HODNOCENÍ MALNUTRICE METODOU BIOELEKTRICKÉ IMPEDANČNÍ ANALÝZY

Masarykova univerzita Lékařská fakulta HODNOCENÍ MALNUTRICE METODOU BIOELEKTRICKÉ IMPEDANČNÍ ANALÝZY Bakalářská práce v oboru Nutriční terapeut Vedoucí bakalářské práce: doc. MUDr. Miroslav Tomíška, CSc. Autor: Martina Koláčková obor: Nutriční terapeut Brno, 2012-1 -

Jméno a příjmení autora: Studijní obor: Martina Koláčková Nutriční terapeut, Lékařská fakulta, Masarykova univerzita Název bakalářské práce: Hodnocení malnutrice metodou bioelektrické impedanční analýzy Vedoucí bakalářské práce: doc. MUDr. Miroslav Tomíška, CSc. Rok obhajoby bakalářské práce: 2012 Počet stran: 59 Počet příloh: 2 Anotace česky Tato bakalářská práce se zabývá významem bioelektrické impedanční analýzy v hodnocení malnutrice. První část je věnována teoretickým a praktickým poznatkům problematiky malnutrice, tělesného složení a bioelektrické impedanční analýze. Druhá část je zaměřena na analýzu dat získaných z provedených bioelektrický impedančních analýz u pacientů s malnutricí nebo rizikem vzniku malnutrice. Klíčová slova: malnutrice, hodnocení tělesného složení, bioelektrická impedanční analýza Anotace anglicky This bachelor thesis is focused on the significance of bioelectrical impedance analysis in assessing malnutrition. The first part covers theoretical and practical findings of the malnutrition issue, body composition and bioelectrical impedance analysis. The second part deals with analysing the data gained from the performed bioelectrical impedance analysis of patients suffering from malnutrition or patients likely to become suffering from malnutrition. Key words: malnutrition, assessment of body composition, bioelectrical impedance analysis - 2 -

Prohlášení autora Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Hodnocení malnutrice metodou bioelektrické impedanční analýzy vypracovala samostatně pod vedením doc. MUDr. Miroslava Tomíšky, CSc. a uvedla v seznamu literatury všechny použité literární a odborné zdroje. Souhlasím, aby práce byla půjčována ke studijním účelům a citována dle platných norem. V Brně, dne - 3 - Martina Koláčková

Poděkování: Ráda bych touto cestou poděkovala vedoucímu bakalářské práce panu doc. MUDr. Miroslavu Tomíškovi, CSc. za pomoc a odborný dohled nad bakalářskou prací a paní MVDr. Halině Matějové za cenné rady a připomínky. Děkuji také pacientům a nutričním terapeutkám z Fakultní nemocnice Brno Bohunice za jejich ochotu a čas, který mi věnovali. - 4 -

OBSAH POUŽITÉ ZKRATKY... - 8-1 ÚVOD... - 9-2 MALNUTRICE... - 10-2.1 Definice malnutrice... - 10-2.2 Proteino-energetická malnutrice... - 10-2.2.1 Charakteristika... - 10-2.2.2 Typy podvýživy... - 10-2.2.3 Mechanizmy vzniku malnutrice... - 11-2.3 Výskyt proteino energetické malnutrice... - 12-2.3.1 Důsledky malnutrice... - 13-2.4 Hodnocení malnutrice... - 14-3 SLOŽENÍ LIDSKÉHO TĚLA... - 15-3.1 Charakteristika... - 15-3.2 Složení lidského těla u malnutrice... - 16-3.3 Modely tělesného složení... - 17-3.3.1 Obecné vyjádření... - 17-3.3.2 Indexy tělesného složení... - 17-3.3.2.1 BMI... - 17-3.3.2.2 FFMI... - 17-3.3.2.3 FMI... - 18-3.4 Hodnocení tělesného složení... - 19-4 BIOELEKTRICKÁ IMPEDANČNÍ ANALÝZA... - 21-4.1 Charakteristika... - 21-4.2 Vztah mezi BIA a modelem tělesného složení... - 21-4.3 Historie BIA... - 21 - - 5 -

4.4 Elektrické vlastnosti tkání... - 22-4.5 Fyzikální veličiny u BIA... - 22-4.5.1 Elektrický proud a napětí... - 22-4.5.2 Vodivost, elektrický odpor... - 23-4.5.3 Kapacitance... - 23-4.5.4 Elektrické obvody... - 24-4.6 Impedance... - 24-4.6.1 Resistance... - 24-4.6.2 Reaktance... - 25-4.6.3 Fázový úhel a BIA vektor... - 25-4.7 Získané a vypočtené hodnoty... - 26-4.7.1 Impedance... - 26-4.7.2 Odvozené hodnoty... - 26-4.8 Faktory ovlivňující přesnost měření... - 29-4.9 Zásady při měření... - 31-4.10 Přístroje založené na bioelektrické impedanční analýze... - 32-4.10.1 Charakteristika přístrojů... - 32-4.10.2 Rozdělení přístrojů... - 32-4.10.2.1 Rozdělení přístrojů dle počtu použitých frekvencí... - 32-4.10.2.2 Rozdělení přístrojů dle počtu a umístění elektrod... - 33-4.10.3 Software přístrojů... - 33-4.11 Interpretace výsledků... - 33-5 PRAKTICKÁ ČÁST... - 35-5.1 Cíl práce... - 35-5.2 Metodika práce... - 35-5.2.1 Popis skupiny... - 35-5.2.2 Sběr dat... - 38-5.2.3 Charakteristika použitého přístroje... - 38-5.2.4 Statistické zpracování... - 40-5.3 Výsledky... - 40-5.3.1 Analýza tělesného složení... - 40-5.3.1.1 Pacient č. 1... - 40-5.3.1.2 Pacient č. 2... - 41 - - 6 -

5.3.1.3 Pacient č. 4.... - 41-5.3.2 Vliv snídaně na měření tělesného složení pomocí BIA... - 41-5.3.2.1 Vliv snídaně na hmotnost... - 42-5.3.2.2 Vliv snídaně na TBW... - 43-5.3.2.3 Vliv snídaně na množství SSM, FFM... - 44-5.3.2.4 Vliv snídaně na množství FM a % TBF... - 46-6 DISKUZE... - 48-7 ZÁVĚR... - 52-8 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY... - 53-9 PŘÍLOHA... - 58 - - 7 -

POUŽITÉ ZKRATKY AC Arm Circumference / Obvod paže AMC Arm Muscle Circumference / Obvod svalů paže BCM Body Cell Mas / Buněčná hmota BF Body Fat / Tělesný tuk BFMI Body Fat Mass Index / Index celkového tělesného tuku BIA Bioelektrická impedanční analýza BMI Body Mass Index / Index tělesné hmotnosti BMC Obsah minerálů v kostech BMR Basal Metabolis Rate / Bazální energetický výdej CEV Celkový Energetický Výdej CRP C-reaktivní protein FFM Fat Free Mass / Tukuprostá hmota FM Fat Mass / Tuková hmota FMI Fat Mass Index / Index tukové hmoty FFMI Fat Free Mass Index / Index tukuprosté hmoty DEXA Dual-Emission X-ray Absorptiometry / Duální rentgenová absopciometrie ECT Extracelulární tekutina ECW Extracellular water / Extracelulární voda ICW Intracellular water / Intracelulární voda ICT Intracelulární tekutina LBM Lean Body Mass / Aktivní tělesná hmota PEM Proteino-Energetická Malnutrice SSM Množství kosterní svaloviny TBF Total Body Fat / Celkový tělesný tuk TNF Tumor Necrosis Factor / Tumor Nekrotizující Faktor TBW Total Body Water / Celková tělesná voda WHO World Health Organization / Světová zdravotnická organizace WHR Waist Hip Ratio / Poměr obvodu pasu a boků - 8 -

