类风湿性关节炎患者运动计划后通过生物电阻抗分析评估水合作用和体细胞质量的变化

摘要

该协议在为类风湿性关节炎患者设计的动态锻炼计划之后，使用生物电阻抗矢量分析评估水合作用和体细胞质量状态的改变。动态锻炼计划本身很详细，突出了其专注于心血管能力、力量和协调性的组成部分。该协议详细说明了步骤、仪器和限制。

摘要

类风湿性关节炎（RA）是一种使人衰弱的疾病，可导致类风湿恶病质等并发症。虽然体育锻炼已显示出对类风湿性关节炎患者的益处，但其对水合作用和身体细胞质量的影响仍不确定。疼痛、炎症和关节变化的存在通常会限制活动，并且由于水合作用水平的改变，使传统的身体成分评估变得不可靠。生物电阻抗是估计身体成分的常用方法，但它有局限性，因为它主要是为普通人群开发的，没有考虑身体成分的变化。另一方面，生物电阻抗矢量分析（BIVA）提供了一种更全面的方法。BIVA涉及以图形方式解释电阻（R）和电抗（Xc），并根据高度进行调整，以提供有关水合状态和细胞团完整性的宝贵信息。

本研究纳入了 12 名患有 RA 的女性。在研究开始时，使用 BIVA 方法获得水合作用和体细胞质量测量值。随后，患者参加了为期六个月的动态锻炼计划，包括心血管能力、力量和协调训练。为了评估水合作用和体细胞质量的变化，使用BIVA置信度软件比较了R和Xc参数的差异，并根据身高进行了调整。结果显示出明显的变化:锻炼计划后电阻降低，而电抗增加。BIVA作为一种分类方法，可以有效地将患者分为脱水、水合过度、正常、运动员、瘦、恶病质和肥胖类别。这使其成为评估 RA 患者的宝贵工具，因为它提供独立于体重或预测方程的信息。总体而言，BIVA在这项研究中的实施揭示了锻炼计划对RA患者水合作用和体细胞质量的影响。它的优势在于它能够提供全面的信息，并克服了传统身体成分评估方法的局限性。

引言

类风湿性关节炎 （RA） 是一种致残性疾病，由于急性关节疼痛、肌肉力量下降和身体机能受损而影响患者的功能和独立性，所有这些都与疾病固有的炎症过程有关 ^1,2。在晚期，持续的炎症会导致结构改变，导致畸形、关节功能障碍和类风湿恶病质，这是这些患者的不良预后因素 ^3,4。

类风湿恶病质的特征是身体成分的改变，例如肌肉损失，体重稳定和脂肪量增加，这会显着影响这些患者的生活质量 ^3,5,6。有多种技术可用于评估身体成分，其中最广泛使用的是生物电阻抗分析（BIA）。然而，当常规 BIA 分析用于身体成分改变的受试者时，估计可能会受到限制，因为它们基于为健康或正常水合人群制定的预测方程 ^7,8。

另一种称为生物电阻抗矢量分析（BIVA）的方法利用基于图形RXc的阻抗矢量。它利用针对高度校正的阻抗、电阻 （R） 和电抗 （Xc） 数据，从而生成一个载体，提供有关细胞团水合状态和完整性的信息。BIVA 能够将患者分为脱水、水合过度、正常、运动员、瘦、恶病质和肥胖等类别，使其成为 RA 患者的宝贵工具 ^8,9,10。位于主轴上方或下方（椭圆的左半部分或右半部分）的向量分别与软组织中较高和较低的细胞质量相关。平行于长轴的矢量的向前和向后位移与脱水和液体超负荷有关。运动员被定义为细胞质量较高的个体，可能伴有脱水。瘦分类是指细胞质量较低的人，可能伴有脱水，肥胖分类适用于细胞质量较高的个体，可能伴有液体超负荷。BIVA对恶病质的分类由高电阻和低电抗值决定，由矢量向图右侧的移动表示，表明细胞质量减少，可能伴有水合状态的改变¹¹（图1）。

