生物电阻抗法测量18～42岁成人四肢骨骼肌质量的准确性评价

郑伊迎 程红 邝玉娴 马振新 陈伟业 卢可缘 米杰 刘丽

1广东药科大学公共卫生学院流行病与卫生统计学系 （广州 510310）；2首都儿科研究所流行病学研究室 （北京100020）；3国家儿童医学中心、首都医科大学附属北京儿童医院儿童慢病管理中心 （北京 100045）

肌肉不仅有益于骨健康，且是维护心血管健康的重要代谢“器官”［1-2］。人的一生中，肌肉质量在30岁左右达到峰值，此后随年龄而减少［3］。在当前老龄化加剧、肌少症流行的现状下，对老年性肌少症的预防关口应前移。因此，在青中年阶段开展肌肉质量评估对老年期肌少症及相关慢病的预防有重要现实意义［4-6］。目前公认的肌肉质量测量标准方法是双能X线吸收法（dual-energy Xray absorptiometry，DXA）［7］，但因其设备昂贵、场地要求高等原因，DXA并不适用于社区人群筛查。生物电阻抗法（bioelectrical impedance analysis，BIA）具有成本低、操作简便、无辐射等实用性优点，被推荐用于老年人群肌少症筛查［8］。我们的前期工作已表明BIA与DXA所测的儿童青少年去脂体重有较好的一致性［9］。目前也有研究［10-11］评价BIA测量青中年全身肌肉的准确性，但研究间尚有争议，且评估指标主要是总肌肉量。其实相比于总肌肉量而言，四肢骨骼肌质量（appendicular skeletal muscle mass，ASM）对心血管或骨健康的影响更为重要［12-13］，但国内关于BIA所测ASM准确性研究少见报道。为此，本研究基于中国生命周期身体成分研究项目平台，延续前期在儿童青少年群体中的实用性技术评价工作，在774名广州市18～42岁成人中，以DXA为标准方法，分析BIA与DXA所测ASM的一致性，并判断BIA识别低肌肉质量的诊断价值，为青中年人群肌肉健康评估提供实用性技术应用依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象本研究对象来自于中国生命周期身体成分研究项目。该项目由首都医科大学附属北京儿童医院儿童慢病管理中心发起，开展多中心的中国人群骨矿与肌肉的生命周期（儿童、青中年和老年阶段）变化规律、影响因素及参照标准等内容研究。本课题组在其中承担南方中心（广州）的研究工作，于2021年4月至2022年9月采用方便抽样，通过进社区宣传等途径在广州全市招募836名18～42岁成年常住居民进行体成分测量。经询问病史，排除患有影响体成分的慢性病（风湿性免疫、血液疾病、恶性肿瘤等）、孕妇、身体缺陷及体内有金属植入物者62人，最终纳入774人进行分析。中国生命周期身体成分研究项目已获首都医科大学附属北京儿童医院伦理委员会审批（伦理审编号：［2021］-E-155-Y），本研究属于该项目内容之一，本研究对象均为自愿参加项目并已签署知情同意书。

1.2 体格检查每名研究对象均在同时段进行体格检查和体成分测量。采用健民SGJ-Ⅱ型身高计按标准方法测量身高，读数精确至0.1 cm。采用InBody570型人体成分分析仪（多频节段BIA，InBody Co，LTD）测量体质量，读数精确至0.1 kg。BMI=体质量/身高2（kg/m2），根据研究对象的BMI判断体质量状态：BMI＜18.5 kg/m2为消瘦，18.5 kg/m2≤BMI＜24.0 kg/m2为正常体质量，BMI ≥ 24.0 kg/m2为超重肥胖［14］。

1.3 体成分测量采用InBody570型人体成分分析仪和Hologic Discovery-A型双能X线骨密度仪（Hologic Discovery-A&W，USA）同步测量ASM。检测时，研究对象空腹或禁食2 h以上，且禁止大量喝水和剧烈活动，身着单衣，除去较重物品及金属饰物，在平静呼吸状态下完成检查。在BIA测量时，对象赤足踏于设备踏板上，在仪器提示下完成检测。在DXA检测时，对象平躺于测试床，由检测员按照标准摆正其体位进行检测。每天检测前对体成分仪进行检查校准，对DXA进行体模质控，设备均无异常后进行正式检测。检测员已通过统一培训和考核，规范操作流程。

