Bioelektrisk impedansanalys

Bioelektrisk impedansanalys ( BIA ) är en metod för att uppskatta kroppssammansättning , i synnerhet kroppsfett och muskelmassa , där en svag elektrisk ström flyter genom kroppen och spänningen mäts för att beräkna kroppens impedans (motstånd). Det mesta kroppsvattnet lagras i muskler. Därför, om en person är mer muskulös finns det en stor chans att personen också får mer kroppsvatten, vilket leder till lägre impedans. Sedan tillkomsten av de första kommersiellt tillgängliga enheterna i mitten av 1980-talet har metoden blivit populär på grund av dess enkla användning och portabilitet av utrustningen. Det är bekant på konsumentmarknaden som ett enkelt instrument för att uppskatta kroppsfett. BIA bestämmer faktiskt den elektriska impedansen eller motståndet till flödet av en elektrisk ström genom kroppsvävnader som sedan kan användas för att uppskatta total kroppsvatten (TBW), som kan användas för att uppskatta fettfri kroppsmassa och, genom skillnad med kroppen vikt, kroppsfett .

Noggrannhet

Många av de tidiga forskningsstudierna visade att BIA var ganska varierande och det ansågs inte av många som ett korrekt mått på kroppssammansättningen. Under de senaste åren har tekniska förbättringar gjort BIA mycket mer tillförlitlig och därför mer acceptabelt sätt att mäta kroppssammansättning. Ändå är det 4-kammarmodellen (4C) ( DXA och MRI är acceptabla alternativ) – och inte BIA – som betraktas som referensmetoden i kroppssammansättningsanalys.

Även om instrumenten är enkla att använda, bör noggrann uppmärksamhet ägnas åt metoden för användning (som beskrivs av tillverkaren). [ citat behövs ]

Enkla enheter för att uppskatta kroppsfett, ofta med hjälp av BIA, är tillgängliga för konsumenter som kroppsfettmätare . Dessa instrument anses generellt vara mindre exakta än de som används kliniskt eller inom närings- och medicinsk praxis. De tenderar att underavläsa kroppsfettprocenten med cirka 5 kg (±7 kg LoA) i genomsnitt, trots att de visar en linjär korrelation med MRT-baserade mätningar på 0,75 respektive 0,81 för kvinnor respektive män.

Dehydrering är en erkänd faktor som påverkar BIA-mätningar eftersom den orsakar en ökning av kroppens elektriska motstånd , så har uppmätts orsaka en 5 kg underskattning av fettfri massa, dvs en överskattning av kroppsfett.

Kroppsfettmätningarna är lägre när mätningar görs kort efter att ha ätit en måltid, vilket orsakar en variation mellan högsta och lägsta avläsningar av kroppsfettprocenten som tas under dagen på upp till 4,2 % av kroppsfettet.

Måttlig träning före BIA-mätningar leder till en överskattning av fettfri massa och en underskattning av kroppsfettprocent på grund av minskad impedans . Träning med måttlig intensitet under 90–120 minuter före BIA-mätningar orsakar till exempel en överskattning på nästan 12 kg av fettfri massa, dvs kroppsfettet är betydligt underskattat. Därför rekommenderas det att inte utföra BIA på flera timmar efter måttlig eller högintensiv träning.

BIA anses vara rimligt korrekt för mätgrupper, med begränsad noggrannhet för att spåra kroppssammansättning hos en individ över en tidsperiod, men anses inte vara tillräckligt exakt för registrering av enskilda mätningar av individer.

Apparater av konsumentklass för att mäta BIA har inte visat sig vara tillräckligt exakta för användning av enstaka mätningar och är bättre lämpade för användning för att mäta förändringar i kroppssammansättning över tid för individer. Tvåelektroden, t.ex. fot-till-fot- eller hand-to-hand-mätning, befinns i allmänhet vara mindre exakt än 4-elektrod (tetrapolär teknik där strömkretsen tillhandahålls av ett par distala elektroder med impedans uppmätt, som spänningsfallet mellan ett separat par proximala elektroder). Flera elektroder, vanligtvis åtta, kan användas placerade på händer och fötter, vilket möjliggör mätning av impedansen för de enskilda kroppssegmenten - armar, ben och bål. Fördelen med de flera elektrodanordningarna är att kroppssegment kan mätas samtidigt utan att elektroderna behöver flyttas. Resultaten för vissa testade impedansinstrument fann dåliga gränser för överensstämmelse och i vissa fall systematisk bias i uppskattningen av visceralt fettprocent, men god noggrannhet i förutsägelsen av viloenergiförbrukning (REE) jämfört med mer exakt helkroppsmagnetisk resonanstomografi (MRT) ) och dubbelenergiröntgenabsorptiometri (DXA).

Impedansen är frekvenskänslig; vid låg frekvens flyter den elektriska strömmen företrädesvis endast genom extracellulärt vatten (ECW) medan vid hög frekvens kan strömmen passera cellmembran och följaktligen flödar genom totalt kroppsvatten (TBW). I bioimpedansspektroskopianordningar (BIS) kan resistans vid noll och oändlig frekvens uppskattas och bör åtminstone teoretiskt ge de optimala prediktorerna för ECW respektive TBW och därmed kroppsfettfri massa. I praktiken är förbättringen i noggrannhet marginell. Användningen av flera frekvenser eller BIS i specifika BIA-enheter har visat sig ha hög korrelation med DXA vid mätning av kroppsfettprocent. Korrelationen med DXA kan vara så hög som 99 % vid mätning av fettfri massa, om strikta riktlinjer följs. Det är viktigt att inse att korrelation INTE är ett mått på noggrannhet eller metodöverensstämmelse, BIA-metoder uppvisar vanligtvis 2 standardavvikelse (2SD) gränser för överensstämmelse med referensmetoder (t.ex. DXA, MRI eller 4C-modell) på cirka =/- 10 % .