RA 的常规药物治疗主要侧重于减轻疼痛、炎症和关节损伤进展，对身体成分的改变关注有限¹².在该人群常用的非药物疗法中，基于运动的干预措施在改善功能、疲劳、疼痛、关节活动度、有氧能力、肌肉力量、耐力、柔韧性和心理健康方面显示出积极成果。重要的是，这些干预措施已被证明可以在不加重症状或导致关节损伤的患者中实现这些益处，而没有广泛的预先存在的损伤13,14,15,16,17。然而，关于实施和评估该人群运动干预后水合作用和体细胞质量状态变化的知识有限。这些患者经常经历疼痛、炎症和结构性关节变化，限制了他们可以从事的活动类型，并使使用传统方法的身体成分评估进一步复杂化。该协议旨在演示在为类风湿性关节炎患者实施动态锻炼计划后，如何使用生物电阻抗矢量分析评估水合作用和体细胞质量状态的变化。此外，该协议还提供了动态锻炼计划的详细信息，包括心血管能力、力量和协调成分，以及步骤、工具、限制和一般注意事项。

方案

本方案由国家医学科学与营养研究所萨尔瓦多·祖比兰（参考文献:1347）的人类研究和伦理委员会指南批准并遵循。在参与本研究之前，已获得人类参与者的知情同意。本研究仅纳入功能性 I 至 III 级的患者，未进行全部或部分关节置换术^18,19 且不适合假体。排除标准包括患有心血管疾病、癌症、慢性肾病、妊娠或其他与RA重叠的自身免疫性疾病的患者。

1. 招募参与者

1. 招募患者。
   注:在本研究中，从风湿病门诊招募了 12 名患有 RA 的女性。
2. 确保患者在过去6个月内接受稳定的药物治疗;其中可能包括以下任何一种:抗疟药（例如氯喹、羟氯喹）、改善病情的抗风湿药 （DMARD）（例如甲氨蝶呤、来氟米特）和糖皮质激素（例如泼尼松）²⁰。
   注意:根据风湿病学家的评估，如有必要，可以在干预期间改变药物治疗。

