Summary
I detta protokoll förklarar vi hur man erhåller och tolkar fasvinkelvärden och bioelektrisk impedansvektoranalys (BIVA) Z-score erhållen genom bioelektrisk impedans hos patienter med akut hjärtsvikt inlagd på akutmottagningen och deras kliniska tillämplighet som en prediktiv markör för prognosen för en 90-dagarshändelse.
Abstract
Akut hjärtsvikt kännetecknas av neurohormonell aktivering, vilket leder till natrium- och vätskeretention och orsakar förändringar i kroppssammansättningen, såsom ökad trängsel av kroppsvätskor eller systemisk trängsel. Detta tillstånd är en av de vanligaste orsakerna till sjukhusinläggning och har förknippats med dåliga resultat. Fasvinkeln mäter indirekt intracellulär status, cellulär integritet, vitalitet och fördelningen av utrymmen mellan intracellulärt och extracellulärt kroppsvatten. Denna parameter har visat sig vara en prediktor för hälsotillstånd och en indikator på överlevnad och andra kliniska resultat. Dessutom var fasvinkelvärden på <4,8° vid inläggning associerade med högre mortalitet hos patienter med akut hjärtsvikt. Låga fasvinkelvärden kan dock bero på förändringar - såsom förskjutning av vätskor från ett intracellulärt kroppsvattenfack (ICW) till ett ECW-fack (extracellulärt kroppsvatten) och en samtidig minskning av kroppscellmassan (vilket kan återspegla undernäring) - som finns vid hjärtsvikt. En låg fasvinkel kan alltså bero på övervätskning och/eller undernäring. BIVA ger ytterligare information om kroppscellmassa och trängselstatus med en grafisk vektor (R-Xc-graf). Dessutom kan en BIVA Z-score-analys (antalet standardavvikelser från medelvärdet för referensgruppen) som har samma mönster som ellipserna för percentilerna på den ursprungliga R-Xc-grafen användas för att upptäcka förändringar i mjukvävnadsmassa eller vävnadshydrering och kan hjälpa forskare att jämföra förändringar i olika studiepopulationer. Detta protokoll förklarar hur man erhåller och tolkar fasvinkelvärden och BIVA Z-score-analyser, deras kliniska tillämplighet och deras användbarhet som en prediktiv markör för prognosen för en 90-dagarshändelse hos patienter som är inlagda på en akutmottagning med akut hjärtsvikt.
Introduction
Akut hjärtsvikt (AHF) beror på snabbt insättande tecken, symtom och exacerbation av derivat av HF och en kombination av kliniska, hemodynamiska och neurohormonella avvikelser, inklusive systemisk inflammatorisk aktivering, vilket leder till natrium- och vätskeretention1. Denna långsiktiga ackumulering gör att de interstitiella glykosaminoglykannätverken (GAG) blir dysfunktionella, vilket resulterar i minskad buffertkapacitet och förändrar formen och funktionen hos GAG-nätverken 1,2. Detta bidrar till förändringar i kroppssammansättningen på grund av förskjutningen av vätskor från intracellulärt till extracellulärt utrymme3, vilket inducerar en ökning av kroppsvätskor och leder till trängsel, vilket är den vanligaste orsaken till sjukhusvistelse med HF. Det är huvudsakligen vätskeöverbelastning, omfördelning av kompartmentvätska eller en kombination av båda mekanismerna som kräver omedelbar läkarvård 4,5. Detta tillstånd är en av de viktigaste prediktorerna för en dålig prognos 6,7.
Med tanke på att AHF är den vanligaste orsaken till sjukhusinläggningar hos patienter äldre än 65 år8 år, uppvisar cirka 90 % av dem som läggs in på en akutmottagning vätskeöverbelastning6, och cirka 50 % av dessa patienter skrivs ut med ihållande symtom på dyspné och trötthet och/eller minimal eller ingen viktminskning9. Dödligheten på sjukhus varierar mellan 4 % och 8 % efter utskrivning. Det finns en ökning från 8 % till 15 % vid tre månader, och för återinläggning på sjukhus varierar frekvensen från 30 % till 38 % vid 3 månader10. Därför är en snabb och korrekt utvärdering av trängsel i realtid och i akuta miljöer, såsom en akutmottagning, avgörande för terapeutisk behandling11 och för att fastställa sjukdomsprognos, sjuklighet och dödlighet6.
