Articolo metodologico

Applicazione clinica dell'angolo di fase e delle analisi BIVA Z-Score in pazienti ricoverati in un pronto soccorso con insufficienza cardiaca acuta

DOI:

10.3791/65660

⸱

30 giugno 2023

 ,  ,  ,  , 
1Master's and Doctoral Program in Medical, Dental, and Health Sciences, National Autonomous University of Mexico, 2Faculty of Higher Studies Ignacio Zaragoza, National Autonomous University of Mexico, 3Clinical Nutrition Service, National Institute of Medical Sciences and Nutrition Salvador Zubirán, 4Emergency Department, National Institute of Medical Sciences and Nutrition Salvador Zubirán

In questo articolo

Sommario

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In questo protocollo, spieghiamo come ottenere e interpretare i valori dell'angolo di fase e lo Z-score dell'analisi vettoriale dell'impedenza bioelettrica (BIVA) ottenuti mediante impedenza bioelettrica in pazienti con scompenso cardiaco acuto ricoverati in Pronto Soccorso e la loro applicabilità clinica come marcatore predittivo per la prognosi di un evento a 90 giorni.

Abstract

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L'insufficienza cardiaca acuta è caratterizzata da un'attivazione neuroormonale, che porta alla ritenzione di sodio e acqua e provoca alterazioni della composizione corporea, come l'aumento della congestione dei liquidi corporei o la congestione sistemica. Questa condizione è uno dei motivi più comuni per il ricovero ospedaliero ed è stata associata a scarsi risultati. L'angolo di fase misura indirettamente lo stato intracellulare, l'integrità cellulare, la vitalità e la distribuzione degli spazi tra l'acqua corporea intracellulare ed extracellulare. Questo parametro è risultato essere un predittore dello stato di salute e un indicatore di sopravvivenza e di altri esiti clinici. Inoltre, valori di angolo di fase di <4,8° al momento del ricovero sono stati associati a una maggiore mortalità nei pazienti con insufficienza cardiaca acuta. Tuttavia, bassi valori dell'angolo di fase possono essere dovuti ad alterazioni, come lo spostamento dei fluidi da un compartimento di acqua corporea intracellulare (ICW) a un compartimento ECW (acqua corporea extracellulare) e una concomitante diminuzione della massa delle cellule corporee (che può riflettere la malnutrizione), che sono presenti nell'insufficienza cardiaca. Pertanto, un basso angolo di fase può essere dovuto a iperidratazione e/o malnutrizione. BIVA fornisce informazioni aggiuntive sulla massa corpo-cellulare e sullo stato di congestione con un vettore grafico (grafico R-Xc). Inoltre, un'analisi BIVA Z-score (il numero di deviazioni standard dal valore medio del gruppo di riferimento) che ha lo stesso modello delle ellissi per i percentili sul grafico R-Xc originale può essere utilizzata per rilevare i cambiamenti nella massa dei tessuti molli o nell'idratazione dei tessuti e può aiutare i ricercatori a confrontare i cambiamenti in diverse popolazioni di studio. Questo protocollo spiega come ottenere e interpretare i valori dell'angolo di fase e le analisi BIVA Z-score, la loro applicabilità clinica e la loro utilità come marcatore predittivo per la prognosi di un evento a 90 giorni in pazienti ricoverati in pronto soccorso con scompenso cardiaco acuto.

Introduzione

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L'insufficienza cardiaca acuta (AHF) deriva dalla rapida insorgenza di segni, sintomi ed esacerbazione dei derivati dello scompenso cardiaco e da una combinazione di anomalie cliniche, emodinamiche e neuroormonali, tra cui l'attivazione infiammatoria sistemica, che porta a ritenzione di sodio e acqua1. Questo accumulo a lungo termine fa sì che le reti di glicosaminoglicani interstiziali (GAG) diventino disfunzionali, con conseguente riduzione della capacità tampone e modifica della forma e della funzione delle reti GAG 1,2. Ciò contribuisce ad alterare la composizione corporea a causa dello spostamento dei liquidi dallo spazio intracellulare a quello extracellulare3, inducendo così un aumento dei liquidi corporei e portando alla congestione, che è la causa più comune di ospedalizzazione con scompenso cardiaco. È principalmente il sovraccarico di liquidi, la ridistribuzione compartimentale dei liquidi o una combinazione di entrambi i meccanismi che richiedono cure mediche immediate 4,5. Questa condizione è uno dei principali predittori di una prognosiinfausta 6,7.

