Hoe werkt een bio-impedantie meting? Nel Cox-Reijven azm

Transcriptie

1 Hoe werkt een bio-impedantie meting? Nel Cox-Reijven azm

2 CBO richtlijn 2010 COPD Definitie verminderde voedingstoestand: Een te laag lichaamsgewicht, ongewenst gewichtsverlies en/of tekort aan vetvrije massa Lichaamsgewicht: BMI 21 kg/m 2 Ongewenst gewichtsveries: Tekort aan VVM: 5% in 1 maand of in 6 maanden VVMI 16 kg/m 2 voor mannen VVMI 15 kg/m 2 voor vrouwen VVMI = VVM / L2 (kg/m 2 ) VMI = VM / L2 (kg/m 2 ) BMI = VVMI + VMI

3 CBO richtlijn 2010 COPD Wanneer wat meten? 1. Alle patienten: BMI en gewichtsverloop Bij lage BMI en/of gewichtsverlies: Lichaamssamenstelling. 2. GOLD II en lage BMI of gewichtsverlies: Lichaamssamenstelling. 2. GOLD III IV: Lichaamssamenstelling

4 Belang van meting van de lichaamssamenstelling Meting van de lichaamssamenstelling is essentieel voor het vaststellen van de voedingstoestand. Een slechte voedingstoestand heeft een negatief effect op het ziekteverloop. Ondervoeding bij COPD: mannen: 7-37% vrouwen: 29-59%

5 Voor BMI en VVMI is meting van lengte essentieel. 1. Navraag is onnauwkeurig 2. Afname met leeftijd 3. Rechtop staan kan probleem zijn (ziekte, ouderdom, kromme houding)

6 Alternatieve lengtemetingen Kniehoogte Kniehoogte Zithoogte Armspanwijdte

7 Praktische uitvoering Zitten (zithoogte en kniehoogte) en juiste zithouding is vaak een probleem Bij arm spanwijdte is het goed strekken van armen vaak een probleem Meetfouten kunnen groot zijn. De Voorspellingsfout kan oplopen tot 4 cm.

8 Relatie armspanwijdte en lengte Armspanwijdte = lengte Afwijking kan individueel hoog zijn (4cm). Lange botten behouden constante lengte tijdens veroudering. Bij ouder worden is het verband slechter en kan de fout groot zijn (8 cm).

9 Kniehoogte blijkt beste relatie met Lengte te hebben. Chumlea WC, 1998: Ras afhankelijke voorspellingsformules (NHANES III): Blanke man: Lengte (cm) = 78,31 + (1,94 * kniehoogte) (0,14 * leeftijd) Blanke vrouw: Lengte (cm) = 82,21 + (1,85 * kniehoogte) (0,21 * leeftijd) SEE 3,74-3,96 LASA, 1992/93 (55-85 y): Blanke man: Lengte (cm) = 74,48 + (2,03 * kniehoogte) (0,15 * leeftijd) Blanke vrouw: Lengte (cm) = 68,74 + (2,07 * kniehoogte) (0,16 * leeftijd) SEE 3,27-3,46

10 2 compartimenten model eiwitten BCM ICW 44% vetvrije massa TBW ECW 29% Bot 7% vetmassa vetmassa

11 praktisch toepasbaar onnauwkeurigheid Kosten nauwkeurigheid Klinisch toepasbare technieken voor meting van de lichaamssamenstelling CT scan, MRI, Totaal N, totaal K. Volume meting (onderwater, BodPod) DEXA scan (VVM, VM, Botmassa) indicator dilutie methode (TBW, ECW) bio-electrische impedantie analyse Huidplooi metingen (VM, VVM)

12 Wat is impedantie? De weerstand die wordt gemeten wanneer een wisselstroom door het lichaam wordt geleid Impedantie (Z) bestaat uit 2 componenten: Weerstand (R) vergelijkbaar met gelijkstroom Reactantie (XC) weerstand opgewekt door celmembranen die zich gedragen als condensatoren Z 2 = R 2 + Xc 2

13 Voordelen BIA Snel, eenvoudig uit te voeren. Geen nadelige effecten. Vaak te herhalen. Goede reproduceerbaarheid. Resultaten direct beschikbaar. Niet belastend voor patiënt. Goedkoop.

