Summary
In dit protocol leggen we uit hoe fasehoekwaarden en bio-elektrische impedantie vectoriële analyse (BIVA) Z-score verkregen door bio-elektrische impedantie bij patiënten met acuut hartfalen die zijn opgenomen op de Spoedeisende Hulp en hun klinische toepasbaarheid als voorspellende marker voor de prognose van een gebeurtenis van 90 dagen, kunnen worden verkregen en geïnterpreteerd.
Abstract
Acuut hartfalen wordt gekenmerkt door neurohormonale activering, wat leidt tot het vasthouden van natrium en water en veranderingen in de lichaamssamenstelling veroorzaakt, zoals verhoogde congestie van lichaamsvocht of systemische congestie. Deze aandoening is een van de meest voorkomende redenen voor ziekenhuisopname en wordt in verband gebracht met slechte resultaten. De fasehoek meet indirect de intracellulaire status, cellulaire integriteit, vitaliteit en de verdeling van ruimtes tussen intracellulair en extracellulair lichaamswater. Deze parameter blijkt een voorspeller te zijn van de gezondheidstoestand en een indicator van overleving en andere klinische uitkomsten. Bovendien waren fasehoekwaarden van <4,8° bij opname geassocieerd met een hogere mortaliteit bij patiënten met acuut hartfalen. Lage fasehoekwaarden kunnen echter het gevolg zijn van veranderingen - zoals het verschuiven van vloeistoffen van een intracellulair lichaamswatercompartiment (ICW) naar een ECW-compartiment (extracellulair lichaamswater) en een gelijktijdige afname van de lichaamscelmassa (wat kan duiden op ondervoeding) - die aanwezig zijn bij hartfalen. Een lage fasehoek kan dus te wijten zijn aan overhydratatie en/of ondervoeding. BIVA geeft aanvullende informatie over de massa van de lichaamscellen en de congestiestatus met een grafische vector (R-Xc-grafiek). Bovendien kan een BIVA Z-score-analyse (het aantal standaarddeviaties van de gemiddelde waarde van de referentiegroep) die hetzelfde patroon heeft als dat van de ellipsen voor de percentielen op de originele R-Xc-grafiek worden gebruikt om veranderingen in de massa van zacht weefsel of weefselhydratatie te detecteren en kan onderzoekers helpen veranderingen in verschillende onderzoekspopulaties te vergelijken. Dit protocol legt uit hoe fasehoekwaarden en BIVA Z-score-analyses kunnen worden verkregen en geïnterpreteerd, hun klinische toepasbaarheid en hun bruikbaarheid als voorspellende marker voor de prognose van een 90-daagse gebeurtenis bij patiënten die met acuut hartfalen op een afdeling spoedeisende hulp zijn opgenomen.
Introduction
Acuut hartfalen (AHF) is het gevolg van het snelle begin van tekenen, symptomen en verergering van derivaten van HF en een combinatie van klinische, hemodynamische en neurohormonale afwijkingen, waaronder systemische inflammatoire activering, wat leidt tothet vasthouden van natrium en water. Deze langdurige accumulatie zorgt ervoor dat de interstitiële glycosaminoglycaan (GAG)-netwerken disfunctioneel worden, wat resulteert in een verminderde buffercapaciteit en het veranderen van de vorm en functie van de GAG-netwerken 1,2. Dit draagt bij aan veranderingen in de lichaamssamenstelling als gevolg van het verschuiven van vloeistoffen van intracellulaire naar extracellulaire ruimte3, waardoor een toename van lichaamsvloeistoffen wordt veroorzaakt en congestie ontstaat, wat de meest voorkomende oorzaak is van ziekenhuisopname met HF. Het is voornamelijk vochtophoping, compartimentele vloeistofherverdeling of een combinatie van beide mechanismen die onmiddellijke medische aandacht vereisen 4,5. Deze aandoening is een van de belangrijkste voorspellers van een slechte prognose 6,7.
Aangezien AHF de meest voorkomende oorzaak is van ziekenhuisopnames bij patiënten ouder dan 65 jaar of 8 jaar, vertoont ongeveer 90% van degenen die worden opgenomen op een afdeling spoedeisende hulp vochtophoping6, en ongeveer 50% van deze patiënten wordt ontslagen met aanhoudende symptomen van kortademigheid en vermoeidheid, en/of minimaalof geen gewichtsverlies9. De sterftecijfers in het ziekenhuis variëren van 4% tot 8% na ontslag; Er is een stijging van 8% naar 15% na drie maanden, en voor heropname variëren de tarieven van 30% tot 38% na 3 maanden10. Daarom is de snelle en nauwkeurige evaluatie van congestie in real-time en acute omgevingen, zoals een afdeling spoedeisende hulp, cruciaal voor therapeutisch beheer11 en het bepalen van de ziekteprognose, morbiditeit en mortaliteit6.
Bio-elektrische impedantieanalyse (BIA) is voorgesteld voor het schatten van de lichaamssamenstelling als veilig, niet-invasief en draagbaar12. Om de impedantie van het hele lichaam te schatten, gebruikt BIA een fasegevoelige impedantieanalysator die een constante wisselstroom introduceert via tetrapolaire oppervlakte-elektroden die op de handen en voeten zijn geplaatst12. Deze methode combineert de weerstand (R), reactantie (Xc) en fasehoek (PhA)13, waarbij R de oppositie is tegen de stroom van de wisselstroom door de intracellulaire en extracellulaire ionische oplossing. Xc is de vertraging in de geleiding (diëlektrische componenten) of de conformiteit van de weefselinterfaces, celmembranen en organellen met de doorgang van de toegediende stroom12. De PhA weerspiegelt de relatie tussen R en Xc. Het is afgeleid van de elektrische eigenschappen van het weefsel; Het wordt uitgedrukt als de vertraging tussen de spanning en stroom op het celmembraan en weefselinterfaces en wordt gemeten met fasegevoelige apparaten14,15,16,17.
