生物電阻抗分析法和雙能 X 射線吸收法測定住院老年人肌肉質量的對比研究

李敏 崔焱 胡立群 尹長森 陳莉 王利

生物電阻抗分析法和雙能 X 射線吸收法測定住院老年人肌肉質量的對比研究

李敏 崔焱 胡立群 尹長森 陳莉 王利

目的 比較生物電阻抗分析法(BIA)和雙能X射線吸收法(DXA)測定住院老年人肌肉質量結果的一致性,為住院老年病人肌少癥篩查提供方法學基礎。 方法 選擇100例老年住院病人,分別采用DXA和BIA方法測定上肢、下肢及全身肌肉質量,應用相關分析、配對t檢驗、Bland-Altman法檢驗2種方法測定結果的一致性。 結果 相關分析顯示,BIA與DXA各指標測定值之間r值范圍為0.67～0.92(P均<0.001);配對t檢驗顯示,BIA與DXA測定上肢及全身肌肉質量差異無統計學意義(P>0.05),下肢測定值差異有統計學意義(P<0.001),BIA法傾向于高估老年病人下肢肌肉質量;Bland-Altman分析顯示,2種方法各指標測定值均具有較高的一致性;2種方法對女性肌肉質量減少檢出率差異無統計學意義(P=0.5),對男性檢出率差異有統計學意義(P=0.016)。 結論 BIA 法在住院老年人肌肉質量測定中有較好的應用價值,但應注意BIA與DXA測定下肢肌肉質量之間的差異,差異可能是來源于對人體組織劃分方法的不同而不是測量方法誤差。

生物電阻抗分析法; 雙能X射線吸收法; 老年人; 肌肉質量

肌少癥為一類以進行性的、廣泛性的骨骼肌量和肌力減少以及骨骼肌功能減退為特征的老年綜合征,對老年人生存質量及健康結局可產生廣泛的不良影響,包括日常生活活動困難、跌倒、住院時間延長、再入院率和死亡風險增加[1-2]。早期篩查并及時干預,對維持肌肉力量及功能效果更好[3]。簡便易行的肌肉質量測定對肌少癥篩查至關重要。

雙能X射線吸收法(dual-energy X-ray absorptiometry,DXA)是目前科研及臨床評估肌肉質量最常用的工具[4],但由于其屬于大型儀器,價格昂貴,且其照射源為X線,難以用于常規的臨床篩查及流行病學研究,所以更多地是作為參考方法驗證其他方法的準確性[5-6]。

生物電阻抗分析法(bioelectrical impedance analysis,BIA)利用人體內肌肉、脂肪等不同組織的導電性差異來測定人體成分的含量。與DXA相比, BIA快速、 簡便、無創、安全[7]。但BIA儀器在應用于不同年齡、健康狀態人群前應與參考標準進行一致性分析。目前對于BIA儀器在我國老年病人肌肉質量測量中應用的適用性尚不清楚。為此,本研究通過對住院老年人同時進行DXA和BIA測量,從多角度分析測量結果的一致性,為BIA法在老年病人肌少癥篩查中的應用提供依據。

1 對象與方法

1.1 研究對象 入選標準:2016年1～3月間在安徽省立醫院住院,年齡>60歲,四肢活動正常,能配合完成各項檢查。排除標準:(1)體內裝有心臟起搏器等電子和金屬醫療器械的病人;(2)認知障礙的病人;(3)骨骼畸形(嚴重駝背、脊柱側突)病人;(4)明顯凹陷性水腫病人;(5)服用影響身體成分測定藥物的病人。本研究樣本量綜合不同方法對樣本含量的需求,確定為100例[8]。年齡60～94歲,平均(71.7±9.0)歲, 其中男43例,女57例;第一診斷為糖尿病41例,高血壓33例,腦供血不足10例,其他16例。所有受試者均告知試驗事項并簽署知情同意書,文盲老人本人同意后由子女簽署。本研究通過安徽省立醫院倫理委員會的批準。

1.2 研究方法 受試老人均空腹、排空大小便,去除金屬飾物,身著輕便內衣先后進行身高、體質量、DXA、BIA的測量。

1.2.1 身高、體質量的測量:采用身高、體質量電子測量儀,身高測量值精確到0.5 cm,體質量精確到0.1 kg,體質量指數(BMI)=體質量(kg)/身高(m)2。

1.2.2 肌肉質量的測量:測量指標:四肢、軀干及全身肌肉質量。BIA法:采用TANITA公司生產的 BC-601生物電阻抗人體成分測定儀,測量時受試者赤足站立于儀器上,確保雙腳與儀器面板上的足形電極充分接觸;雙手握住手柄,確保五指充分接觸測試電極,手臂向前伸直,與軀干保持約15°夾角,開始測量并保持安靜姿勢3～5 min。DXA法:使用美國GE公司生產的LUNAR-Prodigy DXA測試儀;每日測量前均由一名經專業培訓的醫務人員進行質量和校準檢測,開機后行質控體模校正;體模掃描測量值與其標準值一致(±1%),視為質量保證通過。測量方法采用全身掃描,具體操作步驟遵照儀器使用說明書;測量前1周內病人不接受放射線或其他放射性對比劑的檢查。

