급성 심부전으로 응급실에 입원한 환자에서 위상각 및 BIVA Z-점수 분석의 임상 적용

요약

이 프로토콜에서는 응급실에 입원한 급성 심부전 환자의 생체 전기 임피던스로 얻은 위상각 값과 생체 전기 임피던스 벡터 분석(BIVA) Z-점수를 얻고 해석하는 방법과 90일 사건의 예후에 대한 예측 마커로서의 임상 적용 가능성을 설명합니다.

초록

급성 심부전은 신경 호르몬 활성화가 특징이며, 이는 나트륨과 수분 저류를 유발하고 체액 울혈 증가 또는 전신 울혈과 같은 신체 구성의 변화를 유발합니다. 이 상태는 입원의 가장 흔한 이유 중 하나이며 좋지 않은 결과와 관련이 있습니다. 위상각은 세포 내 상태, 세포 무결성, 활력 및 세포 내 체수분과 세포 외 체수 사이의 공간 분포를 간접적으로 측정합니다. 이 매개변수는 건강 상태의 예측 변수이자 생존 및 기타 임상 결과의 지표로 밝혀졌습니다. 또한 입원 시 <4.8°의 위상각 값은 급성 심부전 환자의 사망률 증가와 관련이 있었습니다. 그러나 낮은 위상각 값은 심부전에서 나타나는 체액의 이동(세포 내 체수분(ICW) 구획에서 ECW(세포 외 체수분) 구획으로의 체액 이동 및 체세포 질량의 동시 감소(영양실조를 반영할 수 있음)와 같은 변화로 인한 것일 수 있습니다. 따라서, 낮은 위상각은 과수화 및/또는 영양실조에 기인할 수 있다. BIVA는 그래픽 벡터(R-Xc 그래프)를 사용하여 체세포 질량 및 혼잡 상태에 대한 추가 정보를 제공합니다. 또한 원래 R-Xc 그래프의 백분위수에 대한 타원과 동일한 패턴을 갖는 BIVA Z-점수 분석(참조 그룹의 평균값에서 표준 편차 수)을 사용하여 연조직 질량 또는 조직 수화의 변화를 감지할 수 있으며 연구자가 다른 연구 모집단의 변화를 비교하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 프로토콜은 위상각 값과 BIVA Z-점수 분석을 얻고 해석하는 방법, 임상적 적용 가능성 및 급성 심부전으로 응급실에 입원한 환자의 90일 사건 예후에 대한 예측 마커로서의 유용성을 설명합니다.

서문

급성 심부전(AHF)은 심부전증 유도체의 징후, 증상 및 악화의 급격한 시작과 나트륨 및 수분 저류를 유발하는 전신 염증 활성화를 포함한 임상적, 혈류역학적, 신경호르몬 이상이 복합적으로 작용하여 발생한다¹. 이러한 장기간의 축적은 간질성 글리코사미노글리칸(GAG) 네트워크가 기능 장애를 일으켜 버퍼링 용량을 감소시키고 GAG 네트워크의 형태 및 기능을 변화시킨다(^1,2). 이는 체액이 세포내(intracellular space)에서 세포외(extracellular space)로 이동함에 따라 체성분의 변화를 일으켜^체액의 증가를 유도하고 울혈을 유발하며, 이는 HF 입원의 가장 흔한 원인이다. 주로 체액 과부하, 구획 체액 재분배 또는 즉각적인 의학적 치료가 필요한 두 메커니즘의 조합입니다 ^4,5. 이 상태는 나쁜 예후의 주요 예측 인자 중 하나이다 ^6,7.

AHF가 65^{세 이상} 환자에서 가장 흔한 입원 원인이라는 점을 고려하면8, 응급실에 입원한 환자의 약 90%가 수액 과부하6를^{보이며, 이러한} 환자의 약 50%는 지속적인 호흡곤란 및 피로 증상 및/또는 체중 감소가 거의 없거나 전혀 없는 상태로 퇴원한다⁹. 퇴원 후 병원 내 사망률은 4%에서 8% 사이입니다. 3개월째에 8%에서 15%로 증가하며, 재입원의 경우 3개월째에 30%에서 38%까지 증가한다¹⁰. 따라서 응급실과 같은 급성 환경에서 실시간으로 코막힘을 빠르고 정확하게 평가하는 것은 치료 관리¹¹ 및 질병 예후, 이환율 및 사망률6을 결정하는 데 매우^{중요하다.}