De PhA wordt berekend op basis van ruwe gegevens over R en Xc (PA [graden] = boogtangens (Xc/R) x (180°/π)), en wordt beschouwd als een van de indicatoren van cellulaire gezondheid en celmembraanstructuur18, evenals een indicator van de verdeling van ICW- en ECW-ruimten, d.w.z. veranderde herverdelingen van de compartimenten (met name veranderingen van intracellulair naar extracellulair water, die lage fasehoeken kunnen laten zien)19. Een lage PhA-waarde kan dus te wijten zijn aan overhydratatie en/of ondervoeding, en de Z-score kan worden gebruikt om te onderscheiden of deze lage PhA te wijten is aan het verlies van weke delenmassa, een toename van weefselhydratatie of beide. Bovendien zou de transformatie van de Z-score onderzoekers kunnen helpen veranderingen in verschillende onderzoekspopulaties te vergelijken 3,14.
Bovendien wordt PhA beschouwd als een voorspeller van de gezondheidstoestand, een indicator van overleving en een prognostische marker voor verschillende klinische uitkomsten 3,20, zelfs onder andere klinische omstandigheden 20,21,22,23, waarbij hoge PhA-waarden duiden op een grotere integriteit en vitaliteit van het celmembraan 10,13en dus meer functionaliteit. Dit in tegenstelling tot lage PhA-waarden, die het verlies van membraanintegriteit en permeabiliteit weerspiegelen, wat leidt tot een verminderde celfunctie of zelfs celdood14,22,24. Bij patiënten met chronisch hartfalen (CHF) werden kleinere PhA-waarden geassocieerd met een slechtere functionele klasseclassificatie25. Bovendien is een van de voordelen van PhA-meting dat er geen herinnerde parameters, lichaamsgewicht of biomarkers nodig zijn.
Verschillende onderzoeken hebben het gebruik van ruwe BIA-metingen aanbevolen bij patiënten die veranderingen hadden in vloeistofverschuivingen en vochtherverdelingen of een niet-constante hydratatiestatus, zoals die bij AHF26. Dit kwam omdat BIA gebaseerd is op regressievergelijkingen die het totale lichaamswater (TBW), extracellulair lichaamswater (ECW) en intracellulair lichaamswater (ICW) schatten. Daarom zijn de schattingen van de vetvrije massa bij dergelijke patiënten vertekend vanwege de fysiologische relatie met hydratatie van zacht weefsel27.
De bio-elektrische impedantie vectoriële analyse (BIVA) methode overwint enkele beperkingen van de conventionele BIA-methode28. Het biedt aanvullende informatie door middel van een semikwantitatieve evaluatie van de lichaamssamenstelling in termen van lichaamscelmassa (BCM), integriteit van de celmassa en hydratatiestatus29. Het maakt dus een schatting mogelijk van het volume van de lichaamsvloeistof door middel van vectorverdeling en afstandspatronen op een R-Xc-grafiek28,30. BIVA wordt gebruikt om een vectorgrafiek van impedantie (Z) te maken met behulp van de R- en Xc-waarden van het hele lichaam die zijn afgeleid van BIA met een frequentie van 50 kHz.
Om de ruwe waarden van R en Xc aan te passen, worden de parameters R en Xc gestandaardiseerd op hoogte (H), uitgedrukt als R/H en Xc/H in Ohm/m, en uitgezet als een vector; deze vector heeft een lengte (evenredig met de TBW) en een richting op de R-Xc grafiek16,28.
Een geslachtsspecifieke R-Xc-grafiek bevat drie ellipsen, die overeenkomen met de 50%, 75% en 95% tolerantie-ellipsen van een gezonde referentiepopulatie 28,31,32; de ellipsvormige vorm van de ellipsen wordt bepaald door de relatie tussen R/H en Xc/H. Om de impedantieparameters in een geslachtsspecifieke referentiepopulatie te evalueren, werden de oorspronkelijke ruwe BIA-parameters echter omgezet in bivariate Z-scores (in een BIVA Z-score-analyse) en uitgezet op een R-Xc Z-scoregrafiek33,34. Deze grafiek, vergeleken met een R-Xc-grafiek, vertegenwoordigde de gestandaardiseerde R/H en Xc/H als een bivariate Z-score, d.w.z. Z(R) en Z(Xc) toonden het aantal standaarddeviaties weg van de gemiddelde waarde van de referentiegroep33. De tolerantie-ellipsen van de Z-score behielden hetzelfde patroon als dat van de ellipsen voor de percentielen op de originele R-Xc-grafiek31,33. De Z-scoregrafieken voor R-Xc en R-Xc toonden veranderingen in de massa van zacht weefsel en weefselhydratatie, onafhankelijk van regressievergelijkingen of lichaamsgewicht.
Vectorverplaatsingen langs de hoofdas van de ellipsen duidden op veranderingen in de hydratatiestatus; een verkorte vector die onder de 75%-pool van een ellips viel, duidde op putjesoedeem (sensibiliteit = 75% en specificiteit = 86%); de optimale drempel voor de detectie van putjesoedeem was echter verschillend bij AHF- en CHF-patiënten, waarbij de onderpool van 75% overeenkwam met AHF-patiënten en 50% overeenkwam met CHF-patiënten oedeem (sensibiliteit = 85% en specificiteit = 87%)35. Aan de andere kant kwamen vectorverplaatsingen langs de kleine as overeen met celmassa. De linkerkant van de ellipsen duidde op een hoge celmassa (d.w.z. meer zacht weefsel), waarbij kortere vectoren overeenkwamen met zwaarlijvige individuen en werden gekenmerkt door fasen die vergelijkbaar waren met die van atletische, die langere vectoren hadden. Integendeel, de rechterkant gaf minder lichaamscelmassaaan 21,34; volgens Picolli et al.31,33 bevonden de scores van de vectoren van de anorexia-, HIV- en kankergroepen zich aan de rechterkant van de kleine as, wat overeenkomt met de categorie cachexie.
