生物电阻抗分析法和双能 X 射线吸收法测定住院老年人肌肉质量的对比研究

李敏 崔焱 胡立群 尹长森 陈莉 王利

生物电阻抗分析法和双能 X 射线吸收法测定住院老年人肌肉质量的对比研究

李敏 崔焱 胡立群 尹长森 陈莉 王利

目的 比较生物电阻抗分析法(BIA)和双能X射线吸收法(DXA)测定住院老年人肌肉质量结果的一致性,为住院老年病人肌少症筛查提供方法学基础。 方法 选择100例老年住院病人,分别采用DXA和BIA方法测定上肢、下肢及全身肌肉质量,应用相关分析、配对t检验、Bland-Altman法检验2种方法测定结果的一致性。 结果 相关分析显示,BIA与DXA各指标测定值之间r值范围为0.67～0.92(P均<0.001);配对t检验显示,BIA与DXA测定上肢及全身肌肉质量差异无统计学意义(P>0.05),下肢测定值差异有统计学意义(P<0.001),BIA法倾向于高估老年病人下肢肌肉质量;Bland-Altman分析显示,2种方法各指标测定值均具有较高的一致性;2种方法对女性肌肉质量减少检出率差异无统计学意义(P=0.5),对男性检出率差异有统计学意义(P=0.016)。 结论 BIA 法在住院老年人肌肉质量测定中有较好的应用价值,但应注意BIA与DXA测定下肢肌肉质量之间的差异,差异可能是来源于对人体组织划分方法的不同而不是测量方法误差。

生物电阻抗分析法; 双能X射线吸收法; 老年人; 肌肉质量

肌少症为一类以进行性的、广泛性的骨骼肌量和肌力减少以及骨骼肌功能减退为特征的老年综合征,对老年人生存质量及健康结局可产生广泛的不良影响,包括日常生活活动困难、跌倒、住院时间延长、再入院率和死亡风险增加[1-2]。早期筛查并及时干预,对维持肌肉力量及功能效果更好[3]。简便易行的肌肉质量测定对肌少症筛查至关重要。

双能X射线吸收法(dual-energy X-ray absorptiometry,DXA)是目前科研及临床评估肌肉质量最常用的工具[4],但由于其属于大型仪器,价格昂贵,且其照射源为X线,难以用于常规的临床筛查及流行病学研究,所以更多地是作为参考方法验证其他方法的准确性[5-6]。

生物电阻抗分析法(bioelectrical impedance analysis,BIA)利用人体内肌肉、脂肪等不同组织的导电性差异来测定人体成分的含量。与DXA相比, BIA快速、 简便、无创、安全[7]。但BIA仪器在应用于不同年龄、健康状态人群前应与参考标准进行一致性分析。目前对于BIA仪器在我国老年病人肌肉质量测量中应用的适用性尚不清楚。为此,本研究通过对住院老年人同时进行DXA和BIA测量,从多角度分析测量结果的一致性,为BIA法在老年病人肌少症筛查中的应用提供依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象 入选标准:2016年1～3月间在安徽省立医院住院,年龄>60岁,四肢活动正常,能配合完成各项检查。排除标准:(1)体内装有心脏起搏器等电子和金属医疗器械的病人;(2)认知障碍的病人;(3)骨骼畸形(严重驼背、脊柱侧突)病人;(4)明显凹陷性水肿病人;(5)服用影响身体成分测定药物的病人。本研究样本量综合不同方法对样本含量的需求,确定为100例[8]。年龄60～94岁,平均(71.7±9.0)岁, 其中男43例,女57例;第一诊断为糖尿病41例,高血压33例,脑供血不足10例,其他16例。所有受试者均告知试验事项并签署知情同意书,文盲老人本人同意后由子女签署。本研究通过安徽省立医院伦理委员会的批准。

1.2 研究方法 受试老人均空腹、排空大小便,去除金属饰物,身着轻便内衣先后进行身高、体质量、DXA、BIA的测量。

1.2.1 身高、体质量的测量:采用身高、体质量电子测量仪,身高测量值精确到0.5 cm,体质量精确到0.1 kg,体质量指数(BMI)=体质量(kg)/身高(m)2。

