Ocena przeciążenia płynów za pomocą analizy wektorowej impedancji bioelektrycznej

Summary

W tym badaniu pokazujemy, jak ocenić obecność przeciążenia płynów za pomocą analizy wektorowej impedancji bioelektrycznej (BIVA) oraz stosunek impedancji mierzony za pomocą tetrapolarnego sprzętu wieloczęstotliwościowego u pacjentów przyjętych na oddział ratunkowy. BIVA i współczynnik impedancji są wiarygodnymi i użytecznymi narzędziami do przewidywania słabych wyników.

Abstract

Wczesne wykrywanie i zarządzanie przeciążeniem płynów jest niezwykle ważne w przypadku ostrej choroby, ponieważ wpływ interwencji terapeutycznej może skutkować zmniejszeniem lub zwiększeniem śmiertelności. Dokładna ocena stanu płynów pociąga za sobą odpowiednią terapię. Niestety, ponieważ złota metoda pomiaru płynów radioizotopowych jest kosztowna, czasochłonna i pozbawiona czułości w warunkach klinicznych intensywnej terapii, zwykle stosuje się inne, mniej dokładne metody, takie jak badanie kliniczne lub 24-godzinny wynik. Analiza wektorowa impedancji bioelektrycznej (BIVA) jest alternatywnym podejściem opartym na impedancji, w którym surowy parametr rezystancji i reaktancji obiektu są wykreślane w celu wytworzenia wektora, którego położenie można ocenić w odniesieniu do przedziałów tolerancji na wykresie R-Xc. Stan płynu jest następnie interpretowany jako normalny lub nienormalny, w oparciu o odległość od średniego wektora uzyskanego ze zdrowej populacji referencyjnej. Celem niniejszej pracy jest pokazanie, w jaki sposób można ocenić obecność przeciążenia płynów poprzez analizę wektorową impedancji bioelektrycznej oraz stosunek impedancji mierzony aparaturą tetrapolarną wieloczęstotliwościową u pacjentów przyjmowanych na szpitalny oddział ratunkowy.

Introduction

Przeciążenie płynami (FO), definiowane jako nadmiar całkowitej ilości płynów ustrojowych lub względny nadmiar w jednym lub więcej przedziałach płynów¹, jest często obserwowane u pacjentów w stanie krytycznym i wiąże się z wyższą zachorowalnością i śmiertelnością^1,2,3. Zakres zmian stanu nawodnienia jest szeroki; może wskazywać na niewydolność nerek, serca lub wątroby; i/lub może być wynikiem nadmiernego spożycia doustnego lub błędu jatrogennego⁴. Rutynowa ocena stanu nawodnienia jest wyzwaniem na oddziałach ratunkowych, ponieważ złoty standard pomiaru objętości radioizotopowej wymaga specjalistycznych technik, jest kosztowny i czasochłonny oraz może nie wykrywać wczesnych zaburzeń stanu nawodnienia. W związku z tym zwykle stosuje się inne, mniej dokładne metody, w tym badanie kliniczne i skumulowany bilans płynów (objętość w ml w ciągu 24 godzin)⁵. Dokładne i czułe określenie stanu objętości płynów jest niezbędne, aby pomóc klinicystom w kontrolowaniu płynów ustrojowych, zarządzaniu dożylnym podawaniem płynów i utrzymaniu stabilności hemodynamicznej, umożliwiając w ten sposób pacjentom wczesne leczenie^3,5,6. Błędy w ocenie objętości mogą prowadzić do braku niezbędnego leczenia lub wdrożenia niepotrzebnej terapii, takiej jak nadmierne podawanie płynów, które są związane ze zwiększonymi kosztami hospitalizacji, powikłaniami i śmiertelnością⁴.

Ostatnio wzrosło zainteresowanie analizą impedancji bioelektrycznej (BIA), która została uznana za alternatywną metodę klasyfikacji stanu nawodnienia danej osoby. BIA to bezpieczna, nieinwazyjna, przenośna, szybka, przyłóżkowa i łatwa w użyciu metoda, przeznaczona do oceny składu komór ciała. Analiza mierzy opór generowany przez tkanki miękkie wobec przepływu wstrzykniętego zmiennego prądu elektrycznego do organizmu (800 μA), przez cztery elektrody powierzchniowe umieszczone na dłoniach i stopach. Wykazano, że całkowita woda w organizmie oszacowana przez BIA ma wysoką korelację z tą uzyskaną przez rozcieńczenie deuteru (r = 0,93, p = 0,01)⁷.