1.4 统计分析用描述ASM分布。采用配对t检验比较BIA与DXA测量值的组间差异。对BIA和DXA所测的ASM进行Z值标准化处理，计算公式为：Z=（x-x）/S，其中x为某个体的ASM测量值，x为性别年龄别均值，S为性别年龄别标准差。采用DXA法为标准，通过分析BIA与DXA所测ASM的一致性以及BIA识别低肌肉质量的诊断价值来判断BIA的准确性。一致性评价采用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）和Bland-Altman分析。当ICC＞0.90为一致性极好，在0.75～0.90之间为一致性良好，在0.50～0.75之间为一致性中等，＜0.50为一致性差［15］。为控制比例偏倚，Bland-Altman分析在对数变换的数据中进行［16］，再经反对数变换计算BIA与DXA测量比值的一致性限（limits of agreement，LoA），一致性可接受范围为0.8～1.2［9，17］。以DXA所测ASM Z值 ≤ -1.00作为低肌肉质量诊断标准［4］，绘制BIA受试者工作特征曲线（receiver operating character⁃istics，ROC），计算曲线下面积（area under curve，AUC）以及BIA不同界值的灵敏度、特异度及约登指数。检测水准α= 0.05，采用R V4.1.3进行统计分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 研究对象特征共纳入774名成人进行分析，其中男354人，女420人。研究对象年龄为（25.03±6.16）岁，其中男（24.32±5.64）岁，女（25.63±6.52）岁。男性中消瘦、正常体质量和超重肥胖者分别为46人（13.0%）、196人（55.4%）和112人（31.6%），女性中分别为90人（21.4%）、285人（67.9%）和45人（10.7%）。

2.2 BIA与DXA测量值的差异分析在男、女性中，BIA所测ASM均低于DXA（P＜0.001）。按年龄分层后，各年龄组男、女性的BIA所测ASM均低于DXA（P＜0.001）。除消瘦男性外，其他体质量状态男、女性BIA测量值均低于DXA（均P＜0.001）。见表1。

表1 BIA与DXA所测18～42岁成人的ASM情况Tab.1 ASM results of BIA and DXA measurements in adults aged 18～42 years ±s

表1 BIA与DXA所测18～42岁成人的ASM情况Tab.1 ASM results of BIA and DXA measurements in adults aged 18～42 years ±s

注：△配对t检验的P值；▲ICC对应的P值

分组男性人数BIA（kg）DXA（kg）P值△ICC P值▲女性人数BIA（kg）DXA（kg）P值△ICC P值▲年龄18～19岁20～岁25～岁30～岁35～42岁体质量状态消瘦正常体质量超重肥胖合计68 156 67 37 26 22.00±3.09 22.47±2.67 23.33±3.01 22.87±3.31 23.52±3.13 23.09±4.03 23.79±3.71 24.58±3.70 24.72±4.21 25.63±3.53＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 0.814 0.757 0.740 0.803 0.739＜0.001＜0.001＜0.001 0.008 0.028 68 160 93 41 58 15.04±2.04 14.76±1.79 14.58±2.17 15.11±1.76 16.13±1.89 16.66±2.54 16.26±2.28 16.03±2.39 16.47±2.13 17.42±2.19＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 0.639 0.635 0.710 0.641 0.653 0.021 0.025 0.018 0.021 0.010 0.002 0.029 0.129 0.018 46 196 112 354 20.24±2.29 22.15±2.38 24.56±3.00 22.66±2.95 19.30±1.70 23.10±2.59 27.63±3.23 24.04±3.85＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 0.729 0.795 0.571 0.774 0.001＜0.001 0.076＜0.001 90 285 45 420 13.74±1.63 15.14±1.93 16.52±1.50 14.99±1.98 14.47±1.58 16.64±2.07 19.19±2.00 16.45±2.35＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 0.785 0.633 0.270 0.667

2.3 BIA与DXA的一致性分析男、女性中两法所测ASM的ICC分别为0.774和0.667（P＜0.05）。绝大多数年龄组男性ICC＞0.75，各年龄组女性ICC＞0.50（P＜0.05）。除超重肥胖男、女性外，其他体质量状态男、女性的ICC＞0.50（P＜0.05）。见表1。在Bland-Altman分析中，男、女性中BIA与DXA测量ASM的比值均值分别为0.94和0.91，LoA分别为0.80～1.10和0.78～1.05（图1）。如图2所示，75.7%（268/354）男性和88.6%（372/420）女性样本点位于0线以下，即BIA低估大部分男、女性的ASM。以DXA为标准，男性中BIA所测ASM的相对误差绝对值＜10%、10%～20%和＞20%的比例分别为70.1%、27.4%和2.5%，女性比例则分别为57.6%、36.7%和5.7%。