為減少誤差,全部BIA測量由同一名研究員進行,全部DXA測量由另一名經過培訓的專業人員進行。同一試驗對象2種方法測量盡量在0.5 h內完成,以確保病人一般情況(空腹及著裝等)一致。

1.3 肌肉質量減少的診斷 采用亞洲肌少癥工作組(Asian working group for sarcopenia,AWGS)推薦的身高校正的四肢骨骼肌指數(appendicular skeletal muscle mass/height2,ASM/ht2)[9]作為評價肌肉質量減少的指標,ASM/ht2=四肢骨骼肌質量/身高2。AWGS推薦的肌肉質量減少截點為:BIA法:男性:7.0 kg/m2,女性:5.7 kg/m2;DXA法:男性7.0 kg/m2,女性:5.4 kg/m2。

1.4 統計學處理 使用SPSS 19.0及MedCalc軟件進行統計學分析及繪圖。采用Pearson相關分析,配對樣本t檢驗、Bland-Altman法分析BIA與DXA 2種方法測定結果之間的一致性。采用McNemar’s 配對χ2檢驗對比2種方法肌肉質量減少檢出率的差異。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 測量結果 兩儀器測量結果見表1。Shapiro-Wilk檢驗顯示各指標檢驗數據分布均符合正態分布,故采用參數檢驗分析數據。

表1 DXA 和 BIA測定肌肉質量結果

2.2 BIA與DXA測量結果的相關性分析 BIA與DXA測定值之間呈現較高的相關系數,見表2。四肢及全身肌肉質量常被用做評估肌肉質量的指標,本研究中2種方法測定男、女四肢及全身肌肉質量相關系數(r)均>0.80(P<0.001)。

2.3 BIA與DXA測量結果比較 BIA與DXA測量男、女兩上肢肌肉質量差值均值分別為0.04 kg、0.02 kg,兩下肢分別為1.02 kg,0.54 kg,軀干為2.50 kg、2.65 kg,全身為-0.28 kg、0.13 kg。2種方法測量男女病人全身及上肢肌肉質量差值差異無統計學意義,下肢及軀干測量差值差異有統計學意義,見表3。

表2 BIA和DXA肌肉質量測定結果的相關分析(r)

注:*P<0.001

表3 BIA 與DXA測量結果的配對t檢驗

2.4 BIA與DXA測量結果的Bland-Altman分析 Bland-Altman散點圖觀察指標包括2種方法測量結果差值的均數和95%波動范圍,即95%一致限(limits of agreement,LoA)(95%LoA,X±1.96SD)[10]。本研究Bland-Altman分析顯示,各指標95%以上的點均落在一致性界限范圍內,從統計學角度判斷,可以認為2種方法有較好的一致性;此外,圖中顯示BIA與 DXA 測量結果差值的均數上肢為 0.03,下肢為0.74,四肢為 0.77,軀干為 2.6,全身為0,ASM/ht2為 0.30,以上各差值均數占參考方法DXA測量均值的比例分別為:0.70%、5.44%、4.31%、13.75%、0、4.38%,除軀干外,以上比例均<10%,當BIA用于測定老年病人四肢及全身肌肉質量時,這種相差的幅度是可以接受的[11-12]。見圖1。

2.5 BIA與DXA測量肌肉質量減少檢出率的比較 參照AWGS推薦的肌肉質量減少截點,DXA測定男性老年病人肌肉質量減少檢出率為27.91%(12/43),女性為1.75%(1/57);BIA測定男、女肌肉質量減少檢出率分別是11.63%(5/43)、5.26%(3/57),2種方法均顯示男性肌肉質量減少檢出率明顯高于女性。McNemar’s 配對χ2檢驗顯示,2種測量方法對女性肌肉質量減少檢出率差異無統計學意義(P=0.500),男性檢出率差異有統計學意義(P=0.016)。

注：縱坐標代表BIA與DXA測量結果之間的差值，橫坐標代表2種工具測量結果的平均值；最中間實線及2側虛線代表平均差異及其95%CI；上下2條虛線及兩側實線為95%一致限及其95%CI；黑色三角為男性觀察點，空心圓為女性觀察點圖1 BIA與DXA測量老年病人肌肉質量Bland-Altman分析圖

3 討論

骨骼肌是構成人體運動系統的重要器官,肌肉質量及功能的維持對老年人獨立生活至關重要,肌少癥是導致老年人衰弱的核心要素之一[13]。隨著年齡的增加,各種生理及病理因素導致老年人肌肉量丟失,但老年人脂肪組織增多,因此體質量或BMI相對穩定,掩蓋了肌肉量減少的事實。早期識別并采取干預措施對肌肉質量和(或)功能的維持效果更好,因此有必要探尋簡便、準確的肌肉質量測量方法,為老年人肌肉質量減少的篩查提供方法基礎。

BIA測定人體肌肉質量具有安全、便攜、價廉等優勢。但其測定結果受到電極擺放位置、姿勢的改變以及體液含量等多種因素的影響;此外,由于老年住院病人多伴有不同的慢性疾病,導致身體成分的改變,因此在應用BIA儀器測量前,應驗證測量結果與參考方法的一致性。