생체 전기 임피던스 분석(BIA)은 안전하고 비침습적이며 휴대 가능한 기술에 대한 체성분을 추정하기 위해 제안되었습니다¹². 전신 임피던스를 추정하기 위해, BIA는 손과 발에 배치된 사극 표면 전극을 통해 일정한 교류를 도입하는 위상 민감 임피던스 분석기를 사용한다(¹²). 이 방법은 저항(R), 리액턴스(Xc) 및 위상각(PhA)을 결합합니다.¹³, 여기서 R은 세포 내 및 세포 외 이온 용액을 통한 교류 흐름에 대한 반대입니다. Xc는 투여된 전류(¹²)의 통과에 따른 조직 계면, 세포막 및 소기관의 전도(유전체 성분) 또는 순응의 지연이다. PhA는 R과 Xc 사이의 관계를 반영합니다. 그것은 조직의 전기적 특성에서 파생됩니다. 이는 세포막과 조직 계면에서의 전압과 전류 사이의 지연으로 표현되며, 위상에 민감한 소자^(14,15,16,17)로 측정된다.

PhA는 R 및 Xc(PA[도] = 아크탄젠트(Xc/R) x (180°/π))에 대한 원시 데이터로부터 계산되며, 세포 건강 및 세포막 구조(¹⁸)의 지표 중 하나로 간주될 뿐만 아니라 ICW 및 ECW 공간의 분포, 즉 구획의 변경된 재분포(구체적으로, 세포 내에서 세포 외 수분으로의 변화, 낮은 위상각이 보여줄 수 있는 것⁾¹⁹. 따라서 낮은 PhA 값은 과잉 수분 및/또는 영양실조로 인한 것일 수 있으며, Z-점수는 이 낮은 PhA가 연조직 질량의 손실, 조직 수화의 증가 또는 둘 다로 인한 것인지 구별하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 Z-점수의 변환은 연구자들이 서로 다른 연구 모집단의 변화를 비교하는 데 도움이 될 수 있습니다 ^3,14.

또한, PhA는 건강 상태의 예측 인자, 생존 지표 및 다양한 임상 결과에 대한 예후 표지자로 간주되며, 다른 임상 조건 20,21,22,23에서도 PhA 값이 높을수록 세포막 무결성과 활력이 더 크다는 것을 나타냅니다 ^10,13따라서 더 큰 기능. 이는 멤브레인 무결성 및 투과성 손실을 반영하여 세포 기능 손상 또는 세포 사멸을 유발하는 낮은 PhA 값과는 대조적입니다^14,22,24. 만성 심부전(CHF) 환자에서 PhA 값이 작을수록 기능 등급 분류가 더 나빠졌다²⁵. 또한 PhA 측정의 장점 중 하나는 리콜된 매개변수, 체중 또는 바이오마커가 필요하지 않다는 것입니다.

여러 연구에서는 AHF²⁶에서와 같이 유체 이동 및 유체 재분배 또는 일정하지 않은 수화 상태에 변화가 있는 환자에게 원시 BIA 측정을 사용할 것을 권장했습니다. BIA는 총 체수분(TBW), 세포 외 체수분(ECW) 및 세포 내 체수분(ICW)을 추정하는 회귀 방정식을 기반으로 하기 때문입니다. 따라서, 이러한 환자들의 제지방량 및 지방량 추정은 연조직 수화와의 생리학적 관계 때문에 편향되어 있다²⁷.

생체전기 임피던스 벡터 분석(bioelectrical impedance vectorial analysis, BIVA) 방법은 종래의 BIA 방법(²⁸)의 몇 가지 한계를 극복한다. 체세포량(BCM), 세포질량 완전성, 수화 상태 측면에서 체성분에 대한 반정량적 평가를 통해 추가 정보를 제공한다²⁹. 따라서, R-Xc 그래프(^28,30) 상의 벡터 분포 및 거리 패턴을 통해 체액량을 추정할 수 있다. BIVA는 50kHz의 주파수에서 BIA에서 파생된 전신 R 및 Xc 값을 사용하여 임피던스(Z)의 벡터 플롯을 생성하는 데 사용됩니다.

R 및 Xc의 원시 값을 조정하기 위해 매개변수 R 및 Xc는 높이(H)로 표준화되고 R/H 및 Xc/H(Ohm/m)로 표현되고 벡터로 표시됩니다. 이 벡터는 길이(TBW에 비례)와 R-Xc 그래프^16,28 상의 방향을 갖는다.