Bioelektrisk impedansanalys (BIA) har föreslagits för att uppskatta kroppssammansättning för att vara säker, icke-invasiv och bärbar teknik12. För att uppskatta en helkroppsimpedans använder BIA en faskänslig impedansanalysator som introducerar en konstant växelström genom tetrapolära ytelektroder placerade på händer och fötter12. Denna metod kombinerar resistansen (R), reaktansen (Xc) och fasvinkeln (PhA)13, där R är motståndet mot flödet av växelströmmen genom den intracellulära och extracellulära jonlösningen. Xc är fördröjningen i ledningen (dielektriska komponenter) eller överensstämmelsen mellan vävnadsgränssnitten, cellmembranen och organellerna med passagen av den administrerade strömmen12. PhA återspeglar förhållandet mellan R och Xc. Det härrör från vävnadens elektriska egenskaper; Den uttrycks som fördröjningen mellan spänning och ström vid cellmembran- och vävnadsgränssnitten och mäts med faskänsliga enheter14,15,16,17.
PhA beräknas från rådata om R och Xc (PA [grader] = arctangent (Xc/R) x (180°/π)), och det anses vara en av indikatorerna på cellulär hälsa och cellmembranstruktur18, såväl som en indikator på fördelningen av ICW- och ECW-utrymmen, dvs förändrade omfördelningar av facken (specifikt förändringar från intracellulärt till extracellulärt vatten, vilka låga fasvinklar som kan visas)19. Således kan ett lågt PhA-värde bero på överhydrering och/eller undernäring, och Z-poängen kan användas för att skilja om detta låga PhA beror på förlust av mjukvävnadsmassa, en ökning av vävnadshydrering eller båda. Dessutom kan omvandlingen av Z-poängen hjälpa forskare att jämföra förändringar i olika studiepopulationer 3,14.
Dessutom anses PhA vara en prediktor för hälsotillstånd, en indikator på överlevnad och en prognostisk markör för olika kliniska utfall3,20, även under andra kliniska tillstånd 20,21,22,23, där höga PhA-värden indikerar större cellmembranintegritet och vitalitet 10,13och därmed större funktionalitet. Detta står i kontrast till låga PhA-värden, som återspeglar membranintegritet och permeabilitetsförlust, vilket leder till försämrad cellfunktion eller till och med celldöd14,22,24. Hos patienter med kronisk hjärtsvikt (CHF) var lägre PhA-värden associerade med en sämre funktionsklassklassificering25. Dessutom är en av fördelarna med PhA-mätning att den inte kräver återkallade parametrar, kroppsvikt eller biomarkörer.
Flera studier har rekommenderat användning av råa BIA-mätningar hos patienter som hade förändringar i vätskeskift och vätskeomfördelning eller icke-konstant vätskestatus, såsom de vid AHF26. Detta berodde på att BIA är baserat på regressionsekvationer som uppskattar totalt kroppsvatten (TBW), extracellulärt kroppsvatten (ECW) och intracellulärt kroppsvatten (ICW). Därför är uppskattningarna av mager och fettmassa hos sådana patienter partiska på grund av det fysiologiska förhållandet med mjukdelshydrering27.
BIVA-metoden (bioelektrisk impedansvektoranalys) övervinner vissa begränsningar hos den konventionella BIA-metoden28. Den ger ytterligare information genom en semikvantitativ utvärdering av kroppssammansättningen i termer av kroppscellmassa (BCM), cellmasseintegritet och hydreringsstatus29. Således tillåter den en uppskattning av kroppsvätskevolymen genom vektorfördelning och avståndsmönster på en R-Xc-graf28,30. BIVA används för att skapa ett vektordiagram över impedans (Z) med hjälp av helkropps-R- och Xc-värden härledda från BIA vid en frekvens av 50 kHz.