Deze studie had tot doel uit te leggen hoe PhA-waarden kunnen worden verkregen en geïnterpreteerd door BIA te gebruiken bij patiënten met AHF die zijn opgenomen op een afdeling spoedeisende hulp en om hun klinische toepasbaarheid/bruikbaarheid aan te tonen als voorspellende marker voor de prognose van 90-daagse gebeurtenissen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Het protocol is goedgekeurd door de Commissie Onderzoeksethiek van het Nationaal Instituut voor Medische Wetenschappen en Voeding Salvador Zubirán (REF. 3057). Voor het uitvoeren van BIA-metingen werd tetrapolaire apparatuur met meerdere frequenties gebruikt (zie Materiaaltabel). Deze apparatuur leverde nauwkeurige ruwe waarden voor de weerstand (R), reactantie (Xc) en fasehoek (PhA) bij een frequentie van 50 kHz, waardoor de impedantie kon worden gemeten met de beste signaal-ruisverhouding. De gebruikte zelfklevende elektroden moesten voldoen aan de aanbevelingen van de fabrikant. Geïnformeerde schriftelijke toestemming werd verkregen van de patiënten die bij het onderzoek betrokken waren.
1. Experimentele en geduldige voorbereiding
OPMERKING: Deze stappen zijn uitgevoerd voordat een BIA-meting werd uitgevoerd.
- Test de apparatuur regelmatig om de nauwkeurigheid van impedantiemetingen te controleren met behulp van een testweerstand met een bekende waarde van 500 Ω (bereik: 496-503 Ω).
- Leid het personeel dat de BIA-metingen uitvoert op volgens de instructies van de fabrikant en de tetrapolaire methode die in de literatuur wordt beschreven36.
OPMERKING: De patiënt moet minimaal 4-5 uur nuchter. Als de patiënt helder en bij bewustzijn is, leg dan de procedure uit die zal worden uitgevoerd. - Verwijder de schoen en sok van de rechtervoet en alle metalen voorwerpen die in contact komen met de huid van de patiënt, zoals armbanden, horloges, ringen en kettingen.
NOTITIE: Als de rechtervoet een blessure heeft, verbind deze dan en schakel over naar de linkerkant (als geen van beide voeten beschikbaar is om te worden blootgelegd en voor het plaatsen van elektroden, kunnen BIA-metingen niet worden uitgevoerd). - Plaats de patiënt in rugligging of semi-vogelstand, afhankelijk van de tolerantie van de patiënt, met de benen en armen gespreid in een hoek van ongeveer 45°. Leg bij patiënten met obesitas een laken tussen hun dijen om contact tussen hen te vermijden.
- Sluit de geleidingsdraden aan op de apparatuur; Er zijn aanwijzingen die de juiste manier aangeven om ze aan te sluiten.
2. BIA-meting
- Identificeer het gebied waarin de elektroden zullen worden geplaatst. Reinig deze oppervlakken met een 70% alcoholpad en wacht tot de alcohol is opgedroogd om de elektroden te plaatsen (de locatie van de elektroden is eerder beschreven)37.
OPMERKING: Raadpleeg voor details over BIA-metingen het eerder beschreven protocol37.
3. Analyse van BIA ruwe parameters op de R-Xc Z-score grafiek
- Download de BIVA-tolerantiesoftware van Piccolli38 (zie Tabel met materialen).
OPMERKING: De software bevat zeven werkmapbladen (Guide/Reference population/Point graph/Path/Subjects/Z-scores/Z-graph). - Klik op het blad Referentiepopulatie, kies de referentiepopulatie op basis van de kenmerken van de patiënt en kopieer en plak deze in de eerste gele rij.
OPMERKING: De software leest alleen de eerste gele rij, waar de referentiepopulatie wordt geplaatst. De referentiepopulaties gaan van 1 tot 10 (kolom met populcode ) en worden weergegeven in de rijen onder de gele. - Klik op het Z-scoreblad, vul de referentiepopulatie in en voer de gegevens van de patiënt in de tweede rij in.
OPMERKING: De gegevens van de referentiepopulatie omvatten de populatiecode (Popul-code), het aantal patiënten dat in de referentiepopulatie is opgenomen (Popul-grootte, N), de gemiddelde weerstand in ohm per lengte in m 2 (R/H-gemiddelde), de standaarddeviatie van de weerstand in ohm per hoogte in m 2 (R/H SD), de gemiddelde reactantie in ohm per hoogte in m2 (Xc/H-gemiddelde), en de standaarddeviatie van reactantie in ohm door hoogte in m2 (Xc/H SD). Deze gegevens worden weergegeven in het referentiepopulatieblad (kolommen A tot en met F).- Voer het medisch dossiernummer van elke patiënt in het veld Onderwerp-ID in (kolom G).
- Voer een getal tussen 1 en 10 in het veld Groepscode (kolom H) in.
- Voer de weerstandswaarde die is verkregen met BIA en aangepast aan de hoogte in meters in het R/H-onderwerpveld (kolom I) in.
- Voer de reactantiewaarde die is verkregen met BIA en aangepast aan de hoogte in meters in het onderwerpveld Xc/H (kolom J) in.
- Voeg een waarde van 1 in het veld Tekenoptie (kolom K) in om een plot te maken; Als u rijen wilt overslaan, laat u de cel leeg.
- Klik op het menu van het spreadsheetprogramma, klik op het tabblad Aanvullingen en klik op de knop BEREKENEN .
OPMERKING: De Z(R)-score (kolom L) Z(Xc)-score (kolom M) wordt automatisch berekend. - Klik op het Z-grafiekblad; Klik vervolgens in het menu van het spreadsheetprogramma op het tabblad Invoegtoepassingen en de knop Nieuwe grafiek .
- Voer BIVA Z-score en fasehoekanalyses uit na stap 4 en stap 5.
4. Interpretatie en analyse van de BIVA Z-score
OPMERKING: Identificeer de vier patronen in de R-Xc Z-scoregrafiek. In de uitersten langs de hoofdas wordt het onderste patroon geassocieerd met congestie, terwijl het bovenste patroon wordt geassocieerd met de uitdrogingsstatus. In de uitersten langs de kleine as wordt het linkerpatroon geassocieerd met meer celmassa in zachte weefsels, terwijl het rechterpatroon wordt geassocieerd met minder celmassa in zachte weefsels. Om de bivariate Z-score te berekenen op basis van de gemiddelde leeftijd van de groep, wordt de volgende formule gebruikt: Z(R) = (R/H gemiddelde leeftijdsgroep - R/H gemiddelde waarde in de referentiepopulatie) / standaarddeviatie van de referentiepopulatie en Z(Xc) = (Xc/H gemiddelde leeftijd van de groep - Xc/H gemiddelde waarde in de referentiepopulatie) / standaarddeviatie van de referentiepopulatie.