Historisk bakgrund

De elektriska egenskaperna hos vävnader har beskrivits sedan 1872. Dessa egenskaper beskrevs ytterligare för ett bredare frekvensområde på ett större spektrum av vävnader, inklusive de som skadades eller genomgår förändring efter döden.

1962 genomförde Thomasset de ursprungliga studierna med hjälp av elektriska impedansmätningar som ett index för totalt kroppsvatten (TBW), med två subkutant insatta nålar.

1969 drog Hoffer slutsatsen att en impedansmätning för hela kroppen kunde förutsäga totalt kroppsvatten. Ekvationen (kvadratvärdet av höjden dividerat med impedansmätningar av den högra halvan av kroppen) visade en korrelationskoefficient på 0,92 med totalt kroppsvatten. Denna ekvation, visade Hoffer, är känd som impedansindexet som används i BIA.

1983 validerade Nyober användningen av elektrisk impedans för hela kroppen för att bedöma kroppssammansättning.

På 1970-talet etablerades grunden för BIA, inklusive de som underbyggde förhållandet mellan impedansen och kroppens vatteninnehåll. En mängd olika enkelfrekvens BIA-analysatorer blev sedan kommersiellt tillgängliga, såsom RJL Systems och dess första kommersialiserade impedansmätare.

På 1980-talet upptäckte Lukaski, Segal och andra forskare att användningen av en enda frekvens (50 kHz) i BIA antog att människokroppen var en enda cylinder, vilket skapade många tekniska begränsningar i BIA. Användningen av en enda frekvens var felaktig för populationer som inte hade standardkroppstypen. För att förbättra noggrannheten i BIA skapade forskare empiriska ekvationer med hjälp av empiriska data (kön, ålder, etnicitet) för att förutsäga en användares kroppssammansättning.

1986 publicerade Lukaski empiriska ekvationer med impedansindex, kroppsvikt och reaktans.

1986 publicerade Kushner och Scholler empiriska ekvationer med impedansindex, kroppsvikt och kön.

Emellertid var empiriska ekvationer endast användbara för att förutsäga den genomsnittliga befolkningens kroppssammansättning och var felaktiga för medicinska ändamål för populationer med sjukdomar. 1992 föreslog Kushner användningen av flera frekvenser för att öka noggrannheten hos BIA-enheter för att mäta människokroppen som 5 olika cylindrar (höger arm, vänster arm, bål, höger ben, vänster ben) istället för en. Användningen av flera frekvenser skulle också skilja intracellulärt och extracellulärt vatten.

På 1990-talet inkluderade marknaden flera multifrekvensanalysatorer och ett par BIS-enheter. Användningen av BIA som en sängkantsmetod har ökat eftersom utrustningen är portabel och säker, proceduren är enkel och icke-invasiv, och resultaten är reproducerbara och snabbt erhållna. På senare tid har segmentell BIA utvecklats för att övervinna inkonsekvenser mellan motstånd (R) och kroppens kroppsmassa.

1996 skapades en åttapolär stand-on BIA-enhet, InBody , som inte använde empiriska ekvationer och visade sig "erbjuda korrekta uppskattningar av TBW och ECW hos kvinnor utan behov av populationsspecifika formler."

2018 kom AURA Devices med fitnesstrackern AURA Band med inbyggd BIA.

2020 blev BIA tillgängligt för Apple Watch-användare med tillbehöret AURA Strap med inbyggda sensorer.

I början av 2020-talet innehöll smartklockor som Samsung Galaxy Watch 4 inbyggda BIA.

Mätkonfiguration

Impedansen för cellulär vävnad kan modelleras som ett motstånd (som representerar den extracellulära banan) parallellt med ett motstånd och en kondensator i serie (representerar den intracellulära vägen, motståndet för intracellulär vätska och kondensatorn cellmembranet). Detta resulterar i en förändring av impedansen jämfört med den frekvens som används i mätningen. Helkroppsimpedansmätning mäts vanligtvis från handleden till den ipsilaterala fotleden och använder antingen två (sällan) eller fyra (överväldigande) elektroder. I konfigurationen med 2 elektroder (bipolär) leds en liten ström i storleksordningen 1-10 μA mellan två elektroder, och spänningen mäts mellan desamma, medan resistansen i det tetrapolära arrangemanget mäts mellan som separata par proximalt placerade elektroder . Det tetrapolära arrangemanget är att föredra eftersom mätningen inte störs av impedansen hos hud-elektrodgränssnittet

Fasvinkel

Vid bioelektrisk impedansanalys hos människor kan en uppskattning av fasvinkeln erhållas och baseras på förändringar i resistans och reaktans när växelström passerar genom vävnader, vilket orsakar en fasförskjutning. En fasvinkel finns därför för alla mätfrekvenser även om det konventionellt i BIA är fasvinkel vid en mätfrekvens på 50 kHz som beaktas. Den uppmätta fasvinkeln beror därför på flera biologiska faktorer. Fasvinkeln är större hos män än hos kvinnor och minskar med stigande ålder.

Se även

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Bioelectrical_impedance_analysis&oldid=1138154426 "