1 ÚVOD Každý pečlivý pozorovatel nemocných bude souhlasit, že tisíce pacientů zemřou hladem uprostřed hojnosti a blahobytu pro nedostatek pozornosti věnované vyhledávání způsobu, který by jim umožňoval přijímat stravu. Florence Nightinghale, 1885 Malnutrice se stala závažným zdravotnickým problémem 21. století, který negativně ovlivňuje dobu hospitalizace pacienta, průběh léčby a náklady s ní spojené (36). V současnosti je jisté, že malnutrice není problémem pouze rozvojových zemí, ale stala se jednou z nejčastějších situací, se kterou se lékaři setkávají (36). Je alarmující, že až 80 % hospitalizovaných pacientů trpí malnutricí. Dokonce u 3-4 % je natolik vážná, že pokud není léčena umělou výživou, vede ke smrti nemocného (53). Na vzniku malnutrice se podílí snížený příjem stravy, aktivita onemocnění a případné komplikace. Špatná výživa a rozvoj malnutrice má negativní dopad na stav pacienta. Její přítomnost je spojena s vyšším rizikem pooperačních komplikací, delší dobou hospitalizace, zvýšenými náklady na léčbu, vyšší morbiditou a mortalitou (7, 26, 27, 36, 53). Vzhledem k závažnosti malnutrice je důležité časné řešení situace, které může zlepšit prognózu nemocných. Hodnocení malnutrice je složité, jelikož nemáme ani jednu metodu, která by byla samostatně dostatečně specifická a senzitivní. Malnutrice je komplexní problém, který postihuje strukturu a funkci více orgánů, proto pro správné posouzení nutričního stavu je potřeba kombinace více metod (7). Jednou ze slibných metod v hodnocení malnutrice se jeví bioelektrická impedanční analýza. Práce je zaměřena na analýzu tělesného složení pomocí bioelektrické impedance a na faktory, které měření ovlivňují. Během vzniku malnutrice dochází ke změnám tělesného složení, které mohou jednak signalizovat podvýživu, tak interferovat s měřením a zkreslit výsledek analýzy. - 9 -

2 MALNUTRICE 2.1 Definice malnutrice Slovo malnutrice znamená špatná výživa, vzniklo z latinských slov malus - špatný, zlý, škodlivý a nútritió - živit se. Malnutricí definujeme nutriční stav způsobený nedostatkem nebo nadbytkem jedné či více živin, jež ovlivňuje složení lidského těla, jeho funkci a klinický výsledek (36). Malnutrice je široký pojem, jenž je nejčastěji v lékařské praxi chápan jako podvýživa, která je ve skutečnosti pouze její součástí. Malnutrice zahrnuje všechny typy poruch výživy, včetně obezity, hypovitaminóz, hypervitaminóz či karence minerálních látek (53). 2.2 Proteino-energetická malnutrice 2.2.1 Charakteristika Malnutricí většinou rozumíme podvýživu způsobenou nedostatečným příjmem základních živin. 2.2.2 Typy podvýživy Podvýživa se vyskytuje v několika různých formách. Dle chybějícího substrátu ji rozdělujeme na: energetickou (nedostatek energie marasmus), proteinovou (nedostatek bílkovin kwashiorkor), proteino-energetickou (nedostatek energie a bílkovin smíšená). Slovo marasmus vzniklo z řeckého slova marasmos, které znamená plýtvající, vadnoucí (50). Při této formě pacient nepokryje dostatečně svoji energetickou potřebu, je zachován metabolismus jednotlivých živin a tělo spotřebovává energii z tukových zásob. Pacienta poznáme na první pohled, vypadá jako kost a kůže (7, 22, 27, 36, 42, 50, 53). Kwashiorkor je vážnější typ malnutrice způsobený deficitem proteinů. Název byl odňat z jazyka Ghany, znamenající první dítě - druhé dítě. Odkazuje na stav pozorovaný v dětství po odstavení od mateřského mléka z důvodu narození druhého potomka, kdy mateřské mléko je nahrazeno jídlem bohatým na sacharidy a chudým na bílkoviny (50). Kwashiorkor vzniká nedostatečným příjmem proteinů. Ztráta váhy a tělesného tuku není tak výrazná jako u marasmu. Dochází k odbourávání endogenních proteinů, nedostatečné syntéze jejich transportních forem, hormonů a patologickému přesunu tekutin. Důsledkem je horší hojení - 10 -

ran, slabost, rozvoj dekubitů a oslabení imunity. Díky tomu, že má pacient nezměněnou tukovou zásobu, nejeví na první pohled známky malnutrice, přitom je zásadně ohrožen na zdraví (7, 22, 27, 36, 42, 50, 53). Tyto dvě krajní formy malnutrice se vyskytují zřídka, nejčastěji se jedná o proteinoenergetickou malnutrici charakteristickou nedostatečným příjmem energie a proteinů, narušeným metabolismem živin a katabolismem endogenních proteinů. 2.2.3 Mechanizmy vzniku malnutrice Malnutrice je způsobena prostým nebo stresovým hladověním. Prosté hladovění vzniká za podmínek, kdy je sníženo množství stravy. Organismus se přizpůsobuje dané situaci a přechází na úsporný režim, při kterém se snižuje CEV. Jsou zachovány fyziologické funkce, snižuje se hladina inzulinu v krvi a zvyšuje se koncentrace kontraregulačních hormonů. Zásobní jaterní glykogen je vyčerpán a přechází se k intenzivní glukoneogenezi z aminokyselin, které pochází ze svalů. Důsledkem je menší úbytek svalové hmoty na počátku hladovění. Postupně s déletrvajícím hladověním se dominantním zdrojem energie stává tuk. Periferní tkáně utilizují ketolátky z jaterní ketogeneze, které chrání endogenní proteiny před odbouráváním. U nadále trvajícího stavu, při kterém přechází organismus do chronického hladovění, je podkožní tuková tkáň téměř zredukována a dochází k proteinovému katabolismu (7, 22, 27, 36, 42, 53). Stresové hladovění vzniká spolupůsobením poruchy výživy a katabolického onemocnění. Jedná se o vážnější situaci, kdy progrese je rychlejší a důsledky horší. I přesto, že může být zachována exogenní nabídka energie a substrátů, nejsou pokryty zvýšené nároky organismu. V důsledku metabolické odpovědi se uvolňují stresové hormony adrenalin, kortizol a glukagon, jejichž působením se stimuluje lipolýza, glukoneogeneze, katabolismus proteinů a zvyšuje se inzulinová rezistence, glykemie, hyperinzulinemie a jaterní produkce glukózy. Porušením fyziologických funkcí organismus nemůže využívat energeticky výhodnější substráty (glykogen, tuk), dochází k odbourání endogenních proteinů, negativní dusíkové bilanci, úbytku svaloviny a snížení hladiny sérové bílkoviny. Katabolický efekt proteinů je nadále podporován zánětlivými cytokiny (např. interleukin-1, interleukin-6, TNF ). Snížením onkotického tlaku plazmy a porušením permeability membrány dochází k patologické redistribuci tekutin, ke vzniku otoků a ascitů, které mohou zastínit zhoršený nutriční stav. Je oslaben imunitní systém a tělo se stává náchylnějším k působení různých infekčních agens (7, 22, 27, 36, 42, 53). - 11 -