- Visualiseer en identificeer de 50%, 75% en 95% ellipsen. De assen x (reactantie) en y (weerstand) geven de standaarddeviaties weer.
OPMERKING: De geslachtsspecifieke R-Xc Z-scoregrafiek wordt geclassificeerd op basis van de hydratatiestatus en BCM, en alle vectoren binnen de ellips met een tolerantie van 75% worden beschouwd als een indicatie van weefsel met een normale impedantie. - Identificeer de as van de hydratatiestatus en classificeer de vector.
OPMERKING: Vectoren die onder de 75%-tolerantie-ellips in de onderste pool vallen, duiden op congestie, terwijl alle vectoren die binnen de 75%-tolerantie-ellips vallen, duiden op geen congestie. Vectoren die buiten de ellips met een tolerantie van 75% van de bovenpool vallen, worden beschouwd als een indicatie van de uitdrogingsstatus. - Identificeer de BCM-as op de grafiek en classificeer de vector.
OPMERKING: Vectoren met verplaatsing naar de linkerkant worden beschouwd als een grotere BCM. Vectoren aan de rechterkant van de grafiek worden daarentegen geclassificeerd als indicaties van een lagere BCM. - Identificeer het aantal standaarddeviaties tussen de uitgezette en de gemiddelde waarde van de referentiegroep.
OPMERKING: Vectoren die onder de 75%-tolerantie-ellipsen van de onderste pool (hoofdas) en buiten de 75%-ellipsen aan de linkerkant (kleine as) vallen, worden geïnterpreteerd als een indicatie van de congestiestatus met een afname van BCM (minder zacht weefsel), terwijl vectoren die aan de rechterkant vallen (kleine as) worden geïnterpreteerd als een indicatie van de congestiestatus met een toename van BCM (meer zacht weefsel). - Aan de andere kant worden vectoren die over de 75% tolerantie-ellipsen van de onderste pool (hoofdas) en buiten de 75%-ellipsen aan de linkerkant (kleine as) vallen, geïnterpreteerd als een indicatie van een niet-congestiestatus met een afname van BCM (minder zacht weefsel), terwijl vectoren die aan de rechterkant vallen (kleine as) worden geïnterpreteerd als een indicatie van een niet-congestiestatus met een toename van BCM (meer zacht weefsel).
5. Directe berekening en interpretatie van PhA
OPMERKING: Ruwe R 50- en Xc50-waarden zijn nodig om PhA te berekenen.
- Vervang de ruwe waarden R 50 en Xc50 door de formule.
OPMERKING: Formule in RStudio: atan (Xc 50 / R50) * (180 ° / π); formule in Microsoft Excel: =ATAN(Xc 50/R50)*(180°/PI). De resultaten worden uitgedrukt in graden.
De PhA varieert meestal tussen 5° en 7°; Bij gezonde sporters kunnen echter waarden boven de 9,5° worden bereikt. Als de PhA-waarden bij opname lager zijn dan 4,8°, heeft de proefpersoon een HR van 2,7 (95%CI 1,08-7,1, p = 0,03)39 voor het presenteren van een gebeurtenis van 90 dagen (mortaliteit of heropname) en een HR van 2,67 voor mortaliteit in de komende 24 maanden (95%CI 1,21-5,89, p = 0,01)20.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Volgens het hierboven beschreven protocol presenteren we gegevens van vier AHF-patiënten (twee vrouwen en twee mannen) die op een afdeling spoedeisende hulp zijn opgenomen als voorbeeld van de klinische toepasbaarheid van fasehoekwaarden en BIVA Z-score-analyse. BIA-metingen werden binnen 24 uur na opname uitgevoerd met behulp van fasegevoelige apparatuur met meerdere frequenties.
Om de bivariate Z-score te berekenen op basis van het gemiddelde van de leeftijdsgroep, werd de volgende formule gebruikt: Z(R) = (R/H gemiddelde waarde van de leeftijdsgroep - R/H gemiddelde waarde van de referentiepopulatie) / standaarddeviatie van de referentiepopulatie, en Z(Xc) = (Xc/H gemiddelde waarde van de leeftijdsgroep - Xc/H gemiddelde waarde van de referentiepopulatie) / standaarddeviatie van de referentiepopulatie.
Na de BIA-metingen werden de patiënten op basis van hun PhA-waarden bij opname ingedeeld in twee categorieën: (1) PhA-< 4,8° en (2) PhA-≥ 4,8°. Een gebeurtenis werd gedefinieerd als de patiënt binnen 90 dagen na ontslag om welke reden dan ook sterfte in het ziekenhuis, sterfte buiten het ziekenhuis of heropname in het ziekenhuis vertoonde. De klinische kenmerken van de patiënten worden weergegeven in tabel 1 en tabel 2 toont de laboratorium- en echocardiografische kenmerken van de twee mannen en twee vrouwen - verdeeld volgens PhA - bij opname.
Casus 1 kwam overeen met een 75-jarige vrouw zonder een eerdere diagnose van HF die werd opgenomen vanwege oedeem en kortademigheid met een maand evolutie na een heupoperatie die twee maanden eerder plaatsvond. Bij aankomst had ze Godet-oedeem (+++), rales en S3-geluid, die werden gemeld. De bevindingen van de beeldvorming waren vasculaire congestie (overwegend rechter bilaterale pleurale effusie); ze presenteerde ook hypoalbuminemie, hyperfosfatemie, type I respiratoire insufficiëntie en een nat-warm hemodynamisch profiel van acuut hartfalen volgens de richtlijnen van de European Society of Cardiology (ESC)40. Op basis van de PhA- en BIVA Z-score-analyse (Figuur 1; Groep 1), had de patiënt weefselcongestie met een verlies van BCM gerelateerd aan ondervoeding, wat consistent was met de systemische ontstekingsepisode omdat de verhoogde hydrostatische en oncotische druk die erbij betrokken was, het lekken van vloeistof in de interstitiële ruimte veroorzaakte. De patiënt presenteerde zich 11 dagen na ontslag uit het ziekenhuis met een gebeurtenis (heropname).
