嬰兒體成分評估方法的研究及應(yīng)用進(jìn)展

陶熠飛 李 艷 武榮

揚(yáng)州大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬淮安市婦幼保健院新生兒醫(yī)學(xué)中心，江蘇淮安 223002

人體體成分是指人身體組成成分，主要包括脂肪和含有恒定水的去脂組織兩部分[1]。體成分評估的結(jié)果可以準(zhǔn)確、全面地反映出人體各組成成分的情況及其變化，從而能更真實(shí)地了解嬰兒營養(yǎng)狀況[2]。嬰兒的營養(yǎng)狀況能夠反映其生長發(fā)育情況，持續(xù)性的營養(yǎng)監(jiān)測可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)健康問題，并為營養(yǎng)干預(yù)提供有效依據(jù)。傳統(tǒng)方法是通過測量身高和體重來進(jìn)行營養(yǎng)狀況評估，但是這種方法比較片面，不能準(zhǔn)確地反映出真實(shí)的營養(yǎng)狀況。目前可采用體成分評估法對營養(yǎng)狀況進(jìn)行分析，掌握嬰兒體成分的變化對了解嬰兒的營養(yǎng)需求有重要價(jià)值，可以使嬰兒攝入的營養(yǎng)更加全面，從而促進(jìn)嬰兒生長發(fā)育。本文對常用的嬰兒體成分評估方法的研究及應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 嬰兒體成分評估標(biāo)準(zhǔn)

1.1 化學(xué)尸體分析

評估體成分的直接方法是通過直接尸體化學(xué)分析。尸體成分分析涉及全身組織和器官的化學(xué)采樣及解剖。其中，通過組織和器官的化學(xué)分析，可以測量出脂肪、水、蛋白質(zhì)、鈣、磷、鈉、鉀等成分的數(shù)值[3]。而解剖分析提供了身體各個(gè)解剖部分的顯微數(shù)據(jù)，包括皮膚、肌肉、脂肪組織等。對不同年齡嬰兒進(jìn)行的化學(xué)分析和解剖結(jié)果可作為間接驗(yàn)證體成分的標(biāo)準(zhǔn)[4]。

1.2 體成分的四組分模型

體成分的四組分（four-component，4C）模型將體重劃分為脂肪（fat mass，F(xiàn)M）和去脂脂肪（fat-free mass，F(xiàn)FM）兩部分，其中FFM 又包含身體總水分（total body water，TBW）、骨礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)。由于4C 模型的組成部分包含其他更簡單的模型，如三組分模型，因此認(rèn)為它是目前最有效的參考模型[1,5]。在4C 模型中，通常使用體重秤測量總體重，使用同位素稀釋法（isotope dilution，ID）測量體液，使用雙能X 射線吸收法（dual energy X-ray absorptiometry，DXA）測量骨礦物質(zhì)質(zhì)量，使用空氣置換體積描記法（air displacement plethysmog raphy，ADP）測量體積。給定FM（0.900 7 g/cm3）、水（36℃時(shí)為0.993 71 g/cm3）、骨礦物質(zhì)（2.982 g/cm3）的恒定密度、蛋白質(zhì)及鉀與氮的已知關(guān)系，便可計(jì)算出FFM 和FM。Lohman 的4C 模型通常如下所示：

其中Db 是體密度（g/cm3）；W 是身體水含量（L）；B 是骨礦物質(zhì)含量（kg）。

嬰兒群體存在受試者依從性差的問題，4C 模型涉及大量的測試和較長的時(shí)間（約4 h），這對嬰兒的要求很高，失敗的可能性比較大[6]。

2 常用的嬰兒體成分評估方法

對不同年齡階段的嬰兒采用不同的測量方法來測量體成分，這些方法包括人體測量學(xué)、生物電阻抗分析（bioelectrical impedance analysis，BIA）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、ID、ADP 和DXA。然而，每種測量方式都存在一定局限性，尤其在嬰兒中，得到準(zhǔn)確的體成分評估結(jié)果更具挑戰(zhàn)性。例如，在測試過程中哭聲/運(yùn)動會造成測試的不準(zhǔn)確（ADP 或MRI）；有的檢測方法會使嬰兒暴露在輻射中（DXA）；有的檢測方法成本高或需要專業(yè)技術(shù)人員（MRI）。這些限制和挑戰(zhàn)是獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的重大障礙[3]。

2.1 人體測量法

人體測量法的優(yōu)點(diǎn)在于安全、便攜、易于應(yīng)用，且成本低廉。此方法可以通過體重、身長、周長和皮褶厚度這4 個(gè)指標(biāo)的不同組合來區(qū)分嬰兒的FM 和FFM的分布變化。測量時(shí)，通常使用校準(zhǔn)過的電子秤測量嬰兒的體重（g）；使用長度板測量嬰兒的橫臥長度和頭臀長度（mm）[7]；使用不可拉伸的卷尺測量嬰兒身體部位的周長（mm）；使用國際標(biāo)準(zhǔn)卡尺測量肱二頭肌部、肱三頭肌部、肩胛下角部和髂嵴上部的皮褶厚度（mm），并在3 s 后讀取測量值[8]。

