Cette revue décrit les exigences et applications de l’analyse des vecteurs d’impédance bioélectrique en pratique clinique chez les patients adultes.
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Article de revue
Cette revue décrit les exigences et applications de l’analyse des vecteurs d’impédance bioélectrique en pratique clinique chez les patients adultes.
L’évaluation de la composition corporelle est cruciale dans la pratique clinique de la nutrition pour le dépistage, le diagnostic, le traitement et le pronostic des patients. L’analyse d’impédance bioélectrique (BIA) est largement utilisée pour évaluer la composition corporelle. Les dispositifs d’impédance mesurent la réponse électrique (résistance) du corps lorsqu’il est exposé à un courant électrique, estimant ainsi indirectement la composition corporelle en conduisant un faible courant électrique dans le corps. Cependant, de multiples facteurs, y compris les dispositifs, les équations, les indices et les références de population, influencent l’interprétation des résultats de la Moyenne Biologique (AIB). L’analyse vectorielle d’impédance bioélectrique (BIVA) a été développée comme une méthode alternative pour l’évaluation semi-quantitative de l’état d’hydratation, qui surmonte certaines limites de la BIA traditionnelle en analysant les schémas de distance vectorielle et leur distribution sur la résistance et la réactance (R-Xc). Cette revue décrit la classification des dispositifs BIA, utile pour déterminer quand l’approche BIVA est appropriée pour l’analyse de la composition corporelle. Cette revue narrative présente les besoins et les usages médicaux et nutritionnels de l’analyse des vecteurs d’impédance bioélectrique chez les patients adultes au cours de la dernière décennie. Plusieurs publications ont rapporté les applications cliniques de BIVA chez des patients adultes, notamment l’évaluation du volume liquidique, le contrôle des fluides corporels et la prédiction des résultats négatifs chez les patients subissant une thérapie de remplacement rénal ou admis en soins intensifs. Elle a également été utilisée comme outil diagnostique alternatif chez les adultes présentant des anomalies liquides pour détecter la sarcopénie, la cachexie ou la malnutrition, reflétant une faible masse cellulaire ou une diminution des tissus mous. Cependant, certaines implications doivent être prises en compte pour éviter d’influencer l’interprétation des résultats, notamment les différences dans les dispositifs, les méthodes d’analyse et les références spécifiques à la population. Ainsi, cette revue vise à décrire les différences entre les dispositifs et les techniques d’analyse utilisées pour BIVA, qui seront abordées dans cette revue.
L’évaluation de la composition corporelle est l’un des principaux éléments à considérer concernant l’état nutritionnel. La modification de la composition corporelle se produit lorsque l’absorption et/ou l’apport en nutriments, à la fois la privation et la surconsommation, sont affectés et est liée à plusieurs affections médicales, telles que les maladies cardiovasculaires, endocrinologiques etosseuses. Ainsi, son évaluation peut fournir des informations cruciales lors du dépistage, du diagnostic, du traitement et du pronostic d’un patient2. L’analyse d’impédance bioélectrique (BIA) est l’une des méthodes les plus largement rapportées pour évaluer la composition corporelle en milieu clinique et de recherche, en raison de sa nature non invasive, peu coûteuse, portable et fiable 3,4.
