Этот протокол описывает совместную оценку состава тела и нейромышечной работы с целью получения биомаркеров мышечной массы и функций для характеристики тренировочного состояния спортсменов и состояния здоровья пациентов.
Методическая статья
Этот протокол описывает совместную оценку состава тела и нейромышечной работы с целью получения биомаркеров мышечной массы и функций для характеристики тренировочного состояния спортсменов и состояния здоровья пациентов.
Оценка состава тела и нейромышечной активности предоставляет ценную информацию для клинического ведения спортсменов и различных групп пациентов. Этот протокол описывает совместное использование многочастотного биоэлектрического импедансного анализатора и силового анализатора для получения биомаркеров мышечной массы и функции. Биоэлектрический анализатор импеданса измеряет импеданс организма переменным электрическим токам на выбранных частотах, что позволяет оценивать параметры состава тела. Анализатор силы обнаруживает вертикально приложенные силы во время движений с положения «сидячий в стойку», включая одиночные, двухкратные или трёхкратные тесты на стуле, что позволяет оценивать работу нервно-мышечной системы. Обе оценки просты в проведении, неинвазивны и быстро предоставляют результаты через автоматически сгенерированные отчёты. Совместный анализ состава тела и нейромышечной работы предлагает практический подход к характеристике физической производительности спортсменов, а также функционального и состояния здоровья в клинических группах. Этот протокол может способствовать регулярному мониторингу и поддерживать индивидуальные стратегии и результаты обучения, реабилитации и клинического управления.
Саркопения — это потеря мышечной массы и функции скелета (возникающая в процессе старения или вторичная по отношению к основному заболеванию), что существенно влияет на состояние здоровья, особенно у пожилыхпациентов 1,2,3. С патофизиологической точки зрения саркопения можно рассматривать как органную недостаточность, которая может развиваться хронически (чаще) или остро (например, во время иммобилизации) и является результатом сочетания нейронной и мышечнойадаптации 1,2,3. Нейронные адаптации включают нейропатические процессы, приводящие к денервации моторных единиц и предпочтительному потере быстрых моторных единиц. Мышечные адаптации включают уменьшение количества мышечных волокон (гипоплазия) и размера (атрофия), особенно затрагивая быстрые мышечные волокна (которые более уязвимы к атрофии, чем медленные). Оперативные определения саркопении недавно были предложены несколькими международными группами, подчёркивая, что низкая мышечная масса скелета следует рассматривать как признак, а не как синдром 4,5,6. По мнению всех международных групп, хотя рентгеновская компьютерная томография и магнитно-резонансная томография можно считать эталонными стандартами для оценки массы скелетной мышцы (например, через оценку поперечного сечения в средней части бедра или поясничной мышцы), их применение в клинической практике ограничено, поскольку эти методы занимают много времени и требуют высококвалифицированного персонала, а также из-за высоких затрат иинвазивности 4, 5,6. Напротив, биоэлектрический импедансный анализ (BIA) — это недорогой, безопасный и простой метод, который может применяться в клинической практике для оценки жировой массы (то есть всех нежировых компонентов организма) имышечной массы 7,8,9. BIA не измеряет массу без жира и мышц напрямую, а выводит оценки массы без жира аппендицикулярной (то есть сухой массы четырёх конечностей с включением костного минерала) и мышечной массы на основе электрической проводимости тела и использования предсказательных уравнений.
Все международные группы согласились, что диагностика саркопенического синдрома требует совместного выявления низкой мышечной массы и низкой мышечной функции 4,5,6. С точки зрения пациента клинические признаки саркопении, актуальные для пациентов, постоянно включают нарушения мышечной функции, вызывающие нарушения подвижности, неспособность выполнять повседневные задачи, повышенный риск падений, усталость и снижение качества жизни. Оценка мышечной функции обычно проводится в клинической практике с помощью теста на силухватки 10,11 и/или теста стойкистул 12. Обычно применяются две вариации последнего теста: пятикратный тест с стойкой стул13 и тест с таймером на стенде14. Они измеряют соответственно время, необходимое для пятикратного подъёма со стула, и количество раз, когда испытуемый может встать и сесть на стуле за 30-секундный интервал. Кроме того, оценка скорости развития силы стала популярной в последнее десятилетие для характеристики взрывной силы при быстрых произвольных сокращениях, таких как движения с положения сидя в стойку, поскольку она влияет как на компоненты силы, так и на составляющие производства скорости: по сравнению с максимальной силой, скорость развития силы лучше связана с функциональной деятельностью и более чувствительна к выявлению острых и хронических изменений нервно-мышечной функции15. Ранее было установлено, что измерение параметров реактивной силы грунта при взрывчатых движениях, возникающих во время теста на стенде в кресле, обеспечивает более точную оценку динамической прочности нижних конечностей по сравнению с классическим пятикратным тестом16, а также что совместная оценка прочности взрыва и равновесия эффективна для оценки риска падений или нарушениймоторов 17, 18. Поэтому комплексная оценка состава тела и нейромышечной работы (количественное определение мышечной массы аппендикулярной мышцы и взрывной силы соответственно) может быть полезно в клинической практике для оценки слабых пациентов с саркопенией или нервно-мышечными расстройствами.