2.3 Výskyt proteino energetické malnutrice V současnosti je jisté, že malnutrice není problémem pouze rozvojových zemí, ale stala se problémem lékařské praxe. Prevalence malnutrice se liší dle literárních zdrojů. Zadák říká, že se malnutrice vyskytuje u 19-80 % hospitalizovaných pacientů a patří mezi nejčastější situace, se kterými se lékaři setkávají. Velké procento pacientů je už přijímáno se známkami malnutrice, která se během hospitalizace u 70 % ještě zhorší. Dalších asi 30 % malnutricí vzniká iatrogenní příčinou, tzn. hladovění jako terapeutický prostředek, součást přípravy na zákrok nebo jako vedlejší účinek některých terapeutických postupů. Dokonce u 3-4 % hospitalizovaných pacientů je natolik vážná, že pokud není léčena umělou výživou, vede ke smrti nemocného (53). Na rozvoj malnutrice má vliv příjem stravy, aktivita onemocnění a případné komplikace. Příčiny a mechanizmy vzniku malnutrice uvádí tabulka č. 2. Rizikoví jsou zejména pacienti s onkologickým onemocněním, pacienti neurologičtí, s gastrointestinálním onemocněním, pacienti v kritickém stavu, s ledvinným a respiračním selháním, viz. tabulka č. 1. Velkou ohroženou skupinou se stali geriatričtí pacienti, kde hraje důležitou roli kromě aktuálního onemocnění také psychika, sociální prostředí a změna složení a funkcí těla (7, 27, 36, 53). Tab. 1: Prevalence malnutrice (7) Geriatričtí Pacienti Pacienti Onkologičtí Pacienti pacienti s chronickými s gastrointestinálními pacienti v kritickém stavu respiračními problémy chorobami až 50% až 45% až 80% až 85% až 65% - 12 -

Tab. 2: Přehled příčin vzniku malnutrice (53) Příčiny malnutrice Nedostatečný příjem Poruchy digesce Poruchy resorpce Metabolické poruchy Zvýšená potřeba, zvýšené ztráty Mechanizmus vzniku poruchy polykání, obstrukce GIT, poruchy motility GIT poruchy vědomí gastrektomie, poruchy jater, poruchy pankreatu enzymové defekty krátké střevo, píštěle, záněty střeva, léky poruchy jater, renální insuficience respirační selhání, kardiální selhání poruchy intermediálního metabolizmu, diabetes mellitus píštěle, abscesy, infekce polytrauma, operace sepse, katabolické stavy různé etiologie endokrinopatie, nádory 2.3.1 Důsledky malnutrice Hlavním úkolem metabolické odpovědi organismu na onemocnění je poskytnout potřebné substráty pro obrannou reakci a reparaci. Substráty, které jsou uvolňovány ze svalové a tukové tkáně, kostí a jiných orgánů, jsou re-utilizovány pro procesy nezbytné pro přežití. Pacient trpící malnutricí, u kterého se rozvine akutní onemocnění, má menší zásobní rezervy a tím i nedostatek substrátů pro úspěšnou léčbu (36, 53). Malnutrice a jakýkoliv nevyvážený stav výživy ovlivňuje funkci a strukturu orgánů. Primární důsledky malnutrice: důsledky vzniklé odbouráním proteinů - zvýšené riziko infekcí a vzniku dekubitů, zpomalené hojení ran, potlačení imunity, snížená motilita střev, svalová slabost, edémy, zvýšené riziko vzniku hypoventilace a kardiomyopatií, důsledky spojené s adaptačními ději - snížení koncentrace tyreoidálních a pohlavních hormonů, důsledky spojené s metabolickými změnami - inzulinorezistence, hyperglykemie, hyperinzulinemie, nedostatečná utilizace tuků, zvýšená tvorba ketolátek, výrazný vliv malnutrice na centrální nervový systém a sklon k depresím. Sekundárními důsledky malnutrice je delší doba hospitalizace, vyšší náklady na léčbu, vyšší morbidita a mortalita (7, 27, 36, 53). - 13 -

2.4 Hodnocení malnutrice Malnutrice je komplexní problém, který postihuje strukturu a funkci více orgánů. Abychom správně zhodnotili nutriční stav, je nutné použít kombinaci různých metod (7). Mezi tyto metody řadíme: anamnézu, klinické vyšetření, antropometrické měření, laboratorní vyšetření, indexy nutričního stavu a metody hodnotící tělesné složení (53). Nutriční stav můžeme hodnotit na několika úrovních (11, 50): tělo jako celek (váha, BMI), na úrovni tkání (tuková hmota, tukuprostá hmota), na úrovni buněk (aktivní buněčná hmota), na úrovni molekul (bílkovinná hmota, chemicky vázaný tuk, zásoby glykogenu, minerály, voda). - 14 -

3 SLOŽENÍ LIDSKÉHO TĚLA 3.1 Charakteristika Lidské tělo je složitý systém, pro jehož pochopení a popis je používán dvou až pěti-komponentní model. Zjednodušený dvou-komponentní model rozděluje tělo na tukovou (FM) a tukuprostou hmotu (FFM), (18, 35). Setkáváme se i s jiným označením jednotlivých komponent, např. aktivní tělesná hmota (LBM), jedná se o termín označující tukuprostou hmotu s malým množstvím esenciálního tuku. Díky nemožnosti od sebe odlišit esenciální a neesenciální množství tuku se doporučuje užívat termín FFM (23, 35). FFM je nestejnorodou složkou, která obsahuje součásti lišící se stavbou, složením nebo funkcí. Jednotlivými složkami je svalovina, kostra, orgány a tělní tekutiny (35). Za fyziologických okolností má FFM u zdravých jedinců poměrně konstantní složení: proteiny = 0,195, voda = 0,725, minerální látky = 0,08, glykogen = 0,01 0,02 (13). Její přesné množství a podoba závisí na věku, pohlaví, fyzické zdatnosti a zdravotním stavu jedince. Jedná se o variabilní složku tělesného složení. Většina tukuprosté hmoty je tvořena vodou, stupeň hydratace se pohybuje v rozmezí 72-74 % (35). Druhým komponentem tělesného složení je tuková hmota, která poukazuje na energetické rezervy. Tukovou tkáň dělíme na viscerální a podkožní. Pozornost je potřeba věnovat viscerálnímu tuku, který je metabolicky nebezpečný, může vést k lipotoxicitě a vzniku ektopického tuku narušujícího strukturu a funkci orgánů či metabolismus živin. Tuková tkáň má zároveň několik důležitých funkcí, bez kterých se neobejdeme. Jedná se o zásobu energie, tepelný a mechanický izolátor, endokrinní a parakrinní orgán či složku buněčných struktur. Důležité je tedy množství (14, 22, 23, 35). Pěti-komponentní model rozděluje tělo na elementární, molekulární, celulární, funkční a celotělovou složku, viz. obrázek č. 1. První stupeň tělesného složení představují chemické prvky. Tento anatomický model vychází ze základních šesti chemických prvků: kyslíku, vodíku, dusíku, vápníku, fosforu a uhlíku. Zbylé části tvoří několik desítek dalších chemických prvků, které se vyskytují v organismu ve velmi malém množství (11, 14, 23, 35). Druhý stupeň tělesného složení charakterizují molekuly: voda, chemicky vázaný tuk, proteiny, glykogen a minerály. Třetím stupněm je celulární složka, skládající se ze tří komponent: buňky, extracelulární tekutina a extracelulární pevné látky. Funkční stupeň zaujímají jednotlivé tkáně a orgány. K dokonalému popisu tělesného složení slouží ještě pátý stupeň, celotělový model, který vychází z antropometrických měření (11, 14, 23). - 15 -

