Klinische toepassing van fasehoek- en BIVA Z-score-analyses bij patiënten die met acuut hartfalen op een afdeling spoedeisende hulp zijn opgenomen

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 tot^{het 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 minimaal^of 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 apparaten^14,15,16,17.

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 celdood^14,22,24. 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-grafiek^28,30. 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 grafiek^16,28.

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-scoregrafiek^33,34. 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-grafiek^31,33. 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 lichaamscelmassa^{aan 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.

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 gebruikt…

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 …

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-…

Materials

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.