För att justera råvärdena för R och Xc standardiseras parametrarna R och Xc efter höjd (H), uttryckta som R/H och Xc/H i Ohm/m, och plottas som en vektor; denna vektor har en längd (proportionell mot TBW) och en riktning på R-Xc-grafen16,28.
En könsspecifik R-Xc-graf innehåller tre ellipser, som motsvarar toleransellipserna 50 %, 75 % och 95 % för en frisk referenspopulation 28,31,32; ellipsoidformen av ellipserna bestäms av förhållandet mellan R/H och Xc/H. Men för att utvärdera impedansparametrarna i en könsspecifik referenshälsopopulation omvandlades de ursprungliga råa BIA-parametrarna till bivariata Z-poäng (i en BIVA Z-score-analys) och plottades på en R-Xc Z-score-graf33,34. Denna graf, jämfört med en R-Xc-graf, representerade den standardiserade R/H och Xc/H som en bivariat Z-poäng, dvs Z(R) och Z(Xc) visade antalet standardavvikelser bort från medelvärdet för referensgrupp33. Toleransellipserna för Z-poängen bevarade samma mönster som ellipserna för percentilerna i den ursprungliga R-Xc-grafen31,33. Z-score-graferna för R-Xc och R-Xc visade förändringar i mjukvävnadsmassa och vävnadshydrering oberoende av regressionsekvationer eller kroppsvikt.
Vektorförskjutningar längs ellipsernas huvudaxel indikerade förändringar i hydratiseringsstatus; en förkortad vektor som föll under 75 %-polen på en ellips indikerade gropödem (sensibilitet = 75 % och specificitet = 86 %); Den optimala tröskeln för detektion av gropödem var dock annorlunda hos patienter med AHF och kronisk hjärtsvikt, där den nedre polen på 75 % motsvarade AHF-patienter och 50 % motsvarade CHF-patienters ödem (sensibilitet = 85 % och specificitet = 87 %)35. Å andra sidan motsvarade vektorförskjutningar längs den mindre axeln cellmassan. Den vänstra sidan av ellipserna indikerade en hög cellmassa (dvs. mer mjukvävnad), där kortare vektorer motsvarade överviktiga individer och karakteriserades av faser som liknade de hos atletiska, som hade längre vektorer. Tvärtom indikerade den högra sidan mindre kroppscellmassa21,34; enligt Picolli et al.31,33 var poängen för vektorerna för anorexi-, HIV- och cancergrupperna belägna på höger sida av den mindre axeln, vilket motsvarar kategorin kakexi.
Denna studie syftade till att förklara hur man kan erhålla och tolka PhA-värden genom att använda BIA hos patienter med AHF som var inlagda på en akutmottagning och att visa deras kliniska tillämpbarhet/användbarhet som en prediktiv markör för prognosen för 90-dagarshändelser.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Protokollet godkändes av den forskningsetiska kommittén vid National Institute of Medical Sciences and Nutrition Salvador Zubirán (REF. 3057). För att utföra BIA-mätningar användes tetrapolär multifrekvensutrustning (se materialtabell). Denna utrustning gav exakta råvärden för resistansen (R), reaktansen (Xc) och fasvinkeln (PhA) vid en frekvens på 50 kHz, vilket gjorde att impedansen kunde mätas med det bästa signal-brusförhållandet. De självhäftande elektroderna som användes måste motsvara tillverkarens rekommendationer. Informerat skriftligt samtycke erhölls från de patienter som deltog i studien.
1. Experimentell förberedelse och patientförberedelse
OBS: Dessa steg utfördes innan en BIA-mätning utfördes.
- Testa regelbundet utrustningen för att kontrollera noggrannheten i impedansmätningarna genom att använda ett testmotstånd med ett känt värde på 500 Ω (intervall: 496-503 Ω).
- Utbilda personalen som utför BIA-mätningarna enligt tillverkarens anvisningar och den tetrapolära metoden som beskrivs i litteraturen36.
OBS: Patienten måste fasta i minst 4-5 timmar. Om patienten är klar och medveten, förklara proceduren som kommer att utföras. - Ta bort skon och strumpan från höger fot och alla metallföremål som har kontakt med patientens hud, såsom armband, klockor, ringar och kedjor.