Casus 2 verwees naar een 83-jarige vrouw met CHF en verminderde linkerventrikelfractie-ejectie (LVEF) die binnen 7 dagen na evolutie werd opgenomen vanwege kortademigheid en geen oedeem of rales ontwikkelde. Volgens de BIVA Z-score analyse (Figuur 1; Groep 2), bevond de patiënt zich binnen de grenzen van de ellips met 75% tolerantie in een niet-congestiegebied, wat een droog profiel weerspiegelde dat geen weefsel- of intravasculaire congestie aangaf. Bovendien bleef, ondanks de hoge leeftijd van de patiënt, de BCM behouden, naast een PhA van 5,4°, wat een goede cellulaire vitaliteit aantoonde. Deze kenmerken kwamen overeen met de evolutie van de patiënt, aangezien er geen gebeurtenissen werden gepresenteerd.
Casus 3 kwam overeen met een 78-jarige man die werd opgenomen vanwege progressief oedeem geassocieerd met een verminderde functionele klasse en kortademigheid. Bij opname had hij Godet-oedeem (+++), en een röntgenfoto van de borstkas onthulde vochtophoping, cardiomegalie en liet voornamelijk bilaterale pleurale effusie achter zonder enige infectieuze processen, wat een nat-warm klinisch profiel weerspiegelde. De BIVA Z-score (Figuur 2, Groep 3) en de PhA van 2,5° toonden aan dat de patiënt weefselcongestie had, zoals in casus 1; Er was een herverdeling van vloeistoffen als gevolg van de verhoogde hydrostatische en oncotische druk. Hij overleed drie dagen na ziekenhuisopname.
Casus 4 kwam overeen met een 80-jarige man met chronisch hartfalen en verminderde LVEF die binnen 6 dagen na evolutie werd opgenomen vanwege kortademigheid; Hij ontwikkelde geen oedeem of rales. Een röntgenfoto toonde interstitiële verdikking en een prominente aortabboog. Volgens de BIVA Z-score (Figuur 2; Groep 4), had de patiënt geen congestie en waren de albuminespiegels normaal; Zo werd een onevenwicht tussen de hydrostatische en oncotische druk vermeden. De verplaatsingsvector aan de rechterkant weerspiegelde echter het verlies van zacht weefsel. Net als in casus 2 presenteerde de patiënt geen gebeurtenis.
De resultaten tonen aan dat patiënten die werden geclassificeerd met congestie, PhA < 4,8° en minder BCM volgens de BIVA Z-score-analyse slechte prognoses hadden die verband hielden met andere voorspellers, zoals de verblijfsduur, serumalbumine en natriuretische peptiden in de hersenen.
Figuur 1: R-Xc z-score grafiek met gegevens van AHF vrouwelijke patiënten die zijn opgenomen op de afdeling spoedeisende hulp. Het cijfer weerspiegelt de twee vrouwelijke patiënten, en beide vectoren vielen onder de 75% tolerantie-ellipsen in het kwadrant van de watertoename (congestiestatus). Groep 1 komt overeen met de vector van geval 1 en groep 2 komt overeen met de vector van geval 2. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: R-Xc z-score grafiek met gegevens van AHF mannelijke patiënten die zijn opgenomen op de afdeling spoedeisende hulp. Het cijfer weerspiegelt de twee mannelijke patiënten, de vector viel onder 75% tolerantie-ellipsen (congestiestatus) en komt overeen met geval 3 (groep 3), en de vector geclassificeerd in het niet-congestiegebied komt overeen met geval 4 (groep 4). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Tabel 1: Kenmerken van de patiënten bij opname op de spoedeisende hulp volgens fasehoek bij opname. BMI: body mass index; SBP: systolische bloeddruk; DBP: diastolische bloeddruk; LOS: duur van het verblijf. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Tabel 2: Laboratoriumresultaten bij opname op de afdeling spoedeisende hulp en echocardiografische kenmerken volgens fasehoek bij opname. SaO2: Zuurstofverzadiging; PaO2: Partiële zuurstofdruk; PaCO2: Partiële druk van kooldioxide; HCO3: bicarbonaat; FS: fractionele verkorting; LVEF: linkerventrikel-ejectiefractie. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Dit protocol beschrijft het nut van het gebruik van R-Xc Z-score-analyse in de klinische praktijk voor patiënten die met AHF op een afdeling spoedeisende hulp zijn opgenomen. Gezien het feit dat bij patiënten met AHF congestie de belangrijkste reden voor ziekenhuisopname is, zijn de snelle en nauwkeurige detectie en evaluatie ervan cruciaal voor de resultaten van patiënten6.
Dit artikel illustreert de verscheidenheid aan klinische manifestaties van AHF en hoe BIVA Z-score-analyse (congestiestatus en BCM) kan worden gebruikt om patiënten nauwkeurig en betrouwbaar te evalueren en te classificeren; bovendien waren de kenmerken van de patiënten met PhA <4,8° consistent met andere voorspellers die in verband zijn gebracht met slechte prognoses, zoals lage serumalbuminespiegels, langere verblijfsduur en hogere natriuretische niveaus in dehersenen35.
Een R-Xc Z-scoregrafiek kan worden gebruikt om de congestiestatus en BCM te evalueren. Daarom levert de implementatie van de PhA, naast de R-Xc Z-scoregrafiek, nuttige en nauwkeurige informatie op tijdens de evaluatie van congestie; Het is ook een diagnostisch hulpmiddel voor het beoordelen van de aanwezigheid van subklinische congestie en klinische congestie en perifeer oedeem41. Bovendien kan het dienen als een monitoringinstrument, aangezien minimale veranderingen in hydratatie en voedingsstatus waarneembaar zijn bij patiënten met acuut en chronisch HF tijdens ziekenhuisopname 5,21; Ten slotte kan het dienen als een voorspeller van slechte resultaten. Bovendien zijn variaties in de waarden het gevolg van veranderingen in de vocht- en voedingstoestand39. Bovendien kan het, in combinatie met biomarkers en klinisch oordeel, helpen bij het nemen van beslissingen van artsen over effectieve diuretische therapeutische strategieën en de behandeling vanAHF-patiënten10.
Verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat de PhA een onafhankelijke prognostische marker is van een slechte prognose bij AHF42 en CHF, ongeacht of patiënten rechts of links HF 21,43 hebben. In de literatuur is gemeld dat PhA afneemt bij patiënten met oedeem envochtretentie5, evenals bij patiënten met functionele klassen III-IV van de New York Heart Association (NYHA)25, wat consistent was met de huidige resultaten. Niettemin neemt PhA toe na klinische stabilisatie van een patiënt21,22. De resultaten die we waarnamen waren vergelijkbaar met die van Alves et al.20, die aantoonden dat een PhA van <4,8° een voorspeller was van sterfte over een gemiddelde follow-up periode van 24 maanden (sensibiliteit = 85% en specificiteit = 45%; AUC: 0,726); Bovendien bleek dit afkappunt een voorspeller te zijn van sterfte in het ziekenhuis en heropname binnen 90 dagen na ontslag39. Het is belangrijk om te erkennen dat meerdere studies verschillende afkappunten voor PhA hebben gerapporteerd met verschillende uitkomsten bij HF-patiënten. Scicchitano et al.44 toonden aan dat een PhA van ≤4,9° onafhankelijk sterfte door alle oorzaken voorspelde (sensibiliteit = 75% en specificiteit = 44%); Massari et al.35 ontdekten dat zelfs in AHF en CHF de ophoping van perifeer vocht PhA significant verlaagde (respectievelijk 4,2° vs. 4,5°); Colín et al.22 ontdekten dat bij poliklinische patiënten met CHF een PhA van <4,2° een voorspeller was van sterfte na 3 jaar voor sterfgevallen door alle oorzaken (HR: 3,08, 95%IC: 1,06-8,99).
Voor zover wij weten, evalueerde slechts één eerdere studie van Piccoli41 BIVA Z-scores om patiënten met acute kortademigheid van cardiale of niet-cardiale oorsprong te bepalen; de kracht van dit werk is echter de evaluatie van AHF-patiënten met de BIVA Z-score in combinatie met de PhA in relatie tot de prognoses van patiënten.
De voordelen van PhA zijn dat er geen metingen van lichaamsgewicht en/of lengte nodig zijn en dat het niet kan worden beïnvloed door de aanwezigheid en activiteit van een pacemaker (PM) of geïmplanteerde cardioverter-defibrillator (ICD)44,45,46.
Technische problemen: nauwkeurigheid van het apparaat, overeenkomst en soorten elektroden
Een cruciale vereiste is het gebruik van een fasegevoelig apparaat om een betrouwbare en nauwkeurige evaluatie van PhA-waarden en hydratatie te garanderen. De nauwkeurigheid van het apparaat wordt geëvalueerd met behulp van een zeer nauwkeurig (<1%) circuit dat bestaat uit een parallel geschakelde weerstand en een condensator16. Ook is een uitstekende herhaalbaarheid binnen de waarnemer voor R, Xc en PhA vastgesteld47.
De PhA kan worden verkregen van apparaten met één frequentie (SF) of meerdere frequenties (MF). De herhaalbaarheid binnen de waarnemer in R 50, Xc 50 en PhA50 is hoog; de overeenkomst van de PhA-waarden tussen deze apparaten is echter twijfelachtig47,48. De slechte correlatie tussen SF-frequentie en MF-frequentie apparaten heeft geen invloed op de classificatie van de hydratatiestatus of BCM (kwadranten of categorieën); het is noodzakelijk om voorzichtig te zijn bij de interpretatie omdat minimale verschillen (<0,5°) kunnen worden gebruikt om onderscheid te maken tussen gezonde en kritieke patiënten13 vanwege de onderschatting van PhA en Xc bij CHF-patiënten met MF-BIA47.
Door het ontbreken van internationale productienormen is de kruiskalibratie van de elektrische nauwkeurigheid van verschillende instrumenten essentieel voor impedantiebedrijven14; Bovendien zijn de te gebruiken elektroden afkomstig van apparatuur van een fabrikant. Desalniettemin, zelfs idealiter, zou elke Ag/AgCl-elektrode dezelfde intrinsieke impedantie moeten hebben en zouden er verschillen moeten zijn tussen de elektroden. Nescolarde et al.49 observeerden een grote variabiliteit van de intrinsieke R (11-665 Ω) en Xc (0,25-2,5 Ω) waarden tussen negen soorten elektroden die waren samengesteld uit zilverzilverchloride (Ag/AgCl). Dit had systematisch en significant invloed op de vectorlengte en positie op de R-Xc-grafiek en bijgevolg op de PhA-waarden.
De perspectieven van PhA omvatten de evaluatie van het veranderingspercentage of de absolute delta (Δ) om de optimale veranderingen of zelfs de snelheid van deze verandering na klinische stabilisatie te bepalen als een biomarker voor het verifiëren van de respons op behandeling of therapie.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs verklaren dat er geen tegenstrijdige belangen zijn.