Obr. 1: Dvou a pěti-komponentní model tělesného složení (23) Vysvětlivky: ECS extracelulární pevné látky, ECF extracelulární tekutina Složení lidského těla je dynamické, mění se věkem, nemocí, ale i malnutricí. 3.2 Složení lidského těla u malnutrice Rozdíl mezi příjmem a výdejem energie ovlivňuje tři důležité komponenty lidského těla, a to malou zásobu glykogen poolu, tukovou hmotu a rozsáhlou zásobu strukturálních a funkčních proteinů, které jsou společně asociované s vodou a minerálními látkami (14). Během hladovění dochází k zapojení adaptačním mechanismů, pomocí kterých je organismus schopen čerpat energii a potřebné substráty ze zásob. Adaptace organismu se liší dle typu hladovění, odlišné situace nastávají při prostém a stresovém hladověním, viz. tabulka č. 3. Závažnost důsledků závisí na počátečním stavu energetických zásob (7, 27, 36, 53). Tuková tkáň představuje zásobu energie ve formě triacylglycerolů a plní několik dalších funkcí organismu (21). V určitém množství je pro nás nezbytná. Esenciální množství tuku je pro ženy 10-12 % a pro muže 2 4 % tělesné hmotnosti. Pokud dojde k úbytku tukové tkáně až pod esenciální hranici, dochází k hormonálním a metabolickým komplikacím (40). Při prostém hladovění je přednostně odbourávána právě tuková tkáň, která představuje největší zásobu energie v organismu. Protože je při stresovém hladovění porušen metabolismus živin, není tuková hmota téměř zredukována. Důsledkem katabolismu endogenních proteinů je úbytek FFM a aktivní buněčné masy. Snížením onkotického tlaku plazmy a porušením permeability buněčných membrán dochází k patologickému přesunu tekutin a změně poměru extracelulární a intracelulární tekutiny. S retencí tekutin tělesná hmotnost stagnuje nebo se mírně zvyšuje (27, 33, 36, 40, 43, 45, 53). - 16 -

Tab. 3: Přehled rozdílů mezi prostým hladověním a stresovou malnutricí (27) Prosté hladovění Stresové hladovění Rychlost vzniku pomalá (týdny, měsíce) rychlá (dny) Tělesná hmotnost snížena normální či zvýšena (otoky, ascites) Tělesný tuk výrazně snížen normální nebo mírně snížen Svalová hmota mírně snížena výrazně snížena Celková bílkovina normální nebo mírně snížena výrazně snížena Albumin normální nebo mírně snížen výrazně snížen Prealbumin, transferin mírně sníženy výrazně sníženy Proteiny akutní fáze normální zvýšeny Potřeba energie snížena zvýšena 3.3 Modely tělesného složení 3.3.1 Obecné vyjádření Tělesné složení můžeme vyjádřit několika způsoby, a to pomocí absolutních hodnot, procent celkové tělesné hmotnosti nebo indexů. Kylininy studie tělesného složení poukazují na nedostatky hodnocení v absolutních hodnotách a procent celkové tělesné hmotnosti, protože jsou pouze úzce vztaženy k výšce a věku a neadekvátně odráží nutriční stav (28, 44). 3.3.2 Indexy tělesného složení 3.3.2.1 BMI BMI vyjadřuje poměr hmotnosti (kg) k výšce (m 2 ), bývá nejpoužívanějším indexem tělesného složení. Je zkreslující u starších lidí a sportovců, protože neinformuje o poměru FM / FFM. Výhodou je relativně malá závislost na pohlaví. Normální hodnoty dle WHO jsou 18,5 24,9 kg/m 2. Hodnoty BMI nasvědčující pro PEM jsou < 18,5 kg/m 2 nebo < 22 kg/m 2 pro jedince starších 60 let (53). 3.3.2.2 FFMI FFMI (Fat Free Mass Index) vyjadřuje poměr tukuprosté hmoty k výšce, je definován vztahem: FFMI = FFM (kg) / height (m) 2. Dle Kyliny hodnoty FFMI pro normální rozmezí BMI jsou 16,7 19,8 kg/m 2 pro muže a 14,6 16,8 kg/m 2 pro ženy, dle Bahadoriho 18,1 21,7 kg/m 2 pro muže a 15,1 17 kg/m 2-17 -

pro ženy (1, 28). Pro porovnání jsou lepší Bahadoriho hodnoty, protože Kyliny výsledky studie jsou mírně ovlivněny použitou predikční rovnicí a limitovány výběrem subjektů. 3.3.2.3 FMI FMI (Fat Mass Index) vyjadřuje poměr tukové hmoty k výšce. Bývá také označován jako BFMI (Body Fat Mass Index). Je definován vztahem: FMI = Fat Mass (kg) / výška (m) 2. Dle Kyliny hodnoty FMI pro normální rozmezí BMI jsou 1,8 5,2 kg/m 2 pro muže a 3,9 8,2 kg/m 2 pro ženy a dle Bahadoriho 1,5 5 kg/m 2 pro muže a 3,4 8 kg/m 2 pro ženy (1, 28). Z epidemiologických studií vyplývá, že nízké nebo velmi vysoké hodnoty BMI zvyšují mortalitu a morbiditu. Výzkumy však ukazují, že lepším primárním determinantem zdraví a lepším predikčním faktorem rizika mortality jsou informace zohledňující tělesné složení. Protože FMI a FFMI eliminují nedostatky FFM a procent celkového tělesného tuku spojené s výškou a věkem, jeví se tyto indexy užitečným parametrem hodnocení nutričního stavu. Studie tělesného složení se zaměřují na FFMI a FMI u nemocných lidí a seniorů, protože interpretace jejich tělesného složení v absolutních hodnotách je obtížná. Normální hodnoty indexů tělesného složení pro zdravou bělošskou populaci uvádí tabulka č. 4 (28). - 18 -

Tab. 4: Hodnoty FFMI, FMI a % TBF vztažená na hodnoty BMI u zdravé bělošské populace (28) BMI (kg/m 2 ) FFMI (kg/m 2 ) FMI (kg/m 2 ) % celkového tuku (%) pro MUŽE s BMI=30 BMI=27,8 BMI=25 BMI=20 BMI=18,5 21,7 20,9 19,8 17,5 16,7 8,3 6,9 5,2 2,5 1,8 28,8 25,8 21,7 13,4 10,8 Pro ŽENY s BMI=30 BMI=27,3 BMI=25 BMI=20 BMI=18,5 18,2 17,5 16,8 15,1 14,6 11,8 9,8 8,2 4,9 3,9 40,0 36,5 33,2 24,6 21,7 Vysvětlivky: BMI Body Mass Index, FFMI Fat Free Mass Index, FMI Fat Mass Index Ačkoliv nízké BMI může správně poukázat na PEM, neposkytuje informace o stavu FFM a FM. Dle Minnesotské studie vedené VanItalliem se FFMI a FMI jeví užitečným diagnostickým parametrem PEM. Studie byla prováděna na mladých mužích ve věku 20 59 let, u kterých byly zaznamenávány hodnoty FFM, FMI na začátku studie, po 12 a 24 týdnech hladovění a po následných 12 týdnech normálního příjmu stravy. Sledovaly se změny jednotlivých tělesných parametrů v určitých stádiích studie (28). I přesto, že výsledky studie byly úspěšné a indexy tělesného složení se jeví užitečným parametrem hodnocení PEM, je nutné vzít v úvahu, že navozená malnutrice byla řízeným procesem bez přítomnosti komplikovaného onemocnění. 3.4 Hodnocení tělesného složení Vlivem různých důvodů se mění tělesné složení. Tyto změny ohrožují zdraví jedince, proto je nutné co nejpřesnější stanovení odchylek a časné řešení situace. Tělesným složením se zabýval už Hippokrates. I když se jeho představy od dnešních poznatků lišily, vyústily v závěr, který dnes můžeme považovat za platný za stavu zdraví musí být všechny skladebné složky těla ve správném poměru jedna k druhé z pohledu síly i kvality (35). V dnešní době máme široké spektrum metod hodnotící tělesné složení, např. hydrodenzitometrie, BIA, DEXA, magnetická rezonance, ultrazvuk, výpočetní - 19 -

tomografie, izotopová diluce a další. Jednotlivé metody se liší stanovenou složkou, přesností, náročností na provedení a cenou. - 20 -