2. 参与者预测试

注意:预测试是在开始动态锻炼计划前 1 周进行的。使用多频生物电阻抗分析设备（见 材料表），并在患者禁食 4 至 5 小时时进行测量。

1. 测试前的步骤
   1. 确保这些测量由具有丰富经验的标准化人员进行。
   2. 使用0.05%氯己定清洁设备，并确保洗手。
   3. 向患者解释程序并获得体重 （kg） 和身高 （cm） 的测量值。
   4. 要求患者脱掉鞋子和右袜子以及与皮肤接触的任何金属物体。
   5. 将患者置于仰卧位 5 分钟，双腿和双臂伸展，并确认它们没有与身体的任何部位接触。
2. BIA的测量
   1. 用70%酒精清洁手背和右脚。
   2. 将两个电极放在手背上:一个在第三掌指关节上，另一个在手腕中间的尺骨头水平。
   3. 在右脚上放置两个电极:一个在第三跖趾关节，另一个在内踝和外踝之间。电极之间应有 5-10 厘米的间隙。
   4. 连接设备的四根电缆。连接后，将红色夹子放在靠近指甲和脚趾甲的电极上;将黑色夹子放在剩余的电极上。电缆不得相互交叉。
   5. 四种不同频率（5、50、100 和 200 kHz）的阻抗值 （Z） 将显示在设备屏幕上。注意 50 kHz 频率的电阻和电抗值。这些值对于恶病质患者分类是必要的。
      注意:使用四极多频设备的生物电阻抗分析可在 50 kHz 的单个频率下提供准确的电阻和电抗值，以及 200 kHz 和 5 kHz 阻抗值 （200/5 kHz） 之间的比率。
3. BIVA对恶病质的分类
   1. 下载BIVA公差R-Xc图形软件（参见 材料表）并打开它。
      注意:该软件是一个电子表格，可以在七个工作表的底部看到。
   2. 转到第二个工作表， 参考人口;选择与参考人口相对应的行;复制它;并将其粘贴到第二行，标记为黄色。
      注意:参考人群是根据要评估的人群的年龄范围、种族、性别和 BMI 选择的。
   3. 转到第五个工作表" 受试者"，然后在第二行中插入患者的数据:在 A 列中，输入 患者的 ID;在 B 列中，输入数字 1;对于接下来的两列，可以选择是否输入患者姓名。
   4. 在 E 列中，输入 患者的性别，使用 M 表示男性，使用 F 表示女性。在 F 和 G 列中，插入前面记下的 50 kHz 电阻和电抗值。在接下来的两列中输入身高 （cm） 和体重 （kg）。
   5. 在 J 列中，输入与第二个工作表中选择的参考人口相对应的数字。
   6. 在 K 列中插入一个介于 1 和 10 之间的数字。"点图"表需要它;在下一列中，输入患者的年龄。
      注意:可以在 1 到 10 之间选择值，因为在 BIVA 公差软件中最多可以有 10 名患者同时绘制图表。
   7. 选项栏位于软件顶部。找到 补码 选项并 单击 它。然后，选择将显示的 计算 选项并 单击 它。观察通过高度和相位角调整的电阻和电抗值。
   8. 接下来，导航到工作表 3 点图，并根据所选的参考群体观察 BIVA 图。将显示一个对话框。选择在步骤 2.3.6 的 K 列中输入的 组代码 。选择 "确定"，BIVA 图将显示为将患者的向量绘制为几何图形。
   9. 观察 BIVA 图中 50%、75% 和 95% 的公差椭圆以及象限 I、II、III 和 IV。要使用BIVA对恶病质患者进行分类，载体必须位于右下象限（IV象限）和75%容差椭圆之外（图1）。
      注意:载体落在 <75% 公差椭圆内的任何象限内的患者将被考虑为正常身体成分分类²¹。

3.动态锻炼计划

注意:该程序由物理治疗师应用和监督。估计每位患者的干预持续时间为 48 次。锻炼课程在"INCMNSZ"风湿病和免疫科物理治疗区内的机械疗法健身房进行，持续时间为 90 分钟，每周两次。

