Klinische Anwendung von Phasenwinkel- und BIVA-Z-Score-Analysen bei Patienten, die mit akuter Herzinsuffizienz in eine Notaufnahme eingewiesen wurden

Summary

In diesem Protokoll erläutern wir, wie Phasenwinkelwerte und der Z-Score der bioelektrischen Impedanzvektoranalyse (BIVA) ermittelt und interpretiert werden können, der durch bioelektrische Impedanz bei Patienten mit akuter Herzinsuffizienz, die in die Notaufnahme aufgenommen wurden, und wie ihre klinische Anwendbarkeit als prädiktiver Marker für die Prognose eines 90-Tage-Ereignisses ermittelt werden kann.

Abstract

Die akute Herzinsuffizienz ist gekennzeichnet durch eine neurohormonelle Aktivierung, die zu Natrium- und Wassereinlagerungen führt und Veränderungen in der Körperzusammensetzung verursacht, wie z. B. eine erhöhte Verstopfung der Körperflüssigkeit oder eine systemische Stauung. Dieser Zustand ist einer der häufigsten Gründe für eine Krankenhauseinweisung und wurde mit schlechten Ergebnissen in Verbindung gebracht. Der Phasenwinkel misst indirekt den intrazellulären Status, die zelluläre Integrität, die Vitalität und die Verteilung der Zwischenräume zwischen intrazellulärem und extrazellulärem Körperwasser. Es wurde festgestellt, dass dieser Parameter ein Prädiktor für den Gesundheitszustand und ein Indikator für das Überleben und andere klinische Ergebnisse ist. Darüber hinaus waren Phasenwinkelwerte von <4,8° bei Aufnahme mit einer höheren Mortalität bei Patienten mit akuter Herzinsuffizienz assoziiert. Niedrige Phasenwinkelwerte können jedoch auf Veränderungen zurückzuführen sein, wie z. B. die Verschiebung von Flüssigkeiten von einem intrazellulären Körperwasserkompartiment (ICW) in ein ECW-Kompartiment (extrazelluläres Körperwasser) und eine gleichzeitige Abnahme der Körperzellmasse (die auf Mangelernährung hinweisen kann), die bei Herzinsuffizienz vorhanden sind. So kann ein niedriger Phasenwinkel auf Überwässerung und/oder Mangelernährung zurückzuführen sein. BIVA liefert zusätzliche Informationen über die Körperzellmasse und den Stauungsstatus mit einem grafischen Vektor (R-Xc-Diagramm). Darüber hinaus kann eine BIVA-Z-Score-Analyse (die Anzahl der Standardabweichungen vom Mittelwert der Referenzgruppe), die das gleiche Muster wie die Ellipsen für die Perzentile im ursprünglichen R-Xc-Diagramm aufweist, verwendet werden, um Veränderungen der Weichteilmasse oder der Gewebehydratation zu erkennen und den Forschern zu helfen, Veränderungen in verschiedenen Studienpopulationen zu vergleichen. In diesem Protokoll wird erläutert, wie Phasenwinkelwerte und BIVA-Z-Score-Analysen, ihre klinische Anwendbarkeit und ihre Nützlichkeit als prädiktiver Marker für die Prognose eines 90-Tage-Ereignisses bei Patienten, die mit akuter Herzinsuffizienz in eine Notaufnahme aufgenommen wurden, zu erhalten und zu interpretieren sind.