Considerando che l'AHF è la causa più comune di ricoveri ospedalieri nei pazienti di età superiore ai 65 anni8, circa il 90% di coloro che vengono ricoverati in un pronto soccorso presenta un sovraccarico di liquidi6 e circa il 50% di questi pazienti viene dimesso con sintomi persistenti di dispnea e affaticamento e/o perdita di peso minima o nulla9. I tassi di mortalità intraospedaliera variano dal 4% all'8% dopo la dimissione; C'è un aumento dall'8% al 15% a tre mesi e per la riospedalizzazione, i tassi vanno dal 30% al 38% a 3 mesi10. Pertanto, la valutazione rapida e accurata della congestione in tempo reale e in contesti acuti, come un pronto soccorso, è fondamentale per la gestione terapeutica11 e per determinare la prognosi, la morbilità e la mortalitàdella malattia 6.

L'analisi dell'impedenza bioelettrica (BIA) è stata suggerita per stimare la composizione corporea per essere una tecnica sicura, non invasiva e portatile12. Per stimare un'impedenza di tutto il corpo, BIA utilizza un analizzatore di impedenza sensibile alla fase che introduce una corrente alternata costante attraverso elettrodi di superficie tetrapolari posizionati sulle mani e sui piedi12. Questo metodo combina la resistenza (R), la reattanza (Xc) e l'angolo di fase (PhA)13, dove R è l'opposizione al flusso della corrente alternata attraverso la soluzione ionica intracellulare ed extracellulare. Xc è il ritardo nella conduzione (componenti dielettrici) o la conformità delle interfacce tissutali, delle membrane cellulari e degli organelli con il passaggio della corrente somministrata12. Il PhA riflette la relazione tra R e Xc. È derivato dalle proprietà elettriche del tessuto; È espresso come il ritardo tra la tensione e la corrente alla membrana cellulare e alle interfacce tissutali e viene misurato con i dispositivi sensibili alla fase14,15,16,17.

Il PhA è calcolato a partire da dati grezzi su R e Xc (PA [gradi] = arcotangente (Xc/R) x (180°/π)), ed è considerato uno degli indicatori della salute cellulare e della struttura della membrana cellulare18, nonché un indicatore della distribuzione degli spazi ICW ed ECW, cioè ridistribuzioni alterate dei compartimenti (in particolare, cambiamenti da acqua intracellulare a acqua extracellulare, quali bassi angoli di fase possono mostrare)19. Pertanto, un basso valore di PhA può essere dovuto a iperidratazione e/o malnutrizione e lo Z-score potrebbe essere utilizzato per differenziare se questo basso PhA è dovuto alla perdita di massa dei tessuti molli, a un aumento dell'idratazione dei tessuti o a entrambi. Inoltre, la trasformazione dello Z-score potrebbe aiutare i ricercatori a confrontare i cambiamenti in diverse popolazioni di studio 3,14.

Inoltre, il PhA è considerato un predittore dello stato di salute, un indicatore di sopravvivenza e un marcatore prognostico per diversi esiti clinici 3,20, anche in altre condizioni cliniche 20,21,22,23, dove valori elevati di PhA indicano una maggiore integrità e vitalità della membrana cellulare 10,13e quindi maggiore funzionalità. Ciò è in contrasto con i bassi valori di PhA, che riflettono l'integrità della membrana e la perdita di permeabilità, portando a una compromissione della funzione cellulare o addirittura alla morte cellulare14,22,24. Nei pazienti con insufficienza cardiaca cronica (CHF), valori di PhA più bassi sono stati associati a una peggiore classificazione della classe funzionale25. Inoltre, uno dei vantaggi della misurazione della PhA è che non richiede parametri richiamati, peso corporeo o biomarcatori.

