Application clinique des analyses de l’angle de phase et du score Z BIVA chez les patients admis aux urgences pour insuffisance cardiaque aiguë

Résumé

Dans ce protocole, nous expliquons comment obtenir et interpréter les valeurs d’angle de phase et le score Z de l’analyse vectorielle d’impédance bioélectrique (BIVA) obtenus par impédance bioélectrique chez les patients atteints d’insuffisance cardiaque aiguë admis aux urgences et leur applicabilité clinique en tant que marqueur prédictif du pronostic d’un événement à 90 jours.

Résumé

L’insuffisance cardiaque aiguë est caractérisée par une activation neurohormonale, qui entraîne une rétention de sodium et d’eau et provoque des altérations de la composition corporelle, telles qu’une augmentation de la congestion des fluides corporels ou une congestion systémique. Cette condition est l’une des raisons les plus courantes d’admission à l’hôpital et a été associée à de mauvais résultats. L’angle de phase mesure indirectement l’état intracellulaire, l’intégrité cellulaire, la vitalité et la distribution des espaces entre l’eau corporelle intracellulaire et extracellulaire. Ce paramètre s’est avéré être un prédicteur de l’état de santé et un indicateur de survie et d’autres résultats cliniques. De plus, des valeurs d’angle de phase de <4,8° à l’admission étaient associées à une mortalité plus élevée chez les patients atteints d’insuffisance cardiaque aiguë. Cependant, de faibles valeurs d’angle de phase peuvent être dues à des altérations, telles que le déplacement des fluides d’un compartiment intracellulaire de l’eau corporelle (ICW) vers un compartiment ECW (eau corporelle extracellulaire) et une diminution concomitante de la masse cellulaire corporelle (qui peut refléter la malnutrition), qui sont présentes dans l’insuffisance cardiaque. Ainsi, un faible angle de phase peut être dû à une surhydratation et/ou à une malnutrition. BIVA fournit des informations supplémentaires sur la masse des cellules corporelles et l’état de congestion à l’aide d’un vecteur graphique (graphique R-Xc). De plus, une analyse BIVA Z-score (le nombre d’écarts-types par rapport à la valeur moyenne du groupe de référence) qui a le même modèle que celui des ellipses pour les percentiles sur le graphique R-Xc original peut être utilisée pour détecter les changements dans la masse des tissus mous ou l’hydratation des tissus et peut aider les chercheurs à comparer les changements dans différentes populations étudiées. Ce protocole explique comment obtenir et interpréter les valeurs d’angle de phase et les analyses BIVA Z-score, leur applicabilité clinique et leur utilité en tant que marqueur prédictif pour le pronostic d’un événement à 90 jours chez les patients admis aux urgences pour insuffisance cardiaque aiguë.

Introduction

L’insuffisance cardiaque aiguë (AHF) résulte de l’apparition rapide de signes, de symptômes et d’une exacerbation des dérivés de l’IC et d’une combinaison d’anomalies cliniques, hémodynamiques et neurohormonales, y compris l’activation inflammatoire systémique, qui entraîne une rétention de sodium et d’eau¹. Cette accumulation à long terme entraîne le dysfonctionnement des réseaux de glycosaminoglycanes interstitiels (GAG), ce qui entraîne une réduction de la capacité tampon et une modification de la forme et de la fonction des réseaux GAG ^1,2. Cela contribue à des altérations de la composition corporelle dues au déplacement des fluides de l’espace intracellulaire vers l’espace extracellulaire³, induisant ainsi une augmentation des fluides corporels et conduisant à la congestion, qui est la cause la plus fréquente d’hospitalisation avec IC. Il s’agit principalement d’une surcharge hydrique, d’une redistribution compartimentale des fluides ou d’une combinaison des deux mécanismes qui nécessitent des soins médicaux immédiats ^4,5. Cette condition est l’un des principaux prédicteurs d’un mauvais pronostic ^6,7.

Étant donné que l’AHF est la cause la plus fréquente d’hospitalisation chez les patients âgés de plus de 65 ans⁸, environ 90 % des personnes admises à l’urgence présentent une surcharge hydrique⁶, et environ 50 % de ces patients sortent de l’hôpital avec des symptômes persistants de dyspnée et de fatigue, et/ou une perte de poids minime ou nulle⁹. Les taux de mortalité à l’hôpital varient de 4 % à 8 % après la sortie de l’hôpital ; Il y a une augmentation de 8 % à 15 % à trois mois, et pour la réhospitalisation, les taux varient de 30 % à 38 % à 3 mois¹⁰. Par conséquent, l’évaluation rapide et précise de la congestion en temps réel et dans des contextes aigus, tels qu’un service d’urgence, est cruciale pour la prise en charge thérapeutique¹¹ et la détermination du pronostic, de la morbidité et de la mortalité de la maladie⁶.