OBS: Om den högra foten har en skada, bandagera den och byt till vänster sida (om ingen av fötterna är tillgänglig för att avtäckas och för placering av elektroder kan BIA-mätningar inte utföras). - Placera patienten i ryggläge eller halvfängarläge enligt patientens tolerans, med benen och armarna utspridda i en vinkel på cirka 45°. Hos patienter med fetma, placera ett lakan mellan låren för att undvika kontakt mellan dem.
- Anslut ledningarna till utrustningen; Det finns indikationer som visar det korrekta sättet att ansluta dem.
2. BIA-mätning
- Identifiera området där elektroderna kommer att placeras. Rengör dessa ytor med en 70 % alkoholkudde och vänta tills alkoholen har torkat innan du placerar elektroderna (elektrodernas placering har tidigare beskrivits)37.
OBS: För detaljer om BIA-mätning, se protokollet som tidigare beskrivits37.
3. Analys av BIA-råparametrar på R-Xc Z-score-grafen
- Ladda ner BIVA toleransprogramvara från Piccolli38 (se materialtabell).
OBS: Programvaran innehåller sju arbetsboksblad (Guide/Referenspopulation/Punktdiagram/Sökväg/Ämnen/Z-poäng/Z-graf). - Klicka på arket Referenspopulation , välj referenspopulationen enligt patientens egenskaper och kopiera och klistra in den på den första gula raden.
OBS: Programvaran läser bara den första gula raden, där referenspopulationen är placerad. Referenspopulationerna går från 1 till 10 (Popul-kodkolumnen ) och de visas på raderna under den gula. - Klicka på Z-poängbladet, infoga referenspopulationen och ange patientens data på den andra raden.
OBS: Referenspopulationsdata inkluderar populationskoden (Popul Code), antalet patienter som ingår i referenspopulationen (Popul Size, N), den genomsnittliga resistansen i ohm efter höjd i m 2 (R/H Mean), standardavvikelsen för resistansen i ohm efter höjd i m 2 (R/H SD), den genomsnittliga reaktansen i ohm efter höjd i m2 (Xc/H Mean), och standardavvikelsen för reaktans i ohm med höjd i m2 (Xc/H SD). Dessa uppgifter visas i referenspopulationsbladet (kolumnerna A–F).- Infoga journalnumret för varje patient i fältet Ämnes-ID (kolumn G).
- Infoga ett tal mellan 1 och 10 i fältet Gruppkod (kolumn H).
- Sätt in resistansvärdet som erhålls med BIA och justeras med höjd i meter i R/H-ämnesfältet (kolumn I).
- Infoga reaktansvärdet som erhålls med BIA och justeras med höjd i meter i Xc/H-ämnesfältet (kolumn J).
- Infoga värdet 1 i fältet Ritningsalternativ (kolumn K) för att skapa ett diagram. Om du vill hoppa över rader lämnar du cellen tom.
- Klicka på menyn i kalkylprogrammet, klicka på fliken Komplement och klicka på knappen BERÄKNA.
OBS: Z(R)- poängen (kolumn L) Z( Xc)-poängen ( kolumn M) kommer att beräknas automatiskt. - Klicka på Z-diagrambladet; Klicka sedan på fliken Tillägg i kalkylbladsmenyn och knappen Ny graf .
- Utför BIVA Z-score och fasvinkelanalyser efter steg 4 och steg 5.
4. Tolkning och analys av BIVA Z-score
OBS: Identifiera de fyra mönstren i R-Xc Z-score-diagrammet. I ytterligheterna längs huvudaxeln är det nedre mönstret förknippat med trängsel, medan det övre mönstret är förknippat med uttorkningsstatus. I ytterligheterna längs den mindre axeln är det vänstra mönstret associerat med mer cellmassa i mjuka vävnader, medan det högra mönstret är associerat med mindre cellmassa i mjuka vävnader. För att beräkna den bivariata Z-poängen utifrån gruppens medelålder används följande formel: Z(R) = (R/H medelåldersgrupp - R/H medelvärde i referenspopulationen) / standardavvikelse för referenspopulationen och Z(Xc) = (Xc/H medelålder för gruppen - Xc/H medelvärde i referenspopulationen) / standardavvikelse för referenspopulationen.