Diversi studi hanno raccomandato l'uso di misurazioni BIA grezze in pazienti che presentavano alterazioni negli spostamenti e nelle ridistribuzioni dei fluidi o uno stato di idratazione non costante, come quelli in AHF26. Questo perché la BIA si basa su equazioni di regressione che stimano l'acqua corporea totale (TBW), l'acqua corporea extracellulare (ECW) e l'acqua corporea intracellulare (ICW). Pertanto, le stime della massa magra e grassa in tali pazienti sono distorte a causa della relazione fisiologica con l'idratazione dei tessuti molli27.

Il metodo BIVA (Bioelectrical Impedance Vectorial Analysis) supera alcuni limiti del metodo BIA convenzionale28. Fornisce informazioni aggiuntive attraverso una valutazione semiquantitativa della composizione corporea in termini di massa corporea (BCM), integrità della massa cellulare e stato di idratazione29. Pertanto, consente una stima del volume dei fluidi corporei attraverso la distribuzione vettoriale e i modelli di distanza su un grafico R-Xc28,30. BIVA viene utilizzato per creare un grafico vettoriale dell'impedenza (Z) utilizzando i valori R e Xc di tutto il corpo derivati da BIA a una frequenza di 50 kHz.

Per regolare i valori grezzi di R e Xc, i parametri R e Xc sono standardizzati in base all'altezza (H), espressi come R/H e Xc/H in Ohm/m e tracciati come vettori; questo vettore ha una lunghezza (proporzionale al TBW) e una direzione sul grafico R-Xc16,28.

Un grafico R-Xc sesso-specifico contiene tre ellissi, che corrispondono alle ellissi di tolleranza del 50%, 75% e 95% di una popolazione di riferimento sana 28,31,32; la forma ellissoidale delle ellissi è determinata dalla relazione tra R/H e Xc/H. Tuttavia, per valutare i parametri di impedenza in una popolazione sanitaria di riferimento specifica per genere, i parametri BIA grezzi originali sono stati trasformati in punteggi Z bivariati (in un'analisi BIVA Z-score) e tracciati su un grafico R-Xc Z-score33,34. Questo grafico, confrontato con un grafico R-Xc, rappresentava gli standard R/H e Xc/H come un punteggio Z bivariato, cioè Z(R) e Z(Xc) mostravano il numero di deviazioni standard dal valore medio del gruppodi riferimento 33. Le ellissi di tolleranza del punteggio Z hanno conservato lo stesso modello delle ellissi per i percentili sul grafico R-Xc originale31,33. I grafici Z-score per R-Xc e R-Xc hanno mostrato cambiamenti nella massa dei tessuti molli e nell'idratazione dei tessuti indipendentemente dalle equazioni di regressione o dal peso corporeo.

Gli spostamenti vettoriali lungo l'asse maggiore delle ellissi indicavano cambiamenti nello stato di idratazione; un vettore accorciato che è sceso al di sotto del polo del 75% di un'ellisse ha indicato edema da vaiolatura (sensibilità = 75% e specificità = 86%); tuttavia, la soglia ottimale per il rilevamento dell'edema vaiolante era diversa nei pazienti con AHF e CHF, dove il polo inferiore del 75% corrispondeva ai pazienti con AHF e il 50% corrispondeva all'edema dei pazienti con CHF (sensibilità = 85% e specificità = 87%)35. D'altra parte, gli spostamenti dei vettori lungo l'asse minore corrispondevano alla massa cellulare. Il lato sinistro delle ellissi indicava un'elevata massa cellulare (cioè più tessuti molli), dove i vettori più corti corrispondevano a individui obesi ed erano caratterizzati da fasi simili a quelle di quelli atletici, che avevano vettori più lunghi. Al contrario, il lato destro indicava una minore massa cellulare corporea21,34; secondo Picolli et al.31,33, i punteggi dei vettori dei gruppi anoressia, HIV e cancro erano localizzati sul lato destro dell'asse minore, che corrisponde alla categoria della cachessia.

Questo studio mirava a spiegare come ottenere e interpretare i valori di PhA utilizzando la BIA in pazienti con AHF che sono stati ricoverati in un pronto soccorso e a mostrare la loro applicabilità/utilità clinica come marcatore predittivo per la prognosi di eventi a 90 giorni.

