido. BIVA è un approccio alternativo all'impedenza, sviluppato da Piccoli et ^al.9, che utilizza la relazione spaziale tra R (cioè l'opposizione al flusso di una corrente alternata attraverso soluzioni ioniche intra ed extracellulari) e Xc per valutare l'idratazione dei tessuti molli, indipendentemente dalle equazioni di previsione della regressione multipla generate in campioni limitati e specifici¹⁰ . Pertanto, la classificazione dello stato dei liquidi è più precisa e accurata della quantificazione dell'acqua corporea totale. I valori R e Xc di un soggetto producono un vettore la cui posizione può essere valutata rispetto agli intervalli di tolleranza nel grafico R-Xc, che può essere interpretato come indicante un'idratazione normale o anormale, in base alla distanza dal vettore medio derivato da una popolazione di riferimento sana^11,12,13.

In uno studio precedente, abbiamo confrontato diversi parametri di analisi dell'impedenza bioelettrica per il rilevamento del sovraccarico di liquidi e la previsione della mortalità nei pazienti ricoverati in un pronto soccorso (DE) e dimostrato che BIVA (rischio relativo = 6,4; intervallo di confidenza al 95% da 1,5 a 27,9; p = 0,01) e rapporto di impedenza (rischio relativo = 2,7; intervallo di confidenza al 95% da 1,1 a 7,1; p = 0,04) ha migliorato la stima della probabilità di mortalità a 30 giorni³.

Il sovraccarico di fluido può anche essere stimato utilizzando il rapporto di impedenza (imp-R), che è il rapporto tra impedenza misurata a 200 kHz e impedenza misurata a 5 kHz ottenuta dalle apparecchiature di impedenza bioelettrica multifrequenza. Imp-R considera la conduzione nell'acqua corporea totale (Z₂₀₀) e negli spazi fluidi dell'acqua extracellulare (Z₅). La penetrazione di una corrente nelle celle dipende dalla frequenza e, il rapporto 200/5 kHz descrive il rapporto tra maggiore e minore ingresso di corrente nelle celle ^3,8. Se la differenza tra questi due valori diminuisce nel tempo, potrebbe indicare che le cellule stanno diventando meno sane¹⁴.

Valori di Imp-R ≤0,78 nei maschi e ≤0,82 nelle femmine sono stati osservati in individui sani¹⁵. Valori più vicini a 1,0 indicano che le due impedenze sono più vicine l'una all'altra e la cellula del corpo è meno sana. In caso di malattia critica, la resistenza della membrana cellulare a 5 kHz è ridotta e la differenza tra i valori di impedenza a 5 e 200 kHz è marcatamente inferiore, indicando un peggioramento cellulare³. I valori > 1.0 suggeriscono l'errore del dispositivo^16,17. Pertanto, l'obiettivo del presente studio è dimostrare come valutare la presenza di sovraccarico di fluido attraverso l'analisi vettoriale dell'impedenza bioelettrica, nonché utilizzando il rapporto di impedenza, misurato con apparecchiature tetrapolari multifrequenza in pazienti ricoverati al pronto soccorso.

Protocollo

Il seguente protocollo è stato approvato (REF. 3057) e segue le linee guida del comitato etico della ricerca umana dell'Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición SZ. Inoltre, è stato ottenuto il consenso preventivo dei pazienti per questo studio.

NOTA: Questa procedura deve essere utilizzata per misurare l'analisi dell'impedenza bioelettrica utilizzando apparecchiature tetrapolari multifrequenza (vedere la tabella dei materiali) e fornirà valori accurati di resistenza e reattanza a una singola frequenza di 50 kHz, nonché il rapporto tra 200 kHz e valori di impedenza di 5 kHz (200/5 kHz).

1. Prima del test

1. Eseguire la standardizzazione della persona che eseguirà le misurazioni, come qualcuno con una qualifica nell'area o che ha una vasta esperienza nell'effettuare misurazioni.
2. Chiedere al paziente di astenersi dal mangiare per 4-5 ore prima del test.
3. Testare periodicamente le apparecchiature per verificare che la misurazione dell'impedenza sia il più accurata possibile, secondo le linee guida fornite dal produttore, utilizzando una resistenza di prova con un valore noto di 500 Ω (intervallo 496-503 Ω). Assicurarsi che gli elettrodi adesivi corrispondano alle raccomandazioni del produttore.
4. Pulire l'apparecchiatura con una salvietta alla clorexidina, quindi lavarsi le mani. Se lo schermo dell'apparecchiatura mostra la legenda: cambiare la batteria, quindi sostituire la batteria.
5. Se il paziente è cosciente, spiegargli la procedura. Ottenere l'età e la misurazione accurata dell'altezza del paziente (in cm) e introdurre questi dati nell'apparecchiatura.
6. Rimuovere la scarpa e il calzino dal piede destro, così come eventuali oggetti metallici, come orologi o bracciali indossati dal paziente. Posizionare il paziente in posizione supina per 5 minuti con gambe e braccia divaricate intorno ai 45° prima di effettuare le misurazioni, verificando che non siano in contatto con nessun'altra parte del corpo. Nei pazienti con obesità, al fine di evitare il contatto tra le cosce, posizionare un foglio tra le gambe.