- Visualisera och identifiera ellipserna 50 %, 75 % och 95 %. Axlarna x (reaktans) och y (motstånd) visar standardavvikelserna.
OBS: Den könsspecifika R-Xc Z-score-grafen klassificeras efter hydratiseringsstatus och BCM, och alla vektorer inom ellipsen med 75 % tolerans anses indikera vävnad med normal impedans. - Identifiera axeln för hydratiseringsstatus och klassificera vektorn.
OBS: Vektorer som faller under ellipsen med 75 % tolerans i den nedre polen indikerar överbelastning, medan alla vektorer som faller inom ellipsen med 75 % tolerans indikerar ingen överbelastning. Vektorer som faller utanför ellipsen med 75 % tolerans för den övre polen anses indikera uttorkningsstatus. - Identifiera BCM-axeln i grafen och klassificera vektorn.
OBS: Vektorer med förskjutning åt vänster anses indikera större BCM. Omvänt klassificeras vektorer på höger sida av grafen som indikerar lägre BCM. - Identifiera antalet standardavvikelser mellan det plottade värdet och medelvärdet för referensgruppen.
OBS: Vektorer som faller under 75 % toleransellipserna för den nedre polen (huvudaxeln) och utanför 75 %-ellipserna på vänster sida (mindre axel) tolkas som att de indikerar överbelastningsstatus med en minskning av BCM (mindre mjukvävnad), medan vektorer som faller på höger sida (mindre axel) tolkas som att de indikerar överbelastningsstatus med en ökning av BCM (mer mjukvävnad). - Å andra sidan tolkas vektorer som faller över 75 % toleransellipserna för den nedre polen (huvudaxeln) och utanför 75 %-ellipserna på vänster sida (mindre axel) som indikerar icke-trängselstatus med en minskning av BCM (mindre mjukvävnad), medan vektorer som faller på höger sida (mindre axel) tolkas som att indikera icke-trängselstatus med en ökning av BCM (mer mjukvävnad).
5. Direkt beräkning och tolkning av PhA
OBS: Råa R 50- och Xc50-värden behövs för att beräkna PhA.
- Ersätt de råa värdena R 50 och Xc50 i formeln.
OBS: Formel i RStudio: atan (Xc 50 / R50) * (180 ° / π); formel i Microsoft Excel: =ATAN(Xc 50/R50)*(180°/PI). Resultaten uttrycks i grader.
PhA varierar vanligtvis mellan 5° och 7°; Värden över 9,5° kan dock uppnås hos friska idrottare. Om PhA-värdena är lägre än 4,8° vid antagningen har försökspersonen en HR på 2,7 (95 % KI 1,08-7,1, p = 0,03)39 för att uppvisa en 90-dagarshändelse (mortalitet eller återinläggning på sjukhus) och en HR på 2,67 för mortalitet under de kommande 24 månaderna (95 % KI 1,21-5,89, p = 0,01)20.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Enligt det ovan beskrivna protokollet presenterar vi data från fyra AHF-patienter (två kvinnor och två män) som var inlagda på en akutmottagning som ett exempel på den kliniska tillämpbarheten av fasvinkelvärden och BIVA Z-score-analys. BIA-mätningar utfördes med faskänslig multifrekvensutrustning inom 24 timmar efter inskrivning.
För att beräkna den bivariata Z-poängen från medelvärdet för åldersgruppen användes följande formel: Z(R) = (R/H medelvärde för åldersgruppen - R/H medelvärde för referenspopulationen) / standardavvikelse för referenspopulationen, och Z(Xc) = (Xc/H medelvärde för åldersgruppen - Xc/H medelvärde för referenspopulationen) / standardavvikelse för referenspopulationen.