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Protocollo

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Il protocollo è stato approvato dal Comitato Etico della Ricerca dell'Istituto Nazionale di Scienze Mediche e Nutrizioni, Salvador Zubirán (REF. 3057). Per condurre le misurazioni BIA, sono state utilizzate apparecchiature tetrapolari a frequenza multipla (vedi Tabella dei materiali). Questa apparecchiatura ha fornito valori grezzi accurati per la resistenza (R), la reattanza (Xc) e l'angolo di fase (PhA) a una frequenza di 50 kHz, che ha permesso di misurare l'impedenza con il miglior rapporto segnale/rumore. Gli elettrodi adesivi utilizzati dovevano corrispondere alle raccomandazioni del produttore. È stato ottenuto il consenso scritto informato dai pazienti coinvolti nello studio.

1. Preparazione sperimentale e paziente

NOTA: Questi passaggi sono stati eseguiti prima di eseguire una misurazione BIA.

  1. Testare periodicamente l'apparecchiatura per verificare l'accuratezza delle misurazioni dell'impedenza utilizzando un resistore di prova con un valore noto di 500 Ω (intervallo: 496-503 Ω).
  2. Istruire il personale che esegue le misurazioni BIA secondo le istruzioni del produttore e il metodo tetrapolare descritto in letteratura36.
    NOTA: Il paziente deve digiunare per almeno 4-5 ore. Se il paziente è lucido e cosciente, spiegare la procedura che verrà condotta.
  3. Rimuovere la scarpa e la calza dal piede destro e da tutti gli oggetti metallici che sono a contatto con la pelle del paziente, come bracciali, orologi, anelli e catene.
    NOTA: Se il piede destro ha una lesione, fasciarlo e passare al lato sinistro (se nessuno dei due piedi è disponibile per essere scoperto e per il posizionamento degli elettrodi, le misurazioni BIA non possono essere eseguite).
  4. Posizionare il paziente in posizione supina o semi-uccellato a seconda della tolleranza del paziente, con le gambe e le braccia divaricate con un angolo di circa 45°. Nei pazienti con obesità, posizionare un lenzuolo tra le cosce per evitare il contatto tra di loro.
  5. Collegare i fili conduttori all'apparecchiatura; Ci sono indicazioni che indicano il modo corretto per collegarli.

2. Misurazione BIA

  1. Identificare l'area in cui verranno posizionati gli elettrodi. Con un tampone imbevuto di alcol al 70%, pulire queste superfici e attendere che l'alcol si asciughi per posizionare gli elettrodi (la posizione degli elettrodi è stata descritta in precedenza)37.
    NOTA: Per i dettagli sulla misurazione BIA, fare riferimento al protocollo descritto in precedenza37.

3. Analisi dei parametri grezzi BIA sul grafico R-Xc Z-score

  1. Scarica il software di tolleranza BIVA di Piccolli38 (vedi Tabella dei Materiali).
    NOTA: Il software include sette fogli di cartelle di lavoro (Guida/Popolazione di riferimento/Grafico a punti/Percorso/Soggetti/Punteggi Z/Grafico Z).
  2. Fare clic sulla scheda Popolazione di riferimento, scegliere la popolazione di riferimento in base alle caratteristiche del paziente e copiarla e incollarla nella prima riga gialla.
    NOTA: Il software legge solo la prima riga gialla, che è quella in cui si trova la popolazione di riferimento. Le popolazioni di riferimento vanno da 1 a 10 (colonna codice Popul ), e sono mostrate nelle righe sotto quella gialla.
  3. Fare clic sul foglio Z-score, inserire la popolazione di riferimento e inserire i dati del paziente nella seconda riga.
    NOTA: I dati della popolazione di riferimento includono il codice della popolazione (Codice Popul), il numero di pazienti inclusi nella popolazione di riferimento (Popul Size, N), la resistenza media in ohm per altezza in m 2 (media R/H), la deviazione standard della resistenza in ohm per altezza in m 2 (R/H SD), la reattanza media in ohm per altezza in m2 (media Xc/H), e la deviazione standard della reattanza in ohm per altezza in m2 (Xc/H SD). Questi dati sono riportati nella scheda della popolazione di riferimento (colonne da A a F).
    1. Inserire il numero della cartella clinica di ciascun paziente nel campo ID soggetto (colonna G).
    2. Inserire un numero compreso tra 1 e 10 nel campo Codice gruppo (colonna H).
    3. Inserire il valore di resistenza ottenuto con BIA e regolato in altezza in metri nel campo oggetto R/H (colonna I).
    4. Inserire il valore di reattanza ottenuto con BIA e regolato in altezza in metri nel campo oggetto Xc/H (colonna J).
    5. Inserire un valore pari a 1 nel campo delle opzioni Disegno (colonna K) per creare un grafico; Per saltare le righe, lasciare vuota la cella.
  4. Fare clic sul menu del programma del foglio di calcolo, fare clic sulla scheda Complementi e fare clic sul pulsante CALCOLA .
    NOTA: Il punteggio Z(R) (colonna L) Z( Xc) ( colonna M) verrà calcolato automaticamente.
  5. Fare clic sul foglio del grafico Z; quindi, nel menu del programma per fogli di calcolo, fare clic sulla scheda Componenti aggiuntivi e sul pulsante Nuovo grafico .
  6. Eseguire le analisi dello Z-score BIVA e dell'angolo di fase dopo i passaggi 4 e 5.