4 BIOELEKTRICKÁ IMPEDANČNÍ ANALÝZA 4.1 Charakteristika Patří mezi metody hodnotící tělesné složení. Je založena na obsahu vody a elektrolytů v jednotlivých biologických strukturách a na šíření střídavého elektrického proudu o nízké intenzitě a různých frekvencích. Díky nízkému nebo naopak vysokému obsahu vody a elektrolytů se jednotlivé složky těla chovají jako vodiče nebo izolanty. Metoda tedy vychází z elektrických vlastností vody a elektrolytů, potažmo jednotlivých tkání, které jsou různě bohaté na vodu (11, 19, 21, 30). 4.2 Vztah mezi BIA a modelem tělesného složení BIA je úzce propojena s pěti-komponentním modelem tělesného složení. Impedance je měřena na molekulární úrovni, protože vodivost tkání je determinována množstvím vody a v ní disociovaných elektrolytů. Na buněčné úrovni vlastnostmi membrán způsobují reaktanci. Geometrie těla a tělesných segmentů, celo-tělový model tělesného složení ovlivňuje naměřenou impedanci. BIA je tedy metodou, pro jejíž pochopení jsou důležité znalosti tělesného složení (11). 4.3 Historie BIA Historie BIA spadá do roku 1940, kdy byla poprvé prokázána souvislost mezi resistancí, kapacitní reaktancí a hydrostatickým stavem organismu. V stejném roce Nyboer propagoval práci týkající se bioelektrické impedance, spojitosti mezi ní a dynamickou změnou v průtoku krve orgány, arteriálním pulsem a dýcháním. Přesný vztah mezi TBW a bioelektrickou impedancí byl zaznamenán v roce 1962 Thomasettem a vymezen Hofferem o sedm let později. Dalším mezníkem v pokrocích BIA byl rok 1983, kdy Nyboer použil elektrický měrný odpor k hodnocení tělesného složení. Od té doby se stala BIA předmětem řady studií zjišťujících její praktické využití a spolehlivost (30). Jako první byla představena mono-frekvenční verze technologie SF-BIA, jejíž přesnost byla zpochybňována u lidí, kteří se vymykají průměru (sportovci, obézní lidé, senioři). V druhé polovině devadesátých let se objevila na trhu více-frekvenční verze technologie MF-BIA, která snímá tělo segmentálně a využívá proudu o různých frekvencích. V dnešní době se BIA stala rozšířenou, jednoduchou, levnou a neinvazivní metodou hodnotící tělesné složení (3, 21). - 21 -

4.4 Elektrické vlastnosti tkání Živá tkán se z hlediska elektrických proudů a polí jeví jako složitý systém. Mnoho pochodů v organismu probíhá na základě elektrických vlastností tkání. Uspořádání a rozdělování elektrických nábojů dle polarity, membránové a akční potenciály jsou považovány za aktivní elektrické vlastnosti živé tkáně, naproti tomu schopnost vést elektrický proud za pasivní elektrickou vlastnost. Využití elektrických vlastností tkání má široké uplatnění jak v diagnostických (např. BIA), tak léčebných metodách (kardiostimulátor, hloubková galvanizace, iontoforéza, defibrilátor atd.), (25). Živá tkáň se při průchodu elektrického proudu chová jako zvláštní vodič. Elektrický proud prochází různými tkáněmi, které se odlišují viskozitou, strukturou a složením. Dle schopnosti vést elektrický proud dělíme tkáně a struktury buněk na vodiče a izolanty charakteristické různou měrnou vodivostí nebo odporem (15, 30). Mimobuněčné tekutiny a cytoplasmy buněk jsou vodiči s měrnou vodivostí 0,2 1,0 s/m, buněčná membrána je jinou kvalitativně elektrickou složkou, jejíž vlastnosti můžeme popsat jako kapacitu kondenzátoru s měrnou vodivostí 10-6 10-8 s/m. Dobrým izolantem je epidermis, tuk a kožní maz (15). 4.5 Fyzikální veličiny u BIA 4.5.1 Elektrický proud a napětí Elektrický proud jako děj je uspořádaný pohyb volných částic s elektrickým nábojem. Název elektrický proud používáme také pro základní fyzikální veličinu, která tento děj kvantitativně charakterizuje a jejichž jednotkou je ampér (A). Volnými částicemi s elektrickým nábojem, které se mohou pohybovat, jsou elektrony, kladné a záporné ionty. Jeho hodnota je tím větší, čím větší množství nabitých částic projde vodičem za stejný čas. Proud může být stejnosměrný nebo střídavý. Základem pro BIA je střídavý periodický proud, jehož časový průběh se opakuje v pravidelných periodách (12, 13, 29). V důsledku působení elektrické síly se náboje přemisťují, konají práci a mění se jejich potenciální energie, která má různou hodnotu v každém bodě elektrického pole. Elektrický potenciál je dán podílem potenciální energie náboje v určitém místě elektrického pole a tohoto náboje. Mezi dvěma místy s rozdílnými elektrickými potenciály vzniká elektrické napětí, definované jako rozdíl elektrických potenciálů. Napětí je základní fyzikální veličina, kterou značíme U a jehož jednotkou je volt (V). Napětí dělíme na stejnosměrné a střídavé charakterizované frekvencí, amplitudou a úhlovou frekvencí. Aby mohl protékat obvodem proud, musí existovat elektromotorické napětí (12, 29). - 22 -

Střídavé napětí a proud stejné frekvence se znázorňuje graficky pomocí fázoru, jehož délka odpovídá efektivní hodnotě a úhel, který svírá s vodorovnou osou x fázovému posunu vůči začátku. Je-li úhel větší než 0 je proud zpožděn za napětím (= cívka), při < 0 proud napětí předbíhá (= kondenzátor) a pro = 0 je proud a napětí ve fázi (= odpor), (12, 29). 4.5.2 Vodivost, elektrický odpor Elektrická vodivost vyjadřuje schopnost vést elektrický proud. Čím větší je hodnota vodivosti, tím lepší je látka vodič a tím větší proud vzniká při stejném napětí. Podle schopnosti vést elektrický proud dělíme látky na vodiče a izolanty. Vlastnosti vodičů a izolantů jsou podmíněny strukturou a elektrickou podstatou atomů. Dle mechanizmu vedení elektrického proudu dělíme vodiče na vodiče I. řádu (elektrický proud vedou elektrony, vodiče se chemicky nemění) a II. řádu (elektrický proud vedou ionty, vodiče se chemicky mění, vodivost je menší). Konduktivita (= měrná elektrická vodivost) vyjadřuje míru schopnosti vést elektrický proud. Pokud má látka vysokou hodnotu konduktivity, je výborným vodičem. Převrácenou hodnotou vodivosti je elektrický odpor, který značíme R a jehož jednotkou je ohm (Ω). Podobně jako konduktivita charakterizovala míru schopnosti vést elektrický proud, rezistivita (= měrný elektrický odpor) vyjadřuje elektrický odpor vodiče. Čím vyšší je hodnota, tím menší je schopnost vést elektrický proud (12, 13, 29). 4.5.3 Kapacitance Kapacitance je imaginární část impedance. Jedná se o zdánlivý odpor součástky s kapacitou vůči střídavému proudu. Nejčastěji je onou součástkou kondenzátor. Matematickým vyjádřením reaktance kapacitního charakteru je: Kapacitance (Ω) R = 1 / ω C Vysvětlivky: π = 3,1428, frekvence (Hz), C - kapacita (F), úhlová frekvence ω = 2π frekvence Kapacitance závisí nepřímo úměrně na kapacitě a úhlové frekvenci střídavého proudu. Kapacita (jednotka Farad) vyjadřuje schopnost kondenzátoru zadržet po určitou dobu elektrický náboj (12, 29). Hodnota kapacity je závislá na geometrii elektrod, nikoliv na napětí a náboji. Čím větší je kapacita kondenzátoru, tím větší náboj musí být přenesen na jeho elektrody, aby bylo dosaženo požadovaného napětí. Kondenzátor se skládá ze dvou vodivých desek oddělených dielektrikem. Základní vlastností kondenzátoru je schopnost zadržet po určitou dobu elektrický náboj. Doba zadržení - 23 -