Efter BIA-mätningarna klassificerades patienterna enligt deras PhA-värden vid inskrivning i två kategorier: (1) PhA < 4,8° och (2) PhA ≥ 4,8°. En händelse definierades om patienten uppvisade sjukhusmortalitet, utomsjukhusdödlighet eller återinläggning på sjukhus av någon orsak inom 90 dagar efter utskrivning. Patienternas kliniska karakteristika presenteras i tabell 1, och tabell 2 visar laboratorie- och ekokardiografiska karakteristika för de två männen och två kvinnorna, uppdelade efter PhA- vid inskrivning.
Fall 1 motsvarade en 75-årig kvinna utan tidigare diagnos av HF som lades in på grund av ödem och dyspné med en månads utveckling efter en höftoperation som ägde rum två månader tidigare. Vid ankomsten hade hon Götetödem (+++), rales och S3-ljud, som rapporterades. Avbildningsfynden var vaskulär trängsel (övervägande höger bilateral pleurautgjutning); Hon presenterade också hypoalbuminemi, hyperfosfatemi, typ I andningssvikt och en våtvarm hemodynamisk profil för akut hjärtsvikt enligt European Society of Cardiology (ESC) Guidelines40. Baserat på PhA- och BIVA Z-score-analysen (Figur 1; Grupp 1) hade patienten vävnadsträngsel med en förlust av BCM relaterad till undernäring, vilket överensstämde med den systemiska inflammatoriska episoden eftersom det ökade hydrostatiska och onkotiska trycket som var involverat orsakade läckage av vätska in i det interstitiella utrymmet. Patienten uppvisade en händelse (återinläggning på sjukhus) 11 dagar efter utskrivning från sjukhus.
Fall 2 gällde en 83-årig kvinna med kronisk hjärtsvikt och reducerad vänsterkammarfraktionsutstötning (LVEF) som lades in på grund av dyspné inom 7 dagar efter evolutionen och som inte utvecklade ödem eller rales. Enligt BIVA Z-score-analysen (Figur 1; Grupp 2) låg patienten inom gränserna för ellipsen med 75 % tolerans i ett område utan trängsel, vilket återspeglade en torr profil som inte tydde på vävnad eller intravaskulär trängsel. Dessutom, trots patientens höga ålder, bevarades BCM, förutom en PhA på 5,4°, som visade god cellulär vitalitet. Dessa egenskaper överensstämde med patientens utveckling, eftersom inga händelser presenterades.
Fall 3 motsvarade en 78-årig man som lades in på grund av progressivt ödem i samband med en minskad funktionsklass och dyspné. Vid inskrivningen hade han Godet-ödem (+++), och en lungröntgen visade vätskeöverbelastning, kardiomegali och huvudsakligen vänster bilateral pleurautgjutning utan några infektiösa processer, vilket återspeglade en våt-varm klinisk profil. BIVA Z-score (Figur 2, Grupp 3) och PhA på 2,5° visade att patienten hade vävnadsstockning, som i fall 1; Det skedde en omfördelning av vätskor på grund av det ökade hydrostatiska och onkotiska trycket. Han avled tre dagar efter sjukhusvistelsen.
Fall 4 motsvarade en 80-årig man med kronisk hjärtsvikt och nedsatt LVEF som lades in på grund av dyspné inom 6 dagar efter evolutionen; Han utvecklade inte ödem eller rales. En röntgen visade interstitiell förtjockning och en framträdande aortabåge. Enligt BIVA Z-score (Figur 2; Grupp 4), patienten hade ingen trängsel och albuminnivåerna var normala; På så sätt undveks en obalans mellan det hydrostatiska och onkotiska trycket. Förskjutningsvektorn till höger återspeglade dock förlusten av mjukvävnad. Liksom i fall 2 uppvisade patienten ingen händelse.
Resultaten visar att patienter som klassificerades med trängsel, PhA < 4,8° och mindre BCM enligt BIVA Z-score-analysen hade dålig prognos som var relaterad till andra prediktorer, såsom vårdtid, serumalbumin och natriuretiska peptider i hjärnan.