Introduction

Akute Herzinsuffizienz (AHF) resultiert aus dem raschen Auftreten von Anzeichen, Symptomen und einer Verschlimmerung von Derivaten der Herzinsuffizienz und einer Kombination aus klinischen, hämodynamischen und neurohormonellen Anomalien, einschließlich einer systemischen Entzündungsaktivierung, die zu Natrium- und Wassereinlagerungen führt¹. Diese langfristige Akkumulation führt dazu, dass die interstitiellen Glykosaminoglykan-Netzwerke (GAG) dysfunktional werden, was zu einer verringerten Pufferkapazität führt und die Form und Funktion der GAG-Netzwerke verändert ^1,2. Dies trägt zu Veränderungen der Körperzusammensetzung aufgrund der Verschiebung von Flüssigkeiten vom intrazellulären in den extrazellulären Raum³ bei, was zu einem Anstieg der Körperflüssigkeiten führt und zu Stauungen führt, die die häufigste Ursache für Krankenhausaufenthalte mit Herzinsuffizienz sind. Es handelt sich hauptsächlich um eine Flüssigkeitsüberladung, eine kompartimentelle Flüssigkeitsumverteilung oder eine Kombination beider Mechanismen, die eine sofortige ärztliche Behandlung erfordern ^4,5. Dieser Zustand ist einer der Hauptprädiktoren für eine schlechte Prognose ^6,7.

In Anbetracht der Tatsache, dass AHF die häufigste Ursache für Krankenhauseinweisungen bei Patienten über 65 Jahren ist⁸, weisen etwa 90 % der Patienten, die in eine Notaufnahme aufgenommen werden, eine Flüssigkeitsüberladung^{auf 6}, und etwa 50 % dieser Patienten werden mit anhaltenden Symptomen von Dyspnoe und Müdigkeit und/oder minimalem oder keinem Gewichtsverlust entlassen⁹. Die Sterblichkeitsraten im Krankenhaus liegen zwischen 4 % und 8 % nach der Entlassung; Es gibt einen Anstieg von 8 % auf 15 % nach drei Monaten, und für eine erneute Krankenhauseinweisung liegen die Raten zwischen 30 % und 38 % nach 3 Monaten¹⁰. Daher ist die schnelle und genaue Bewertung von Überlastungen in Echtzeit- und Akutsituationen, wie z. B. einer Notaufnahme, entscheidend für das therapeutische Management¹¹ und die Bestimmung von Krankheitsprognose, Morbidität und Mortalität⁶.

Die bioelektrische Impedanzanalyse (BIA) wurde für die Abschätzung der Körperzusammensetzung als sicher, nicht-invasiv und tragbar vorgeschlagen¹². Um eine Ganzkörperimpedanz abzuschätzen, verwendet BIA einen phasensensitiven Impedanzanalysator, der einen konstanten Wechselstrom durch tetrapolare Oberflächenelektroden einleitet, die an den Händen und Füßen¹² angebracht sind. Diese Methode kombiniert den Widerstand (R), den Reaktanz (Xc) und den Phasenwinkel (PhA)¹³, wobei R der Widerstand gegen den Fluss des Wechselstroms durch die intrazelluläre und extrazelluläre ionische Lösung ist. Xc ist die Verzögerung in der Leitung (dielektrische Komponenten) oder die Übereinstimmung der Gewebegrenzflächen, Zellmembranen und Organellen mit dem Durchgang des verabreichten Stroms¹². Der PhA spiegelt die Beziehung zwischen R und Xc wider. Es leitet sich von den elektrischen Eigenschaften des Gewebes ab; Sie wird als Verzögerung zwischen Spannung und Strom an der Zellmembran und den Gewebegrenzflächen ausgedrückt und mit phasenempfindlichen Geräten ^14,15,16,17 gemessen.

Der PhA wird aus den Rohdaten von R und Xc (PA [Grad] = Arkustangens (Xc/R) x (180°/π)) berechnet und gilt als einer der Indikatoren für die Zellgesundheit und die Zellmembranstruktur¹⁸ sowie als Indikator für die Verteilung von ICW- und ECW-Räumen, d.h. veränderte Umverteilungen der Kompartimente (insbesondere Wechsel von intrazellulärem zu extrazellulärem Wasser, was niedrige Phasenwinkel zeigen können)¹⁹. So kann ein niedriger PhA-Wert auf Überwässerung und/oder Mangelernährung zurückzuführen sein, und der Z-Score könnte verwendet werden, um zu unterscheiden, ob dieser niedrige PhA-Wert auf den Verlust von Weichteilmasse, eine Zunahme der Gewebehydratation oder beides zurückzuführen ist. Darüber hinaus könnte die Transformation des Z-Scores den Forschern helfen, Veränderungen in verschiedenen Studienpopulationen zu vergleichen ^3,14.