L’analyse d’impédance bioélectrique (BIA) a été suggérée pour estimer la composition corporelle afin d’être une technique sûre, non invasive et portable¹². Pour estimer l’impédance d’un corps entier, BIA utilise un analyseur d’impédance sensible à la phase qui introduit un courant alternatif constant à travers des électrodes de surface tétrapolaires placées sur les mains et les pieds¹². Cette méthode combine la résistance (R), la réactance (Xc) et l’angle de phase (PhA)¹³, où R est l’opposition au flux du courant alternatif à travers la solution ionique intracellulaire et extracellulaire. Xc est le retard de conduction (composants diélectriques) ou de conformité des interfaces tissulaires, des membranes cellulaires et des organites avec le passage du courant administré¹². Le PhA reflète la relation entre R et Xc. Il est dérivé des propriétés électriques du tissu ; Il est exprimé comme le décalage entre la tension et le courant à l’interface de la membrane cellulaire et des tissus et est mesuré avec des dispositifs sensibles à la phase^14,15,16,17.

Le PhA est calculé à partir de données brutes sur R et Xc (PA [degrés] = tangente d’arc (Xc/R) x (180°/π)), et il est considéré comme l’un des indicateurs de la santé cellulaire et de la structure de la membrane cellulaire¹⁸, ainsi qu’un indicateur de la distribution des espaces ICW et ECW, c’est-à-dire les redistributions modifiées des compartiments (en particulier, les changements de l’eau intracellulaire à l’eau extracellulaire, que les faibles angles de phase peuvent montrer)¹⁹. Ainsi, une faible valeur de PhA peut être due à une surhydratation et/ou à une malnutrition, et le score Z pourrait être utilisé pour différencier si cette faible valeur de PhA est due à la perte de masse des tissus mous, à une augmentation de l’hydratation des tissus, ou aux deux. De plus, la transformation du score Z pourrait aider les chercheurs à comparer les changements dans différentes populations étudiées ^3,14.

De plus, le PhA est considéré comme un prédicteur de l’état de santé, un indicateur de survie et un marqueur pronostique pour différents résultats cliniques 3,20, même dans d’autres conditions cliniques 20,21,22,23, où des valeurs élevées de PhA indiquent une plus grande intégrité et vitalité de la membrane cellulaire ^10,13et donc une plus grande fonctionnalité. Cela contraste avec les faibles valeurs de PhA, qui reflètent l’intégrité de la membrane et la perte de perméabilité, entraînant une altération de la fonction cellulaire ou même la mort cellulaire^14,22,24. Chez les patients atteints d’insuffisance cardiaque chronique (ICC), des valeurs de PhA plus faibles étaient associées à une classification de classe fonctionnelle moins bonne²⁵. De plus, l’un des avantages de la mesure du PhA est qu’elle ne nécessite pas de rappels de paramètres, de poids corporel ou de biomarqueurs.

Plusieurs études ont recommandé l’utilisation de mesures brutes de BIA chez les patients qui présentaient des altérations dans les changements et les redistributions de fluides ou un état d’hydratation non constant, comme ceux de l’AHF²⁶. En effet, le BIA est basé sur des équations de régression qui estiment l’eau corporelle totale (TBW), l’eau corporelle extracellulaire (ECW) et l’eau corporelle intracellulaire (ICW). Par conséquent, les estimations de la masse maigre et de la masse grasse chez ces patients sont biaisées en raison de la relation physiologique avec l’hydratation des tissus mous²⁷.

La méthode d’analyse vectorielle de l’impédance bioélectrique (BIVA) permet de surmonter certaines limites de la méthode BIA conventionnelle²⁸. Il fournit des informations supplémentaires grâce à une évaluation semi-quantitative de la composition corporelle en termes de masse cellulaire corporelle (BCM), d’intégrité de la masse cellulaire et d’état d’hydratation²⁹. Ainsi, il permet une estimation du volume de fluide corporel à travers des modèles de distribution vectorielle et de distance sur un graphe R-Xc^28,30. BIVA est utilisé pour créer un tracé vectoriel d’impédance (Z) à l’aide des valeurs R et Xc du corps entier dérivées de BIA à une fréquence de 50 kHz.