Weststrate 和Deurenberg 使用已知的解剖和生理特征推導(dǎo)出一系列公式，此公式可以使用皮褶厚度來估算體脂百分含量（fat percentage，F(xiàn)%）[9]。該方法首先計(jì)算出肱三頭肌部、肱二頭肌部、肩胛下角部及髂嵴上部四部位的皮褶厚度之和SFT4，再通過SFT4計(jì)算體密度（density，D），從而計(jì)算出F%、總體脂肪（total body fat，TBF）和瘦體重（lean body mass，LBM）。公式如下：

除以上公式外，Dauncey 等基于理論假設(shè)提出了一個(gè)方程[10]。該方程把新生兒設(shè)想成一個(gè)球（頭）和數(shù)個(gè)圓柱體（軀干、四肢）構(gòu)成，并認(rèn)為頭部不含F(xiàn)M。頭的直徑d 等于頭圍除以圓周率，軀干圓柱體的長為頂臀長減去頭的直徑，以胸圍為圓周長。上肢圓柱體的長為上臂與下臂長之和，以上臂圍為圓周長。下肢圓柱體的長為身長減去頂臀長，以小腿圍和大腿圍的平均值為圓周長。人身體不同部位的皮下脂肪的容積可表達(dá)為：

體重與體脂肪的重量之差即為LBM，體脂肪重量與體重之比即為體脂百分含量。

通過皮褶測量和同位素稀釋法測量可以觀測到體脂間的弱相關(guān)性[5,11]。雖然體重和身長可以在一定程度上預(yù)測FM，但它們的準(zhǔn)確度并不高。而當(dāng)采用皮褶代替體重和身長時(shí)，嬰兒的體脂百分比降低了2%～9%，在肥胖嬰兒中降低更多。

Weststrate 法通過皮褶厚度來計(jì)算體脂肪和LBM，計(jì)算結(jié)果比較準(zhǔn)確。相比而言，雖然Dauncey 法的人體模型與嬰兒的實(shí)際體型比較吻合，但計(jì)算體脂肪容積的方法缺乏一定的合理性。而且Dauncey 法需要經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)的專業(yè)人員來使用，并不適用于臨床推廣。此外，還可以采用超聲測量法直接測量體脂含量，測量結(jié)果可信度更高[12-13]。

2.2 ID

同位素稀釋法是一種相對便宜和便攜的方法，也是國際公認(rèn)測定TBW 的金標(biāo)準(zhǔn)方法，該方法很容易被接受且適用于各年齡段[14]。該方法首先在空腹?fàn)顟B(tài)下留取嬰兒尿液，然后讓嬰兒口服同位素標(biāo)記的水（2H 和18O），經(jīng)5 h 在體內(nèi)平衡后再次留取尿液標(biāo)本[15]。嬰兒尿液的采集方法是將棉球放在尿布中進(jìn)行尿液收集。該方法根據(jù)標(biāo)本中同位素變化量計(jì)算出TBW，進(jìn)而通過公式計(jì)算出FM 和FFM。

但是根據(jù)同位素的半衰期，在給藥后的1～3 周內(nèi)，嬰兒體內(nèi)的同位素可能無法完全清除[16]。而且由于平衡期的耗時(shí)性、劑量溢出的可能性、給藥和收集嬰兒尿液樣本的困難性，對于這個(gè)年齡組來說，同位素稀釋方法可能具有挑戰(zhàn)性

2.3 BIA

BIA 方法是一種非常流行的體成分評估方法，具有無創(chuàng)、無害、廉價(jià)、功能信息豐富等特點(diǎn)，對于實(shí)時(shí)生理監(jiān)測具有一定的價(jià)值[17]。該方法通常是借助置于體表的電極系統(tǒng)向人體送入一微小的交流測量信號，檢測相應(yīng)的電阻抗及其變化，從而清晰準(zhǔn)確地對人體各部分進(jìn)行評估[18]。該方法使用標(biāo)準(zhǔn)的四極電極分布進(jìn)行測定，測定時(shí)傳感器置于右腕背面尺橈之間，小腿電極置于右踝前面骨突出部分之間，外部電極置于右手和右腳第三近節(jié)背面。在對嬰兒進(jìn)行測定時(shí)，電極間要留出至少5 cm 的自由皮膚，這是避免電場相互作用所需的最小距離，否則可能導(dǎo)致阻抗值過高[19-20]。

BIA 方法根據(jù)生物電參數(shù)與通過參考方法確定的TBW 和LBM 相關(guān)的預(yù)測方程來間接估算體成分[21]。但在嬰兒中，關(guān)于電極的最佳尺寸和位置、正常水合作用的標(biāo)準(zhǔn)化，以及體位對全身水分分布的影響，BIA應(yīng)用仍然存在疑問[22]。所以盡管BIA 是一種易于使用、便攜的方法，但是這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于嬰兒的準(zhǔn)確性還不清楚[23]，是否可以作為評估嬰兒體成分的合適工具還需進(jìn)一步評估。