1. 对会议的评价
   1. 询问患者他们感觉到的关节疼痛或不适。
      注:视觉模拟量表 （VAS） 用于评估疼痛。如果他们报告任何关节的 VAS 疼痛超过 7/10，则由物理治疗部门进行更具体的评估（例如，如果只有疼痛，则使用电疗，如果存在僵硬，则使用热疗，当同时存在疼痛和炎症时使用冷冻疗法）。
   2. 每次锻炼前测量生命体征。
2. 热身
   注意:持续时间为 15 分钟，建立了分为几个阶段的一般动态热身。激活阶段:对所有运动弧线进行简单、轻柔和的全局运动，同时保持静止姿势，重复 10 到 15 次。设置阶段:在最后一部分中，进行了温和的动态练习，模拟了将在工作阶段实施的动作的手势，重复 10-15 次。
   1. 激活阶段
      1. 选择最合适的热身运动，包括上肢和下肢关节及其活动范围。
         1. 上肢:指导患者达到一定范围的运动，每次关节运动都不会感到不适。教练必须引导患者进行正常速度的运动，并指导患者避免疼痛的运动范围。
         2. 下肢:指导患者以站立姿势进行热身，双脚放在地面和稳定的表面上。当患者坐在椅子上时，指导患者在每个关节的运动范围内达到无痛的运动速度。
            注意:如果有些患者可以长时间站立，则必须达到坐姿，考虑背部伸直且双脚着地的稳定椅子。必须包括髋关节、膝盖、脚踝和脚的可用活动范围。
   2. 设置阶段
      1. 指导患者执行功能性运动模式，包括每节段（下肢或上肢）两个以上的关节。
      2. 在此阶段进行监督，以在运动过程中带来健康感，并在患者出现不适时调整运动范围。
3. 工作阶段
   注意: 持续时间为 60 分钟，工作阶段分为三个阶段，每个阶段 20 分钟。
   1. 有氧运动:在跑步机上进行锻炼。
      注意: 选择没有默认倾斜度的跑步机。
      1. 确保急停装置工作正常，并向患者解释安全措施。建议患者穿运动鞋。
      2. 向患者提供有关跑步机启动时必须进行的调整的信息，并且必须正确执行以避免不自然的步态运动。
      3. 为每位患者设定基本速度，要求在行走过程中保持正常感觉。
      4. 在跑步机上调整速度 5 分钟后。使用脉搏血氧仪（参见材料表），在速度增加的同时测量心率，直到达到 HRmax 的 55% 和 75%^14,31 之间的心率区。
         注意: 如果患者的心率超过 75% HRmax，则必须将速度降低到理想的心率区。指导患者寻找舒适的步伐。
      5. 10 分钟后，要求患者使用感知努力量表进行评估。
         注:感知用力量表的改良 Borg 评分用于评估感知用力。
      6. 在患者的最后 5 分钟内将跑步机速度降低到舒适的速度。达到 5 分钟时，速度必须降低到完全停止。
      7. 询问患者使用跑步机后是否有任何疼痛或不适。
   2. 抗阻练习
      注意:定向关节活动练习与肌肉力量练习结合使用。锻炼包括每次练习 8-10 次重复。使用软（0.5-2.6 kg）和中（0.7-3.2 kg）阻力带，每2周逐渐增加阻力。运动的剂量取决于干预时患者的状态。
      1. 上肢
         1. 指导患者在用双手处理木棍（<1 kg）时进行上肢活动。
         2. 教患者进行联合锻炼，包括两个以上关节的运动范围（例如，肩部和肘部屈曲）。
         3. 指导患者在末端上方固定带子。患者必须用带子的末端卷起手以确保他们的抓地力。
            注意: 如果患者的手感到不适，教练必须轻轻地将腕带固定在手腕上。
         4. 指导患者将带子的一端放在地板上，然后用脚踩踏。然后，对束带的阻力进行肘部屈曲。肘关节伸展必须在离心收缩时起作用，同时返回中立位置。
            注意:患者必须站立，脚底稳定，姿势良好。如果患者表现出一些不适，则必须以坐姿进行此练习。
         5. 指导患者在手上卷起带子，确保不要施加过大的压力。另一端应由患者在臀部水平处紧挨身体的空手握住。然后，指导患者将肘部弯曲 90°，肘部处于中立位置。
            注意:患者可以在两次运动之间休息 20 秒。
      2. 下肢
         1. 指导患者坐在稳固的椅子上，髋关节和膝盖屈曲 90°，并系好阻力带的末端，形成环带。患者必须用股骨远端（膝盖上方）的橡皮筋环绕双腿。在这个位置，指导患者对每条腿进行髋关节屈曲，最多比起始位置高出 20 到 30 度。
            注意: 为了正确对齐，请避免髋关节旋转和膝关节屈曲。如果患者表现出不适，请减少活动范围。
         2. 指导患者坐在稳固的椅子上，髋关节和膝盖屈曲 90°，并系好阻力带的末端，形成环带。患者必须用股骨远端（膝盖上方）的橡皮筋环绕双腿。在这个位置，指导患者进行轻微的髋关节屈曲（距基本位置 10° 以上）和髋关节外展。
            注意: 为了正确对齐，请避免髋关节旋转和膝盖过度屈曲。如果患者表现出不适，请减少活动范围。
         3. 指导患者坐在稳固的椅子上，髋关节和膝盖屈曲 90°，并系好阻力带的末端，形成环带。患者必须用脚踝处的橡皮筋包围最近的椅腿和自己的腿。指导患者以缓慢的速度返回基本位置。
            注意:为了正确对齐，患者必须保持舒适的坐姿并避免髋关节屈曲补偿。如果需要，患者可以用手握住椅子的底部，以提高稳定性。这些步骤可以一次用一条腿或通过改变侧面来执行。
         4. 指导患者保持站立姿势。然后，让患者系好阻力带的末端，做一个环带，并将阻力带放在脚踝上。指导患者在坐姿和站姿之间重复改变姿势。
            注意:如果患者在运动过程中感到不适，请重新评估并通过使用较高的椅子来减少膝盖屈曲或使用患者可以支撑自己并促进运动的第二把椅子来简化运动。
   3. 休闲游戏
      注意:包括实施涉及从足球、篮球或排球等特定运动改编的手势或动作的练习系列，整合灵活性和协调性组件，创建 4 到 7 个由多关节运动和不同练习组成的站，并进行两个系列 8 到 15 次重复（难度每 2 周增加一次）。
      1. 根据每次疗程中患者的运动姿态选择最合适的运动，并制作一个运动站。每个工作站的设计必须考虑到患者的局限性。
      2. 用两把椅子做一个足球球门，它们之间相距 1.3 m。
      3. 指导患者在足球门前 3 m 处用脚击打 30 厘米的塑料球。
      4. 通过增加每个站点的重复次数或组数以及向电路中添加新站点来控制难度。
         注意: 示例站设计:（1） 将"Ula Ula"环连接到 1.3 m 木棍的尖端，将患者放在环前 2 m 的投掷点，并指导他们用手臂将一个 30 cm 的塑料球扔到"Ula Ula 环"上。每位患者必须至少打分 5 次，最多可以打 10 次。（2）沿着房间墙壁系上绳子，模拟排球网。绳索的最小高度必须为 1。7 m，每侧必须有两名患者就位。指导患者将 40 厘米长的气球从绳索上穿过，每次至少 10 至 15 次。（3）将两名患者放置，彼此之间相距3 m，并指导患者用手臂投掷一个30 cm的塑料球。每位患者每只手臂必须至少投掷塑料球 10 次。患者必须始终监督。
4. 冷却
   注意:冷却持续时间为 15 分钟，由主动静态拉伸组成。
   1. 在全球范围内应用，拉伸必须轻柔地进行，而不会对关节施加压力。伸展运动不应给患者带来不适。
   2. 每次拉伸保持 15 到 20 秒。