Pour ajuster les valeurs brutes de R et Xc, les paramètres R et Xc sont normalisés par la hauteur (H), exprimés en R/H et Xc/H en Ohm/m, et tracés sous forme de vecteur ; ce vecteur a une longueur (proportionnelle au TBW) et une direction sur le graphe R-Xc^16,28.

Un graphique R-Xc spécifique au sexe contient trois ellipses, qui correspondent aux ellipses de tolérance de 50 %, 75 % et 95 % d’une population de référence en bonne santé 28,31,32 ; la forme ellipsoïdale des ellipses est déterminée par la relation entre R/H et Xc/H. Cependant, pour évaluer les paramètres d’impédance dans une population de santé de référence spécifique au sexe, les paramètres bruts originaux du BIA ont été transformés en scores Z bivariés (dans une analyse du score Z BIVA) et tracés sur un graphique R-Xc Z-score^33,34. Ce graphique, comparé à un graphique R-Xc, représentait le R/H et le Xc/H standardisés sous la forme d’un score Z bivarié, c’est-à-dire que Z(R) et Z(Xc) indiquaient le nombre d’écarts-types par rapport à la valeur moyenne du groupe de référence³³. Les ellipses de tolérance du score Z ont conservé le même schéma que celui des ellipses pour les percentiles sur le graphique R-Xc original^31,33. Les graphiques Z-score pour R-Xc et R-Xc ont montré des changements dans la masse des tissus mous et l’hydratation des tissus indépendamment des équations de régression ou du poids corporel.

Les déplacements vectoriels le long du grand axe des ellipses indiquaient des changements dans l’état d’hydratation ; un vecteur raccourci qui tombait en dessous du pôle 75 % d’une ellipse indiquait un œdème par piqûres (sensibilité = 75 % et spécificité = 86 %) ; cependant, le seuil optimal pour la détection de l’œdème par piqûres était différent chez les patients atteints de FAH et d’ICC, où le pôle inférieur de 75 % correspondait aux patients atteints de FAH, et 50 % correspondait à l’œdème des patients atteints d’ICC (sensibilité = 85 % et spécificité = 87 %)³⁵. D’autre part, les déplacements vectoriels le long du petit axe correspondaient à la masse de la cellule. Le côté gauche des ellipses indiquait une masse cellulaire élevée (c’est-à-dire plus de tissus mous), où les vecteurs plus courts correspondaient aux personnes obèses et étaient caractérisés par des phases similaires à celles des personnes athlétiques, qui avaient des vecteurs plus longs. Au contraire, le côté droit indiquait moins de masse cellulaire corporelle ^21,34 ; selon Picolli et al.31,33, les scores des vecteurs des groupes anorexie, VIH et cancer étaient situés sur le côté droit du petit axe^, ce qui correspond à la catégorie de cachexie.

Cette étude visait à expliquer comment obtenir et interpréter les valeurs de PhA en utilisant le BIA chez les patients atteints de FAH qui ont été admis dans un service d’urgence et à montrer leur applicabilité/utilité clinique en tant que marqueur prédictif du pronostic des événements à 90 jours.

Protocole

Le protocole a été approuvé par le Comité d’éthique de la recherche de l’Institut national des sciences médicales et de la nutrition Salvador Zubirán (RÉF. 3057). Pour effectuer les mesures de BIA, un équipement tétrapolaire à fréquences multiples a été utilisé (voir le tableau des matériaux). Cet équipement a fourni des valeurs brutes précises pour la résistance (R), la réactance (Xc) et l’angle de phase (PhA) à une fréquence de 50 kHz, ce qui a permis de mesurer l’impédance avec le meilleur rapport signal/bruit. Les électrodes adhésives utilisées devaient correspondre aux recommandations du fabricant. Le consentement écrit éclairé des patients participant à l’étude a été obtenu.

1. Préparation expérimentale et patiente

REMARQUE : Ces étapes ont été effectuées avant d’effectuer une mesure BIA.