Urządzenia BIA wrażliwe na fazę oceniają bezpośredni pomiar kąta fazowego i impedancji (Z₅₀), uzyskując rezystancję (R) i reaktancję (Xc) w trybie jednoczęstotliwościowym (50 kHz) lub wieloczęstotliwościowym (od 5 kHz do 200 kHz)⁸. Dzielenie wartości R i Xc przez wzrost badanego (w m) podniesiony do kwadratu w celu kontroli międzyosobniczych różnic w długości przewodnika - i wykreślenie ich na wykresie R-Xc jest metodą stosowaną w analizie wektora impedancji bioelektrycznej (BIVA) w celu oszacowania stanu płynu. BIVA to alternatywne podejście impedancyjne, opracowane przez Piccoli et al.⁹, które wykorzystuje zależność przestrzenną między R (tj. opozycją do przepływu prądu przemiennego przez wewnątrz- i zewnątrzkomórkowe roztwory jonowe) a Xc do oceny nawodnienia tkanek miękkich, niezależnie od równań predykcyjnych regresji wielokrotnej generowanych w ograniczonych i specyficznych próbkach¹⁰. Dlatego klasyfikacja stanu płynów jest bardziej precyzyjna i dokładna niż kwantyfikacja całkowitej ilości wody w organizmie. Wartości R i Xc badanego tworzą wektor, którego położenie można ocenić względem przedziałów tolerancji na wykresie R-Xc, co może być interpretowane jako wskazujące na normalne lub nieprawidłowe nawodnienie, w oparciu o odległość od średniego wektora uzyskanego ze zdrowej populacji referencyjnej^11,12,13.

W poprzednim badaniu porównaliśmy różne parametry analizy impedancji bioelektrycznej do wykrywania przeciążenia płynów i przewidywania śmiertelności u pacjentów przyjętych na oddział ratunkowy (SOR) i wykazaliśmy, że BIVA (ryzyko względne = 6,4; 95% przedział ufności od 1,5 do 27,9; p = 0,01) i współczynnik impedancji (ryzyko względne = 2,7; 95% przedział ufności od 1,1 do 7,1; p = 0,04) poprawiły oszacowanie prawdopodobieństwa śmiertelności 30-dniowej³.

Przeciążenie płynów można również oszacować za pomocą współczynnika impedancji (imp-R), który jest stosunkiem między impedancją mierzoną przy 200 kHz a impedancją mierzoną przy 5 kHz uzyskaną przez sprzęt do impedancji bioelektrycznej o wielu częstotliwościach. Imp-R uwzględnia przewodzenie w całkowitej wodzie w organizmie (Z₂₀₀) oraz w zewnątrzkomórkowych przestrzeniach płynu wodnego (Z₅). Przenikanie prądu do komórek jest zależne od częstotliwości, a stosunek 200/5 kHz opisuje stosunek większego do mniejszego prądu wprowadzanego do komórek^3,8. Jeśli różnica między tymi dwiema wartościami zmniejsza się z czasem, może to oznaczać, że komórki stają się mniej zdrowe¹⁴.

Wartości Imp-R ≤0,78 u mężczyzn i ≤0,82 u kobiet u zdrowych osób¹⁵. Wartości bliższe 1,0 wskazują, że dwie impedancje są bliżej siebie, a komórka ciała jest mniej zdrowa. W przypadku choroby krytycznej rezystancja błony komórkowej przy 5 kHz jest zmniejszona, a różnica między wartościami impedancji przy 5 i 200 kHz jest znacznie mniejsza, co wskazuje na pogorszenie się stanu komórek³. Wartości > 1.0 sugerują błąd urządzenia^16,17. W związku z tym celem niniejszego badania jest pokazanie, w jaki sposób można ocenić obecność przeciążenia płynów poprzez analizę wektorową impedancji bioelektrycznej, a także za pomocą współczynnika impedancji, mierzonego za pomocą tetrapolarnego aparatury wieloczęstotliwościowej u pacjentów przyjmowanych na szpitalny oddział ratunkowy.

Protocol

Następujący protokół został zatwierdzony (REF. 3057) i jest zgodny z wytycznymi komisji etycznej ds. badań na ludziach Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición SZ. Ponadto uzyskano uprzednią zgodę pacjentów na udział w tym badaniu.

UWAGA: Ta procedura ma być używana do pomiaru analizy impedancji bioelektrycznej za pomocą tetrapolarnego sprzętu wieloczęstotliwościowego (patrz Tabela Materiałów) i dostarczy dokładnych wartości rezystancji i reaktancji przy pojedynczej częstotliwości 50 kHz, jak również stosunek między wartościami impedancji 200 kHz i 5 kHz (200/5 kHz).