4. 测试后评估

注意:测试后评估必须安排在最后一次锻炼后的一周内。

1. 重复测量身体成分以获得 BIVA 分类，如预测试中所述。
   注:要对实施动态锻炼计划前后进行比较，需要获得电阻差除以高度的平均值（dR/H）、电抗差除以高度的平均值（dXc/H），以及差值的标准差和Pearson相关系数，公式如下:
2. 要获得电阻和电抗的变化，请下载BIVA置信软件（参见 材料表）并打开它。
   注意:该软件是一个电子表格;在底部，您可以看到五个工作表。
3. 在第四个工作表"配对数据"中，检查需要插入请求数据的十列。
   1. 在 A 列中，放置组 ID。在 B 列中，放置已评估的患者数。
   2. 在C列中，插入先前获得的d R/H的平均值。在下一列中，添加标准偏差。
   3. 在 E 列中，插入 d Xc/H 的平均值，并在下一列中插入标准差。在 G 列中，插入之前获得的相关系数。
      注意:在 H 列中，选择放置 1，您可以在图表上显示置信度椭圆，或者如果要显示置信度椭圆和差均值向量，请选择选项 2。
   4. 在以下两列中，可以选择是否放置用于进行测量的组和设备的名称。
4. 完成所有必要的数据后，转到第 5 页"配对图"。在那里，可以看到差值均值的图，并且除了置信椭圆外，还能够定位电阻和电抗平均值的矢量。
5. 要评估更改是否具有统计显著性，请在工具栏中找到 补码 选项并 单击 它。它将打开一个带有 Hotelling 的 T2 检验统计量⁸ 的框，允许人们找到 p 的值。