성별에 따른 R-Xc 그래프는 3개의 타원을 포함하며, 이는 건강한 기준 모집단(28,31,32)의 50%, 75% 및 95% 허용 오차 타원에 해당합니다. 타원의 타원체 형태는 R/H와 Xc/H 사이의 관계에 의해 결정됩니다. 그러나 성별별 기준 건강 모집단에서 임피던스 매개변수를 평가하기 위해 원래의 원시 BIA 매개변수를 이변량 Z-점수(BIVA Z-점수 분석에서)로 변환하고 R-Xc Z-점수 그래프^33,34에 표시했습니다. 이 그래프는 R-Xc 그래프와 비교하여 표준화된 R/H 및 Xc/H를 이변량 Z-점수로 나타내며, 즉, Z(R) 및 Z(Xc)는 기준군(³³)의 평균값에서 벗어난 표준 편차의 수를 나타냈다. Z-점수의 공차 타원은 원래 R-Xc 그래프^31,33의 백분위수에 대한 타원과 동일한 패턴을 보존했습니다. R-Xc 및 R-Xc에 대한 Z-점수 그래프는 회귀 방정식 또는 체중과 무관하게 연조직 질량 및 조직 수화의 변화를 보여주었습니다.

타원의 장축을 따른 벡터 변위는 수화 상태의 변화를 나타냅니다. 타원의 75% 극점 아래로 떨어진 단축된 벡터는 함몰 부종을 나타냅니다(감도 = 75% 및 특이도 = 86%); 그러나 함몰성 부종 검출을 위한 최적 역치는 AHF와 만성심부전 환자에서 달랐으며, 75%의 하극이 AHF 환자에 해당하고 50%가 만성심부전 환자 부종에 해당했습니다(민감도 = 85%, 특이도 = 87%)³⁵. 반면에, 보조 축을 따른 벡터 변위는 세포 질량에 해당합니다. 타원의 왼쪽은 높은 세포 질량(즉, 더 많은 연조직)을 나타내며, 여기서 짧은 벡터는 비만인에 해당하고 더 긴 벡터를 가진 운동선수와 유사한 단계를 특징으로 합니다. 반대로, 오른쪽은 더 적은 체세포 질량을 나타냈다^21,34; Picolli et ^al.31,33에 따르면, 거식증^, HIV 및 암 그룹의 벡터 점수는 악액질의 범주에 해당하는 소축의 오른쪽에 위치했습니다.

이 연구는 응급실에 입원한 AHF 환자에서 BIA를 사용하여 PhA 값을 얻고 해석하는 방법을 설명하고 90일 사건의 예후에 대한 예측 마커로서 임상적 적용 가능성/유용성을 보여주는 것을 목표로 했습니다.

프로토콜

이 프로토콜은 살바도르 주비란 국립 의학 및 영양 연구소(National Institute of Medical Sciences and Nutrition Salvador Zubirán)의 연구 윤리 위원회(REF. 3057)의 승인을 받았습니다. BIA 측정을 수행하기 위해 사극 다중 주파수 장비가 사용되었습니다( 재료 표 참조). 이 장비는 50kHz의 주파수에서 저항(R), 리액턴스(Xc) 및 위상각(PhA)에 대한 정확한 원시 값을 제공하여 최상의 신호 대 잡음비로 임피던스를 측정할 수 있었습니다. 사용된 접착 전극은 제조업체의 권장 사항에 부합해야 했습니다. 연구에 참여한 환자로부터 정보에 입각한 서면 동의를 얻었습니다.

1. 실험 및 환자 준비

참고: 이 단계는 BIA 측정을 수행하기 전에 수행되었습니다.

1. 알려진 값이 500 Ω(범위: 496-503 Ω)인 테스트 저항을 사용하여 장비를 주기적으로 테스트하여 임피던스 측정의 정확도를 확인합니다.
2. 제조업체의 지침과 문헌³⁶에 설명된 사극 방법에 따라 BIA 측정을 수행하는 직원을 교육합니다.
   알림: 환자는 최소 4-5시간 동안 금식해야 합니다. 환자가 명료하고 의식이 있는 경우 수행할 절차를 설명합니다.
3. 오른발에서 신발과 양말을 제거하고 팔찌, 시계, 반지 및 체인과 같이 환자의 피부에 닿는 금속 물체를 제거합니다.
   알림: 오른발에 부상이 있는 경우 붕대를 감고 왼쪽으로 전환합니다(두 발을 모두 덮을 수 없고 전극을 배치할 수 없는 경우 BIA 측정을 수행할 수 없음).
4. 환자의 허용 오차에 따라 환자를 누운 자세 또는 반파울러 자세로 놓고 다리와 팔을 약 45° 각도로 벌립니다. 비만 환자의 경우 허벅지 사이에 시트를 끼워 접촉을 피하십시오.
5. 리드선을 장비에 연결하십시오. 올바른 연결 방법을 보여주는 표시가 있습니다.