Цель этого протокола — описать процедуры оценки состава тела и нейромышечной работы с использованием многочастотного биоэлектрического импедансного анализа и тестирования «сидя в стойку» на основе силы. Этот комбинированный подход предназначен для клинической и спортивной медицины, где требуется быстрая, неинвазивная оценка мышечной массы и функции.
Все процедуры с участием людей-участников проводились в соответствии с этическими стандартами институциональных комитетов и Хельсинкской декларацией. Протоколы исследования были утверждены Этическим комитетом Туринского университета (протокол No 115311/2024) и Территориальными этическими комитетами Турина (протокол No 223/2026). Письменное информированное согласие было получено от всех участников до начала участия.
1. Подготовка предметов
2. Оценка состава тела с использованием биоэлектрического импедансного анализа
3. Оценка производительности нервно-мышечной системы
Сразу после анализа биоэлектрического импеданса программное обеспечение анализатора (система #1) предоставляет оценки состава тела, включая массу без жира, мышечную массу, жировую массу, процент жира и базальный метаболический темп, которые формируются с помощью собственных алгоритмов (рисунок 1, таблица 1). Кроме того, система предоставляет оценки общего объема воды в организме (TBW), внеклеточной воды (ECW), внутриклеточной воды (ICW) и соотношения ECW/TBW (рисунок 1). Анализ также даёт показатели общей и сегментной мышечной массы как для верхних, так и для нижних конечностей, что позволяет вычислить индекс саркопения, определяемый как сумма мышечной массы верхней и нижней конечностей, нормализованная ростом в квадрате. Значения индекса саркопении ниже 7,26 кг/м² у самцов и 5,5 кг/м² у женщин указывают на низкую мышечнуюмассу 19,20. Кроме того, предоставляются значения фазового угла общего тела и сегмента на частоте 50 кГц, а также измерения сопротивления и реактивности, полученные на различных частотах. Эти необработанные биоэлектрические параметры могут быть использованы для получения дополнительных показателей состава тела и состояния гидратации, включая внеклеточные и внутриклеточные водные связи, что может дать дополнительное понимание качества мышц и здоровьяклеток 21. Фактически, для расчёта сопротивления внеклеточного и внутриклеточного сопротивления воды (ECW/ICW) по уравнению R5 / [(R5 × R250)/(R5 − R250)]21, где R5 и R250 представляют значения сопротивления, измеряемые на частотах 5 кГц и 250 кГц соответственно.
Сразу после завершения теста «сидя в стойку» программное обеспечение нейромышечного анализатора производительности (система #2) генерирует три переменных с использованием собственных алгоритмов (рисунок 2C): (i) сила мышц ног, определяемая как сила, возникающая при движении «сидя в стойку» и рассчитываемая как максимальная нагрузка, делённая на вес тела; (ii) скорость стоя, определяемая как скорость движения «сидя в стойку» и рассчитываемая как максимальное увеличение нагрузки за единицу времени, делённое на вес тела; и (iii) стабильность — индекс, объединяющий степень движения тела во время стояния и время, необходимое для прекращения осанки. Стабильность сообщается как T-балл на основе эталонных данных из популяций, сопоставленных по возрасту и полу. Эти результаты используются для классификации испытуемых как слабых, средних или сильных по силе мышц ног; медленный, средний или быстрый для скорости стоя; и нестабильны, стабильный или очень стабильный для обеспечения стабильности. Кроме того, программное обеспечение предоставляет график T-score прочности и устойчивости (рисунок 2C), который классифицирует общую прочность и устойчивость как низкую или высокую.