图1 BIA与DXA所测18～42岁成人ASM的比值均值（一致性限）Fig.1 The mean ratios （LoA） of ASM measured by BIA and DXA in adults aged 18～42 years

图2 BIA与DXA所测18～42岁成人ASM一致性的Bland-Altman分析Fig.2 Bland-Altman analysis of consistency of ASM measured by BIA and DXA in adults aged 18～42 years

2.4 BIA对低肌肉质量的诊断价值根据DXA所测ASM Z值 ≤ -1.00的判断标准，共有121人（15.6%）为低肌肉质量，其中男57人，女64人。BIA所测Z值 ≤ -1.00共有125人（16.1%），男55人、女70人。男性中，BIA识别低肌肉质量的AUC为0.91（95%CI：0.87～0.95），BIA的Z值最佳界值为-0.57，灵敏度、特异度和约登指数分别为82.5%、86.0%和0.685。女性的AUC为0.94（95%CI：0.92～0.97），最佳界值为-0.66，灵敏度、特异度和约登指数分别为86.8%、93.8%和0.806。见表2、图3。

图3 ASM Z值（BIA法）诊断低肌肉质量的ROC曲线Fig.3 ROC curve of diagnosing low muscle mass by ASM Z-score （BIA）

表2 BIA所测的ASM Z值界值的真实性指标Tab.2 The validity index of cut-off value by ASM Z-score（BIA）

3 讨论

本研究在774名广州市18～42岁成人中发现，大部分年龄组男性中BIA与DXA所测ASM的ICC＞0.75，女性ICC＞0.50。在Bland-Altman分析中，男性BIA与DXA比值的LoA在0.8～1.2范围内，女性的LoA下限值也接近0.8，上限值在1.2以下。此外，超过90%男、女性的BIA相对误差的绝对值在20%以内。综合上述结果，我们认为BIA与DXA所测ASM的一致性尚可。

应注意，与其他研究［18］类似，本研究亦观察到BIA会低估DXA所测肌肉质量的现象。BIA对四肢骨骼肌并非直接测量，是先利用电阻抗值估计体液量，再结合去脂组织含水量计算去脂体重，进一步借助设备内置经验公式进一步估算ASM［19］。BIA假定去脂组织含水量是恒定的［20］，而人体成分含水量随年龄增长而减少［21］，因此BIA会低估去脂体重及ASM，但相对误差的计算结果表明BIA对ASM低估的程度并不严重。此外，BIA与DXA测量值在消瘦者和正常体质量者中一致性略优于超重肥胖者，BIA测量的准确性可能还会受体质量状态的轻微影响，原因与不同体质量状态者去脂组织含水量不同有关。

BIA对肌肉健康评估具有潜在临床价值，且对肌肉“疾病或异常”筛查的准确性尚缺乏证据。本研究进一步评价BIA识别低肌肉质量的真实性。BIA识别男、女性低肌肉质量的AUC分别0.91和0.94。BIA采用DXA判断低肌肉质量的Z值界值（≤ -1.00）时，其识别男、女性低肌肉质量的灵敏度分别为92.9%和93.8%。而采用ROC曲线判断的最佳Z值界值（男性：-0.57，女性：-0.66）时，BIA的灵敏度有所下降，分别为82.5%和86.8%，特异度提高为86.0%和93.8%，约登指数则增加至0.685和0.806。研究结果说明BIA识别低肌肉质量的真实性较好，但在青中年人群利用BIA评估肌肉质量健康水平时，应先建立BIA相应的判断标准，上述结果仍待更多独立人群的研究验证。

本研究采用综合分析策略评价实用性技术测量18～42岁成人四肢骨骼肌质量与金标准技术的一致性，同时探讨BIA识别低肌肉质量的临床价值，但由于采用方便抽样方法，存在样本代表性不足问题。

综上所述，BIA测量成人四肢骨骼肌质量与DXA测量值的一致性尚可，但应注意BIA存在低估肌肉质量的可能，且与DXA的一致性会受测量人群年龄及体质量状态的影响。此外，BIA对低肌肉质量有良好的诊断价值，说明BIA对18～42岁成人四肢骨骼肌测量有较好的准确性。将BIA用于社区人群肌肉质量不良的筛查时，可有益于老年期肌少症高风险人群的早期发现。