4. Interpretazione e analisi dello Z-score BIVA

NOTA: Identificare i quattro modelli nel grafico del punteggio Z R-Xc. Negli estremi lungo l'asse maggiore, il modello inferiore è associato alla congestione, mentre il modello superiore è associato allo stato di disidratazione. Negli estremi lungo l'asse minore, il pattern sinistro è associato a una maggiore massa cellulare nei tessuti molli, mentre il pattern destro è associato a una minore massa cellulare nei tessuti molli. Per calcolare lo Z-score bivariato dall'età media del gruppo, viene utilizzata la seguente formula: Z(R) = (fascia di età media R/H - valore medio R/H nella popolazione di riferimento) / deviazione standard della popolazione di riferimento e Z(Xc) = (età media Xc/H del gruppo - valore medio Xc/H nella popolazione di riferimento) / deviazione standard della popolazione di riferimento.

  1. Visualizzare e identificare le ellissi 50%, 75% e 95%. Gli assi x (reattanza) e y (resistenza) mostrano le deviazioni standard.
    NOTA: Il grafico R-Xc Z-score specifico per sesso è classificato in base allo stato di idratazione e al BCM e tutti i vettori all'interno dell'ellisse di tolleranza del 75% sono considerati per indicare il tessuto con impedenza normale.
  2. Identifica l'asse dello stato di idratazione e classifica il vettore.
    NOTA: i vettori che rientrano nell'ellisse di tolleranza del 75% nel polo inferiore indicano congestione, mentre tutti i vettori che rientrano nell'ellisse di tolleranza del 75% indicano l'assenza di congestione. Si ritiene che i vettori che non rientrano nell'ellisse di tolleranza del 75% del polo superiore indichino lo stato di disidratazione.
  3. Identificare l'asse BCM sul grafico e classificare il vettore.
    NOTA: Si ritiene che i vettori con spostamento verso sinistra indichino un BCM maggiore. Al contrario, i vettori sul lato destro del grafico sono classificati come indicanti un BCM inferiore.
  4. Identificare il numero di deviazioni standard tra il valore tracciato e il valore medio del gruppo di riferimento.
    NOTA: I vettori che cadono al di sotto delle ellissi di tolleranza del 75% del polo inferiore (asse maggiore) e al di fuori delle ellissi del 75% sul lato sinistro (asse minore) sono interpretati come indicanti uno stato di congestione con una diminuzione del BCM (meno tessuti molli), mentre i vettori che cadono sul lato destro (asse minore) sono interpretati come indicanti uno stato di congestione con un aumento del BCM (più tessuti molli).
  5. D'altra parte, i vettori che cadono oltre le ellissi di tolleranza del 75% del polo inferiore (asse maggiore) e al di fuori delle ellissi del 75% sul lato sinistro (asse minore) sono interpretati come indicanti uno stato di non congestione con una diminuzione del BCM (meno tessuti molli), mentre i vettori che cadono sul lato destro (asse minore) sono interpretati come indicanti uno stato di non congestione con un aumento del BCM (più tessuto molle).