1.2.2 肌肉质量的测量:测量指标:四肢、躯干及全身肌肉质量。BIA法:采用TANITA公司生产的 BC-601生物电阻抗人体成分测定仪,测量时受试者赤足站立于仪器上,确保双脚与仪器面板上的足形电极充分接触;双手握住手柄,确保五指充分接触测试电极,手臂向前伸直,与躯干保持约15°夹角,开始测量并保持安静姿势3～5 min。DXA法:使用美国GE公司生产的LUNAR-Prodigy DXA测试仪;每日测量前均由一名经专业培训的医务人员进行质量和校准检测,开机后行质控体模校正;体模扫描测量值与其标准值一致(±1%),视为质量保证通过。测量方法采用全身扫描,具体操作步骤遵照仪器使用说明书;测量前1周内病人不接受放射线或其他放射性对比剂的检查。

为减少误差,全部BIA测量由同一名研究员进行,全部DXA测量由另一名经过培训的专业人员进行。同一试验对象2种方法测量尽量在0.5 h内完成,以确保病人一般情况(空腹及着装等)一致。

1.3 肌肉质量减少的诊断 采用亚洲肌少症工作组(Asian working group for sarcopenia,AWGS)推荐的身高校正的四肢骨骼肌指数(appendicular skeletal muscle mass/height2,ASM/ht2)[9]作为评价肌肉质量减少的指标,ASM/ht2=四肢骨骼肌质量/身高2。AWGS推荐的肌肉质量减少截点为: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 统计学处理 使用SPSS 19.0及MedCalc软件进行统计学分析及绘图。采用Pearson相关分析,配对样本t检验、Bland-Altman法分析BIA与DXA 2种方法测定结果之间的一致性。采用McNemar’s 配对χ2检验对比2种方法肌肉质量减少检出率的差异。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 测量结果 两仪器测量结果见表1。Shapiro-Wilk检验显示各指标检验数据分布均符合正态分布,故采用参数检验分析数据。

表1 DXA 和 BIA测定肌肉质量结果

2.2 BIA与DXA测量结果的相关性分析 BIA与DXA测定值之间呈现较高的相关系数,见表2。四肢及全身肌肉质量常被用做评估肌肉质量的指标,本研究中2种方法测定男、女四肢及全身肌肉质量相关系数(r)均>0.80(P<0.001)。

2.3 BIA与DXA测量结果比较 BIA与DXA测量男、女两上肢肌肉质量差值均值分别为0.04 kg、0.02 kg,两下肢分别为1.02 kg,0.54 kg,躯干为2.50 kg、2.65 kg,全身为-0.28 kg、0.13 kg。2种方法测量男女病人全身及上肢肌肉质量差值差异无统计学意义,下肢及躯干测量差值差异有统计学意义,见表3。

表2 BIA和DXA肌肉质量测定结果的相关分析(r)

注:*P<0.001

表3 BIA 与DXA测量结果的配对t检验

2.4 BIA与DXA测量结果的Bland-Altman分析 Bland-Altman散点图观察指标包括2种方法测量结果差值的均数和95%波动范围,即95%一致限(limits of agreement,LoA)(95%LoA,X±1.96SD)[10]。本研究Bland-Altman分析显示,各指标95%以上的点均落在一致性界限范围内,从统计学角度判断,可以认为2种方法有较好的一致性;此外,图中显示BIA与 DXA 测量结果差值的均数上肢为 0.03,下肢为0.74,四肢为 0.77,躯干为 2.6,全身为0,ASM/ht2为 0.30,以上各差值均数占参考方法DXA测量均值的比例分别为:0.70%、5.44%、4.31%、13.75%、0、4.38%,除躯干外,以上比例均<10%,当BIA用于测定老年病人四肢及全身肌肉质量时,这种相差的幅度是可以接受的[11-12]。见图1。

2.5 BIA与DXA测量肌肉质量减少检出率的比较 参照AWGS推荐的肌肉质量减少截点,DXA测定男性老年病人肌肉质量减少检出率为27.91%(12/43),女性为1.75%(1/57);BIA测定男、女肌肉质量减少检出率分别是11.63%(5/43)、5.26%(3/57),2种方法均显示男性肌肉质量减少检出率明显高于女性。McNemar’s 配对χ2检验显示,2种测量方法对女性肌肉质量减少检出率差异无统计学意义(P=0.500),男性检出率差异有统计学意义(P=0.016)。