La première application des courants électriques pour l’estimation de la composition corporelle à partir de la loi d’Ohm a été réalisée par Nyboer et al. en 1950 et Thomasset en 1962 pour les tissus biologiques en tant que conducteursélectriques 1. L’analyse des compartiments corporels utilisant la BIA suppose que le corps humain est un cylindre formé de matériaux conducteurs. En suivant la loi d’Ohm, le volume peut être estimé lorsqu’un courant contrôlé est induit à une fréquence spécifique, en considérant la longueur (L) et la section transversale (A) d’unconducteur 2,3. Ainsi, R=ρL/A, où R est la résistance en Ohms, ρ est la résistivité du matériau conducteur, et LA est égal au volume (V). La transformation de formule est V = ρL2/R 3,4. Les tissus biologiques présentent deux types de résistance (R) : la résistance conductrice (masse maigre et fluides corporels) et la résistance capacitive R ou (réactance, Xc) provenant des isolateurs (os, masse graisseuse et membranes cellulaires)2,4. Le courant circule à travers les fluides extracellulaires et les fibres musculaires avec une résistance relativement faible, tandis que la capacité à pénétrer la membrane cellulaire dépend de la fréquence appliquée. Le BIA standard utilise une fréquence de 50 kHz, où le courant continu reflète la valeur R, et le courant alternatif reflète le délai sur le flux de courant dû à la propriété capacitive de la membrane cellulaire (Xc) ; La capacité est définie comme la capacité à stocker temporellement une charge électrique, ce qui provoque le délai sur le flux 4,5,6. La relation entre R et Xc est l’impédance (Z), formulée comme Z2 = R2+Xc2, reflétant le fluide intracellulaire et les composantscellulaires 6. L’angle de phase (PhA) décrit la position Z comme PhA (degré) = [tangente d’arc (Xc/R)] × (180°/π)5,6. Les paramètres bruts mesurés par les dispositifs BIA sont R, Xc et PhA (Figure 1). Ces paramètres bruts sont utilisés en conjonction avec des paramètres anthropométriques, tels que la taille (correspondant à la longueur du conducteur dans le modèle cylindrique), le poids, l’âge et le sexe, afin d’obtenir différentes composantes de la composition corporellehumaine 2,6. La bioanalyse peut être mieux comprise en la classant selon la fréquence, la région du corps et l’analyse des données, comme décritci-dessous 7.
Par fréquence, les dispositifs pourraient être classés comme 1) Les dispositifs à fréquence unique utilisent une fréquence de 50 kHz et restent les plus courants dans le monde. Les avantages de cette méthode incluent la disponibilité de données brutes pour l’analyse, le faible coût et la facilitéd’étalonnage 2. 2) Lesdispositifs multifréquences fonctionnent à 2 à 6 fréquences (généralement 1, 5, 50, 100, 200 et 500 kHz) ; un courant alternatif administré à des fréquences ≥5 kHz pénètre les membranes cellulaires dans un certaindegré 8 ; cependant, des fréquences >50 kHz sont utilisées pour modéliser la résistance à fréquence infinie afin de prédire TBW. Cela permet le calcul de TBW et l’extraction ECW, ce qui donne ICW et distributionde fluides 9,10. Certains dispositifs multifréquences ne fournissent pas de donnéesbrutes 9. De plus, 3) les dispositifs de spectroscopie utilisent le modèle polynomial de Cole-Cole, qui extrapole R0 à R∞selon des mesures de Z et PhA à plusieurs fréquences pour générer un diagrammede Cole 6,9. Les paramètres électriques obtenus ont été utilisés pour estimer les volumes de composition corporelle à l’aide d’équations basées sur les propriétés électriques des tissus, selon le modèleHanai 9. Cependant, les hypothèses formulées par le modèle ne s’appliquent pas aux patients présentant une distribution du tissu adipeux altérée et un déséquilibre desliquides 8. Les études sur cette technologie sont en augmentation, mais beaucoup ne précisent pas qu’elles sont basées sur la spectroscopie, limitant ainsi lescomparaisons 2. L’accès aux données brutes doit être pris en compte car tous les dispositifs de spectroscopie ne rapportent pas R et Xc à une fréquence spécifique, ce qui limite la possibilité d’employer d’autres méthodes d’analysede données 6,10. La recherche clinique n’a pas encore démontré les avantages clairs de la spectroscopie par rapport aux dispositifs àfréquences multiples 6.