Figur 1: R-Xc z-score-graf med data över kvinnliga patienter med AHF inlagda på akutmottagningen. Figuren återspeglar de två kvinnliga patienterna, och båda vektorerna föll under 75 % toleransellipser i vattenökningskvadranten (trängselstatus). Grupp 1 motsvarar vektorn för fall 1 och grupp 2 motsvarar vektorn för fall 2. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2: R-Xc z-score-graf med data över manliga AHF-patienter inlagda på akutmottagningen. Figuren återspeglar de två manliga patienterna, vektorn föll under 75 % toleransellipser (trängselstatus) och motsvarar fall 3 (grupp 3), och vektorn klassificerad i området utan trängsel motsvarar fall 4 (grupp 4). Klicka här för att se en större version av denna figur.
Tabell 1: Karakteristika för patienterna vid akutmottagningens inläggning enligt fasvinkel vid inskrivning. BMI: kroppsmasseindex; SBP: systoliskt blodtryck; DBP: diastoliskt blodtryck; LOS: vistelsens längd. Klicka här för att ladda ner denna tabell.
Tabell 2: Laboratorieresultat vid inläggning på akutmottagning och ekokardiografiska karakteristika enligt fasvinkel vid inläggning. SaO2: Syremättnad; PaO2: Partialtryck av syre; PaCO2: Partialtryck av koldioxid. HCO3: Bikarbonat; FS: fraktionerad förkortning; LVEF: ejektionsfraktion för vänster kammare. Klicka här för att ladda ner denna tabell.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Detta protokoll beskriver nyttan av att använda R-Xc Z-score-analys i klinisk praxis för patienter som är inlagda på en akutmottagning med AHF. Med tanke på att den främsta orsaken till sjukhusinläggning hos patienter med AHF är trängsel, är dess snabba och exakta upptäckt och utvärdering avgörande för patienternas resultat6.
Den här artikeln illustrerar de olika kliniska manifestationerna av AHF och hur BIVA Z-score-analys (trängselstatus och BCM) kan användas för att noggrant och tillförlitligt utvärdera och klassificera patienter; Dessutom överensstämde egenskaperna hos patienterna med PhA <4,8° med andra prediktorer som har associerats med dåliga prognoser, såsom låga serumalbuminnivåer, längre vistelsetider och högre nivåer av natriuretika i hjärnan35.
En R-Xc Z-score-graf kan användas för att utvärdera trängselstatus och BCM. Därför ger implementeringen av PhA, tillsammans med R-Xc Z-score-grafen, användbar och korrekt information under utvärderingen av trängsel; Det är också ett diagnostiskt verktyg för att bedöma förekomsten av subklinisk trängsel och klinisk trängsel och perifert ödem41. Dessutom kan det fungera som ett övervakningsverktyg eftersom minimala förändringar i hydrering och näringsstatus kan upptäckas hos patienter med akut och kronisk HF under sjukhusvistelse 5,21; Slutligen kan det fungera som en prediktor för dåliga resultat. Variationerna i värdena beror dessutom på förändringar i vätske- och näringsstatus39. Dessutom, i kombination med biomarkörer och klinisk bedömning, kan det hjälpa till att driva läkares beslut om effektiva diuretikaterapeutiska strategier och hanteringen av AHF-patienter10.
Flera studier har visat att PhA är en oberoende prognostisk markör för dålig prognos vid AHF42 och CHF, oavsett om patienter har höger eller vänster HF 21,43. I litteraturen har det rapporterats att PhA minskar hos patienter med ödem och vätskeretention5, samt hos patienter med funktionsklasserna III-IV från New York Heart Association (NYHA)25, vilket överensstämde med de nuvarande resultaten. Ändå ökar PhA efter klinisk stabilisering av en patient21,22. Resultaten som vi observerade liknade de som hittades av Alves et al.20, som visade att en PhA på <4,8° var en prediktor för dödlighet under en genomsnittlig uppföljningsperiod på 24 månader (sensibilitet = 85 % och specificitet = 45 %; AUC: 0,726); Dessutom visade sig denna brytpunkt vara en prediktor för dödlighet på sjukhus och återinläggning på sjukhus inom 90 dagar efter utskrivning39. Det är viktigt att inse att flera studier har rapporterat olika brytpunkter för PhA med olika resultat hos HF-patienter. Scicchitano et al.44 visade att ett PhA på ≤4,9° oberoende förutspådde dödsfall av alla orsaker (sensibilitet = 75 % och specificitet = 44 %); Massari et al.35 fann att även vid AHF och CHF minskade perifer vätskeackumulering signifikant PhA (4,2° respektive 4,5°); Colín et al.22 fann att hos öppenvårdspatienter med kronisk hjärtsvikt var ett PhA på <4,2° en prediktor för dödlighet efter 3 år för dödsfall av alla orsaker (HR: 3,08, 95 % IC: 1,06-8,99).