注：纵坐标代表BIA与DXA测量结果之间的差值，横坐标代表2种工具测量结果的平均值；最中间实线及2侧虚线代表平均差异及其95%CI；上下2条虚线及两侧实线为95%一致限及其95%CI；黑色三角为男性观察点，空心圆为女性观察点图1 BIA与DXA测量老年病人肌肉质量Bland-Altman分析图

3 讨论

骨骼肌是构成人体运动系统的重要器官,肌肉质量及功能的维持对老年人独立生活至关重要,肌少症是导致老年人衰弱的核心要素之一[13]。随着年龄的增加,各种生理及病理因素导致老年人肌肉量丢失,但老年人脂肪组织增多,因此体质量或BMI相对稳定,掩盖了肌肉量减少的事实。早期识别并采取干预措施对肌肉质量和(或)功能的维持效果更好,因此有必要探寻简便、准确的肌肉质量测量方法,为老年人肌肉质量减少的筛查提供方法基础。

BIA测定人体肌肉质量具有安全、便携、价廉等优势。但其测定结果受到电极摆放位置、姿势的改变以及体液含量等多种因素的影响;此外,由于老年住院病人多伴有不同的慢性疾病,导致身体成分的改变,因此在应用BIA仪器测量前,应验证测量结果与参考方法的一致性。

本研究采用多种对比方法验证BIA测定老年病人肌肉质量与DXA结果的一致性。Pearson相关分析显示,BIA与DXA测量结果有很好的相关性。本研究中,2种方法测定上肢及全身肌肉质量差值均值与零的差异无统计学意义,提示评估病人全身及上肢肌肉质量时,2种方法可以互换;但下肢及躯干肌肉质量差值均值与零的差异有统计学意义,分析原因,可能与2种方法对身体解剖部位的划分,尤其是下肢及躯干的划分不同有关:BIA法分段模型将人体假设为五个圆柱体的组合,各代表两上肢、两下肢及躯干,下肢与躯干的划分平面为通过髂嵴的水平面;而DXA对下肢与躯干的划分是基于两条对称、相交的骨盆切线,两条骨盆切线都通过股骨颈,但不碰触骨盆,因此DXA划分的下肢范围明显少于BIA。此外,目前分段BIA仪器的划分将头颈部并入躯干的划分范围,而DXA躯干划分不包含头颈部,导致BIA躯干划分范围亦明显多于DXA躯干范围,以上不同的划分可能是本研究中BIA测定下肢及躯干肌肉质量同时都高于DXA测定值的主要原因。综合以上分析结果,可以推断,与DXA测量值相比,BIA 测定老年病人全身及上肢肌肉数据可靠,而下肢及躯干测量值的差异很可能主要来源于划分部位的不同而不是测量方法误差,建议今后BIA产品研发时对身体部位的划分应更加精细。

本研究中2种测量工具对女性肌肉质量减少检出率差异无统计学意义,而男性检出率差异有统计学意义(BIA法检出率低于DXA法)。研究显示男、女病人下肢肌肉质量测量值BIA法高于DXA法,但AWGS推荐的基于ASM的肌肉质量减少的诊断截点中,女性BIA法诊断截点高于DXA法(5.7比5.4),而男性2种方法的诊断截点一致(均为7.0),这在一定程度上解释了本研究中BIA法男性肌肉质量减少检出率低于DXA法的原因。提示,应用BIA法筛查男性肌肉质量减少时应校正相关截点。今后的研究应针对中国人群,根据不同的年龄、性别,划分合理的诊断截点,以达到不同方法间检出率的相对一致。

综上所述,简单的 BIA仪器可以比较准确地测定老年病人上肢及全身肌肉质量。但是,BIA测定值倾向于高估下肢肌肉质量,因此,若以ASM为指标筛检肌肉质量减少时,可能导致筛检特异度较高,而灵敏度稍低,可能存在漏检部分肌肉质量轻度下降的人群的风险,故应用时应注意。另外,今后的研究应增加样本量,在对比研究的基础上计算出住院老年人肌肉质量减少截点值。

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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

苏北地区医养结合的健康养老模式研究[苏卫研所(2014)1号];江苏省重点学科护理学建设项目[苏财教(2014)98号]

211166江苏省南京市,南京医科大学护理学院(李敏,崔焱);230001安徽省合肥市,安徽省立医院老年科(李敏,胡立群,尹长森,陈莉,王利)

崔焱,Email:cyan@njmu.edu.cn

R 685

A

10.3969/j.issn.1003-9198.2017.03.009

2016-10-14)