14 Diversiteit in apparatuur

15 Waarin verschillen de apparaten? Door welk deel van het lichaam wordt de stroom geleid? Gebeurt de meting staand of liggend? Wordt er gebruik gemaakt van electrodes of metalen contactpunten? Wordt er bij een frequentie gemeten of bij meerdere? Welke formules bevat de software? Zijn ruwe R en Xc waardes zichtbaar? Hoe duur zijn de apparaten? Zijn de apparaten gevalideerd? Is er verschil in nauwkeurigheid? Welke methode is het beste toepasbaar in de kliniek?

16 Theoretische achtergrond Cilinder gevuld met homogeen materiaal Wisselstroom door cilinder: Weerstand (R) wordt bepaald door: Lengte (L) Oppervlakte van doorsnede (A) specifieke weerstand (P ) bij freq x R = p L / A R = p L / A *(L/L) R = p L 2 / V V = p L 2 /R

17 Meting bij een mens Wisselstroom freq (5 500 khz) wordt aangesloten. Stroom neemt de kortste weg (hand - arm - helft romp - been - voet). Stroom gaat door vochtcompartiment (ECW en afhankelijk van frequentie ICW). De helft van lichaam wordt beschouwd als een cylinder. Lichaamslengte wordt gebruikt als maat voor lengte van de cylinder. De gemeten R (en eventueel Xc) wordt gebruikt in formules voor berekening van TBW, VVM, VM en eventueel ECW, ICW en BCM.

18 Lage frequentie (LF) hoge frequentie (HF) Weerstand bij LF als maat voor ECW Weerstand bij HF als maat voor TBW

19 Wat bepaalt de grootte van de weerstand? Volume geleidend compartiment. Frequentie. samenstelling volume compartiment. Temperatuur. Vorm. Dikte en samenstelling celmembranen.

20 Effect samenstelling volume compartiment Hoge concentratie van electrolyten (bv dehydratie, nierinsuffiecientie) Lage concentratie van electrolyten (bv oedeem, ascites) R R Bij ernstig ziek patienten is BIA minder nauwkeurig

21 Effect van temperatuur Verhoging temperatuur R Onderschatting TBW en VVM

22 Effect van de vorm Hoe kleiner de diameter van een cylinder hoe groter de weerstand. Bijdrage van de romp aan totale R is maar 10 %. Veranderingen in samenstelling van ledematen zijn beter meetbaar dan in de romp. Individuele verschillen in anatomie zijn een bron van afwijkende meetresultaten

23 Verschillen tussen SF-BIA en MF-BIA SF-BIA : R bij 50 khz is maat voor vetvrije massa of TBW VVM of TBW = a (L 2 /R 50 ) + b MF-BIA : R bij lage frequentie is maat voor ECW, R bij hoge frequentie is maat voor TBW ECW= a (L 2 /R lf ) + b TBW= a (L 2 /R hf ) + b

24 Wanneer SF en wanneer MF? SF voor meting van VVM of TBW Voorwaarden: Normale hydratie Er zijn valide regressievergelijkingen voor die specifieke groep MF voor meting van ECW, ICW en TBW Voorwaarde: Er zijn valide regressievergelijkingen voor die specifieke groep

25 Regressievergelijkingen Empirische formules Zeer veel formules gepubliceerd ( Kyle UG 2004 Clin Nutr) Waarop letten: populatie specifiek (geslacht, ras, leeftijd, ondergewicht, overgewicht, ziektes) welke referentiemethode is gebruikt? hoe groot was de populatie? Maten voor de nauwkeurigheid: r = correlatiecoefficient [-1, +1]. Moet groot zijn (>0,9). SEE = standaard error of estimation. Moet klein zijn(1,5-2,5 kg). bias = absolute meetfout. Moet zo klein mogelijk (0,0-1,8 kg).

26 Welke formule kiezen? COPD specifieke formules (voet-hand meting): Man: VVM = 8, ,465 (L 2 /R 50 ) + 0,213 W vrouw: VVM = 7, ,474 (L 2 /R 50 ) + 0,184 W Steiner MC, Eur Resp J, 2002 N = 85 Referentie: Deu-dilutie validatie DEXA: r = 0,51, meetfout 0,72 kg 95% CI = [-5,7;7,2] VVM = - 11,81 + 0,245 W + 0,298 (L 2 /Z 50 ) + 0,148 L + 5,284 gender (gender: man=1; vrouw = 0) Rutten EPH, Resp Med 2010;104:91-98 N = 422 Referentie: DEXA validatie DEXA: r = 0,95, meetfout 0,62 kg 95% CI = [-5,6;6,7]

27 Welk apparaat kies je (1)? Welke patiënten ga je meten? Zijn er vochtproblemen bij deze groep? Wat wil je meten (VM, VVM, ECW, ICW, TBW, fase hoek, membraancapaciteit)? Welke formules wil je gebruiken? Wil je gehele lichaam meten of segmenten? Welke methode is het meest geschikt (SF-BIA of MF-BIA of BIS)?