5. Calcolo e interpretazione diretta del PhA

NOTA: I valori grezzi R 50 e Xc50 sono necessari per calcolare PhA.

  1. Sostituisci i valori grezzi R 50 e Xc50 nella formula.
    NOTA: Formula in RStudio: atan(Xc 50/R50)*(180°/π); formula in Microsoft Excel: =ATAN(Xc 50/R50)*(180°/PI). I risultati sono espressi in gradi.
    Il PhA di solito varia tra 5° e 7°; Tuttavia, valori superiori a 9,5° possono essere raggiunti in atleti sani. Se i valori di PhA sono inferiori a 4,8° al momento del ricovero, il soggetto ha un HR di 2,7 (IC 95% 1,08-7,1, p = 0,03)39 per presentare un evento di 90 giorni (mortalità o riospedalizzazione) e un HR di 2,67 per la mortalità nei successivi 24 mesi (IC 95% 1,21-5,89, p = 0,01)20.

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Risultati

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Secondo il protocollo sopra descritto, presentiamo i dati di quattro pazienti affetti da AHF (due femmine e due maschi) che sono stati ricoverati in un pronto soccorso come esempio dell'applicabilità clinica dei valori dell'angolo di fase e dell'analisi BIVA Z-score. Le misurazioni BIA sono state eseguite utilizzando apparecchiature a frequenza multipla sensibili alla fase entro 24 ore dal ricovero.

Per calcolare lo Z-score bivariato dalla media della fascia di età, è stata utilizzata la segue...

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Discussione

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Questo protocollo descrive l'utilità dell'utilizzo dell'analisi R-Xc Z-score nella pratica clinica per i pazienti ricoverati in un pronto soccorso con AHF. Considerando che nei pazienti con AHF, il motivo principale del ricovero ospedaliero è la congestione, il suo rilevamento rapido e accurato e la sua valutazione sono cruciali per gli esiti dei pazienti6.

Questo articolo illustra la varietà di manifestazioni cliniche dell'AHF e come l'analisi dello Z-score BIVA (stato...

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Dichiarazioni

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Gli autori dichiarano di non avere interessi contrastanti.

Ringraziamenti

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Gli autori ringraziano i Prof. Piccoli e Pastori del Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche dell'Università di Padova per aver fornito il software BIVA. Questa ricerca non ha ricevuto alcuna sovvenzione specifica da finanziamenti, agenzie del settore pubblico, commerciale o senza scopo di lucro. Questo protocollo/ricerca fa parte della tesi di dottorato di María Fernanda Bernal-Ceballos sostenuta dalla borsa di studio del Consiglio Nazionale della Scienza e della Tecnologia (CONACYT) (CVU 856465).

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Tamponi alcolici al 70% NANAQualsiasi marca può essere utilizzata
BIVA software 2002NANAÈ un software creato per uso accademico, può essere scaricato in http:// www.renalgate.it/formule_calcolatori/ bioimpedenza.htm nella sezione "LE FORMULE DEL Prof. Piccoli"
Salviette alla clorexidinaNANA Qualsiasimarca può essere utilizzata
Lettino da visitaNANA Qualsiasimarca può essere utilizzata
Presa quadrataBodyStatSQ-WIRES
Elettrodi lunghi Bodystat 0525BodyStatBS-EL4000
Quadscan 4000BodyStatBS-4000Campo di misura dell'impedenza:
20 - 1300 ohm
Corrente di prova: 620 μ A
Frequenza: 5, 50, 100, 200 kHz Precisione: Impedenza 5 kHz: +/- 2 Ω Impedenza 50 kHz: +/- 2 Ω Impedenza 100 kHz: +/- 3 Ω Impedenza 200 kHz: +/- 3 Ω Resistenza
50 kHz: +/- 2 & omega;
reattanza 50 kHz: +/- 1 & omega;
Angolo di fase 50 kHz: +/- 0,2° Calibrazione: Viene fornito un resistore per la verifica indipendente di volta in volta.
Il valore dell'impedenza dovrebbe essere compreso tra 496 e 503 Ω.

Riferimenti

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