Методические вопросы биоимпедансного анализа: сопоставимость оборудования и влияние электродов на результат измерений

Аннотация

Введение. Различия биоимпедансного оборудования и электродов, методик измерений и встроенных алгоритмов обработки данных ставят под сомнение согласованность получаемых оценок состава тела. Цель исследования – анализ сопоставимости данных биоимпедансных измерений при использовании различных биоимпедансных анализаторов и электродов, в том числе применяемых в российских центрах здоровья.

Материал и методы. Проводились биоимпедансные измерения 20 взрослых добровольцев (10 женщин и 10 мужчин) в возрасте от 21 года до 54 лет с использованием четырёх инструментов: АВС-01 «Медасс» (ООО НТЦ «Медасс», Москва), Диамант-АИСТ (ООО «Диамант», Санкт-Петербург), прототипа биоимпедансного анализатора в составе аппаратно-программного комплекса «Здоровье-Экспресс» с кардиоусилителем ЭК6Ц-03-«КАРДи2/4» (ООО «МКС», Москва, Зеленоград) и Tanita MC-780MA (Tanita, Япония). При измерениях анализатором АВС-01 «Медасс» использовали восемь типов одноразовых биоадгезивных электродов: Ambu White Sensor 0415M (Ambu, Дания), Bianostic AT (Data Input, Германия), Eurotrode PFR2034 (Pirrone srl, Италия), F9049/RU2234TAB (FIAB, Италия), Schiller biotabs 23×34 мм (Schiller, Швейцария), Skintact RT-34 (Leonhard Lang GmbH, Австрия), Top Trace MedTab (Ceracarta, Италия), 2100 Swaro-tab (Tyrolmed, Австрия). При измерениях анализаторами Диамант-АИСТ и Здоровье-Экспресс использовали по два типа многоразовых электродов – производства ООО «Диамант» и ООО «МКС». Электрические свойства биоадгезивных электродов оценивали на основе сэндвич-теста. Сравнение данных, полученных при измерении добровольцев с использованием различных биоимпедансных анализаторов и электродов, выполняли на основе критерия знаковых рангов Вилкоксона для парных наблюдений и однофакторного дисперсионного анализа при пороговом уровне значимости p=0,05.

Результаты и обсуждение. Проведённое исследование выявило наличие значимых межинструментальных различий биоэлектрических параметров и оценок состава тела. Максимальные различия средних значений признаков между анализаторами АВС-01 «Медасс», Диамант-АИСТ и Tanita MC-780MA для тощей и жировой массы составили 2,8 кг для мужчин и 2,2 кг для женщин, а для процентного содержания жира в массе тела – 3,9% для мужчин и 3,7% для женщин. Для прототипа анализатора состава тела Здоровье-Экспресс наблюдались существенные отклонения оценок состава тела от оценок, полученных с использованием анализаторов других типов. Данные биоимпедансных измерений анализатором АВС-01 «Медасс» с использованием наиболее часто применяемых в российских центрах здоровья типов одноразовых биоадгезивных электродов были хорошо согласованы между собой несмотря на широкую вариацию их электрических свойств (собственный импеданс электродов был в диапазоне от 96,8 Ом для 2100 Swaro-tab до 694,3 Ом для Eurotrode PFR2034). В сравнении с эталонными электродами Bianostic AT, собственный импеданс которых составил 18,9 Ом, в подгруппах женщин и мужчин наблюдалось небольшое, но значимое завышение фазового угла (в среднем, на 0,15 градуса), а в подгруппе мужчин – также небольшое, но значимое завышение тощей и занижение жировой массы (в среднем, на 0,3-0,4 кг). При сравнении многоразовых электродов от ООО «Диамант» и ООО «МКС» значимых различий биоэлектрических параметров и оценок состава тела в группе обследованных не выявлено.

Заключение. Для прямого сопоставления результатов измерений с использованием различных биоимпедансных анализаторов необходима их предварительная взаимная калибровка. Данные, получаемые в центрах здоровья при измерениях анализатором АВС-01 «Медасс» с использованием рассмотренных типов одноразовых электродов при условии соблюдения методики измерений, можно объединять и анализировать совместно. Многоразовые электроды для биоимпедансных измерений производства ООО «Диамант» и ООО «МКС» практически взаимозаменяемы.

Финансирование. Исследование было выполнено в ФГБУ «ЦНИИОИЗ» Минздрава России в рамках проекта Российского научного фонда № 20-15-00386 (рук. В.И. Стародубов).

Благодарности. Исследование выполнено в рамках государственного задания МГУ имени М.В.Ломоносова (Година Е.З. Задорожная Л.В., Хомякова И.А., Пермякова Е.Ю.).Авторы благодарят руководство и сотрудников ООО «Медицинские компьютерные системы» (г. Зеленоград), и лично И.С. Решетникова и Д.А. Прилуцкого, за помощь в организации и проведении исследования.

Литература

Бунак В.В. Антропометрия. М.: Учпедгиз. 1941. 368 c.

Негашева М.А. Основы антропометрии. М: Экон-Информ, 2017. 216 с.