28 Let op: Welk apparaat kies je (2)? Welke formules gebruikt dit apparaat? Kan ik deze resultaten vergelijken met resultaten van andere apparaten? Zijn de ruwe meetwaarden zichtbaar (Z,R, Xc)? Kun je ingebouwde formules aanpassen?

29 Wat is BIS? Meting van impedantie bij een reeks van frequenties. Uit de relatie tussen Xc en R wordt via een wiskundig model Recw en Ricw gextrapoleerd Twee benaderingen: 1 regressie benadering ECW = a(l 2 /Recw) + b ICW = a(l 2 /Ricw) + b 2 Formules gebaseerd op natuurkundige wetmatigheden: Hanai mixture vergelijkingen. Universeel toepasbaar?

30 Reactantie (Xc) Relatie tussen Xc en R bij verschillende frequenties Kritieke freq. toenemende freq. PA Rinf Weerstand (R) Recw

31 Hoe nauwkeurig is BIA? Precisie / reproduceerbaarheid: 1-2 % (within-day) 2-3,5 % (within-week) validiteit: Meetfout, error, bias : 3-8 % TBW 3,5-6 % VVM

32 Praktische uitvoering 1 materiaal BIA Nauwkeurigheid prijs - kwaliteit verhouding SF, MF, BIS? Calibreerbaar tegen vaste weerstand Kabels Electrodes lengtemeter Ruwe waardes zichtbaar (R,Xc, fase hoek) lengte 4 cm 2, houdbaarheid (hitte) 0,5 cm nauwkeurig eventueel kniehoogte, arm span weegschaal 0,1 kg nauwkeurig, calibreren

33 Practische uitvoering 2 omstandigheden - Meet L en G vlak voor meting. - Sieraden verwijderen en zakken - Patiënt is nuchter (>8 uur). legen. - Blaas legen. - Ontvet huid. - Geen zware fysieke activiteit vooraf. - Electrodes plaatsen (R,L?) 5 cm min. Liggen vóór meting. afstand. - Navraag: pacemaker (NIET METEN), - Goede houding patiënt (arm 30 o, implantaten. benen 45 o. - Noteer: tijd, abnormale lichaamsvor- - Kabels aansluiten. men, infuus, ras, andere bijzonderheden

34 Practische uitvoering 3 Meting uitvoeren. Controleer de meting. Eventuele foutenbronnen herstellen. Meting herhalen. Noteer zowel ruwe waardes (R,Xc) als TBW, VVM, VM

35 foutenbronnen Electrodes maken slecht contact. Kabels om elkaar heen gedraaid. Statische lading. Interferentie andere apparaten. Patiënt beweegt, praat. Geleidende ondergrond. Patiënt raakt metaal aan. Foute houding. Patient bezweet. Implantaten aanwezig.

36 Nieuwe ontwikkelingen Segmentele BIA Bioelectrische impedantie vector analyse (BIVA) Gebruik van fasehoek als voorspeller voor complicaties

37 Meting van voet naar voet Bij patienten vaak niet geschikt om uitspraken over totale lichaam te doen.

38 BIVA Relatie tussen Xc en R bij 50 khz gecorrigeerd voor lengte Gebruik van normaal - waardes in de vorm van betrouwbaarheids ellipsen. Voordeel: geen complexe populatie specifieke vergelijkingen nodig. Nadeel: geen absolute waardes VVM TBW

39 Reactantie (Xc) Fase Hoek, Phase Angle (PA) PA= Xc/R (180/π) 50 khz PA heeft voorspellende waarde voor ziekteverloop. Waardes < 5 is een risico - factor. PA Rinf Weerstand (R) Recw

40 Voordelen BIA Snel, eenvoudig uit te voeren. Geen nadelige effecten. Vaak te herhalen. Goede reproduceerbaarheid. Resultaten direct beschikbaar. Niet belastend voor patiënt. Goedkoop.