Таблица 2 подводит итоги состава тела и нейромышечных характеристик, полученные у четырёх представительных мужчин: спортсмена (31 год), здорового малоподвижного субъекта (51 год), человека с ожирением (59 лет) и пациента с болезнью Паркинсона (60 лет). Данные иллюстрируют различные физиологические и функциональные профили четырёх участников. Спортсмен и малоподвижный человек имел нормальный вес тела, тогда как человек с ожирением имел ожирение класса II, а пациент с болезнью Паркинсона имел недостаточный вес. Статус гидратации, оцениваемый по соотношению TBW к массе тела, находился в ожидаемом диапазоне (50%–65%) у спортсмена, малоподвижного субъекта и пациента с болезнью Паркинсона, тогда как у человека с ожирением наблюдались более низкие значения. Индекс саркопении находился в пределах нормы у спортсмена, малоподвижного субъекта и человека с ожирением, но был снижен у пациентов с болезнью Паркинсона (7,15 кг/м²). Самые высокие и самые низкие значения общего фазового угла тела на частоте 50 кГц наблюдались у спортсмена и человека с ожирением соответственно. Аналогично, самые высокие и самые низкие соотношения сопротивления ECW/ICW в целом наблюдались у спортсмена и человека с ожирением, тогда как самые высокие и самые низкие соотношения сопротивления ECW/ICW нижних конечностей наблюдались у спортсмена и пациента с болезнью Паркинсона соответственно. Анализ нейромышечной эффективности классифицировал спортсмена и малоподвижного субъекта как сильных, быстрых и очень стабильных. В отличие от этого, человек с ожирением классифицировался как слабый, медленный и очень стабильный, тогда как пациент с болезнью Паркинсона — как слабый, средний и очень стабильный.
Совместная оценка состава тела и нейромышечной активности сформировала различные физиологические профили по четырём представительным участникам. Спортсмен и малоподвижный человек демонстрировали нормальные мышечные и нейромышечные характеристики производительности, тогда как у пациента с болезнью Паркинсона наблюдалась сниженная мышечная масса и нарушения силовых параметров, соответствующие саркопеническому профилю. Эти результаты иллюструют, как комбинированная оценка может быть использована для характеристики мышечной массы и функции у людей с различными клиническими и функциональными состояниями.

Рисунок 1: Отчет о репрезентативном биоэлектрическом импедансном анализе, полученный у здорового мужчины. В отчёте включены переменные состава тела (вес, процент жира, масса жира, безжировая масса, мышечная масса, уровень висцерального жира, индекс массы тела, скелетная мышечная масса и метаболический возраст) и переменные воды в организме, включая общую воду, внеклеточную воду, внутриклеточную воду и соотношение внеклеточной воды к общей воде в организме. Сокращения: ИМТ = индекс массы тела; ECW = внеклеточная вода; ICW = внутриклеточная вода; TBW = общий объем воды в организме. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 2: Репрезентативная оценка эффективности нейромышечной системы и отчёт, сгенерированный с помощью программного обеспечения. (A) Нейромышечный анализатор эффективности (система #2), показывающий металлические пластины для размещения стоп (звёздочки), используемые во время тестирования. (B) Представительное движение «сидя в стойку» во время оценки. (C) Репрезентативный отчёт о работе нейромышечной системы, составленный программным обеспечением для того же здорового мужчины, показанного на рисунке 1. В отчете включены индексы силы мышц ног, скорости стоя и стабильности, а также таблица классификации силы и стабильности и исторический график тренда. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этой фигуры.