L’analyse des régions du corps, divisée par le corps entier, considère le corps humain comme un cylindre symétrique à composition homogène, générant une estimation du volume à l’aide des équations de population 6,9. La mesure est réalisée avec l’arrangement tétrapolaire standard, qui consiste à placer deux électrodes sur la main (l’une au poignet entre les processus styloïdaux de l’ulna et du radius, l’autre juste derrière les métacarpiens) et deux électrodes sur le pied (une sur la cheville entre les malléoles médiaux et latéraux, et l’autre juste derrière les métatarsiens)9 également nommé main-pied d’un côté, ce qui le rend pratique pour un usage clinique dans diverses positions, avec des membres bandés, ou avec lavenoclyse 2. De plus, la mesure segmentaire, qui considère le corps humain comme cinq cylindres (bras, jambes et tronc) avec des résistivités différentes. Il nécessite à la fois les pieds et les bras pour les mesures tétrapolaires ou octapolaires, et l’absence de standardisation dans le placement des électrodes augmente le risque d’erreurde mesure 2,4. Les données de référence sont limitées, et la somme des impédances segmentaires diffère de l’impédance 2 detout le corps.
L’analyse des données peut être réalisée à l’aide de paramètres bruts tels que l’angle de phase, qui représente la relation géométrique entre la résistance et la réactance. Il est un indicateur de la répartition de l’eau corporelle et de l’intégrité de la membrane cellulaire, et a été rapporté comme un marqueur pronostique de survie, de complications, d’hydratation, de nutrition et de qualitémusculaire 2. Les équations de régression permettent une estimation quantitative des composants tissulaires3. Ces équations utilisent R comme principal prédicteur, ainsi que la taille, le Xc, le poids etl’âge 3. Les paramètres courants incluent la masse sans graisse, la masse musculaire squelettique appendiculaire, la masse graisseuse, la masse cellulaire corporelle, ainsi que l’eau totale, extracellulaire et intracellulaire2. Les équations supposent une distribution égale des propriétés conductrices, une surface de section constante et une longueur proportionnelle du conducteur, permettant le calcul de volume lorsque le courant estcontrôlé 2,3. Les résultats sont influencés par l’état d’hydratation et les variations de massemusculaire 8. Bien que la plupart des équations soient bien corrélées avec d’autres méthodes d’évaluation chez des sujets en bonne santé, elles ne corrèlent pas bien chez les patients souffrant de malnutrition, de déshydratation ou de sur-hydratation, comme ceux hospitalisés pour insuffisance rénale, hépatique et cardiaque. De plus, les différences d’appareil et les équations spécifiques à l’âge, au sexe et à l’ethnie peuvent entraîner des incohérences dans les résultats 2,12. Alternativement, l’analyse vectorielle par impédance bioélectrique (BIVA), introduite par Piccoli et al. en 1994 comme alternative aux équations de régression, utilise des mesures BIA brutes (R et Xc à 50 kHz) divisées par la hauteur en mètres. Le vecteur d’impédance d’une personne normale se situe généralement dans la 75e ellipse de tolérance sur les graphiques basés sur l’ethnicité et lesexe 13, 14, 15.
Cette revue narrative présente les besoins et les usages médicaux et nutritionnels de l’analyse des vecteurs d’impédance bioélectrique chez les patients adultes au cours de la dernière décennie.
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Exigences pour réaliser l’analyse et l’interprétation des vecteurs d’impédance bioélectrique
Avant d’aborder l’application clinique de l’analyse du vecteur d’impédance bioélectrique (BIVA), il est crucial de reconnaître que tous les dispositifs disponibles dans le commerce ne sont pas adaptés à la réalisation de BIVA. La Figure 2 présente un algorithme à consulter pour s’assurer que l’impédance bioélectrique brute requise pour l’analyse est accessible et que l’appareil répond aux critères nécessaires pour son utilisation. De plus, il est essentiel de vérifier la fiabilité, la précision et la précision de l’appareil par la standardisation et le contrôle qualité de l’acquisition brute des paramètres, garantissant une interprétation fiable à travers les différentes méthodes et améliorant la qualité desrésultats 7. Le contrôle qualité inclut l’utilisation du même dispositif avec un calibrage régulier via un circuit de test fourni par le fabricant avec une résistance ou une impédance connue, des électrodes de haute qualité et leur position, la température de la peau et du noyau, une préparation adéquate du sujet, et des protocoles de mesure cohérents mesurés dans les mêmes positions corporelles et de membres. González-Correa et al. ont proposé un protocole comme liste de contrôle pour standardiser les mesures du BIA chezles adultes de 16 ans, et la manière de réaliser ce protocole a déjà été décriteà 17 ans.