2. BIA 측정

1. 전극이 배치될 영역을 식별합니다. 70% 알코올 패드로 이 표면을 청소하고 알코올이 마를 때까지 기다렸다가 전극을 배치합니다(전극의 위치는 이전에 설명됨)³⁷.
   알림: BIA 측정에 대한 자세한 내용은 앞서 설명한 프로토콜³⁷을 참조하십시오.

3. R-Xc Z-스코어 그래프의 BIA 원시 파라미터 분석

1. Piccolli³⁸의 BIVA 공차 소프트웨어를 다운로드합니다(재료 표 참조).
   참고: 소프트웨어에는 7개의 통합 문서 시트(가이드/참조 모집단/포인트 그래프/경로/주제/Z-점수/Z-그래프)가 포함되어 있습니다.
2. 참조 모집단 시트를 클릭하고 환자의 특성에 따라 참조 모집단 을 선택한 다음 복사하여 첫 번째 노란색 행에 붙여넣습니다.
   참고: 소프트웨어는 첫 번째 노란색 행만 읽으며, 이 행은 참조 모집단이 배치되는 위치입니다. 참조 모집단은 1에서 10까지(Popul 코드 열)이며 노란색 아래 행에 표시됩니다.
3. Z-점수 시트를 클릭하고 참조 모집단을 삽입한 다음 환자의 데이터를 두 번째 행에 입력합니다.
   참고: 기준 모집단 데이터에는 모집단 코드(Popul Code), 기준 모집단에 포함된 환자 수(Popul Size, N),^m2 (R/H Mean)에 의한 옴 단위의 평균 저항, m² (R/H Mean)에 의한 저항 (옴)의 표준 편차, m 2 (R/H SD), m² (Xc/H Mean), 및 m² (Xc / H SD)의 높이에 의한 리액턴스 (옴 단위)의 표준 편차. 이러한 데이터는 참조 모집단 시트(A열에서 F열)에 표시됩니다.
   1. 각 환자의 의료 기록 번호를 주체 ID 필드(G 열)에 삽입합니다.
   2. 1에서 10 사이의 숫자를 그룹 코드 필드(H열)에 삽입합니다.
   3. BIA로 얻고 미터 단위의 높이로 조정된 저항 값을 R/H 주제 필드(열 I)에 삽입합니다.
   4. BIA로 얻고 미터 단위로 높이로 조정된 리액턴스 값을 Xc/H 주제 필드(열 J)에 삽입합니다.
   5. 그림 옵션 필드(열 K)에 값 1을 삽입하여 플롯을 만듭니다. 행을 건너뛰려면 셀을 비워 둡니다.
4. 스프레드시트 프로그램 메뉴를 클릭하고 보완 탭을 클릭한 다음 계산 버튼을 클릭합니다.
   알림: Z(R) 점수(L열) Z(Xc) 점수(M열)가 자동으로 계산됩니다.
5. Z-그래프 시트를 클릭합니다. 그런 다음 스프레드시트 프로그램 메뉴에서 추가 기능 탭과 새 그래프 버튼을 클릭합니다.
6. 4단계와 5단계에 따라 BIVA Z-점수 및 위상각 분석을 수행합니다.

4. BIVA Z-점수의 해석 및 분석

참고: R-Xc Z-점수 그래프에서 네 가지 패턴을 식별합니다. 장축을 따라 극단에서 아래쪽 패턴은 정체와 관련이 있는 반면 위쪽 패턴은 탈수 상태와 관련이 있습니다. 보조 축을 따라 극단에서 왼쪽 패턴은 연조직에서 더 많은 세포 질량과 관련이 있는 반면, 오른쪽 패턴은 연조직에서 더 적은 세포 질량과 관련이 있습니다. 그룹의 평균 연령에서 이변량 Z-점수를 계산하기 위해 Z(R) = (R/H 평균 연령 그룹 - 참조 모집단의 R/H 평균값) / 참조 모집단의 표준 편차 및 Z(Xc) = (그룹의 Xc/H 평균 연령 - 참조 모집단의 Xc/H 평균값) / 참조 모집단의 표준 편차 공식이 사용됩니다.