本研究采用多種對比方法驗證BIA測定老年病人肌肉質量與DXA結果的一致性。Pearson相關分析顯示,BIA與DXA測量結果有很好的相關性。本研究中,2種方法測定上肢及全身肌肉質量差值均值與零的差異無統計學意義,提示評估病人全身及上肢肌肉質量時,2種方法可以互換;但下肢及軀干肌肉質量差值均值與零的差異有統計學意義,分析原因,可能與2種方法對身體解剖部位的劃分,尤其是下肢及軀干的劃分不同有關:BIA法分段模型將人體假設為五個圓柱體的組合,各代表兩上肢、兩下肢及軀干,下肢與軀干的劃分平面為通過髂嵴的水平面;而DXA對下肢與軀干的劃分是基于兩條對稱、相交的骨盆切線,兩條骨盆切線都通過股骨頸,但不碰觸骨盆,因此DXA劃分的下肢范圍明顯少于BIA。此外,目前分段BIA儀器的劃分將頭頸部并入軀干的劃分范圍,而DXA軀干劃分不包含頭頸部,導致BIA軀干劃分范圍亦明顯多于DXA軀干范圍,以上不同的劃分可能是本研究中BIA測定下肢及軀干肌肉質量同時都高于DXA測定值的主要原因。綜合以上分析結果,可以推斷,與DXA測量值相比,BIA 測定老年病人全身及上肢肌肉數據可靠,而下肢及軀干測量值的差異很可能主要來源于劃分部位的不同而不是測量方法誤差,建議今后BIA產品研發時對身體部位的劃分應更加精細。

本研究中2種測量工具對女性肌肉質量減少檢出率差異無統計學意義,而男性檢出率差異有統計學意義(BIA法檢出率低于DXA法)。研究顯示男、女病人下肢肌肉質量測量值BIA法高于DXA法,但AWGS推薦的基于ASM的肌肉質量減少的診斷截點中,女性BIA法診斷截點高于DXA法(5.7比5.4),而男性2種方法的診斷截點一致(均為7.0),這在一定程度上解釋了本研究中BIA法男性肌肉質量減少檢出率低于DXA法的原因。提示,應用BIA法篩查男性肌肉質量減少時應校正相關截點。今后的研究應針對中國人群,根據不同的年齡、性別,劃分合理的診斷截點,以達到不同方法間檢出率的相對一致。

綜上所述,簡單的 BIA儀器可以比較準確地測定老年病人上肢及全身肌肉質量。但是,BIA測定值傾向于高估下肢肌肉質量,因此,若以ASM為指標篩檢肌肉質量減少時,可能導致篩檢特異度較高,而靈敏度稍低,可能存在漏檢部分肌肉質量輕度下降的人群的風險,故應用時應注意。另外,今后的研究應增加樣本量,在對比研究的基礎上計算出住院老年人肌肉質量減少截點值。

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Comparison of bioelectrical impedance consumer device with dual-energy X-ray absorptiometry in the assessment of muscle mass in Chinese geriatric inpatients

LIMin,CUIYan.

SchoolofNursing,NanjingMedicalUniversity,Nanjing211166,China;LIMin,HULi-qun,YINChang-sen,CHENLi,WANGLi.DepartmentofGeritrics,AnhuiMedicalUniversityAffiliatedProvincialHospital,Hefei230001,China

Objective To investigate the consistency between bioelectrical impedance analysis (BIA) and dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) in the measurement of muscle mass of hospitalized patients, and to provide the application evidence for screening sarcopenia. Methods Muscle mass measurements of upper extremities,lower extremities and whole body were detected by BIA and DXA in 100 patients. Correlation analysis, pairedttests and Bland-Altman analyses were used to evaluate the consistency between the two methods. Results Correlation analysis displayedrvalues of all indexes ranging from 0.67 to 0.92(P<0.001). Pairedttest showed that there were no significant differences in upper extremities and whole body muscle mass(P>0.05), but showed significant differences in lower extremities(P<0.001);BIA tended to overestimate lower extremities muscle mass. Bland-Altman analysis showed that there was a good consisitency between the two methods. There was no significant difference in the positive rate of low muscle mass in women(P=0.5)between two methods;However, there was significant difference in men(P=0.016). Conclusions BIA device shows good application value in assessing muscle mass in Chinese geriatric inpatients, but the difference in lower extremities muscle mass from DXA should be noticed, which may be due to different anatomical division rather than measuring error.

bioelectrical impedance analysis; dual-energy X-ray absorptiometry;aged; skeletal muscle mass

蘇北地區醫養結合的健康養老模式研究[蘇衛研所(2014)1號];江蘇省重點學科護理學建設項目[蘇財教(2014)98號]

211166江蘇省南京市,南京醫科大學護理學院(李敏,崔焱);230001安徽省合肥市,安徽省立醫院老年科(李敏,胡立群,尹長森,陳莉,王利)

崔焱,Email:cyan@njmu.edu.cn

R 685

A

10.3969/j.issn.1003-9198.2017.03.009

2016-10-14)