41 Anthropometrie Metingen Bovenarmomtrek Biceps Triceps Subscapula Suprailiaca Handknijpkracht

42 Huidplooien triceps biceps subscapula suprailiaca

43 FFM en FM via som van huidplooien Dichtheid = a [b * log (som huidplooien)] % vet = [(4,94 / Dichtheid) 4,5] * 100 % FM = % vet * (gewicht / 100) FFM = Gewicht vetmassa Tabellen naar geslacht en leeftijd (Durnin en Womersley)

44 Huidplooien Patient uitkleden Beschikbare tijd Training noodzakelijk Onnauwkeurigheid >5% Aannames: subcutaan vet is gelijkmatig over lichaam verdeeld subcutaan vet is representatief voor totaal vet normale hydratietoestand

45 Minimale anthropometrie Lengte, gewicht Omtrek bovenarm Triceps huidplooi handknijpkracht

46 berekeningen MAMC = midarm muscle circumference spieromtrek bovenarm TUA = Total upperarm area Totale bovenarm oppervlakte UMA = upperarm muscle area UFA Spieroppervlakte bovenarm = upperarm fat area Vetoppervlakte bovenarm MAMC (cm) = Armomtrek(cm) (triceps (cm) * 3,14) TUA (cm 2 ) = Armomtrek (cm) 2 / (4* 3,14) UMA (cm 2 ) = [armomtrek (triceps * 3,14)] 2 / (4 * 3,14) UFA (cm 2 ) = TUA - UMA Normaalwaarden zie:

47 Handknijpkracht (HKK) Diversiteit in apparatuur

48 Studies naar relatie HKK en voedingstoestand HKK is gerelateerd aan totaal lichaamseiwit, celmassa, spiermassa arm. Studies naar relatie HKK en functie/mobiliteit HKK neemt af bij gewichtsverlies en bij verlies van spiermassa. Afname HKK gaat gepaard met verlies van fysiologisch functioneren. Afname van HKK heeft negatief effect op herstel van ziekte of na operatie. HKK is een goede voorspeller van morbiditeit, mobiliteit, functionele beperkingen en mortaliteit. HKK is maat voor functionaliteit EN voedingstoestand Norman K. et al, Clin Nutr 30 (2011): ,

49 Voordelen Nadelen Meting van HKK Snel, eenvoudig Kan als screening worden ingevoerd Goede relatie met functie morbiditeit en mortaliteit voorspeller voor complicaties Niet bij fysieke beperkingen (reuma, fracturen enz) Niet bij sedatie, pijn, bewusteloosheid Normaalwaarden zijn populatie specifiek

50 Nederlandse referentiewaardes HKK Gemeten: N=1460 Exclusie: 187 Leeftijd < 20 Fysieke beperkingen (reume fibromyalgie, breuken, tennisarm enz.) Ziekte (inflammatie, kanker, HVZ, chronische aandoeningen, neurologische aandoeningen) Alle niet caucasische Over ter analyse: 1273 (913 v, 360 m)

51 Percentielen voor HKK (HKK/L) gespecificeerd naar leeftijd In kg (kg/m) Mannen Leeftijd N P5 P10 P15 P (21) 45 (25) 48 (26) 55 (30) (22) 44 (24) 46 (26) 56 (31) (24) 45 (25) 46 (26) 54 (30) (20) 42 (23) 43 (24) 50 (28) (19) 36 (21) 38 (22) 49 (27) (11) 25 (15) 28 (17) 40 (23) (14) 23 (14) 23 (14) 27 (16) Vrouwen (15) 28 (16) 28 (17) 34 (20) (16) 28 (17) 29 (18) 34 (20) (15) 28 (17) 29 (17) 34 (20) (14) 24 (15) 25 (16) 32 (19) (12) 22 (13) 28 (17) 33 (20) (12) 21 (13) 21 (13) 25 (15) (10) 17 (10) 17 (10) 19 (12)

52 short nutritional assessment procedure (SNAP) meten Lengte Gewicht Polsomtrek bovenarmomtrek Triceps huidplooi HKK Vergelijken met normaalwaarden bereken BMI Frame spieromtrek oordeel onder-of overgewicht onderhuids vet spiermassa functie

53 Meten is weten Eerst SNAQ-en dan SNAP-en