BIVA détermine le statut de surcharge ou de déshydratation des fluides selon la position vectorielle dans le graphique RXc le long des axes verticaux de R et Xc. Les vecteurs situés en dessous ou au-dessus de l’ellipse de tolérance à 75e dans le pôle inférieur indiquent respectivement une surcharge de fluides (expansion volumique extracellulaire) et une déshydratation. Tous les vecteurs se situant dans les ellipses de tolérance 50e et 75e ont spécifié le liquide normal et l’état de masse cellulaire 6,13,15 (Figure 3). Des exemples d’applications cliniques sont décrits à la Figure 4.
Applications cliniques de l’analyse vectoriale par impédance bioélectrique
Les applications de pratique clinique rapportées dans PubMed de 2015 à 2025 sont décrites dans le Tableau 1 et incluent l’utilisation de BIVA pour évaluer l’état d’hydratation des liquides (détection de la déshydratation, de la surhydratation, de l’accumulation de liquides et de la redistribution des liquides) ainsi que l’état nutritionnel (malnutrition, cachexie, sarcopénie, masse musculaire et masse grasse). Les études impliquant des athlètes ont été exclues. Les filtres appliqués incluaient les espèces humaines, les populations adultes et l’anglais.
Évaluation de l’état du volume de fluide
Le BIVA a été décrit pour évaluer l’état du volume de liquides, contrôler les fluides corporels, gérer l’administration de liquides intraveineux et détecter ou prédire les résultats négatifs. L’une des premières applications cliniques de cette méthode à graphes a été chez les patients en hémodialyse pour surveiller l’hydratation en alternative aux variations de poids avant et aprèsdialyse 18. Alors que Samoni et al.19ont décrit son utilisation chez des patients gravement malades en unité de soins intensifs, rapportant que l’hyperhydratation sévère évaluée par BIVA était associée à la mortalité. Kammar-García et al.20ont rapporté que les patients admis aux urgences classés comme ayant une surcharge de liquides par BIVA présentaient une probabilité de mortalité accrue. Pineda-Juarez a constaté que les patients atteints de maladie ischémique présentant un état d’hydratation altéré selon BIVA présentaient une réponse cardiopulmonaireplus faible 21. Varaldo et al.22ont constaté que les patients acromegaliques atteints de maladies actives ou contrôlées présentaient un état de surhydratation dans le 75e percentile pour la population saine.
Une autre application consiste à évaluer les changements de liquides et à stimuler la thérapie par fluides. Costa et al. ont rapporté une augmentation progressive de l’accumulation de liquide avec une diminution significative de la longueur du vecteur 24h après la chirurgiecardiaque 23. Par ailleurs, Maioli et al. ont constaté que l’évaluation de BIVA à l’admission chez les patients atteints de maladie coronarienne stable permet d’ajuster l’expansion du volume intravasculaire, ce qui entraîne une incidence plus faible de l’IC-AKI après des procéduresangiographiques 24.