1. Przed testowaniem

1. Dokonaj standaryzacji osoby, która będzie wykonywać pomiary, jako osoby posiadającej kwalifikacje w tej dziedzinie lub posiadającej duże doświadczenie w wykonywaniu pomiarów.
2. Poproś pacjenta o powstrzymanie się od jedzenia przez 4 do 5 godzin przed badaniem.
3. Okresowo testuj sprzęt w celu sprawdzenia, czy pomiar impedancji jest jak najdokładniejszy, zgodnie z wytycznymi dostarczonymi przez producenta, przy użyciu rezystora testowego o znanej wartości 500 Ω (zakres 496-503 Ω). Upewnij się, że elektrody samoprzylepne są zgodne z zaleceniami producenta.
4. Wyczyść sprzęt chusteczką z chlorheksydyną, a następnie umyj ręce. Jeśli na ekranie urządzenia pojawi się legenda: wymień baterię, a następnie wymień baterię.
5. Jeśli pacjent jest przytomny, wyjaśnij mu procedurę. Uzyskaj wiek i dokładny pomiar wzrostu pacjenta (w cm) i wprowadź te dane do sprzętu.
6. Zdejmij but i skarpetę z prawej stopy, a także wszelkie metalowe przedmioty, takie jak zegarki lub bransoletki noszone przez pacjenta. Przed wykonaniem pomiarów należy ułożyć pacjenta w pozycji leżącej na 5 minut z nogami i rękami rozstawionymi pod kątem około 45°, sprawdzając, czy nie ma on kontaktu z żadną inną częścią ciała. U pacjentów z otyłością, aby uniknąć kontaktu między udami, należy umieścić prześcieradło między nogami.

2. Pomiar parametrów BIA

1. Dwukrotnie wyczyść powierzchnie, na których zostaną umieszczone elektrody, wacikiem nasączonym 70% alkoholem. Umieść dwie elektrody po prawej stronie grzbietowej, jedną za knykciem trzeciego palca śródręczno-paliczkowego (środkowego palca), a drugą na nadgarstku, obok stawu nadgarstka głowy kości łokciowej. Pomocne może być narysowanie wyimaginowanej linii prostej między wystającymi kośćmi na nadgarstku, a następnie umieszczenie każdej elektrody w środku tej linii.
2. Umieść dwie elektrody na prawej stopie, jedną za trzecim stawem śródstopno-paliczkowym i stawem stępu na kostce między kostką przyśrodkową i boczną. Aby umieścić elektrody, podążaj za kośćmi pod spodem. Upewnij się, że odległość między elektrodami na stopie i dłoni wynosi co najmniej 5 do 10 cm, w zależności od rozmiaru dłoni.
3. Podłącz przewody doprowadzające do urządzenia, tak aby czerwony zacisk krokodylkowy znajdował się najbliżej gwoździ, a klips najbliżej kostki lub nadgarstka; upewnij się, że przewody nie krzyżują się między nimi.
4. Upewnij się, że pacjent nie mówi ani nie porusza się podczas pomiarów, ponieważ wpłynie to na wyniki.
5. Identyfikator pacjenta pojawi się na pierwszym ekranie. Przewiń i zmień parametry pacjenta (płeć, wiek, wzrost i waga). Upewnij się, że elektrody są prawidłowo przyklejone i naciśnij Enter. Pokaże się: pomiar, na ekranie. Pomiar trwa około 6 do 10 sekund, a po zakończeniu pomiaru rozlegnie się sygnał dźwiękowy.