Acknowledgments
De auteurs willen graag Prof(s) bedanken. Piccoli en Pastori van de afdeling Medische en Chirurgische Wetenschappen van de Universiteit van Padova, Italië, voor het leveren van de BIVA-software. Dit onderzoek ontving geen specifieke subsidie van financiering, instanties in de publieke, commerciële of non-profitsector. Dit protocol/onderzoek maakt deel uit van de Ph.D. proefschrift van María Fernanda Bernal-Ceballos ondersteund door de beurs van de National Council of Science and Technology (CONACYT) (CVU 856465).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Alcohol 70% swabs | NA | NA | Any brand can be used |
| BIVA software 2002 | NA | NA | Is a sofware created for academic use, can be download in http:// www.renalgate.it/formule_calcolatori/ bioimpedenza.htm in "LE FORMULE DEL Prof. Piccoli" section |
| Chlorhexidine Wipes | NA | NA | Any brand can be used |
| Examination table | NA | NA | Any brand can be used |
| Leadwires square socket | BodyStat | SQ-WIRES | |
| Long Bodystat 0525 electrodes | BodyStat | BS-EL4000 | |
| Quadscan 4000 equipment | BodyStat | BS-4000 | Impedance measuring range: 20 - 1300 Ω ohms Test Current: 620 μA Frequency: 5, 50, 100, 200 kHz Accuracy: Impedance 5 kHz: +/- 2 Ω Impedance 50 kHz: +/- 2 Ω Impedance 100 kHz: +/- 3 Ω Impedance 200 kHz: +/- 3 Ω Resistance 50 kHz: +/- 2 Ω Reactance 50 kHz: +/- 1 Ω Phase Angle 50 kHz: +/- 0.2° Calibration: A resistor is supplied for independent verification from time to time. The impedance value should read between 496 and 503 Ω. |
References
- Boorsma, E. M., et al. Congestion in heart failure: a contemporary look at physiology, diagnosis, and treatment. Nature reviews. 17 (10), 641-655 (2020).
- Arrigo, M., Parissis, J. T., Akiyama, E., Mebazaa, A. Understanding acute heart failure: pathophysiology and diagnosis. European Heart Journal Supplements. 18 (suppl G), G11-G18 (2016).
- Norman, K., Stobäus, N., Pirlich, M., Bosy-Westphal, A. Bioelectrical phase angle and impedance vector analysis--clinical relevance and applicability of impedance parameters. Clinical Nutrition. 31 (6), 854-861 (2012).
- Núñez, J., et al. Congestion in heart failure: a circulating biomarker-based perspective. A review from the Biomarkers Working Group of the Heart Failure Association, European Society of Cardiology. European Journal of Heart Failure. 24 (10), 1751-1766 (2022).
- Scicchitano, P., Massari, F. The role of bioelectrical phase angle in patients with heart failure. Reviews in Endocrine & Metabolic Disorders. 24 (3), 465-477 (2022).
- Palazzuoli, A., Evangelista, I., Nuti, R. Congestion occurrence and evaluation in acute heart failure scenario: time to reconsider different pathways of volume overload. Heart Failure reviews. 25 (1), 119-131 (2020).
- Girerd, N., et al. Integrative Assessment of congestion in heart failure throughout the patient journey. JACC Heart Failure. 6 (4), 273-285 (2018).
- Felker, G. M. Diuretic strategies in patients with acute decompensated heart failure. The New England Journal of Medicine. 364 (9), 797-805 (2011).
- Gheorghiade, M., Filippatos, G., De Luca, L., Burnett, J. Congestion in acute heart failure syndromes: an essential target of evaluation and treatment. The American Journal of Medicine. 119 (12 Suppl 1), S3-S10 (2006).
- Di Somma, S., Vetrone, F., Maisel, A. S. Bioimpedance vector analysis (BIVA) for diagnosis and management of acute heart failure. Current Emergency and Hospital Medicine Reports. 2, 104-111 (2014).
- Scicchitano, P., et al. Sex differences in the evaluation of congestion markers in patients with acute heart failure. Journal of Cardiovascular Development and Disease. 9 (3), 67 (2022).
- Bioelectrical impedance analysis in body composition measurement: National Institutes of Health Technology Assessment Conference Statement. The American Journal of Clinical Nutrition. 64 (3), 524S-532S (1996).
- Kushner, R. F. Bioelectrical impedance analysis: a review of principles and applications. Journal of the American College of Nutrition. 11 (2), 199-209 (1992).
- Lukaski, H. C., Kyle, U. G., Kondrup, J. Assessment of adult malnutrition and prognosis with bioelectrical impedance analysis: phase angle and impedance ratio. Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care. 20 (5), 330-339 (2017).
- Lukaski, H. C., Vega Diaz, N., Talluri, A., Nescolarde, L., L, Classification of hydration in clinical conditions: indirect and direct approaches using bioimpedance. Nutrients. 11 (4), 809 (2019).
- Lukaski, H. C. Evolution of bioimpedance: a circuitous journey from the estimation of physiological function to assessment of body composition and a return to clinical research. European Journal of Clinical Nutrition. 67 (1), S2-S9 (2013).
- Moonen, H. P. F. X., Van Zanten, A. R. H. Bioelectric impedance analysis for body composition measurement and other potential clinical applications in critical illness. Current Opinion in Critical Care. 27 (4), 344-353 (2021).
- Máttar, J. A. Application of total body bioimpedance to the critically ill patient. Brazilian Group for Bioimpedance Study. New Horizons. 4 (4), 493-503 (1996).
- Di Somma, S., et al. The emerging role of biomarkers and bio-impedance in evaluating hydration status in patients with acute heart failure. Clinical chemistry and laboratory medicine. 50 (12), 2093-2105 (2012).
- Alves, F. D., Souza, G. C., Clausell, N., Biolo, A. Prognostic role of phase angle in hospitalized patients with acute decompensated heart failure. Clinical Nutrition. 35 (6), 1530-1534 (2016).
- Alves, F. D., Souza, G. C., Aliti, G. B., Rabelo-Silva, E. R., Clausell, N., Biolo, A. Dynamic changes in bioelectrical impedance vector analysis and phase angle in acute decompensated heart failure. Nutrition. 31 (1), 84-89 (2015).
- Colín-Ramírez, E., Castillo-Martínez, L., Orea-Tejeda, A., Vázquez-Durán, M., Rodríguez, A. E., Keirns-Davis, C. Bioelectrical impedance phase angle as a prognostic marker in chronic heart failure. Nutrition. 28 (9), 901-905 (2012).
- Stapel, S. N., Looijaard, W. G. P. M., Dekker, I. M., Girbes, A. R. J., Weijs, P. J. M., Oudemans-van Straaten, H. M. Bioelectrical impedance analysis-derived phase angle at admission as a predictor of 90-day mortality in intensive care patients. European Journal of Clinical Nutrition. 72 (7), 1019-1025 (2018).