结果

介绍了参加 48 节动态锻炼计划的 6 名女性 RA 患者的结果。患者的平均年龄为52.7岁±13.1岁，BMI为26.8±4.6。平均病程为 15.5 ± 6.1 年，以疾病活动度评分 28 衡量的疾病活动度被归类为低活动度，平均为 1.9 ± 1。在残疾方面，健康评估问卷残疾的平均得分为0.5分±0.3分。对于没有参加锻炼计划的六名参与者，平均年龄为 55.8 ± 7，他们的 BMI 为 27.2 ± 4.8。病程为21.8±10，病害活动度与接受动态运动计划的组相似。

表1 显示了各组的药物治疗，以及C反应蛋白（CRP）和红细胞沉降率（ESR）的浓度。根据治疗风湿病学家的说法，在干预期间，任何患者都不需要改变药物治疗。

图 2A 说明了 6 名患者在实施动态锻炼计划前的初始状态。每位患者都位于 RXc 图中 75% 公差椭圆之外，根据 BIVA 分类表示恶病质。锻炼计划前的平均电阻为 630 ± 88，电抗为 46.5 ± 7....

讨论

在类风湿性关节炎中，已经描述了该病的恶性循环，这是指由炎症机制引起的关节结构变化;这些变化，加上慢性炎症状态，导致患者经历剧烈疼痛和炎症的阶段，关节结构发生变化，从而导致功能障碍，从而增加患代谢和心血管疾病的风险，以及类风湿恶病质等身体成分改变的风险²²。运动已被证明可以减轻这种疾病的症状，提高生活质量，降低患其他疾病的风险²³，并对这些患者的身体成分产生积极影响。有几种方法可以确定身体成分;然而，BIA 是最常用的一种，因为它是非侵入性的、易于访问且易于使用的。通过 BIA 进行的身体成分分析使用低频电流。该电流提供由电流通过系统流体产生的R值，这允许估计细胞内和细胞外液体²⁴。BIA 方法提供的另一个测量值是 Xc，它是反对电流通过细胞膜并允许估计个体细胞质量的力;使用 R、Xc 和体重的值，可以通过预测方程获得无脂肪质量、全身水分和脂肪质量²⁴。几种类型的 BIA 设备呈现出不同的可变性。该协议中描述的设备是多频设备，用于测量不同频率（5、5...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
酒精 70% 拭子	NA	NA	任何品牌都可以使用
自行车测力计	NA	NA	任何品牌都可以使用
BIVA  公差软件 2002	NA	NA	是一款为学术用途而创建的软件，可以在 http://www.renalgate.it/formule_calcolatori/bioimpedenza.htm 中下载"LE FORMULE DEL Prof. Piccoli"部分
BIVA 信心软件	NA	NA	是一款为学术用途而创建的软件，可在 "LE FORMULE DEL Prof. Piccoli" 部分 http://www.renalgate.it/formule_calcolatori/bioimpedenza.htm 下载
主席	NA	NA	任何品牌都可以使用
氯己定	NA	NA	任何品牌都可以使用，0.05%
检查台	NA	NA	任何品牌都可以使用
铅丝 方形插座	BodyStat	SQ-WIRES
长 Bodystat 0525 电极	BodyStat	BS-EL4000
塑料球	NA	NA	任何品牌都可以使用，30 厘米
脉搏血氧仪	NA	NA	任何品牌都可以使用
Quadscan 4000  设备	BodyStat	BS-4000	阻抗测量范围：20 - 1300 Ωohms 测试电流：620 μA 频率：5、50、100、200 kHz 精度：阻抗 5 kHz：+/- 2 Ω 阻抗 50 kHz：+/- 2 Ω 阻抗 100 kHz：+/- 3 Ω 阻抗 200 kHz：+/- 3 Ω 电阻 50 kHz：+/- 2 Ω 电抗 50 kHz：+/- 1 Ω 相位角 50 kHz：+/- 0.2° 校准：不时提供电阻器进行独立验证。阻抗值应介于 496 和 503 Ω 之间。
阻力带	NA	NA	品牌都可以使用，阻力为 0.5 公斤至 3.2 公斤
固定自行车	NA	NA	任何品牌都可以使用
跑步机	NA	NA	任何品牌都可以使用
棒	NA	NA	品牌都可以使用，1.5m 大和 <1 千克