3. Analiza parametrów bioimpedancji

1. Urządzenie będzie wyświetlać wartości impedancji surowej (Z) przy czterech różnych częstotliwościach: 5, 50, 100 i 200 kHz, a także rezystancję i reaktancję przy 50 kHz, które są wartościami potrzebnymi do sklasyfikowania pacjenta z przeciążeniem płynem.
2. Pobierz oprogramowanie o nazwie BIVA tolerance R-Xc graph¹³ (patrz Tabela materiałów) i otwórz je.
3. Zwróć uwagę, że oprogramowanie znajduje się w skoroszycie w arkuszu kalkulacyjnym z siedmioma arkuszami: przewodnik, populacje referencyjne, wykres punktowy, ścieżka, tematy, wynik Z, wykres Z.
4. Kliknij prawym przyciskiem myszy arkusz Populacja referencyjna, wybierz wiersz wybranej populacji referencyjnej, a następnie skopiuj go i wklej do drugiego wiersza (wiersz żółty).
5. Kliknij prawym przyciskiem myszy arkusz Tematy i w drugim wierszu wprowadź następujące dane: identyfikator podmiotu przypisany do pacjenta. W drugiej kolumnie o nazwie Seq zawsze umieszczaj cyfrę 1; i opcjonalnie wypełnij kolumny Nazwisko i Imię. W kolumnie płeć wprowadź F dla pacjenta płci żeńskiej i M dla pacjenta płci męskiej. W kolejnych dwóch kolumnach rezystancja wejściowa i reaktancja po 50 kHz. Wstaw wysokość (w cm) i wagę (w kg) w dwóch następnych kolumnach.
6. W kolumnie Popul Code (Kod populacji) wstaw liczbę, która znajduje się w pierwszej kolumnie arkusza populacji referencyjnej. W kodzie grupy losowo wybierz liczbę od 1 do 10 (ta liczba będzie wymagana w arkuszu wykresu punktowego), wstaw wiek pacjenta w następnej kolumnie.
7. W menu programu arkusza kalkulacyjnego przejdź do zakładki Uzupełnienia i kliknij prawym przyciskiem myszy opcję Oblicz, aby uzyskać wartości rezystancji i reaktancji dostosowane wysokością i kątem fazowym.
8. Kliknij prawym przyciskiem myszy arkusz Wykres punktowy i obserwuj, że dla wybranej populacji referencyjnej (tj. populacji w pierwszym żółtym wierszu u góry arkusza populacji referencyjnej) są rysowane elipsy tolerancji 50%, 75% i 95%.
9. W oknie dialogowym wybierz grupy, kliknij prawym przyciskiem myszy numer umieszczony w kodzie grupy znajdującym się w arkuszu tematów i kliknij prawym przyciskiem myszy OK. Następnie pojawi się wykres BIVA, z wektorem tematu jako figurą geometryczną (Δ, •, □).
10. Pacjenci z wektorami, które wypadają poza dolny biegun elipsy 75%, zostaną sklasyfikowani jako przeciążeni płynami (patrz Rysunek 1).
11. Podziel Z przy 200 kHz przez Z przy 5 kHz - co odzwierciedla odpowiednio całkowitą wodę w organizmie i zewnątrzkomórkowy przedział wodny - w celu uzyskania stosunku impedancji (Imp-R). Wartość ≥0,85 oznacza przeciążenie płynem.
    UWAGA: W nowych tetrapolarnych urządzeniach wieloczęstotliwościowych wykres R-Xc jest już uwzględniony; Ważne jest jednak, aby upewnić się, że populacja referencyjna jest prawidłowa.

Results

Jako przykład metody przedstawionej powyżej, prezentujemy wyniki dla dwóch kobiet przyjętych na oddział ratunkowy. Analizę impedancji bioelektrycznej oceniono przy przyjęciu przy przyjęciu za pomocą czułego na fazę urządzenia wieloczęstotliwościowego (patrz tabela materiałów), a uzyskane wartości rezystancji (R) i reaktancji (Xc) wykorzystano do obliczenia wykresu BIVA. Wyniki pokazują, że pacjenci z przewodnieniem mieli gorsze rokowania i cechy kliniczne, takie jak wyniki SOFA i indeksu Charlsona, które...

Discussion

Należy wspomnieć, że w opublikowanej literaturze zaproponowano różne podejścia do analizy impedancji bioelektrycznej (BIA), w tym zastosowanie wielu częstotliwości przy 1-500 kHz (MF-BIA), czułej na fazę pojedynczej częstotliwości (SF-BIA) przy 50 kHz i spektroskopowej BIA przy 5 kHz do 2 MHz. Badania przyniosły niespójne wyniki dotyczące zgodności dotyczącej jedno- i wieloczęstotliwościowych urządzeń BIA⁶, w tym prąd źródła, częstotliwość, całkowity zakres impedancji, w którym prąd mieści się w o...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Alkohol 70% waciki	NA		NA Można użyć dowolnej marki
Oprogramowanie BIVA 2002	NA		NA Jest oprogramowaniem stworzonym do użytku akademickiego, można je pobrać w http://www.renalgate.it/formule_calcolatori/bioimpedenza.htm w sekcji "LE FORMULE DEL Prof. Piccoli"
Chusteczki z chlorheksydyną	NA	NA	Można użyć dowolnej marki
Stół egzaminacyjny	NA	NA	Można użyć dowolnej marki
Przewody kwadratowe	BodyStat	SQ-WIRES
Długie elektrody Bodystat 0525	BodyStat	BS-EL4000
Sprzęt Quadscan 4000	BodyStat	BS-4000	Zakres pomiaru impedancji: 20 - 1300 Ω ohms Prąd testowy: 620 μ A Częstotliwość: 5, 50, 100, 200 kHz Dokładność: Impedancja 5 kHz: +/- 2 Ω Impedancja 50 kHz: +/- 2 Ω Impedancja 100 kHz: +/- 3 Ω Impedancja 200 kHz: +/- 3 Ω Odporność 50 kHz: +/- 2 Ω Reaktancja 50 kHz: +/- 1 Ω Kąt fazowy 50 kHz: +/- 0,2° Kalibracja : Od czasu do czasu dostarczany jest rezystor do niezależnej weryfikacji. Wartość impedancji powinna wynosić od 496 do 503 Ω.