závisí na odporu dielektrika. Při zapojení kondenzátoru do elektrického obvodu se začnou hromadit na jednotlivých vodivých deskách náboje jiné polarity, které se navzájem přitahují. Dielektrikum však po určitou dobu nedovolí, aby se částice dostaly do kontaktu. Dochází k nabíjení kondenzátoru. Nabíjení probíhá tak dlouho, dokud se nevyrovná elektrický potenciál vodivých desek kondenzátoru s elektrickým potenciálem zdroje napětí. Po nabití je elektrické napětí mezi vodivými deskami kondenzátoru a zdrojem napětí stejné, důsledkem je neprůchodnost elektrického proudu kondenzátorem. Když se vodivé složky kondenzátoru po určité době propojí, dojde k jeho vybíjení a průchodu elektrického proudu. V obvodu střídavého proudu se kondenzátor opakovaně nabíjí a vybíjí, což má za následek fázový posun a vznik kapacitance. Kondenzátor představuje střídavému proudu odpor konečný. Tento odpor je tím menší, čím větší je kapacita kondenzátoru a frekvence proudu (12, 13). 4.5.4 Elektrické obvody Obvody elektrického proudu dělíme na jednoduché a složené, přičemž jednoduchý obvod má pouze jeden parametr, složený dva a více. Parametry elektrického obvodu mohou být: elektrický odpor (R), indukčnost (L) nebo kapacita (C), které jsou u složených obvodů zapojeny sériově nebo paralelně (12). Modelu živé tkáně odpovídá paralelní zapojení kondenzátoru (kapacitance buněčných membrán) a rezistoru (elektrický odpor tukové tkáně), (30). 4.6 Impedance Obvod (tělo) jako celek charakterizuje dohromady jediný parametr, který se nazývá impedance (29). Popisuje zdánlivý odpor prvku a fázový posun proudu před napětím. Je charakteristickou vlastností prvku pro střídavý proud a převrácenou hodnotou vodivosti. Značí se jako vektor Z a jednotkou je ohm (Ω). Jedná se o poměr napětí a proudu, které mohou být vůči sobě fázově posunuty. Impedance je komplexní veličina, která obsahuje reálnou (resistance) a imaginární (reaktance) složku. Je dána sumárním odporem buněčných membrán, cytoplazmy a mimobuněčné tekutiny (30). 4.6.1 Resistance Značí se R a jednotkou je ohm (Ω). Vyjadřuje schopnost prvku proud zmenšit nebo zastavit, jedná se o odpor prostředí. Je dána vodivostí tkání a definovaná jako poměr napětí a proudu. Velikost odporu závisí přímo úměrně na délce vodiče (výška člověka) - 24 -

a nepřímo úměrně na obsahu průřezu vodiče, na materiálu (množství vody, elektrolytů) a teplotě. Elektrický odpor má vždy kladnou hodnotu, dobré vodiče mají malý elektrický odpor, špatné velký. Schopnost vést elektrický proud v těle mají tkáně a orgány bohaté na vodu a elektrolyty (svalová tkáň, krev, extracelulární tekutina) malá rezistence. Výborný odpor má tuková tkáň a kosti. (12, 13, 29, 30). 4.6.2 Reaktance Reaktance je imaginární část impedance kapacitního nebo indukčního charakteru. V souvislosti s organismem mluvíme o kapacitní reaktanci, kterou označujeme X c. Definuje schopnost tkáně proud zpomalit a způsobit fázový posun. Jedná se o přídatný odpor způsobený kapacitním efektem buněčných membrán. Vyšší hodnoty reaktance z bioelektrických měření definují lepší zdraví a buněčnou integritu. Kondenzátoru v organismu odpovídají buněčné membrány, jejichž vodivými deskami jsou proteiny a dielektrikem tuková vrstva (30). Při průchodu střídavého proudu se chovají jako biologické kondenzátory o stálé plošné kapacitě v rozmezí 0,1 3 µf.cm -2 (15). Představují střídavému proudu odpor konečný, který je tím menší, čím větší je kapacita membrány a frekvence proudu. Jestliže buněčné membrány fungují jako kondenzátory nebo rezistory závisí na frekvenci procházejícího proudu. Při frekvenci do 50 Hz fungují membrány jako rezistory a zastaví elektrický proud, který prochází pouze extracelulárním prostředím. Při frekvenci vyšší než 50 Hz prochází proud buněčnými membránami. Rezistence pak nepřímo odpovídá množství extracelulární masy a kapacitance intracelulární masy (30). 4.6.3 Fázový úhel a BIA vektor Fázový úhel je lineární metoda měřící vztah mezi reaktancí / rezistencí a vyjadřující změny v množství a kvalitě měkkých tkání. Závisí na kapacitním chování tkání asociované s buněčnou velikostí a integritou a na rezistenci dané tkáňovou hydratací. Jeho hodnoty se pohybují od 0 do 90. Při hodnotě 0 je v elektrickém obvodu pouze rezistence, žádné membrány, při hodnotě 90 pouze membrány, žádná tekutina a při 45 jsou stejné hodnoty reaktance a rezistence. Vypočítá se jako tan = reaktance / rezistence (4). Fázový úhel pro zdravou populaci se pohybuje v rozmezí 6-9 v závislosti na pohlaví. Fyziologické hodnoty fázového úhlu uvádí tabulka č. 5. Z nižších hodnot vyplývá špatný stav membrán, poruchy jejich funkce a neschopnost buněk ukládat energii. Vyšší hodnoty značí lepší buněčnou integritu, stav membrán a dobrou distribuci tekutin (4, 30). - 25 -

Tab. 5: Hodnoty fázového úhlu (30) Normální hodnoty fázového úhlu z NHANES III Parametr Muži Ženy fázový úhel věk fázový úhel věk Ideální hodnota Rozmezí 7,80 16,19-8,83 42 12-90 7,23 5,98-8,04 42 12-90 BIA vektor získaný z hodnot reaktance a rezistence se jeví jako užitečný parametr v hodnocení determinantů BIA, viz. obrázek č. 2. Některé studie zkoumají vliv věku na výsledky BIA měření prostřednictvím BIA vektoru, který zohledňuje věk, pohlaví a BMI. Hodnocení vektoru probíhá srovnáním s referenční populací na základě BMI, pohlaví a věku a je usnadněno diagnostickými tabulkami vytvořenými Piccolem (4, 8, 42). Obr. 2: BIA vektor (8) 4.7 Získané a vypočtené hodnoty 4.7.1 Impedance Hodnoty impedance těla dostaneme vektorovým součtem rezistence a reaktance končetin a hrudníku. Impedance závisí na tvaru, délce a průměru vodiče. Končetiny představují převážnou část impedance těla, asi 300 ohmů, protože jsou úzké a dlouhé. Impedance hrudníku se pohybuje v rozmezí 15-30 ohmů odpovídající 5-6 % celkové impedance (30). Nízké hodnoty odporu hrudníku jsou dány obsahem velkého množství metabolicky aktivní buněčné masy. 4.7.2 Odvozené hodnoty Díky predikčním rovnicím můžeme z naměřené impedance získat hodnoty vztahující se k hodnocení tělesného složení a nutričního stavu. Predikční rovnice je rovnice, která je - 26 -

sestavena na základě empirických vztahů a odhadů pro určitou referenční populaci pomocí srovnávacích metod, naměřené impedance a proměnných (výška, věk, pohlaví, hmotnost). Při analýze pohlížíme na tělo jako na válec o dané hmotnosti a výšce upravený o korekční faktory reprezentující charakter tkáně, vlastnosti a tvar těla - věk, pohlaví (49). Výsledkem BIA může být: množství TBW, FFM, FM, množství extracelulární tekutiny a aktivní buněčné hmoty. Hodnota TBW vyjadřuje množství celkové tělesné vody. Jedná se o nejvíce zastoupenou a nejvýznamnější složku tělesného složení, která plní v organismu několik důležitých funkcí. Její objem je závislý na pohlaví, věku, vnitřních a vnějších podmínkách. Průměrně TBW představuje 60 % tělesné hmotnosti a u běžně hydratovaného člověka tvoří 73 % tukuprosté hmoty. Rozložení vody v organismu je různé. Nejvíce vody je v tělních tekutinách, poměrně bohatě hydratovaná je i svalová tkáň, naopak málo vody je v tukové tkáni a kostech. Celkovou tělesnou vodu rozdělujeme na intracelulární (2/3) a extracelulární (1/3), která zahrnuje intravaskulární (25 % extracelulární tekutiny) a intersticiální tekutinu (75 % extracelulární tekutiny), (25, 52). Stanovení TBW a poměru extracelulární a intracelulární vody je vhodným diagnostickým parametrem pro různá onemocnění. Příklady predikčních rovnic pro stanovení TBW a ECW uvádí tabulky č. 6, 7. Tab. 6: Příklady predikčních rovnic pro TBW (11) Srovnávací Referenční Autor metoda populace Rovnice De Lorenzo a izotopová ředící 0.069 * [výška * obvod paže2/(4π * spol. metoda obézní ženy impedance)] + 19.671 izotopová ředící Deurenberg metoda ženy i muži 0.51303 * (výška 2 /impedance) + 6.29 Tab. 7: Příklad predikční rovnice pro stanovení ECW (11) Srovnávací Referenční Rovnice Autor metoda populace Deurenberg Br ředění ženy i muži 0.23413 * (výška 2 /impedance) + 4.2 Vysvětlivky: Br brom Množství tukové a tukuprosté hmoty odráží výživový stav. Větší množství FM svědčí pro obezitu a další onemocnění sdružená s metabolickým syndromem. Nízké hodnoty FFM a FM odráží malnutrici, signalizují atrofii svalstva, úbytek bílkovin a tím i zhoršený zdravotní - 27 -

a nutriční stav. Tabulky č. 8, 9 uvádí příklady nejčastěji používaných predikčních rovnic pro FFM a FM (9, 11, 14, 23, 41). Tab. 8: Příklady predikčních rovnic pro FFM (33) Autor Srovnávací metoda Rovnice Lukaski hydrostatická denzitometrie M=0,734 (výška 2 /rezistence)+0,116 váha-0,096 reaktance- 4,033-0,878 Segal a spol. hydrostatická denzitometrie M=0,0006636 výška 2-0,2117 rezistence+0,62854 váha- 0,1238 věk+9,33285 F=0,00064602 výška 2-0,01397 rezistence+0,42087 váha+10,43485 RJL hydrostatická denzitometrie M=6,493+0,4936 (výška 2 /rezistence)+0,332 váha F=5,091+0,6483 (výška 2 /rezistence)+0,1699 váha Deurenberg hydrostatická M=0,671 10000 (výška 2 /rezistence)+3,9+3.1 denzitometrie Rising hydrostatická denzitometrie M=13,74+0,34 (výška 2 /rezistence)+0,33 váha- 0,14 věk+6,18 Kushner izotopová ředící 0,593 (výška 2 /rezistence)+0,065 váha +0,04/0,732 metoda Roubenoff DEXA M=9,15+0,43 (výška 2 /rezistence)+0,2 váha+0.07 reaktance F=7,74+0,45 (výška 2 /rezistence)+0,12 váha+0,05 reaktance Kyle DEXA M=4,104+0,518 (výška 2 /rezistence)+0,231 váha+0,130 reaktance+ 4,229 Vysvětlivky: M = muž, F = žena Tab. 9: Příklad predikční rovnice pro FM (46) Srovnávací metoda Rovnice DEXA TBF = 2.513 BV x 0.739 TBW + 0.947 BMC/1000-1.79 (váha) Vysvětlivky: BMC: aktivní buněčná masa Aktivní buněčná hmota představuje kvantitativní parametr tělesného složení a její poměr s ECT kvalitativního ukazatele nutričního stavu. Aktivní buněčná hmota zahrnuje všechny metabolicky aktivní tkáně těla, všechny živé buňky. Nevhodná výživa je charakterizovaná nízkou hodnotou aktivní buněčné hmoty nebo její vysokou hodnotou a zároveň normální hodnotou FFM. Z hlediska fyzické zdatnosti poměr ECT / aktivní buněčné hmoty kvalitativně odráží stav kosterního svalstva. Tento poměr je u zdravých dospělých jedinců menší než 1. - 28 -

Nižší hodnoty jsou žádoucí, protože naznačují vysoký podíl aktivní tělesné hmoty (47, 48, 49). Nejčastěji k výpočtům používáme vztahy, které odvodil Lukaski a Bolonchuk, viz. tabulka č. 10 (2). Tab. 10: Vztahy pro výpočet hodnot tělesného složení (2) TBW = 0.372(výška 2 /rezistence)+ 3.05(pohlaví) + 0.142 váha 0.069(věk) FFM = TBW / 0,73 FM = váha / FFM % TBF = FM / váha 100 Množství extracelulární tekutiny nepřímo odpovídá rezistenci (predikční rovnice) Množství aktivní buněčné hmoty = množství netukové hmoty ECT Vysvětlivky: výška (cm), váha (kg), pohlaví (1- muž, 0 - žena), věk (roky), rezistence (ohm), konstanta hydratace (73%), TBW celková tělesná voda, ECT extracelulární tekutiny 4.8 Faktory ovlivňující přesnost měření Je prováděno mnoho studií, které zjišťují přesnost BIA a faktory, které ji ovlivňují. Mezi dlouhodobější studie patří Kotlerova studie (zaměřená na HIV pozitivní), Lukaskiho studie (zaměřená na parametry související se změnou hmotnosti), Lupoliho studie (zaměřená na malnutriční seniory), Rebeyrolova studie (zaměřená na vrcholové sportovce) a další. Bioelektrická impedanční analýza je srovnávána s DEXA metodou, hydrostatickou denzitometrií a izotopovou ředící metodou. Tyto metody jsou přesnější, ale v lékařské praxi nemohou být uplatněny, protože kladou vysoké požadavky na finanční stránku vyšetření, materiálové vybavení nebo zdravotní stav pacienta (32, 33, 40, 43, 45). Mezi faktory ovlivňující přesnost BIA patří: hydrostatický status, fyzická aktivita, konzumace jídla, pití a alkoholu před vyšetřením, teplota a vlhkost vzduchu v místnosti, tělesná teplota, menstruace, výběr vhodné predikční rovnice, správné dosazení proměnných do predikčních rovnic, pozice těla a umístění elektrod. Mechanizmy působení uvádí tabulka č. 11 (2, 3, 17, 37). - 29 -

Tab. 11: Přehled faktorů ovlivňující přesnost BIA + jejich mechanizmus (2, 3, 17, 37) Konzumace jídla, pití a alkoholu Zvyšuje tělesnou hmotnost, TBW, tělesnou teplotu a prokrvení, protože metabolismem živin se uvolňuje energie, teplo a voda. Fyzická aktivita Způsobuje zvýšení tepové frekvence, změny hemodynamických poměrů a prokrvení jednotlivých částí těla. Saunování a sprchování Zvyšují tělesnou teplotu a pocení. Teplota místnosti Změna v prokrvení, odporu kůže a pocení. Menstruace V důsledku vyplavení estrogenů během menstruačního cyklu žen dochází k nárůstu tělesné vody, teploty a hmotnosti. Špatné dosazení váhy a výšky Špatné dosazení váhy o 1 kg hmotnosti odpovídá 0,2 litry TBW a 2,5 cm výšky přibližně 2 litrům TBW. Kombinace počtů, typů a umístění elektrod Elektrody umísťujeme na nejtenčí části kůže, kde je nejmenší odpor. Dvě elektrody senzitivní na elektrický proud se umísťují na zadní stranu pravé ruky a nohy, přesněji na distální metakarpalní a metatarsalní skloubení. Další dvě elektrody, které snímají napětí, se umísťují na prominenci os pisiforme pravého zápěstí a mezi mediální a laterální malleoli pravé nebo levé nohy. Špatné umístění elektrod o 1 cm zkreslí hodnotu rezistence o 2 %. Vrstva nanášeného gelu na elektrody Ovlivňuje odpor kůže. Konstantní hodnota hydratace (73 %) Ovlivnění výsledků u starších lidí, obézních jedinců a pacientů s patologickou redistribucí tekutin. Predikční rovnice Každá predikční rovnice je sestavena pro určitou referenční populaci, která se od druhých liší specifickým tělesným složením. - 30 -

4.9 Zásady při měření Není přesně stanoven standardní postup, který by měl být dodržován. Existují pouze obecná doporučení, která se snaží minimalizovat nepřesnosti výsledku. Obecná doporučení pro měření jsou (2, 3, 17, 34): zákaz konzumace jídla, pití a alkoholu před měřením, žádná fyzická aktivita, neprovádět měření po osprchování, neprovádět měření během menstruačního cyklu, teplota v místnosti kolem 20-25 C, normální vlhkost vzduchu, provádět test po 5 minutách v klidu a vleže, končetiny se nedotýkají, paže přibližně 30 od trupu a dolní končetiny vzdáleny od sebe v úhlu 45, nenatírat si před vyšetřením ruce a nohy žádným mastným krémem, zákaz měření lidí s kardiostimulátorem (hrozí riziko narušení funkce kardiostimulátoru a vzniku následných kardiomyopatií až srdečního selhání), zákaz měření během těhotenství, neměřit při tělesných abnormalitách (amputace končetin), neměřit při abnormálních stavech (při atrofii, hemiplegii), při opakovaní měření provádět BIA za stejných podmínek a ve stejnou denní dobu, žádné elektrické rušení (žádný kontakt s kovovým rámem postele). Obecná doporučení pro měření během onemocnění jsou (34): u srdeční insuficience měřit pacienta ve stabilním stavu, otoky a edémy interferují s měřením, u jaterní insuficience měřit pacienta ve stabilním stavu, ascity a edémy ovlivňují přesnost měření, u ledvinného selhání měřit pacienta ve stabilním stavu, edémy a iontové změny ovlivňují přesnost měření, u rozvratu vnitřního prostředí abnormální koncentrace elektrolytů ovlivňují výsledek BIA, provádět měření pouze za normálních koncentrací elektrolytů. - 31 -

Obecná doporučení pro měření během léčby onemocnění jsou (34): u intravenózních infuzí periferní edémy interferují s měřením, provádět BIA pouze za normální hydratace, u užívání léků ovlivňující vodní bilanci (steroidy, růstové hormony, diuretika) provádět měření ve stabilním stavu, vždy ve stejný čas po podání léků, po punkci ascitu, při užívání ortopedických protéz a implantátů měření je ovlivňováno tvarem těla, znehodnocení výsledků, kardiostimulátor, defibrilátor zákaz měření pacientů s kardiostimulátorem nebo defibrilátorem, možnost narušení jejich činností proudem, hrozí riziko kardiomyopatií, při dialýze dodržení standardního protokolu, měření provádět 20 až 30 min po dialýze. 4.10 Přístroje založené na bioelektrické impedanční analýze 4.10.1 Charakteristika přístrojů Přístroje založené na bioelektrické impedanční analýze mají v dnešní době široké uplatnění, setkáváme se s nimi ve fitness centrech, nutričních poradnách, u lékaře či v domácnostech. Jednotlivé přístroje se liší počtem frekvencí proudu, počtem a umístěním elektrod nebo cenou. Starší přístroje hodnotí tělo jako jeden válec a výsledek upravují pomocí korelačních faktorů. Novější přístroje využívají modernější technologii DSM-BIA, která snímá tělo segmentálně a rozděluje ho na 5 částí: 4 končetiny + 1 trup (3, 4, 8, 21). 4.10.2 Rozdělení přístrojů 4.10.2.1 Rozdělení přístrojů dle počtu použitých frekvencí Dle počtu použitých frekvencí dělíme přístroje na mono-frekvenční a více-frekvenční. U mono-frekvenčních přístrojů tělem prochází proud o jedné frekvenci, nejčastěji 50 Hz. Protože nízká frekvence nedokáže projít skrz buněčnou membránu, stanovení ECT je založeno na předpokladu standardního poměru intracelulární a extracelulární vody, 3:2. Ne všichni však spadají do normálního rozmezí. Stářím a patologickou redistribucí tekutin se mění poměr intracelulární / extracelulární tekutiny, proto empirický odhad poměru omezuje přesnost výsledků těchto typů přístrojů. Více-frekvenční přístroje vysílají do těla proudy o několika frekvencích. Proudy, jejichž frekvence je menší než 50 Hz, neprochází membránou a umožňují stanovení ECT. Proudy s frekvencí vyšší než 50 Hz překonávají kapacitanci membrán a umožňují stanovení ICT a vnitřní aktivní masy (3, 4, 8, 21). - 32 -

4.10.2.2 Rozdělení přístrojů dle počtu a umístění elektrod Obecně přístroje pracující na základě BIA dělíme na osobní tukoměry (bipolární typy), medicínské váhy (bipedální typy) a analyzátory tuku (tetrapolární typy). Rozdělení je založeno na základě počtu a umístění elektrod. Menší počet elektrod vede k použití většího počtu proměnných a méně přesnému stanovení. U bipolární metody prochází proud pouze horní částí těla, přístroj držíme v rukách a snímací elektrody jsou na dlaních. Nejznámějším zástupcem je Omron. U bipedálních metod prochází proud dolní částí těla a snímací elektrody jsou na ploskách nohou. Typickými zástupci jsou osobní váhy Tanita, Sencor, Beurer, Medisana nebo Omron. Nevýhoda bipolárních a bipedálních metod je zkreslení výsledku typem obezity a tvarem těla, protože proud prochází pouze částí těla a na základě empirických vztahů je odhadována impedance zbylé části těla. Nejpřesnější přístroje jsou analyzátory tuku, kde je vyhodnocení prováděno pomocí čtyř elektrod a proud prochází celým tělem. Dle typu přístroje mohou být 4, 6, 8 až 12 dotykové. Zástupci jsou přístroje InBody a Bodystat. Nejrozšířenější jsou bipolární a bipedální přístroje, které slouží k orientačnímu měření. Pro přesnější stanovení a vědecké účely se používají tetrapolární přístroje, které jsou dražší a méně mobilní (3, 4, 8, 21). 4.10.3 Software přístrojů Součástí přístrojů je software, který zpracovává vstupní data, dosazuje je do predikčních rovnic a převádí výsledky analýzy do grafické podoby, viz příloha č. 1, 2. Přístroje Bodystat používají softwary Body Manager, Body Wellness nebo Body Quadscan, přístroje InBody softwary Lookin s Body. Dalšími příklady jsou např. NutriPlus, NutriReport a NutriSegment. Software může být specializovaný nebo všestranný. Specializované mají užší možnosti využití, ale v dané oblasti jsou přesnější, např. Body Wellness je zaměřený na sportovní analýzu, je schopen určit sportovní skóre, sílu, atd., ale zároveň je nevhodný pro měření obézních lidí. Všestranné softwary mají predikční rovnice pro širší okruh referenční populace, zohledňující většinou pouze pohlaví a věk. Příkladem jsou softwary Lookin s Body, Body Manager, NutriPlus (3, 4, 8, 20, 21). 4.11 Interpretace výsledků Důležitým předpokladem pro hodnocení tělesného složení a nutričního stavu je správná interpretace výsledků měření. Grafické vyhodnocení je doprovázeno popisem, srovnáním - 33 -