Darüber hinaus gilt PhA als Prädiktor für den Gesundheitszustand, als Überlebensindikator und als prognostischer Marker für verschiedene klinische Ergebnisse^3,20, auch unter anderen klinischen Bedingungen 20,21,22,23, wobei hohe PhA-Werte auf eine größere Integrität und Vitalität der Zellmembran hinweisen ^10,13und damit mehr Funktionalität. Dies steht im Gegensatz zu niedrigen PhA-Werten, die die Membranintegrität und den Permeabilitätsverlust widerspiegeln, was zu einer Beeinträchtigung der Zellfunktion oder sogar zum Zelltod führt^14,22,24. Bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz (CHF) waren kleinere PhA-Werte mit einer schlechteren Funktionsklassenklassifikation assoziiert²⁵. Darüber hinaus besteht einer der Vorteile der PhA-Messung darin, dass keine abgerufenen Parameter, kein Körpergewicht und keine Biomarker erforderlich sind.

Mehrere Studien haben die Verwendung von BIA-Rohmessungen bei Patienten empfohlen, die Veränderungen in den Flüssigkeitsverschiebungen und Flüssigkeitsumverteilungen oder einen nicht konstanten Hydratationsstatus aufwiesen, wie z. B. bei AHF²⁶. Dies lag daran, dass BIA auf Regressionsgleichungen basiert, die das Gesamtkörperwasser (TBW), das extrazelluläre Körperwasser (ECW) und das intrazelluläre Körperwasser (ICW) schätzen. Daher sind die Schätzungen der Mager- und Fettmasse bei solchen Patienten aufgrund des physiologischen Zusammenhangs mit der Hydratation des Weichgewebes verzerrt²⁷.

Die Methode der bioelektrischen Impedanzvektoranalyse (BIVA) überwindet einige Einschränkungen der herkömmlichen BIA-Methode²⁸. Es liefert zusätzliche Informationen durch eine semiquantitative Bewertung der Körperzusammensetzung in Bezug auf die Körperzellmasse (BCM), die Integrität der Zellmasse und den Hydratationsstatus²⁹. Somit ermöglicht sie eine Abschätzung des Körperflüssigkeitsvolumens durch Vektorverteilung und Abstandsmuster auf einem R-Xc-Graphen ^28,30. BIVA wird verwendet, um ein Vektordiagramm der Impedanz (Z) unter Verwendung der aus BIA abgeleiteten R- und Xc-Werte des gesamten Körpers bei einer Frequenz von 50 kHz zu erstellen.

Um die Rohwerte von R und Xc anzupassen, werden die Parameter R und Xc nach Höhe (H) standardisiert, als R/H und Xc/H in Ohm/m ausgedrückt und als Vektor aufgetragen. Dieser Vektor hat eine Länge (proportional zur TBW) und eine Richtung auf dem R-Xc-Graphen^16,28.

Ein geschlechtsspezifisches R-Xc-Diagramm enthält drei Ellipsen, die den Toleranzellipsen von 50 %, 75 % und 95 % einer gesunden Referenzpopulation entsprechen 28,31,32; Die ellipsoidförmige Form der Ellipsen wird durch die Beziehung zwischen R/H und Xc/H bestimmt. Um jedoch die Impedanzparameter in einer geschlechtsspezifischen Referenzpopulation zu evaluieren, wurden die ursprünglichen BIA-Rohparameter in bivariate Z-Scores (in einer BIVA-Z-Score-Analyse) transformiert und in einem R-Xc-Z-Score-Diagramm aufgetragen^33,34. Diese Grafik stellte im Vergleich zu einer R-Xc-Grafik die standardisierten R/H und Xc/H als bivariaten Z-Score dar, d. h. Z(R) und Z(Xc) zeigten die Anzahl der Standardabweichungen vom Mittelwert der Referenzgruppe³³. Die Toleranzellipsen des Z-Scores behielten das gleiche Muster wie die Ellipsen für die Perzentile im ursprünglichen R-Xc-Diagramm^31,33. Die Z-Score-Diagramme für R-Xc und R-Xc zeigten Veränderungen der Weichteilmasse und der Gewebehydratation unabhängig von Regressionsgleichungen oder dem Körpergewicht.