Så vitt vi vet har endast en tidigare studie av Piccoli41 utvärderat BIVA Z-poäng för att fastställa patienter med akut dyspné av hjärtligt eller icke-kardiellt ursprung; Styrkan i detta arbete är dock dess utvärdering av AHF-patienter med BIVA Z-score i kombination med PhA i relation till patienternas prognoser.
Fördelarna med PhA är att det inte kräver mätningar av kroppsvikt och/eller längd, och det kan inte påverkas av närvaron och aktiviteten av en pacemaker (PM) eller implanterad defibrillator (ICD)44,45,46.
Tekniska problem: enhetens noggrannhet, avtal och typer av elektroder
Ett avgörande krav är att använda en faskänslig enhet för att säkerställa en tillförlitlig och korrekt utvärdering av PhA-värden och hydrering. Enhetens noggrannhet utvärderas med hjälp av en högprecisionskrets (<1 %) som består av ett motstånd och en kondensator som är parallellkopplade16. Dessutom har utmärkt repeterbarhet inom observatören för R, Xc och PhA bestämts47.
PhA kan erhållas från enheter med en frekvens (SF) eller flera frekvenser (MF). Repeterbarheten inom observatören i R 50, Xc 50 och PhA50 är hög; Överensstämmelsen mellan PhA-värdena mellan dessa enheter är dock tveksam47,48. Den dåliga korrelationen mellan SF-frekvens- och MF-frekvensenheter påverkar inte klassificeringen av hydratiseringsstatus eller BCM (kvadranter eller kategorier); Det är nödvändigt att vara försiktig vid tolkningen eftersom minimala skillnader (<0,5°) kan användas för att skilja mellan friska och kritiska patienter13 på grund av underskattningen av PhA och Xc hos patienter med kronisk hjärtsvikt med MF-BIA47.
På grund av avsaknaden av internationella tillverkningsstandarder är korskalibrering av olika instruments elektriska noggrannhet avgörande för impedansföretag14; Dessutom kommer elektroderna som ska användas från en tillverkares utrustning. Icke desto mindre, även idealiskt, bör varje Ag/AgCl-elektrod ha samma inneboende impedans, och det bör finnas skillnader mellan elektroderna. Nescolarde et al.49 observerade en stor variabilitet av de inneboende R- (11-665 Ω) och Xc-värdena (0,25-2,5 Ω) bland nio typer av elektroder som bestod av silver-silverklorid (Ag/AgCl). Detta påverkade systematiskt och signifikant vektorlängden och positionen på R-Xc-grafen och påverkade följaktligen PhA-värdena.
Perspektiven för PhA inkluderar utvärdering av den procentuella förändringen eller dess absoluta delta (Δ) för att bestämma de optimala förändringarna eller till och med hastigheten för denna förändring efter klinisk stabilisering som en biomarkör för att verifiera svaret på behandling eller terapi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna redovisar inga motstridiga intressen.
Acknowledgments
Författarna vill tacka Prof(s). Piccoli och Pastori vid institutionen för medicinska och kirurgiska vetenskaper, universitetet i Padova, Italien, för tillhandahållandet av BIVA-programvaran. Denna forskning har inte fått något specifikt anslag från finansiärer, myndigheter inom den offentliga, kommersiella eller ideella sektorn. Detta protokoll/forskning är en del av doktorsavhandlingen av María Fernanda Bernal-Ceballos som stöds av National Council of Science and Technology (CONACYT) stipendium (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).