1. Testez périodiquement l’équipement pour vérifier la précision des mesures d’impédance à l’aide d’une résistance de test dont la valeur connue est de 500 Ω (plage : 496-503 Ω).
2. Éduquer le personnel qui effectue les mesures BIA conformément aux instructions du fabricant et à la méthode tétrapolaire décrite dans la littérature³⁶.
   REMARQUE : Le patient doit être à jeun pendant au moins 4-5 h. Si le patient est lucide et conscient, expliquez-lui l’intervention qui sera effectuée.
3. Retirez la chaussure et la chaussette du pied droit et tous les objets métalliques qui entrent en contact avec la peau du patient, tels que les bracelets, les montres, les bagues et les chaînes.
   REMARQUE : Si le pied droit a une blessure, bandez-le et passez du côté gauche (si aucun des deux pieds n’est disponible pour être découvert et pour la mise en place des électrodes, les mesures BIA ne peuvent pas être effectuées).
4. Placez le patient en décubitus dorsal ou semi-suppléant selon la tolérance du patient, les jambes et les bras écartés à un angle d’environ 45°. Chez les patients obèses, placez un drap entre leurs cuisses pour éviter tout contact entre elles.
5. Connectez les fils conducteurs à l’équipement ; Il y a des indications indiquant la bonne façon de les connecter.

2. Mesure du BIA

1. Identifiez la zone dans laquelle les électrodes seront placées. À l’aide d’un tampon à 70 % d’alcool, nettoyez ces surfaces et attendez que l’alcool sèche pour placer les électrodes (l’emplacement des électrodes a été décrit précédemment)³⁷.
   REMARQUE : Pour plus de détails sur la mesure du BIA, reportez-vous au protocole décrit précédemment³⁷.

3. Analyse des paramètres bruts BIA sur le graphique R-Xc Z-score

1. Téléchargez le logiciel de tolérance BIVA de Piccolli³⁸ (voir tableau des matériaux).
   REMARQUE : Le logiciel comprend sept feuilles de cahier d’exercices (Guide/Population de référence/Graphique ponctuel/Chemin/Matières/Scores Z/Graphique Z).
2. Cliquez sur la feuille Population de référence, choisissez la population de référence en fonction des caractéristiques du patient, et copiez-collez-la dans la première ligne jaune.
   REMARQUE : Le logiciel ne lit que la première ligne jaune, qui est l’endroit où la population de référence est placée. Les populations de référence vont de 1 à 10 (colonne Code Peuple ), et elles sont indiquées dans les lignes sous la colonne jaune.
3. Cliquez sur la feuille de score Z, insérez la population de référence et entrez les données du patient dans la deuxième ligne.
   NOTE : Les données de la population de référence comprennent le code de population (code de population), le nombre de patients inclus dans la population de référence (taille de la population, N), la résistance moyenne en ohms par hauteur en m 2 (moyenne R/H), l’écart-type de la résistance en ohms par hauteur en m 2 (R/H SD), la réactance moyenne en ohms par hauteur en m² (moyenne Xc/H), et l’écart-type de la réactance en ohms par hauteur en m² (Xc/H SD). Ces données sont présentées dans la feuille de population de référence (colonnes A à F).
   1. Insérez le numéro de dossier médical de chaque patient dans le champ ID du sujet (colonne G).
   2. Insérez un nombre compris entre 1 et 10 dans le champ Code de groupe (colonne H).
   3. Insérez la valeur de résistance obtenue avec BIA et ajustée en hauteur en mètres dans le champ d’objet R/H (colonne I).
   4. Insérez la valeur de réactance obtenue avec BIA et ajustée par hauteur en mètres dans le champ d’objet Xc/H (colonne J).
   5. Insérez la valeur 1 dans le champ de l’option Dessin (colonne K) pour créer un tracé. Pour sauter des lignes, laissez la cellule vide.
4. Cliquez sur le menu du tableur, cliquez sur l’onglet Compléments , puis cliquez sur le bouton CALCULER .
   REMARQUE : Le score Z(R) (colonne L) et le score Z(Xc) (colonne M) seront automatiquement calculés.
5. Cliquez sur la feuille de graphique en Z ; puis, dans le menu du tableur, cliquez sur l’onglet Compléments et sur le bouton Nouveau graphique .
6. Effectuez des analyses BIVA Z-score et angle de phase après les étapes 4 et 5.

4. Interprétation et analyse du score Z BIVA

REMARQUE : Identifiez les quatre modèles dans le graphique R-Xc Z-score. Dans les extrêmes le long du grand axe, le motif inférieur est associé à la congestion, tandis que le motif supérieur est associé à l’état de déshydratation. Dans les extrêmes le long de l’axe mineur, le motif de gauche est associé à plus de masse cellulaire dans les tissus mous, tandis que le motif de droite est associé à moins de masse cellulaire dans les tissus mous. Pour calculer le score Z bivarié à partir de l’âge moyen du groupe, la formule suivante est utilisée : Z(R) = (groupe d’âge moyen R/H - valeur moyenne R/H dans la population de référence) / écart-type de la population de référence et Z(Xc) = (âge moyen Xc/H du groupe - valeur moyenne Xc/H dans la population de référence) / écart-type de la population de référence.