Пермякова Е.Ю., Сипатрова А.Г., Година Е.З., Анисимова А.В., Задорожная Л.В. с соавт. О качестве измерений кожно-жировых складок калиперами и скользящим циркулем // Вестник Московского университета. Серия XXIIII. Антропология, 2021. № 2. С. 5–25. https://doi.org/10.32521/2074-8132.2021.2.005-020

Сипатрова А.Г., Година Е.З., Пермякова Е.Ю., Анисимова А.В., Зубко А.В., Руднев С.Г. Биоимпедансный анализ состава тела с использованием анализаторов АВС-01 «Медасс» и Диамант-АИСТ: результаты сравнения // Вестник Московского университета. Серия XXIII. Антропология. 2023. № 2. С. 70-81. https://doi.org/10.32521/2074-8132.2023.2.070-081

Смирнов А.В., Колесников В.А., Николаев Д.В., Ерюкова Т.А. АВС-01 «Медасс»: анализатор оценки баланса водных секторов организма с программным обеспечением (руководство пользователя). М.: НТЦ «Медасс». 2009. 38 с.

Bennett J.P., Cataldi D., Liu Y.E., Kelly N.N., Quon B.K. et al. Variations in bioelectrical impedance devices impact raw measures comparisons and subsequent prediction of body composition using recommended estimation equations. Clin. Nutr. ESPEN, 2024, 63, pp. 540–550. https://doi.org/0.1016/j.clnesp.2024.07.009

Bioelectrical impedance analysis in body composition measurement: National Institutes of Health Technology Assessment Conference Statement. Am. J. Clin. Nutr., 1996, 64(3 Suppl.), pp. 524S–532S. https://doi.org/10.1093/ajcn/64.3.524S

Boone K.G., Holder D.S. Effect of skin impedance on image quality and variability in electrical impedance tomography: a model study. Med. Biol. Eng. Comput., 1996, 34 (5), pp. 351–354. https://doi.org/10.1007/BF02520003

Carter J.E.L., Heath B.H. Somatotyping: development and applications. Cambridge: Cambridge University Press, 1990. 520 p.

Chumlea W.C., Guo S.S., Kuczmarski R.J., Flegal K.M., Johnson C.L. et al. Body composition estimates from NHANES III bioelectrical impedance data. Int. J. Obes., 2002, 26 (12), pp. 1596-1609. https://doi.org/0.1038/sj.ijo.0802167

Dupertuis Y.M., Pereira A.G., Karsegard V.L., Hemmer A., Biolley E. et al. Influence of the type of electrodes in the assessment of body composition by bioelectrical impedance analysis in the supine position. Clin. Nutr., 2022, 41 (11), pp. 2455–2463. https://doi.org/10.1016/j.clnu.2022.09.008

Kushner R.F., Schoeller D.A. Estimation of total body water by bioelectrical impedance analysis. Am. J. Clin. Nutr., 1986, 44 (3), pp. 417–424. https://doi.org/10.1093/ajcn/44.3.417

Kyle U.G., Bosaeus I., De Lorenzo A.D., Deurenberg P., Elia M. et al. Bioelectrical impedance analysis-part II: utilization in clinical practice. Clin. Nutr., 2004, 23 (6), pp. 1430–1453. https://doi.org/10.1016/j.clnu.2004.09.012

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. Eur. J. Clin. Nutr., 2016, 70 (12), pp. 1401–1407. https://doi.org/10.1038/ejcn.2016.121

Roos A.N., Westendorp R.G.J., Froehlich M. Tetrapolar body impedance is influenced by body posture and plasma sodium concentration. Eur. J. Clin. Nutr., 1991, 46 (1), pp. 53–60.

Rudnev S., Burns J.S., Williams P.L., Lee M.M., Korrick S.A. et al. Comparison of bioimpedance body composition in young adults in the Russian Children's Study. Clin. Nutr. ESPEN, 2020, 35 (1), pp. 153–161. https://doi.org/10.1016/j.clnesp.2019.10.007

Rudnev S.G., Starunova O.A., Godina E.Z., Ivanova A.E., Zubko A.V., Starodubov V.I. The Russian bioimpedance database: an update. J. Electr. Bioimp., 2022, 13, pp. 66–72. https://doi.org/10.2478/joeb-2022-0010

Rush E.C., Crowley J., Freitas I.F., Luke A. Validity of hand-to-foot measurement of bioimpedance: standing compared with lying position. Obesity, 2006, 14 (2), pp. 252–257. https://doi.org/10.1038/oby.2006.32

Silva A.M., Campa F., Stagi S., Gobbo L.A., Buffa R. et al. The bioelectrical impedance analysis (BIA) international database: aims, scope, and call for data. Eur. J. Clin. Nutr., 2023, 77 (12), pp. 1143–1150. https://doi.org/10.1038/s41430-023-01310-x

Stratton M.T., Smith R.W., Harty P.S., Rodriguez C., Johnson B.A. et al. Longitudinal agreement of four bioimpedance analyzers for detecting changes in raw bioimpedance during purposeful weight gain with resistance training. Eur. J. Clin. Nutr., 2021, 75 (7), pp. 1060–1068. https://doi.org/10.1038/s41430-020-00811-3

Tinsley G.M., Moore M.L., Silva A.M., Sardinha L.B. Cross-sectional and longitudinal agreement between two multifrequency bioimpedance devices for resistance, reactance, and phase angle values. Eur. J. Clin. Nutr., 2020, 74 (6), pp. 900–911. https://doi.org/10.1038/s41430-019-0496-8

Ward L.C. Inter-instrument comparison of bioimpedance spectroscopic analysers. Open Med. Devices J., 2009, 1, pp. 3–10. https://doi.org/10.2174/1875181400901010003