2. Misurazione dei parametri BIA

1. Pulire due volte le superfici in cui verranno posizionati gli elettrodi con un tampone alcolico al 70%. Posizionare due elettrodi sulla mano destra dorsalmente, uno dietro la nocca del terzo metacarpofalangeo (dito medio) e l'altro sul polso, vicino all'articolazione carpale della testa dell'ulna. Potrebbe essere utile disegnare una linea retta immaginaria tra le ossa sporgenti sul polso e quindi posizionare ciascun elettrodo al centro di quella linea.
2. Posizionare due elettrodi sul piede destro, uno dietro la terza articolazione metatarso-falangea e l'articolazione tarsale sulla caviglia tra i malleoli mediali e laterali. Per posizionare gli elettrodi, seguire le ossa sottostanti. Assicurarsi che la distanza tra gli elettrodi sul piede e sulla mano sia di almeno 5-10 cm, in base alle dimensioni della mano.
3. Collegare i fili di conduttore all'apparecchiatura, con la clip a coccodrillo rossa più vicina alle unghie e la clip nera più vicina alla caviglia o al polso; Assicurarsi che i fili non si incrocino tra loro.
4. Assicurarsi che il paziente non parli o si muova durante le misurazioni, poiché ciò influenzerà i risultati.
5. L'ID del paziente apparirà sulla prima schermata. Scorrere e modificare i parametri del paziente (sesso, età, altezza e peso). Assicurarsi che gli elettrodi siano bloccati correttamente e premere Invio. Mostrerà: misurando, sullo schermo. Ci vogliono da 6 a 10 s per misurare e un segnale acustico suonerà quando la misurazione è completa.

3. Analisi dei parametri di bioimpedenza

1. L'apparecchiatura visualizzerà i valori di impedenza grezza (Z) a quattro diverse frequenze: 5, 50, 100 e 200 kHz, nonché la resistenza e la reattanza a 50 kHz, che sono i valori necessari per classificare un paziente con sovraccarico di liquidi.
2. Scaricare il software denominato BIVA tolerance R-Xc graph¹³ (vedi Tabella dei materiali) e aprirlo.
3. Osservare che il software è in una cartella di lavoro in un programma di foglio di calcolo con sette fogli di lavoro: guida, popolazioni di riferimento, grafico a punti, percorso, soggetti, Z-score, Z-graph.
4. Fare clic con il pulsante destro del mouse sul foglio Popolazione di riferimento, scegliere la riga della popolazione di riferimento selezionata e copiarla e incollarla nella seconda riga (riga gialla).
5. Fare clic con il tasto destro sul foglio Soggetti e, nella seconda riga, inserire i seguenti dati: l'ID soggetto assegnato al paziente. Nella seconda colonna denominata Seq, metti sempre il numero 1; e facoltativamente compilare le colonne cognome e nome. Nella colonna sesso, inserisci F per paziente femminile e M per paziente di sesso maschile. Nelle due colonne successive, resistenza di ingresso e reattanza a 50 kHz ciascuna. Inserisci l'altezza (in cm) e il peso (in kg) nelle due colonne successive.
6. Nella colonna Codice popolamento inserire il numero visualizzato nella prima colonna del foglio popolazione di riferimento. Nel codice di gruppo, scegli casualmente un numero compreso tra 1 e 10 (questo numero sarà richiesto nel foglio grafico a punti), inserisci l'età del paziente nella colonna successiva.
7. Nel menu del programma del foglio di calcolo, vai alla scheda Complementi e fai clic con il pulsante destro del mouse sull'opzione Calcola per ottenere i valori di resistenza e reattanza regolati in base all'altezza e all'angolo di fase.
8. Fare clic con il pulsante destro del mouse sul foglio Grafico a punti e osservare che vengono disegnate ellissi di tolleranza del 50%, 75% e 95% per la popolazione di riferimento selezionata (ad esempio, la popolazione nella prima riga gialla nella parte superiore del foglio della popolazione di riferimento).
9. Nella finestra di dialogo, selezionare i gruppi, fare clic con il pulsante destro del mouse sul numero inserito nel codice del gruppo situato nel foglio dei soggetti e fare clic con il pulsante destro del mouse su OK. Successivamente, apparirà il grafico BIVA, con il vettore soggetto come figura geometrica (Δ, •, □).
10. I pazienti con vettori che cadono al di fuori del polo inferiore dell'ellisse di tolleranza del 75% saranno classificati come sovraccarico di liquidi (vedere Figura 1).
11. Dividere Z a 200 kHz per Z a 5 kHz - che riflette rispettivamente il compartimento totale dell'acqua corporea e dell'acqua extracellulare - al fine di ottenere il rapporto di impedenza (Imp-R). Un valore ≥0,85 indica un sovraccarico di liquidi.
    NOTA: Nei nuovi dispositivi tetrapolari multifrequenza, il grafico R-Xc è già incluso; Tuttavia, è importante assicurarsi che la popolazione di riferimento sia corretta.

Risultati

Come esempio del metodo presentato sopra, presentiamo i risultati per due donne ricoverate al pronto soccorso. L'analisi dell'impedenza bioelettrica è stata valutata al momento dell'ammissione utilizzando un dispositivo multifrequenza sensibile alla fase (vedi Tabella dei materiali) e i valori di resistenza (R) e reattanza (Xc) ottenuti sono stati utilizzati per calcolare il grafico BIVA. I risultati mostrano che i pazienti con iperidratazione avevano prognosi e caratteristiche cliniche peggiori come i ...

Discussione

È importante ricordare che diversi approcci di analisi dell'impedenza bioelettrica (BIA) sono stati proposti nella letteratura pubblicata, incluso l'uso di frequenze multiple a 1-500 kHz (MF-BIA), frequenza singola sensibile alla fase (SF-BIA) a 50 kHz e BIA spettroscopica a 5 kHz a 2 MHz. Gli studi hanno fornito risultati incoerenti per quanto riguarda l'accordo relativo alle apparecchiature BIA a frequenza singola e multipla⁶ , compresa la corrente sorgente, la frequenza, l'intervallo di impede...

Materiali

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.