1. Visualisez et identifiez les ellipses de 50 %, 75 % et 95 %. Les axes x (réactance) et y (résistance) montrent les écarts-types.
   REMARQUE : Le graphique du score Z R-Xc spécifique au sexe est classé en fonction de l’état d’hydratation et du BCM, et tous les vecteurs à l’intérieur de l’ellipse de tolérance de 75 % sont considérés comme indiquant un tissu avec une impédance normale.
2. Identifiez l’axe de l’état d’hydratation et classez le vecteur.
   REMARQUE : Les vecteurs qui se situent en dessous de l’ellipse de tolérance de 75 % dans le pôle inférieur indiquent une congestion, tandis que tous les vecteurs qui se situent dans l’ellipse de tolérance de 75 % indiquent qu’il n’y a pas de congestion. Les vecteurs se situant à l’extérieur de l’ellipse de tolérance de 75 % du pôle supérieur sont considérés comme indiquant un état de déshydratation.
3. Identifiez l’axe BCM sur le graphique et classez le vecteur.
   REMARQUE : Les vecteurs avec un déplacement vers la gauche sont considérés comme indiquant un plus grand BCM. À l’inverse, les vecteurs sur le côté droit du graphique sont classés comme indiquant un BCM inférieur.
4. Identifiez le nombre d’écarts-types entre la valeur tracée et la valeur moyenne du groupe de référence.
   REMARQUE : Les vecteurs qui se situent en dessous des ellipses de tolérance de 75 % du pôle inférieur (grand axe) et à l’extérieur des ellipses de 75 % du côté gauche (petit axe) sont interprétés comme indiquant un état de congestion avec une diminution de BCM (moins de tissus mous), tandis que les vecteurs qui tombent du côté droit (petit axe) sont interprétés comme indiquant un état de congestion avec une augmentation de BCM (plus de tissus mous).
5. D’autre part, les vecteurs qui tombent au-dessus des ellipses de tolérance à 75 % du pôle inférieur (grand axe) et à l’extérieur des ellipses à 75 % du côté gauche (petit axe) sont interprétés comme indiquant un état de non-congestion avec une diminution du BCM (moins de tissus mous), tandis que les vecteurs qui tombent sur le côté droit (petit axe) sont interprétés comme indiquant un état de non-congestion avec une augmentation du BCM (plus de tissus mous).

5. Calcul et interprétation directs de l’PhA

REMARQUE : Les valeurs brutes R 50 et Xc₅₀ sont nécessaires pour calculer le PhA.

1. Remplacez les valeurs brutes R 50 et Xc₅₀ dans la formule.
   NOTE : Formule en RStudio : atan(Xc 50/R₅₀)*(₁₈₀°/π) ; formule dans Microsoft Excel : =ATAN(Xc 50/R₅₀)*(₁₈₀°/PI). Les résultats sont exprimés en degrés.
   Le PhA varie généralement entre 5° et 7° ; Cependant, des valeurs supérieures à 9,5° peuvent être atteintes chez les athlètes en bonne santé. Si les valeurs de PhA sont inférieures à 4,8° à l’admission, le sujet a un HR de 2,7 (IC à 95 % 1,08-7,1, p = 0,03)³⁹ pour la présentation d’un événement à 90 jours (mortalité ou réhospitalisation) et un HR de 2,67 pour la mortalité dans les 24 mois suivants (IC à 95 % 1,21-5,89, p = 0,01)²⁰.

Résultats

Selon le protocole décrit ci-dessus, nous présentons les données de quatre patients atteints d’AHF (deux femmes et deux hommes) qui ont été admis dans un service d’urgence comme exemple de l’applicabilité clinique des valeurs d’angle de phase et de l’analyse du score Z BIVA. Les mesures de BIA ont été effectuées à l’aide d’un équipement multifréquence sensible à la phase dans les 24 heures suivant l’admission.

Pour calculer le score Z bivarié à partir de la moyen...

Discussion

Ce protocole décrit l’utilité de l’utilisation de l’analyse R-Xc Z-score dans la pratique clinique pour les patients admis à l’urgence avec AHF. Étant donné que chez les patients atteints d’AHF, la principale raison de l’admission à l’hôpital est la congestion, sa détection rapide et précise et son évaluation sont cruciales pour les résultats des patients⁶.

Cet article illustre la variété des manifestations cliniques de l’AHF et comment l’...

matériels

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.