Vektorverschiebungen entlang der Hauptachse der Ellipsen deuteten auf Veränderungen des Hydratationsstatus hin; ein verkürzter Vektor, der unter den 75%-Pol einer Ellipse fiel, deutete auf ein Grübchenödem hin (Sensitivität = 75% und Spezifität = 86%); Die optimale Schwelle für den Nachweis von Grübchenödemen war jedoch bei AHF- und CHF-Patienten unterschiedlich, wobei der untere Pol von 75 % AHF-Patienten und 50 % dem Ödem von CHF-Patienten entsprach (Sensibilität = 85 % und Spezifität = 87 %)³⁵. Auf der anderen Seite entsprachen die Vektorverschiebungen entlang der kleinen Achse der Zellmasse. Die linke Seite der Ellipsen wies auf eine hohe Zellmasse (d.h. mehr Weichgewebe) hin, wobei kürzere Vektoren adipösen Individuen entsprachen und durch ähnliche Phasen wie bei athletischen Individuen gekennzeichnet waren, die längere Vektoren aufwiesen. Im Gegensatz dazu zeigte die rechte Seite weniger Körperzellmasse^{an 21,34}; nach Picolli et al.31,33 befanden sich die Werte der Vektoren der Gruppen Anorexie, HIV und Krebs auf der rechten Seite der kleinen Achse^, die der Kategorie der Kachexie entspricht.

Ziel dieser Studie war es, zu erklären, wie PhA-Werte durch den Einsatz von BIA bei Patienten mit AHF, die in eine Notaufnahme aufgenommen wurden, zu erhalten und zu interpretieren und ihre klinische Anwendbarkeit/Nützlichkeit als prädiktiver Marker für die Prognose von 90-Tage-Ereignissen zu zeigen.

Protocol

Das Protokoll wurde von der Forschungsethikkommission des Nationalen Instituts für medizinische Wissenschaften und Ernährung Salvador Zubirán genehmigt (REF. 3057). Für die Durchführung von BIA-Messungen wurden tetrapolare Mehrfrequenzgeräte verwendet (siehe Materialtabelle). Dieses Gerät lieferte genaue Rohwerte für den Widerstand (R), den Blindwiderstand (Xc) und den Phasenwinkel (PhA) bei einer Frequenz von 50 kHz, wodurch die Impedanz mit dem besten Signal-Rausch-Verhältnis gemessen werden k…

Representative Results

Gemäß dem oben beschriebenen Protokoll präsentieren wir Daten von vier AHF-Patienten (zwei Frauen und zwei Männer), die in eine Notaufnahme aufgenommen wurden, als Beispiel für die klinische Anwendbarkeit von Phasenwinkelwerten und der BIVA-Z-Score-Analyse. Die BIA-Messungen wurden innerhalb von 24 Stunden nach der Aufnahme mit phasensensitiven Mehrfrequenzgeräten durchgeführt. Um den bivariaten Z-Score aus dem Mittelwert der Altersgruppe zu berechnen, wurde folgende Formel verwendet: Z…

Discussion

Dieses Protokoll beschreibt den Nutzen der R-Xc Z-Score-Analyse in der klinischen Praxis für Patienten, die mit AHF in eine Notaufnahme eingeliefert werden. In Anbetracht der Tatsache, dass bei Patienten mit AHF der Hauptgrund für die Krankenhauseinweisung eine Überlastung ist, sind deren schnelle und genaue Erkennung und Bewertung entscheidend für die Ergebnisse der Patienten⁶.

Dieser Artikel veranschaulicht die Vielfalt der klinischen Manifestationen der AHF und w…

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.