| Расширенный набор измерений, доступный для скачивания из программного обеспечения системы #1 | Масса тела (единица измерения: кг) |
| Процент жира в организме | |
| Жировая масса (единица измерения: кг) | |
| Жировая масса (единица измерения: кг) | |
| Мышечная масса (единица измерения: кг) | |
| Костная масса (единица измерения: кг) | |
| Общая вода в теле (единица измерения: кг) | |
| Внеклеточная вода (единица измерения: кг) | |
| Внутриклеточная вода (единица измерения: кг) | |
| Соотношение внеклеточной воды к общему телу | |
| Индекс массы тела (единица измерения: кг/м 2) | |
| Метаболизм (единицы измерения: ккал и кДж) | |
| Сегментная (левая и правая рука, левая и правая нога, туловище) жировая масса (единица измерения: кг) | |
| Сегментарная (левая и правая рука, левая и правая нога, торс) мышечная масса (единица измерения: кг) | |
| Индекс массы без жира (единица измерения: кг/м 2) | |
| Индекс саркопении (единица измерения: кг/м 2) | |
| Общий фазовый угол общего тела и сегмента (левая и правая рука, левая и правая нога), полученный при частоте 50 кГц (единица измерения: °) | |
| Значения сопротивления и реактивности (единица измерения: Ω) получаются для разных частот | |
| Расширенный набор измерений, доступный для скачивания из программного обеспечения системы #2 | Масса тела (единица измерения: кг) |
| Сила мышц ног (F/w): максимальная сила с нормой веса тела (сила реакции на землю) до стояния (единица измерения: kgf/kg) | |
| Скорость развития силы (RFD/w): нормированная по массе тела скорость увеличения силы (единица измерения: кгс/с/кг) | |
| Стабильное время: время, когда нагрузка фиксировала своё максимальное значение до стабилизации (единица измерения: с) | |
| Боковое раскачивание (Vx): абсолютное значение скорости движения центра тяжести в лево-вправо во время вертикального движения (единица измерения: мм/с) | |
| Колебания нагрузки (Vw): абсолютное значение скорости вертикального движения нагрузки при вертикальном движении (единица измерения: кг/с) | |
| Максимальное отношение нагрузки влево: степень силы, приложенной к левому боку при вставке (выражается %) | |
| Максимальное отношение правой нагрузки: степень силы, приложенной к правой стороне при стоянии (выражается %) |
Таблица 1: Переменные состава тела и нейромышечных характеристик, предоставляемые анализатором состава тела (система #1) и нейромышечным анализатором производительности (система #2). Таблица суммирует все переменные, доступные для экспорта из программно-сгенерированных отчётов.
| ПЕРЕМЕННЫЕ | Спортсмен | Малоподвижный образ жизни | Человек с ожирением | Пациент с болезнью Паркисона | ||
| Индекс массы тела (кг/м 2) | 24.2 | 23.5 | 38.9 | 17.7 | ||
| Общий объем воды в теле (l) | 46.6 | 42.5 | 51.2 | 36.5 | ||
| Общая вода в организме / вес (%) | 61.4 | 57.0 | 47.8 | 65.0 | ||
| Соотношение внеклеточной воды к общей воде в теле (%) | 40.1 | 43.1 | 43.2 | 43.6 | ||
| Безжировая масса (кг) | 68.2 | 61.7 | 67.9 | 53.7 | ||
| Мышечная масса (кг) | 64.8 | 58.6 | 64.5 | 51 | ||
| Индекс саркопении (кг/м 2) | 9.8 | 8.3 | 10.8 | 7.15 | ||
| Общий фазовый угол тела при частоте 50 кГц (°) | 7.3 | 5.7 | 5.3 | 5.4 | ||
| Общее соотношение внеклеточного и внутриклеточного водонепроницаемости тела | 0.36 | 0.26 | 0.24 | 0.25 | ||
| Соотношение внеклеточной и внутриклеточной водонепроницаемости нижней конечности | 0.32 | 0.24 | 0.21 | 0.20 | ||
| Сила мышц ног (ж/ж: кгс/кг) | 1.79 | 1.62 | 1.31 | 1.38 | ||
| Скорость развития силы (RFD/w: кгс/с/кг) | 16.6 | 14.4 | 9.2 | 11.2 | ||
| Sswing (стабильность) T-балл | 60 | 59 | 59 | 57 | ||
Таблица 2: Репрезентативные переменные состава тела и нейромышечной производительности, полученные у четырёх мужчин с различными клиническими и функциональными характеристиками. Данные приводятся для спортсмена, сидячего здорового пациента, человека с ожирением и пациента с болезнью Паркинсона, чтобы проиллюстрировать применение комбинированного протокола оценки.
Дополнительный рисунок 1: Интерфейс регистрации субъекта для оценки состава тела (система #1). Скриншот окна регистрации программного обеспечения, используемого для ввода демографической и контактной информации участников перед анализом биоэлектрического импеданса. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.
Дополнительный рисунок 2: Интерфейс регистрации субъекта для оценки производительности нейромышечных мышц (система #2). Скриншот окна регистрации программного обеспечения, используемого для ввода информации участника перед оценкой эффективности нервно-мышечной системы «сидя в стойку». Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.