- Baumgartner, R. N., Chumlea, W. C., Roche, A. F. Bioelectric impedance phase angle and body composition. The American Journal of Clinical Nutrition. 48 (1), 16-23 (1988).
- Castillo Martínez, L., et al. Bioelectrical impedance and strength measurements in patients with heart failure: comparison with functional class. Nutrition. 23 (5), 412-418 (2007).
- Barbosa Silva, M. C., Barros, A. J. Bioelectrical impedance analysis in clinical practice: a new perspective on its use beyond body composition equations. Current Opinion in Clinical Nutrition & Metabolic. 8 (3), 311-317 (2005).
- Piccoli, A. Identification of operational clues to dry weight prescription in hemodialysis using bioimpedance vector analysis. The Italian Hemodialysis-Bioelectrical Impedance Analysis (HD-BIA) Study Group. Kidney International. 53 (4), 1036-1043 (1998).
- Piccoli, A., Rossi, B., Pillon, L., Bucciante, G. A new method for monitoring body fluid variation by bioimpedance analysis: the RXc graph. Kidney International. 46 (2), 534-539 (1994).
- Buffa, R., Mereu, R. M., Putzu, P. F., Floris, G., Marini, E. Bioelectrical impedance vector analysis detects low body cell mass and dehydration in patients with Alzheimer's disease. The Journal of Nutrition, Health & Aging. 14 (10), 823-827 (2010).
- Piccoli, A., Codognotto, M., Piasentin, P., Naso, A. Combined evaluation of nutrition and hydration in dialysis patients with bioelectrical impedance vector analysis (BIVA). Clinical Nutrition. 33 (4), 673-677 (2014).
- Piccoli, A., et al. Bivariate normal values of the bioelectrical impedance vector in adult and elderly populations. The American Journal of Clinical Nutrition. 61 (2), 269-270 (1995).
- Espinosa-Cuevas, M. A., Rivas-Rodríguez, L., González-Medina, E. C., Atilano-Carsi, X., Miranda-Alatriste, P., Correa-Rotter, R. Vectores de impedancia bioeléctrica para la composición corporal en población mexicana. Revista de Investigación Clínica. 59 (1), 15-24 (2007).
- Piccoli, A., Pillon, L., Dumler, F. Impedance vector distribution by sex, race, body mass index, and age in the United States: standard reference intervals as bivariate Z scores. Nutrition. 18 (2), 153-167 (2002).
- Nwosu, A. C., et al. Bioelectrical impedance vector analysis (BIVA) as a method to compare body composition differences according to cancer stage and type. Clinical Nutrition ESPEN. 30, 59-66 (2019).
- Massari, F., et al. Accuracy of bioimpedance vector analysis and brain natriuretic peptide in the detection of peripheral edema in acute and chronic heart failure. Heart & Lung: the Journal of Critical Care. 45 (4), 319-326 (2016).
- Kyle, U. G. Bioelectrical impedance analysis-part II: utilization in clinical practice. Clinical Nutrition. 23 (6), 1430-1453 (2004).
- Castillo-Martínez, L., Bernal-Ceballos, F., Reyes-Paz, Y., Hernández-Gilsoul, T. Evaluation of fluid overload by bioelectrical impedance vectorial analysis. Journal of visualized experiments. 186, e364331 (2022).
- Piccoli, A., Pastori, G. BIVA software. , Department of Medical and Surgical Sciences. University of Padova. Padova, Italy. (2002).
- Bernal-Ceballos, M. F., et al. Phase angle as a predictor of 90-day prognosis in patients with acute heart failure. [Poster presentation]. Poster Abstracts. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition. 46, S74-S226 (2022).
- Ponikowski, P., et al. ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure: The Task Force for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure of the European Society of Cardiology (ESC) developed with the special contribution of the Heart Failure Association (HFA) of the ESC. European Heart Journal. 37 (27), 2129-2200 (2016).
- Piccoli, A., et al. Differentiation of cardiac and noncardiac dyspnea using bioelectrical impedance vector analysis (BIVA). Journal of Cardiac Failure. 18 (3), 226-232 (2012).
- Scicchitano, P., et al. Respiratory failure and bioelectrical phase angle are independent predictors for long-term survival in acute heart failure. Scandinavian Cardiovascular Journal: SCJ. 56 (1), 28-34 (2022).
- González-Islas, D., et al. Body composition changes assessment by bioelectrical impedance vectorial analysis in right heart failure and left heart failure. Heart & Lung: the Journal of Critical Care. 49 (1), 42-47 (2020).
- Scicchitano, P., et al. Congestion and nutrition as determinants of bioelectrical phase angle in heart failure. Heart & Lung: The Journal of Critical Care. 49 (6), 724-728 (2020).
- Meyer, P., et al. Safety of bioelectrical impedance analysis in patients equipped with implantable cardioverter defibrillators. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition. 41 (6), 981-985 (2017).
- Garlini, L. M., et al. Safety and results of bioelectrical impedance analysis in patients with cardiac implantable electronic devices. Brazilian Journal of Cardiovascular Surgery. 35 (2), 169-174 (2020).
- Bernal-Ceballos, F., Wacher-Rodarte, N. H., Orea-Tejeda, A., Hernández-Gilsoul, T., Castillo-Martínez, L. Bioimpedance vector analysis in stable chronic heart failure patients: Level of agreement between single and multiple frequency devices. Clinical Nutrition ESPEN. 43, 206-211 (2021).
- Genton, L., Herrmann, F. R., Spörri, A., Graf, C. E. Association of mortality and phase angle measured by different bioelectrical impedance analysis (BIA) devices. Clinical Nutrition. 37 (3), 1066-1069 (2018).
- Nescolarde, L., Lukaski, H., De Lorenzo, A., de-Mateo-Silleras, B., Redondo-Del-Río, M. P., Camina-Martín, M. A. Different displacement of bioimpedance vector due to Ag/AgCl electrode effect. European Journal of Clinical Nutrition. 70 (12), 1401-1407 (2016).