Comparaisons de groupes par confiance BIVA
En revanche, si l’objectif est de comparer des groupes de patients, la moyenne, l’écart-type et la corrélation de R/H et Xc/H peuvent être enregistrées dans le logiciel de confiance BIVA, ce qui permet de déterminer des différences significatives grâce au test T2 de Hotelling et à la distancegénéralisée 25 de Mahalanobis. La distribution vectorielle des valeurs moyennes des groupes était graphiquée par rapport au95e percentile, appelé ellipse de confiance ou intervallede confiance 26. La comparaison de confiance BIVA a été rapportée chez des patients post-infarctus du myocarde présentant un indice de comorbidité de Charlson de ≥3 contre <2. Ceux avec un indice plus élevé ont des vecteurs plus longs décalés vers la droite, suggérant une perte de tissumou 27. Guerrini et al. ont trouvé des différences significatives dans les ellipses de distribution vectorielle entre les patients atteints de sarcopénie ou de malnutrition, caractérisées par un fort décalage vers la droite de leurs vecteurs d’impédance par rapport aux patients sans malnutrition ou sarcopénie, indiquant une masse des tissus mous plus faible. BIVA a également identifié des sujets présentant des améliorations plus importantes ou moindres après la rééducation chez les patients subaigus post-AVC, montrant un décalage vers la gauche des vecteurs d’admission, ce qui pourrait être interprété comme une augmentation de la masse des tissus mouset des muscles 28.
Analyse vectorielle d’impédance bioélectrique selon le score z
Le logiciel BIVA inclut l’analyse du score Z BIVA, calculée en fonction du nombre d’écarts-types par rapport à la résistance/hauteur et des valeurs de réactance/hauteur d’un sujet par rapport à la moyenne de la population de référence, les convertissant en un score Z bivarié, puis les graphiquant sur le graphique R-Xc du scoreZ 6,29. Si le vecteur sujet se trouve dans le quatrième quadrant (en bas à droite) et en dehors des ellipses de tolérance du 75e percentile, c’est-à-dire -1, le score Xc-Z indique une expansion extracellulaire et des déchets tissulairesmous 30. L’utilisation des scores z a été peu explorée dans la littérature ; Il a été rapporté pour déterminer les différences de composition corporelle selon le type et le stade ducancer 31, évaluant l’état nutritionnel chez les patients atteints de cirrhosedécompensée 32, et chez les patients subaigus post-AVC29.
Évaluation de la masse cellulaire corporelle, cachexie et sarcopénie
De plus, elle peut être utile pour la classification de la cachexie, déterminée par des valeurs de résistance élevée et de faible réactance, représentées par un vecteur à droite du graphique, >75de l’ellipse de tolérance, indiquant une masse cellulaire corporelle plus basse, comme dans l’étude de Santillán-Díaz et al., où cette approche a été utilisée pour évaluer la prévalence de la cachexie rhumatoïde chez les patients atteints de polyarthriterhumatoïde 33. Ils ont constaté que les patients atteints de cachexie présentaient une force de prise et une fonction physique plus faibles, ainsi que des taux de prescription de méthotrexate plus élevés. Ramos-Vázquez et al. ont constaté une fréquence plus élevée de cachexie chez les patients atteints de dysphagie oropharyngée exclusivement alimentés par sonde que chez ceux ayant une apportoral 34.
Enfin, les principaux avantages de cette approche BIVA sont l’analyse simultanée des composants d’hydratation et de masse cellulaire corporelle, ainsi que la capacité à une analyse continue proportionnelle de l’état de santé, car les mesures continues peuvent être tracées sur le même graphique pour comparer la modification de la composition corporelle (à la fois hydratation et état nutritionnel). Le test T2 de Hotelling à un échantillon apparié et la distance généralisée de Mahalanobis peuvent être utilisés pour évaluer le fluide et les variations dans le graphe dR/H-dXc/H 30. Lozada-Mellado et al. ont évalué les changements dans le niveau d’hydratation et la masse cellulaire corporelle après un programme d’exercices dynamique chez des patients atteints de polyarthrite rhumatoïde au Mexique, constatant un déplacement dans le quadrant de masse cachexique chez les patients qui n’ont pas participé au programmed’exercice 35. Quizzini et al. ont appliqué cette analyse à des personnes âgées atteintes de sarcopénie pour évaluer l’effet d’un programme d’exercices de résistance sans amélioration36.