2.4 ADP

ADP 是一種實(shí)用、可靠和有效的技術(shù)[24-26]。Pea Pod是ADP 的嬰兒版，適用于6 個(gè)月以下的嬰兒，已被廣泛用于評估足月嬰兒以及早產(chǎn)兒的體成分[27-28]。ADP是通過體重和體積測量及應(yīng)用全身密度測量原理來評估FM 和FFM。身體密度通過研究對象被測量的質(zhì)量和體積計(jì)算得出，然后用所建立的性別特異性方程轉(zhuǎn)換成FM 和FFM 的絕對值（g）和百分比（%）。觀察員是健康專業(yè)人員，并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)程序接受過性能測量和身體成分測量的訓(xùn)練[7]。

ADP 是一種相對較新的嬰兒體成分測量方法，可用于確定結(jié)果變量、跟蹤生長軌跡或了解各種疾病狀態(tài)對身體成分的影響[29]。嬰兒ADP 對體積估計(jì)具有極好的準(zhǔn)確性，能夠提供有效的FM 和FFM 測量，并且在重復(fù)測量之間具有高度可靠性。同時(shí)，ADP 的優(yōu)勢還體現(xiàn)在無輻射，這說明可以對嬰兒進(jìn)行一系列的體成分測量[30]。此外，受試者的運(yùn)動不受限制，因?yàn)樵跍y試過程中會多次獲得體積測量值，因此運(yùn)動偽影部分被抵消。然而，哭鬧對嬰兒ADP 的影響尚未明確。此外，目前的設(shè)備僅適用于體重低于8 kg 與年齡小于6 個(gè)月的嬰兒，而且ADP 設(shè)備及其維護(hù)成本較高且不便于攜帶[6]。

2.5 DAX

DXA 是一種很有吸引力的體成分評估方法，具有快速、操作分析簡單、受檢者易接受等優(yōu)點(diǎn)。DXA的工作原理是：不同的身體組織（脂肪、肌肉和骨骼）對X 射線的衰減率不同，骨組織幾乎完全衰減，而脂肪衰減很小，從而根據(jù)身體組織的衰減率得到FM 和FFM。DXA 可以根據(jù)FFM 描繪肌肉，計(jì)算骨礦物質(zhì)密度含量，并提供骨、脂肪和瘦組織的區(qū)域估計(jì)值。

人們對DXA 在成人和兒童體成分評估中的有效性和可靠性給予了相當(dāng)大的關(guān)注，但針對2 歲以下人群的研究很少，相關(guān)體成分參考數(shù)據(jù)尚未公布。一方面可能是對于電離輻射暴露的擔(dān)憂，另一方面可能是要求2 歲以下兒童保持靜止是一個(gè)特別大的挑戰(zhàn)[4,31]。此外，DXA 是一種以研究為重點(diǎn)的技術(shù)，且需要昂貴的維護(hù)服務(wù)。雖然它的輻射暴露很低，但很難連續(xù)跟蹤調(diào)查。

2.6 MRI

MRI 是一種全新的影像檢查技術(shù)，比較客觀。MRI 利用身體組織中的氫質(zhì)子在強(qiáng)磁場中受到射頻脈沖的激發(fā)，產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象。脈沖射頻場用于使質(zhì)子吸收能量，一旦射頻場關(guān)閉，能量就會釋放并被檢測為射頻信號。然后，在重復(fù)脈沖和質(zhì)子松弛期間，根據(jù)接收器線圈檢測到的信號空間模式來創(chuàng)建橫截面圖像[32]。MRI 是唯一能定量分析FM 組織數(shù)量和分布的非侵入性檢查方法，它能提供高分辨率圖像，允許直接評估組織和器官體積[33]。

MRI 不涉及輻射照射，因此非常適合用于嬰兒。然而，圖像采集過程中身體的運(yùn)動會產(chǎn)生偽影，因此最好在嬰兒睡覺時(shí)進(jìn)行掃描。由于嬰兒較小，全身連續(xù)圖像MRI 需要的嬰兒圖像遠(yuǎn)少于較大受試者，因此數(shù)據(jù)采集可以快速完成（＜10 min）。

使用MRI 對0～6 個(gè)月大的嬰兒進(jìn)行體成分評估是一種直接的體成分評估方法，可以精確測量全身脂肪組織和器官體積[34]。與上述其他方法比較，MRI 需要滿足的假設(shè)較少，已在越來越多的研究和臨床機(jī)構(gòu)中使用。然而，對于采集和圖像處理而言，MRI 的分辨率相對較高且需手動圖像分割，因此分析非常耗時(shí)。

3 小結(jié)

體成分評估對了解嬰兒的生長發(fā)育情況和營養(yǎng)相關(guān)性疾病的發(fā)生發(fā)展具有較重要的臨床價(jià)值。目前嬰兒體成分評估方法都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。相比而言，人體測量法在臨床應(yīng)用中最為簡便、易于實(shí)施。而其他方法都容易受到不同因素的影響，比如有的對嬰兒配合度要求較高，有的需要專業(yè)技術(shù)人員來操作。未來，隨著對嬰兒體成分評估方法的深入研究，將會進(jìn)一步提高嬰兒體成分評估的準(zhǔn)確性。