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要約

このプロトコルでは、位相角値と生体電気インピーダンスベクトル解析(BIVA)Zスコアを取得および解釈する方法を説明します 救急科に入院した急性心不全患者の生体電気インピーダンスによって得られたZスコアと、90日間のイベントの予後の予測マーカーとしての臨床的適用性。

要約

急性心不全は、神経ホルモンの活性化を特徴とし、ナトリウムと水分の貯留につながり、体液のうっ血の増加や全身のうっ血などの体組成の変化を引き起こします。この状態は、入院の最も一般的な理由の1つであり、予後不良と関連しています。位相角は、細胞内の状態、細胞の完全性、活力、および細胞内と細胞外の体水分の間の空間の分布を間接的に測定します。このパラメータは、健康状態の予測因子であり、生存率およびその他の臨床転帰の指標であることがわかっています。さらに、入院時の位相角値が<4.8°であったことは、急性心不全患者の死亡率の上昇と関連していた。ただし、位相角値が低いのは、心不全に存在する細胞内体水(ICW)コンパートメントからECW(細胞外体水)コンパートメントへの体液の移動や、体細胞量の同時減少(栄養失調を反映する可能性がある)などの変化が原因である可能性があります。したがって、位相角が低いのは、水分過多および/または栄養失調が原因である可能性があります。BIVAは、体細胞の質量とうっ血状態に関する追加情報をグラフィカルなベクトル(R-Xcグラフ)で提供します。さらに、元のR-Xcグラフのパーセンタイルの楕円と同じパターンを持つBIVA Zスコア分析(参照グループの平均値からの標準偏差の数)を使用して、軟部組織の質量または組織の水分補給の変化を検出でき、研究者がさまざまな研究集団の変化を比較するのに役立ちます。このプロトコルでは、位相角値と BIVA Z スコア分析の取得方法と解釈方法、それらの臨床的適用性、および急性心不全で救急科に入院した患者の 90 日間のイベントの予後の予測マーカーとしての有用性について説明します。

概要

急性心不全(AHF)は、HF誘導体の徴候、症状、悪化の急速な発症と、ナトリウムと水分の貯留につながる全身性炎症活性化を含む臨床的、血行動態的、神経ホルモン学的異常の組み合わせに起因します1。この長期蓄積により、間質性グリコサミノグリカン(GAG)ネットワークが機能不全に陥り、緩衝能力が低下し、GAGネットワークの形態と機能が変化します1,2。これは、体液が細胞内空間から細胞外空間に移動することによる体組成の変化に寄与し3、体液の増加を誘発し、心不全による入院の最も一般的な原因であるうっ血を引き起こします。これは主に、体液過負荷、区画体液の再分配、または両方のメカニズムの組み合わせであり、直ちに医師の診察が必要です4,5。この状態は、予後不良の主な予測因子の1つです6,7。

AHFが65歳以上の患者の入院の最も一般的な原因であることを考えると8、救急外来に入院した患者の約90%が体液過多を呈し6、これらの患者の約50%が呼吸困難や疲労の持続的な症状、および/または体重減少が最小限またはまったくない状態で退院しています9.院内死亡率は退院後4%から8%の範囲です。3か月で8%から15%に増加し、再入院の場合、率は3か月で30%から38%の範囲です10。したがって、救急科などのリアルタイムおよび急性期の状況での鬱血の迅速かつ正確な評価は、治療管理11 および疾患の予後、罹患率、および死亡率を決定するために重要です6。

生体電気インピーダンス分析(BIA)は、安全で非侵襲的でポータブルな技術12の体組成を推定するために提案されています。全身インピーダンスを推定するために、BIAは、手足に配置された四極表面電極を通して一定の交流電流を導入する位相感応インピーダンスアナライザを使用する12。この方法は、抵抗(R)、リアクタンス(Xc)、および位相角(PhA)13を組み合わせたもので、Rは細胞内および細胞外のイオン溶液を通る交流の流れに対する反対です。Xcは、投与電流12の通過に伴う組織界面、細胞膜、およびオルガネラの伝導(誘電成分)またはコンプライアンスの遅延である。PhA は R と Xc の関係を反映しています。それは組織の電気的特性に由来します。これは、細胞膜と組織界面における電圧と電流の間のラグとして表され、位相感受性デバイス14、15、16、17で測定されます。

PhAは、RおよびXcの生データ(PA[度]=アークタンジェント(Xc/R)x(180°/π))から計算され、細胞の健康および細胞膜構造の指標の1つと見なされ18、ICWおよびECW空間の分布の指標、すなわち、区画の再分配の変化(具体的には、細胞内水から細胞外水への変化、 低い位相角が示すことができるもの)19。したがって、PhA値が低いのは水分過多および/または栄養失調が原因である可能性があり、Zスコアを使用して、この低いPhAが軟部組織質量の喪失、組織水分補給の増加、またはその両方によるものかどうかを区別できます。さらに、Zスコアの変換は、研究者がさまざまな研究集団の変化を比較するのに役立つ可能性があります3,14。

さらに、PhAは健康状態の予測因子、生存の指標、およびさまざまな臨床転帰の予後マーカーと見なされています3,20、他の臨床状態下でも20,21,22,23、PhA値が高いほど細胞膜の完全性と活力が高いことを示します10,13したがって、より優れた機能性。これは、膜の完全性と透過性の喪失を反映し、細胞機能障害や細胞死につながる低いPhA値とは対照的です14,22,24。慢性心不全(CHF)の患者では、PhA値が小さいほど機能的分類が悪化した25。さらに、PhA測定の利点の1つは、リコールされたパラメータ、体重、またはバイオマーカーを必要としないことです。

いくつかの研究では、体液シフトや体液の再分配に変化があった患者、またはAHF26のように水分補給の状態が一定でない患者に生のBIA測定値を使用することが推奨されています。これは、BIAが総体水分(TBW)、細胞外体水(ECW)、細胞内体水分(ICW)を推定する回帰式に基づいているためです。したがって、そのような患者における除脂肪量および脂肪量の推定は、軟部組織の水分補給との生理学的関係のために偏っている27。

生体電気インピーダンスベクトル解析(BIVA)法は、従来のBIA法28のいくつかの限界を克服する。これは、体細胞量(BCM)、細胞質量の完全性、および水分補給状態の観点からの体組成の半定量的評価を通じて追加情報を提供します29。したがって、R−Xcグラフ28,30上のベクトル分布および距離パターンによる体液量の推定を可能にする。BIVAは、50kHzの周波数でBIAから導出された全身のR値とXc値を使用して、インピーダンス(Z)のベクトルプロットを作成するために使用されます。

R と Xc の生の値を調整するために、パラメーター R と Xc を高さ (H) で標準化し、R/H と Xc/H を Ohm/m で表し、ベクトルとしてプロットします。このベクトルは、R−Xcグラフ16,28上で長さ(TBWに比例する)と方向を有する。

性特異的なR-Xcグラフには3つの楕円が含まれており、これらは健康な参照集団の50%、75%、および95%の許容楕円に対応します28,31,32;楕円体の楕円体形は、R/H と Xc/H の関係によって決まります。ただし、性別固有の参照健康集団のインピーダンスパラメータを評価するために、元の生のBIAパラメータを二変量Zスコアに変換し(BIVA Zスコア分析で)、R-XcZスコアグラフにプロットしました33,34。このグラフは、R-Xcグラフと比較して、標準化されたR/HおよびXc/Hを二変量Zスコアとして表し、すなわち、Z(R)およびZ(Xc)は、参照群の平均値から離れた標準偏差の数を示した33。Zスコアの許容誤差楕円は、元のR-Xcグラフ31,33のパーセンタイルの楕円と同じパターンを保存しました。R-XcとR-XcのZスコアグラフは、回帰式や体重とは無関係に、軟部組織の質量と組織の水分量の変化を示しました。

楕円の長軸に沿ったベクトル変位は、水和状態の変化を示しました。楕円の75%極を下回る短縮ベクトルは、孔食浮腫を示しました(感受性=75%、特異度=86%)。しかし、孔食浮腫の検出に最適な閾値はAHF患者とCHF患者で異なり、下極の75%はAHF患者に対応し、50%はCHF患者の浮腫に対応しました(感受性=85%および特異度=87%)35。一方、短軸に沿ったベクトル変位は細胞質量に対応しました。楕円の左側は、細胞量が多い(すなわち、軟部組織が多い)ことを示しており、短いベクターは肥満の個人に対応し、ベクターが長い運動神経の人と同様の位相を特徴としていました。それどころか、右側は体細胞量が少ないことを示しました21,34。Picolli et al.31,33によると、食欲不振、HIV、および癌グループのベクターのスコアは、悪液質のカテゴリに対応する短軸の右側に位置していました。

本研究は、救急外来に入院したAHF患者を対象に、BIAを用いてPhA値の取得方法と解釈方法を説明し、90日事象の予後の予測マーカーとしての臨床的応用性/有用性を示すことを目的とした。

プロトコル

このプロトコルは、国立医科学栄養研究所の研究倫理委員会Salvador Zubiránによって承認されました(REF.3057)。BIA測定を実施するために、四極多周波装置を使用しました( 材料表を参照)。この装置は、50 kHzの周波数で抵抗(R)、リアクタンス(Xc)、および位相角(PhA)の正確な生の値を提供し、最適な信号対雑音比でインピーダンスを測定することができました。使用する接着電極は、メーカーの推奨に対応する必要がありました。インフォームドコンセントは、研究に関与した患者から得られました。

1.実験と患者の準備

メモ:これらの手順は、BIA測定を実行する前に実行しました。

  1. 500 Ω(範囲:496-503 Ω)の既知の値を持つテスト抵抗を使用して、機器を定期的にテストしてインピーダンス測定の精度を確認します。
  2. 製造元の指示および文献36に記載されている四極法に従ってBIA測定を実行する担当者を教育します。
    注:患者は少なくとも4〜5時間絶食する必要があります。患者が明晰で意識がある場合は、実施される手順を説明します。
  3. 右足から靴と靴下、およびブレスレット、時計、指輪、チェーンなど、患者の皮膚に接触する金属物をすべて取り外します。
    注意: 右足に怪我がある場合は、包帯を巻いて左側に切り替えます(どちらの足もカバーを外したり、電極を配置したりすることができない場合、BIA測定は実行できません)。
  4. 患者の許容範囲に応じて、患者を仰臥位または半ファウラーの姿勢に置き、脚と腕を約45°の角度で広げます。肥満の患者では、太ももの間にシートを敷いて、太もも同士が接触しないようにします。
  5. リード線を機器に接続します。それらを接続する正しい方法を示す表示があります。

2. BIA測定

  1. 電極を配置する領域を特定します。70%アルコールパッドを使用して、これらの表面を清掃し、アルコールが乾くまで待って電極を配置します(電極の位置は前述しました)37。
    注:BIA測定の詳細については、前述のプロトコルを参照してください 37.

3. R-Xc ZスコアグラフにおけるBIA生パラメータの解析

  1. Piccolli38のBIVA公差ソフトウェアをダウンロードします(材料表を参照)。
    注:ソフトウェアには、7つのワークブックシート(ガイド/参照母集団/ポイントグラフ/パス/被験者/Zスコア/Zグラフ)が含まれています。
  2. [Reference population (参照母集団)] シートをクリックし、患者の特性に応じて 参照母集団 を選択し、コピーして最初の黄色の行に貼り付けます。
    注: ソフトウェアは、参照母集団が配置されている最初の黄色の行のみを読み取ります。参照母集団は 1 から 10 (Popul コード 列) で、黄色の下の行に表示されます。
  3. Zスコアシートをクリックし、参照母集団を挿入して、患者のデータを2行目に入力します。
    注:参照母集団データには、母集団コード(Popul Code)、参照母集団に含まれる患者数(Popul Size、N)、m 2の高さによるオーム単位の平均抵抗値(R / H平均)、m2の高さによる抵抗値(オーム単位)の標準偏差(R / H SD)、M 2単位の高さによるオーム単位の平均リアクタンス(Xc / H平均)、 m2(Xc / H SD)の高さによるオーム単位のリアクタンスの標準偏差。これらのデータは、参照母集団シート(列AからF)に表示されます。
    1. 各患者のカルテ番号を [患者 ID ] フィールド (列 G) に挿入します。
    2. 1 から 10 までの数値を [グループ コード ] フィールド(列 H)に挿入します。
    3. BIAで取得し、メートル単位の高さで調整した抵抗値を R/Hサブジェクト フィールド(列I)に挿入します。
    4. BIAで取得し、メートル単位の高さで調整したリアクタンス値を Xc/Hサブジェクト フィールド(列J)に挿入します。
    5. [ 作図オプション ]フィールド(列K)に値1を挿入して、プロットを作成します。行をスキップするには、セルを空白のままにします。
  4. スプレッドシート のプログラムメニューをクリックし、[ 補数 ]タブをクリックして、[ 計算] ボタンをクリックします。
    注意: Z(R)スコア(列L)Z(Xc)スコア(列M)が自動的に計算されます。
  5. Zグラフシートをクリックします。次に、スプレッドシートのプログラムメニューで、[アドイン]タブと[新しいグラフ]ボタンをクリックします。
  6. ステップ 4 とステップ 5 に従って、BIVA Z スコアと位相角の分析を実行します。

4. BIVA Zスコアの解釈と分析

メモ: R-Xc Zスコアグラフの4つのパターンを特定します。長径に沿った極端では、下のパターンは混雑に関連し、上のパターンは脱水状態に関連付けられています。短軸に沿った極端なパターンでは、左のパターンは軟部組織の細胞量の増加に関連していますが、右のパターンは軟部組織の細胞量の減少に関連しています。グループの平均年齢から二変量Zスコアを計算するには、次の式が使用されます:Z(R)=(R / H平均年齢グループ-参照母集団のR / H平均値)/参照母集団の標準偏差およびZ(Xc)=(グループのXc / H平均年齢-参照母集団のXc / H平均値)/参照母集団の標準偏差。

  1. 50%、75%、95% の楕円を可視化して特定します。 x 軸(リアクタンス)と y 軸(抵抗)は標準偏差を示します。
    注:性別特異的なR-Xc Zスコアグラフは、水分補給状態とBCMに従って分類され、75%許容楕円内のすべてのベクトルは、正常なインピーダンスを持つ組織を示していると見なされます。
  2. 水和状態の軸を特定し、ベクトルを分類します。
    注: 下極の許容誤差 75% の楕円を下回るベクトルは輻輳を示し、許容誤差 75% の楕円内にあるすべてのベクトルは輻輳がないことを示します。上極の許容誤差 75% の楕円の外側にあるベクトルは、脱水状態を示していると見なされます。
  3. グラフ上のBCM軸を特定し、ベクトルを分類します。
    注:左側に変位するベクトルは、より大きなBCMを示すと見なされます。逆に、グラフの右側のベクトルは、BCMが低いことを示すものとして分類されます。
  4. プロットされた値と参照グループの平均値の間の標準偏差の数を特定します。
    注:下極(長軸)の75%許容楕円を下回り、左側(短軸)の75%楕円の外側にあるベクトルは、BCMの減少(軟部組織が少ない)の混雑状態を示していると解釈され、右側(短軸)にあるベクトルは、BCMの増加(軟部組織が多い)の混雑状態を示していると解釈されます。
  5. 一方、下極の75%許容楕円(長径)を越え、左側の75%楕円の外側(短軸)にあるベクトルは、BCMが減少する(軟部組織が少ない)非うっ血状態を示していると解釈され、右側(短軸)にあるベクトルは、BCMが増加してうっ血していない状態(軟部組織が多い)を示していると解釈されます。

5. PhAの直接計算と解釈

注:PhAを計算するには、生のR 50およびXc50値が必要です。

  1. 生の R 50 と Xc50 の値を式に代入します。
    注:RStudioの式:atan(Xc 50 / R50)*(180°/ π);Microsoft Excelの数式:= ATAN(Xc 50 / R50)*(180°/ PI)。結果は度数で表されます。
    PhAは通常5°から7°の範囲です。ただし、健康なアスリートでは9.5°を超える値に達する可能性があります。入院時にPhA値が4.8°未満の場合、被験者のHRは2.7(95%CI 1.08-7.1、p = 0.03)39 で、90日間のイベント(死亡率または再入院)を呈し、次の24か月の死亡率のHRは2.67(95%CI 1.21-5.89、p = 0.01)20です。

結果

上記のプロトコルに従って、位相角値とBIVA Zスコア分析の臨床的適用性の例として、救急科に入院した4人のAHF患者(女性2人、男性2人)のデータを提示します。BIA測定は、入院後24時間以内に位相に敏感な多周波機器を使用して実施されました。

年齢層の平均から二変量Zスコアを計算するために、Z(R)=(年齢層のR / H平均値-参照母集団のR / H平均値)/参照母集団の標準偏差、?...

ディスカッション

このプロトコルでは、AHF の救急部門に入院した患者の臨床診療で R-Xc Z スコア分析を使用することの有用性について説明します。AHF患者の場合、入院の主な理由はうっ血であることを考えると、その迅速かつ正確な検出と評価は患者の転帰にとって非常に重要です6。

この記事では、AHFのさまざまな臨床症状と、BIVA Zスコア分析(うっ血状態とBCM)を使用?...

開示事項

著者らは、競合する利害関係がないことを宣言します。

謝辞

著者は教授に感謝します。イタリアのパドヴァ大学医学部および外科科学科の Piccoli 氏と Pastori 氏には、BIVA ソフトウェアを提供していただきました。この研究は、資金提供、公的機関、商業部門、非営利部門から特定の助成金を受けていません。このプロトコル/研究は、国家科学技術評議会(CONACYT)奨学金(CVU 856465)の支援を受けたマリア・フェルナンダ・ベルナル・セバージョスの博士論文の一部です。

資料

NameCompanyCatalog NumberComments
Alcohol 70% swabs NANAAny brand can be used
BIVA software 2002NANAIs 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 WipesNANAAny brand can be used
Examination tableNANAAny brand can be used
Leadwires square socketBodyStatSQ-WIRES
Long Bodystat 0525 electrodesBodyStatBS-EL4000
Quadscan 4000 equipmentBodyStatBS-4000Impedance 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.

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