Comme le montre le tableau 1, plusieurs études ont rapporté une analyse BIVA ; cependant, seuls des paramètres BIA ont été utilisés, tels que la masse musculaire (kg), ECW, TBW, et PhA 19,20,21,22,23,24,28,32,33,34,35,36,37,38,39,40, 41. La classification vectorielle ou le déplacement du vecteur selon les ellipses de tolérance ou les axes R-Xc n’ont pas été utilisés nirapportés 37,38,39,40,41.
Perspectives
Des recherches futures pourraient évaluer si les patients présentant des anomalies des fluides corporels, en revenant à la 75e référence, c’est-à-dire un état liquide normal, ont un meilleur pronostic ou une incidence plus faible de pires résultats, tout en quantifiant ce changement du score Z.
Chez les patients présentant une surcharge ou un déséquilibre liquide, les valeurs de masse musculaire sont biaisées en raison de la relation physiologique avec l’hydratation des tissusmous 30, ce qui surestime les valeurs de masse musculaire et gêne la détection de l’obésité sarcopenique. Pour détecter la présence d’altérations des liquides et déterminer si des équations de régression peuvent être appliquées, le score Z BIVA pourrait être utile pour évaluer l’état des fluides afin de discriminer les patients surhydratés susceptibles d’être mal classés sans sarcopénie ni cachexie. Par conséquent, de nouvelles recherches axées sur cette méthode doivent être menées.
L’évaluation de l’effet de la thérapie nutritionnelle médicale pour différencier l’accumulation de liquide ou une augmentation de la masse cellulaire corporelle, qui peut être combinée à un test de capacité fonctionnelle, comme la force de la prise, constitue une autre application clinique pour la recherche ultérieure. Les principaux défis incluent le manque de standardisation dans l’application de la méthode, la nécessité de distinguer les différences statistiquement significatives de celles ayant une pertinence clinique, ainsi que la mauvaise compréhension ou le refus d’accepter les limites et la portée de cette technique. Ces aspects sont cruciaux lorsque la bioimpédance est utilisée comme outild’évaluation 7. Il est important de considérer que les mesures BIA brutes diffèrent entre les dispositifs et peuvent influencer les résultats BIVA, ce qui doit être pris en compte lors de la comparaison des études et du choix d’une population de référence, car cela peut influencer l’interprétation des résultats, en particulier lorsqu’on les compare à d’autres populations de référence provenant dedispositifs différents 42. De plus, ces catégories de classification pourraient poser problème dans certaines populations, comme les femmes de plus de 60 ans, car il pourrait y avoir des différences dues aux dispositifs ou à d’autres facteurs justifiant une interprétation43.
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L’analyse d’impédance bioélectrique (BIA) fournit plusieurs paramètres bruts, tels que la résistance, la réactance et l’angle de phase, qui peuvent être visualisés et interprétés à l’aide de BIVA. Ces composantes sont représentées graphiquement à travers des graphes RXc, où la position et le déplacement du vecteur impédance au sein des ellipses de tolérance offrent des informations sur l’état d’hydratation et la masse cellulaire corporelle. Cependant, la plupart des études à ce jour se s...
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Les auteurs déclarent ne pas exister de conflit d’intérêts.
Les auteurs tiennent à remercier le(s) professeur(s). Piccoli et Pastori du Département des Sciences Médicales et Chirurgicales de l’Université de Padoue, Italie, pour avoir fourni le logiciel BIVA.
Cette recherche n’a reçu aucune subvention spécifique de la part d’organismes de financement des secteurs public, commercial ou à but non lucratif. Ce protocole/recherche fait partie de la thèse de doctorat de Yunuen Reyes-Paz, soutenue par une bourse du National Council of Science and Technology (CONACYT) (CVU 1076076).
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