1. 50%, 75% 및 95% 타원을 시각화하고 식별합니다. x (리액턴스) 및 y (저항) 축은 표준 편차를 나타냅니다.
   참고: 성별별 R-Xc Z-점수 그래프는 수화 상태 및 BCM에 따라 분류되며, 75% 허용 타원 내의 모든 벡터는 정상 임피던스를 가진 조직을 나타내는 것으로 간주됩니다.
2. 하이드레이션 상태의 축을 식별하고 벡터를 분류합니다.
   참고: 아래쪽 극점에서 75% 허용오차 타원 아래로 떨어지는 벡터는 정체를 나타내고, 75% 허용오차 타원 내에 있는 모든 벡터는 정체가 없음을 나타냅니다. 상부 극점의 75% 허용오차 타원을 벗어나는 벡터는 탈수 상태를 나타내는 것으로 간주됩니다.
3. 그래프에서 BCM 축을 식별하고 벡터를 분류합니다.
   참고: 왼쪽으로 변위된 벡터는 더 큰 BCM을 나타내는 것으로 간주됩니다. 반대로, 그래프의 오른쪽에 있는 벡터는 더 낮은 BCM을 나타내는 것으로 분류됩니다.
4. 표시된 기준군과 기준군의 평균값 사이의 표준편차 수를 확인합니다.
   참고: 아래쪽 극(장축)의 75% 허용 오차 타원 아래로 떨어지고 왼쪽(단축)의 75% 타원 외부에 있는 벡터는 BCM(덜 연조직)이 감소하는 혼잡 상태를 나타내는 것으로 해석되는 반면, 오른쪽(단축)에 있는 벡터는 BCM(더 연조직)이 증가하는 혼잡 상태를 나타내는 것으로 해석됩니다.
5. 반면, 아래쪽 극(장축)의 75% 허용 타원 위에 있고 왼쪽(단축)의 75% 타원 바깥쪽에 있는 벡터는 BCM(덜 연조직)이 감소하여 비혼 상태를 나타내는 것으로 해석되는 반면, 오른쪽(단축)에 있는 벡터는 BCM(더 연조직)이 증가함에 따라 비혼 상태를 나타내는 것으로 해석됩니다.

5. PhA 직접 계산 및 해석

참고: PhA를 계산하려면 원시 R 50 및 Xc₅₀ 값이 필요합니다.

1. 원시 R 50 및 Xc₅₀ 값을 공식에 대입합니다.
   참고 : RStudio의 공식 : atan (Xc 50 / R₅₀) * (₁₈₀ ° / π); Microsoft Excel의 수식 : = ATAN (Xc 50 / R₅₀) * (₁₈₀ ° / PI). 결과는 도 단위로 표시됩니다.
   PhA는 일반적으로 5°에서 7° 사이입니다. 그러나 건강한 운동선수의 경우 9.5° 이상의 값에 도달할 수 있습니다. 입원 시 PhA 값이 4.8° 미만인 경우, 피험자는 90일 사건(사망 또는 재입원)에 대한 HR이 2.7(95% CI 1.08-7.1, p=0.03)³⁹ 이고 향후 24개월 내 사망률에 대한 HR이 2.67이다(95% CI 1.21-5.89, p=0.01)²⁰.

결과

위에서 설명한 프로토콜에 따라 응급실에 입원한 AHF 환자 4명(여성 2명, 남성 2명)의 데이터를 위상각 값 및 BIVA Z-점수 분석의 임상적 적용 가능성의 예로 제시합니다. BIA 측정은 입원 후 24시간 이내에 위상 민감 다중 주파수 장비를 사용하여 수행되었습니다.

연령 그룹의 평균에서 이변량 Z-점수를 계산하기 위해 Z(R) = (연령 그룹의 R/H 평균값 - 참조 모집단의 R/H 평균값) / 참조 ...

토론

이 프로토콜은 AHF로 응급실에 입원한 환자를 위한 임상 실습에서 R-Xc Z-점수 분석을 사용하는 유용성을 설명합니다. AHF 환자의 입원 주된 이유가 코막힘이라는 점을 고려할 때, 빠르고 정확한 발견과 평가는 환자의 예후에 매우 중요하다⁶.

이 기사는 AHF의 다양한 임상 증상과 BIVA Z-점수 분석(혼잡 상태 및 BCM)을 사용하여 환자를 정확하고 안정적으로 평가하고...

자료

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.