Коммерчески доступные системы позволяют проводить оценки, описанные в этом протоколе: эти решения неинвазивны и просты в использовании, а исследования просты, быстры и недорогие. Однако ряд ограничений описанных выше решений, процедур и параметров заслуживают выделения. Во-первых, многочастотный биоэлектрический импедансный анализатор, использованный в этом исследовании, не портативен из-за своего размера (124 см × 45 см × 74 см) и веса (33 кг). Во-вторых, тест BIA и стойка на стуле могут проводиться только у тех, кто может принять и поддерживать стоячее положение. Поэтому эти исследования не могут проводиться у неврологических или критически больных пациентов с тяжёлой моторной инвалидностью. Кроме того, BIA требует, чтобы испытуемый держал электроды руки; Эта задача может быть сложной (а иногда и невозможной) для пациентов с тремором или нарушениями верхних конечностей (например, моторными нарушениями после инсульта). Однако БИА также может проводиться у пациентов с тяжёлыми моторными нарушениями с помощью других коммерчески доступных устройств, предназначенных для измерений лежащего лежа (то есть у постели кровати) с помощью клеевыхэлектродов 9. В-третьих, параметры состава тела получаются с помощью специфичных для устройства проприетарных алгоритмов; поэтому аналитическая вариабельность может исключать сравнение данных, полученных с разными устройствами. Однако использование необработанных мер сопротивления и реактивности вместе с кросс-валидированными уравнениями может хотя бы частично преодолеть это ограничение. Альтернативным способом сравнения данных, полученных с разных устройств, является использование исходных измерений, таких как фазовый угол и сопротивление сопротивления ECW/ICW. Первая переменная является прокси целостностимембраны 22,23, а вторая — прокси гидратацииклеток 21,24,25. Неизменно, несколько недавних исследований показали, что как фазовыйугол 26,27,28,29, так и соотношение сопротивления ECW/ICW 21,24,25 являются полезными индикаторами функции мышц у пожилых людей и могут быть полезны для прогнозирования инвалидности и смертности 25,30. Более низкие значения фазового угла, наблюдаемые у двух пациентов по сравнению с нашими двумя здоровыми испытуемыми, могут быть связаны с возрастными и/или заболеваниями изменениями в состоянии здоровьяклеток 22,23. Более низкие значения соотношения сопротивления ECW/ICW, наблюдавшиеся у двух пациентов по сравнению с нашими двумя здоровыми участниками, могут быть связаны с возрастным и/или заболевающим относительным расширением ECW (с соответствующим снижением устойчивости к ECW) и/или снижением ICW (с соответствующим увеличением устойчивости ICW)21,24.
Несмотря на эти ограничения, совместная оценка состава тела и нейромышечной работы предоставляет практический, неинвазивный подход к оценке мышечной массы и функции в клинической и спортивной медицине. Интеграция переменных состава тела с показателями силы, скорости стоя и устойчивости может способствовать более комплексной характеристике функционального состояния, чем одна из этих оценок. Таким образом, такой подход может способствовать мониторингу спортсменов и пациентов, а также выявлять лиц с риском нарушения мышечной функции или саркопении.
А.П. и С.Б.Х. являются членами медицинского консультативного совета корпорации Танита. M.A.M. получила оборудование в аренду по исследовательскому контракту с корпорацией Tanita. Эта статья была инициирована автором, независимой от корпорации Tanita, и ни один контент не был подвержен влиянию компании.
Авторы благодарят доктора Федерико Тоделлу (Университет Турина) за его поддержку в вопросах сбора данных.
Финансовую поддержку этой работы предоставил «Грант на интернационализацию – GFI» Туринского университета.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Система №1 | |||
| Многочастотный импедансный анализатор | Tanita Corporation, Токио, Япония | MC-980-MA-N | "Система №1" в рукописи |
| Mobee® 360 - Tanita Pro | SportMed SA, Эхтернах, Люксембург | Версия 4.6.0 | "Программное обеспечение системы #1" в рукописи |
| Система №2 | |||
| Монитор функции мышц | Tanita Corporation, Токио, Япония | zaRitz BM-220 | "Система №2" в рукописи |
| Программное обеспечение монитора функции мышц | Tanita Corporation, Токио, Япония | Версия 1.7.3 | "Программное обеспечение системы #2" в рукописи |
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение