Speciální metody vyšetření tělesného složení Body composition analysis bakalářské studium 2.r., obor nutriční terapeut předmět Klinická výživa a dietologie I Miroslav Tomíška Interní hematologická a onkologická klinika LF MU a FN Brno 2 Body Mass Index, BMI ve vztahu k tělesnému složení nBMI koreluje s nadbytečnou tukovou hmotou —BMI v pásmu obezity ukazuje na disproporcionální nárůst tukové hmoty ve většině případů, ale ne u všech —BMI je také ovlivněno nadbytkem vody v těle —vysoké BMI nemusí nutně znamenat nadbytek tuku nkulturisté, atleti, těhotné ženy nBMI je špatným ukazatelem svalové hmoty, bílkovin a netukové hmoty nMetody vyšetření netukové / svalové hmoty jsou potřebné 3 Terminologie oddílů (komponent, kompartmentů) tělesného složení nTuková hmota, FM (Fat Mass) nNetuková hmota, FFM (Fat Free Mass) —zahrnuje všechno, kromě chemického tuku nMěkká netuková hmota, LBM (Lean body Mass) —po odečtení kostního minerálu od FFM nSvalová hmota, SMM (Skeletal Muscle Mass) nKompartment bílkovin nKompartment minerálních látek —kostní minerál —elektrolyty mimo kost 4 Terminologie oddílů (komponent, kompartmentů) tělesného složení nCelková tělesná voda, TBW (Total Body Water) nMimobuněčná voda, EBW (Extracelular Body Water) —tvoří přibližně 1/3 TBW nNitrobuněčná voda, IBW (Intracelular Body Water) —tvoří 2/3 TBW nBuněčná tělesná hmota, BCM (Body Cell Mass) —zahrnuje pouze intracelulární prostor (hmotu) nKompartment glykogenu —zásobní glykogen v játrech a svalech FFM 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 FM podkožní tuk viscerální tuk intramuskulární kosterní sval kostní minerál FM LBM kostní minerál játra, ledviny slezina, střevo srdce a cévy nervová tkáň 2-kompartmentový 3-kompartmentový % Dvoukompartmentový (vlevo) a tříkompartmentový (vpravo) model tělesného složení Anatomie 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 FM TBW minerální látky % protein 4-kompartmentový FM TBW kostní minerál protein 5-kompartmentový elektrolyty LBM FM TBW kostní minerál protein elektrolyty LBM glykogen 6-kompartmentový Vícekompartmentové modely tělesného složení BCM 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 FM protein FM TBW kostní minerál % FM ICW ECW kostní minerál protein ECW kostní minerál 4-kompartmentový Modely tělesného složení podle vyšetření BIA 8 Průměrné hodnoty základních oddílů v těle orientační hodnoty ve středním věku (k zapamatování) značná závislost na pohlaví a věku nObsah vody v těle —muži 60 %, ženy 50-55 % celkové tělesné hmoty nObsah vody v netukové hmotě 73 % —poměr 73 % vody v FFM je poměrně konstantní —týká se také svalové hmoty nObsah tuku v těle —muži 10-20 %, ženy 18-28 % nObsah bílkovin v těle —muži 18 % hmotnosti (12 kg u 70kg muže) nObsah minerálních látek v těle —muži 6-7 % hmotnosti (4-5 kg u 70kg muže) n Průměrný procentuální obsah svalové hmoty u zdravých jedinců podle věku a pohlaví Věk roků Muži % Ženy % 18-35 40-44 31-33 36-55 36-40 29-31 56-75 32-35 27-30 76-85 < 31 < 26 10 Hydrostatické tělesné vážení hydrodenzitometrie, vážení pod vodou nPrincip: rozdíly v hustotě tělesných tkání —tělesný tuk 0,9 g/cm3 —netuková hmota 1,1 g/cm3 nStanovení tělesné hmotnosti na vzduchu a pod vodou —nutná korekce dle objemu vzduchu —v plicích 1-2 litry (nutno změřit) —ve střevech 100 ml nKalkulace FFM a FM —na základě dvou změřených proměnných n 11 Bioelektrická impedanční analýza, BIA Bioelectrical Impedance Analysis nMěření odporu, který kladou tělesné tkáně střídavému elektrickému proudu o velmi nízké intenzitě (v řádu mA) —impedance je opakem vodivosti nTělesná vodivost závisí —na obsahu tělesné vody a elektrolytů ve tkáni —objemu vodiče (tkání) —poměru mezi tkáněmi s různou vodivostí —tuková tkáň je bezvodá a proud vede špatně 12 Dvě komponenty odporu při průchodu elektrického proudu tělesnými tkáněmi přímo měřené hodnoty při BIA nRezistence (R) —odpor, který kladou tkáně s obsahem vody a elektrolytů —rezistence je opakem vodivosti tkání nReaktance (XC, kapacitní odpor) —přídatný odpor, způsobený kapacitním efektem buněčných membrán —vyšší reaktance znamená větší počet buněčných membrán a více buněk v těle, tedy lepší nutriční stav 13 Princip přepočtu impedance na FFM a FM dle předpokladu konstantního obsahu vody ve FFM nJednofrekvenční vyšetření (50 kHz) —proud prochází přes ECW i ICW, takže lze změřit celotělovou vodu TBW —FFM se vypočítá z předpokladu, že FFM obsahuje všechnu vodu v těle a ta tvoří 73 % FFM n FFM = TBW / 0,732 —následně FM = BW - FFM nMultifrekvenční vyšetření (1-1300 kHz) —při nízké frekvenci ≤ 5 kHz jde proud jen přes ECW —při vysoké frekvenci ≥ 50 kHz jde přes ECW i ICW —analýza rozliší ECW a ICW 14 Buněčná tělesná hmota, BCM je metabolicky aktivní kompartment nSoftware BIA kalkuluje BCM z hodnoty ICW nBCM obsahuje podstatnou část celotělového obsahu bílkovin —BCM tvoří dominantní část metabolicky aktivní hmoty —dobře koresponduje s množstvím kosterního svalstva —snížená BCM je ukazatelem malnutrice nBCM tvoří 40 % hmotnosti zdravého jedince nBCMI = BCM / (výška v m)2 —normální hodnoty muži 8,4-12,8 kg/m2 n ženy 6,4-10,0 kg/m2 Talluri A et al. Acta Diabetol 2003; 40:S286-S289. 15 Množství svalové hmoty v těle dle BIA není změřeno přímo, ale zjištěno pouze výpočtem nCelotělová BIA z principu nemůže měřit svalovou hmotu, SMM —rozlišuje jen kompartmenty FFM a FM nSMM je pouze vypočítána ze změřených odporů tkání pomocí regresních rovnic —regionální změření FFM všech čtyř končetin —svaly končetin tvoří ~ 75 % SMM nExistuje velké množství regresních rovnic pro různé skupiny pacientů —podle věku, typu choroby —obvykle není znám typ rovnic v software přístroje — 16 Technické provedení BIA různé typy přístrojů as podmínky měření nDruhy přístrojů a elektrod —nepřenosné, pojízdné, přenosné —elektrody nalepovací nebo dotykové —měření vstoje, vsedě, vleže nPodmínky měření z hlediska pacienta —minimální nebo žádný příjem tekutin 2-4 h předem —minimální nebo žádný příjem stravy předem —bez fyzické námahy, necvičit 2-4 h předem —fyzický klid vsedě 30 min. před vyšetřením nVliv otoků a retence tekutin je výraznější, než vliv malého příjmu stravy/tekutin — Bioelektrická impedanční analýza přístroj InBody 230 (kontakt tvoří 8 elektrod) Je třeba zadat přesné hodnoty aktuální hmotnosti a tělesné výšky Pacient má kontakt s 8 elektrodami Vlastní vyšetření vstoje 30 sec. 18 Fázový úhel při vyšetření BIA PA, Phase Angle nJe grafickým vyjádřením zpoždění proudu při průchodu buněčnými membránami —časové zpoždění je vyjádřeno pomocí úhlu —vyjadřuje vztah mezi rezistencí a reaktancí nMá výhodu přímo měřené veličiny —nepotřebuje žádné rovnice pro přepočet nNormální hodnoty závisí na věku a pohlaví —PA u zdravých jedinců 6-9° —vyšší PA ► větší BCM (více buněčných membrán) nFázový úhel je prognostickým ukazatelem —nízké hodnoty znamenají horší prognózu Normální a hraniční hodnoty fázového úhlu podle věku a pohlaví (5.percentil odpovídá těžkému snížení) Věk roky Muži průměr 5.percentil Ženy průměr 5.percentil 20-29 6,89 5,79 5,98 5,01 30-39 6,66 5,53 6,03 5,07 40-49 6,46 5,41 5,96 4,98 50-59 6,24 5,23 5,73 4,74 60-69 5,77 4,23 5,51 4,41 > 70 5,11 3,82 5,12 3,85 Přežívání pacientů s pokročilým nádorovým onemocněním podle fázového úhlu dle BIA celkové přežívání ve dnech od vyšetření n=222 Dnů Hui D, et al. Cancer 2014; 120:2207-14. 20 21 Bioimpedanční vektorová analýza, BIVA grafické vyjádření vektoru elektrické impedance nPoužívá přímo měřené hodnoty R a XC —v grafu jsou hodnoty R na ose x, XC na ose y —vektor impedance má směr daný fázovým úhlem —BIVA analyzuje množství tekutin v měkkých tkáních nUmožňuje zhodnotit stav hydratace —nezávisle na předpokladu 73 % vody v FFM nBIVA u hemodialyzovaných pacientů —ukazuje stav hydratace i při extrémní akumulaci tekutin —je možno zachytit i změny obsahu tekutin < 500 ml — 22 Problémy v hodnocení tělesného složení pomocí BIA nVýsledky závisí na stavu hydratace —na osmolaritě a iontovém složení tělesných tekutin —hodnocení není spolehlivé při abnormální hydrataci nNejistý předpoklad 73 % vody ve FFM —ve skutečnosti FFM obsahuje 69-75 % vody —u nemocných je rozptyl ještě o něco větší nZásadní je typ použité regresní rovnice —výpočet SMM, LBM, BCM nemusí být spolehlivý nVětší spolehlivost přímo měřených hodnot —fázový úhel (adjustovaný na věk a pohlaví) 23 Spolehlivost vyšetření BIA je omezená zatím není rutinní metodou hodnocení tělesného složení při onemocnění nBIA je spolehlivá při populačním šetření velké skupiny zdravých jedinců —průměrné populační hodnoty jsou velmi přesné nJe užitečná u jednotlivců, pokud nemají abnormální tělesné složení —je užitečná i u lehké a středně těžké obezity nSpolehlivost klesá při závažném onemocnění —zvláště nespolehlivá je v intenzívní péči —značně zkreslující je retence tekutin (otoky, výpotky) —v onkologii je do FFM zahrnuta i hmota metastáz 24 Interpretace hodnot naměřených BIA vyjádření pomocí indexů ke srovnání s normou nSrovnání absolutních hodnot s tabulkovými je složité a nevyhovuje praxi —lepší je vyjádření v podobě indexu ve vztahu k výšce nIndexy se tvoří analogicky jako BMI —vztah k druhé mocnině výšky v metrech nChybí však spolehlivé normální hodnoty —v závislosti na pohlaví a věku Hraniční hodnoty indexů BIA pro malnutrici hrubé orientační hodnoty pro nemocné středního věku vlastní zaokrouhlené zjednodušené hodnoty Parametr Muži Ženy FFMI kg/m2 18,0 15,5 FMI kg/m2 2,5 4,5 LBMI kg/m2 16,0 14,0 SMMI kg/m2 8,0 6,0 BCMI kg/m2 10,0 8,0 26 Absorpce rentgenového záření dvojí energie Dual-Energy X-ray Absorptiometry DEXA nebo DXA, princip metody nOslabení rtg záření při průchodu tkáněmi —záření o nízké energii je zeslabeno více —záření o vysoké energii je zeslabeno méně nPoměr zeslabení záření o nízké energii fotonů proti záření vyšší energie = R nJednotlivé tkáně mají svůj poměr R —tuková tkáň 1,2 —netuková měkká tkáň 1,4 —kostní minerál 2,86 27 Předpoklady pro hodnocení svalové hmoty pomocí DXA nRegionální DXA měření na končetině —anatomicky: kůže + sval + kost + tuková tkáň —DXA: skelet + tuk + měkká netuková hmota nSvaly končetin tvoří 75% celotělových svalů —svalstvo trupu, krku a hlavy tvoří zbylých 25 % nKostní minerál tvoří 28% hmoty skeletu nPostup při kalkulaci měkké netukové hmoty —nejprve je kalkulována hmota skeletu —zbylá tkáň je podle R rozdělena mezi FM a LBM 28 Předpoklady pro hodnocení svalové hmoty pomocí DXA nObsah chemického tuku ve tkáních: —tuková tkáň 90 % —kost 19 % —kůže 10 % nKalkulace hmotnosti kůže —plocha kůže horní končetiny 9% povrchu těla —plocha kůže dolní končetiny 18% povrchu těla —tloušťka kůže muži 0,156 cm n ženy 0,120 cm —je známa měrná hmotnost kůže 29 Výhody DXA denzitometrie tělesného složení nRelativně vysoká přesnost nVysoká reprodukovatelnost nMožnost regionálního měření —zvlášť vyšetření končetin, trupu, břicha nMinimální zátěž nemocného —neinvazívní vyšetření —nízká radiační zátěž nRutinně používána k vyšetření kostí při osteoporóze —pod označením denzitometrie skeletu 30 Nevýhody DXA denzitometrie tělesného složení nPro vyšetření tělesného složení je nutný speciální software nNení ověřenou metodou pro praxi —s výjimkou měření kostní denzity nNelze vyšetřit nemocného na lůžku —vyšetření pouze na radiologickém oddělení nVýsledek ovlivněn hydratací pacienta nMéně přesné u obézních jedinců nObtíže s měřením vysokých jedinců 31 Diagnóza sarkopenie pomocí DXA spolehlivá referenční metoda Hraniční hodnoty ASMI pro sarkopenii muži 7,26 kg/m2 ženy 5,45 kg/m2 Index kosterního svalu končetin Appendicular Skeletal Muscle Index, ASMI V klinických studiích spolehlivá referenční metoda pro vyšetření svalové hmoty 32 Výsledky měření tělesného složení podle DXA denzitometrie závisí na typu přístroje a jeho software nSoftware využívá různé předpoklady a regresní rovnice nKontrolní vyšetření vyžadují měřit na tomtéž přístroji nNejčastější typy přístrojů —Hologic —Lunar —Norland Zobrazení svalu a tuku na CT řezu ve výši L3 pomocí speciálního software -190 -30 +30 0 +150 Normální sval Myosteatóza těžká lehká Tuková tkáň Hounsfieldovy jednotky (HU) vzduch kost HU -1000 HU +1000 voda 0 +150 -190 Princip měření svalové a tukové hmoty pomocí CT vyšetření 35 Výhody CT vyšetření tělesného složení v úrovni bederního obratle L3 zobrazení plochy tkání na řezu nSvalová hmota —paravertebrální a břišní svaly nPodkožní tuk —reprezentuje zásobní energii nViscerální tuk —reprezentuje metabolicky více aktivní tukovou tkáň —reflektuje abdominální obezitu nTuk infiltrovaný do svalové tkáně —intra- a intermyocytární tuk —méně kvalitní svalová hmota 36 Lumbální svalový index dle CT vyšetření Lumbar Skeletal Muscle Index, LSMI vztahuje plochu svalu na (výšku v m)2 nPlocha svalu na CT řezu L3 nkoreluje s celotělovou svalovou hmotnou nJe možný přepočet na SMM v kg Hraniční hodnoty pro sarkopenii Muži > 55 cm2/m2 Ženy > 39 cm2/m2 37 Vyšetření tělesného složení pomocí nukleární magnetické rezonance MRI, Magnetic Resonance Imaging nMěření svalové hmoty a tukové hmoty —je validovanou spolehlivou metodou —zatím však pouze pro výzkum nCelotělové měření je časově i finančně nákladné a nehodí se pro praxi nRegionální měření by v praxi bylo možné —vyšetření svalstva v oblasti stehna —vyšetření svalu a tuku v úrovni břicha (jako u CT) n n 38 Zobrazení svalové hmoty pomocí MRI v oblasti stehna nMěření musculus quadriceps na stehně —přibližně 40 příčných MRI řezů po 10 mm —doba vyšetření 6 min. —manuální zarámování obrazu svalu (malá chyba) —přepočet na objem svalu stehna nUmožňuje rozlišit tuk ve svalové hmotě —je možné změření kontraktilní části svalu nRegionální měření jedné svalové skupiny —objem extenzorů stehna je pak možno srovnat s funkcí stejné svalové skupiny n n 39 Konec přednášky