Импеданс регионов тела
Помимо интегральных оценок биоэлектрических параметров организма имеется возможность измерений отдельных сегмен-
Таблица 5.4. Типичные значения импеданса конечностей, туловища и всего тела у здоровых взрослых людей (Baumgartner et al., 1989)
тов и локальных участков тела, что может иметь значение для характеристики состояния индивидов и оценки эффективности различных воздействий в нормальных и патологических условиях. В клинических исследованиях показано, что импедансные параметры регионов тела являются чувствительными индикаторами состояния пациентов и, в частности, позволяют прогнозировать неблагоприятные исходы у больных в критических состояниях (Симонова и др., 2008). Биоимпедансный анализ дает возможность отслеживать развитие отеков конечностей и оценивать эффективность физиотерапии и других лечебных воздействий. Решение перечисленных задач подразумевает знание нормальных значений импеданса сегментов тела.
Первые результаты в этом направлении были получены в работах Р. Баумгартнера и соавт. (Baumgartner et al., 1988, 1989), где оценивали корреляционные соотношения между параметрами импеданса отдельных регионов тела и всего тела у здоровых людей. Наряду с импедансом всего тела определяли значения импеданса рук, ног и туловища (табл. 5.4) (Baumgartner et al., 1989). Измерения выполняли на правой стороне тела с использованием анализатора BIA-101 (RJL Systems). Токовые электроды располагали как и в стандартном отведении (на стопе и кисти), а потенциальные электроды устанавливали на границах измеряемых регионов тела. Средний возраст обследованных составил 34 года для мужчин и 36 лет для женщин, а средний индекс массы тела — 24,3 и 23,0 кг/м2 соответственно. Процентное содержание жира в об-
Таблица 5.5. Типичные значения фазового угла конечностей, туловища и всего тела у здоровых взрослых людей и детей (Baumgartner et al.,
1988)
следованной группе варьировало в широких пределах — от 3 до 53%.
В более ранней работе тех же авторов приводятся средние значения фазового угла для различных сегментов тела (табл. 5.5). Было экспериментально установлено, что импеданс всего тела у взрослых людей и детей определяется, прежде всего, импедансом конечностей (Baumgartner et al., 1988).
Для сравнения в табл.5.6 показаны данные полисегментного биоимпедансного анализа, выполненного с использованием анализатора АВС-01 “Медасс” (программа АВС01-044) у 50 студентов высшего учебного заведения в г. Клин (Московская область) (Ерю- кова и др., 2009а). Возраст обследованных составил 20,0±2,0 года, а индекс массы тела — 23,3 ± 4,0 кг/м2. Видно, что полученные результаты хорошо соответствуют зарубежным данным, приведенным в табл. 5.4 и 5.5.
На рис. 5.29 для той же группы пациентов показаны графики векторного анализа биоимпеданса сегментов тела — эллипсы рас-
Рис. 5.29. Эллипсы рассеяния значений компонентов импеданса сегментов тела, приведенных к длине соответствующих участков тела (R/L, Xc/L) у здоровых взрослых мужчин
сеяния значений компонентов импеданса ноги, руки, туловища и всего тела, приведенных к длине соответствующих участков тела. Для наглядности приведены только эллипсы рассеяния, содержащие 95% точек соответствующих измерений.
Наряду с этим было проведено исследование импедансных параметров более мелких сегментов тела. Токовые электроды располагали на границах отведений, а потенциальные — последовательно на границах исследованных сегментов тела. На рис. 5.30-5.32 показаны значения активного, реактивного сопротивления и фазового угла для отдельных участков туловища и конечностей по данным обследования практически здорового мужчины 22 лет астенического телосложения, измеренного в трех широко применяемых отведениях. При измерениях в отведении рука-нога (запястье-голеностоп) наибольшие значения активного и реактивного сопротивления определялись в голени (участки 12, 11) и предплечье (участки 1, 2) (рис. 5.30, слева). Максимальные значения фазового угла определялись в нижней части бедра (участок 9) и в туловище (участки 5-7) (рис. 5.30, справа).
При измерениях в отведении рука-рука (рис. 5.31) было выявлено почти симметричное распределение биоэлектрических параметров тела с максимальными значениями активного и реактивного сопротивления в области предплечья (участки 1, 2, 10, 11), а фазового угла — в области грудной клетки (участки 5-7), обладающей более выраженными емкостными свойствами ввиду наличия
Рис. 5.30. Импедансные параметры в отведении рука-нога. Слева — активное и реактивное сопротивления (Ом), справа — абсолютные (°) и относительные (%) значения фазовых углов сегментов тела у пациента К. Интегральные значения: R = 540,2 Ом, Xc = 59 Ом, ^ = 6,23°
легочной ткани. Небольшая естественная асимметрия значений активного сопротивления в области грудной клетки может быть связана с левосторонним положением сердца.
В отведении голова-нога (рис. 5.32) максимальные значения R и Xc определялись в области голени (участки 10 и 9), а фазового угла — в нижней части бедра (участок 7), нижней части туловища (участок 5) и верхней части голени (участок 9).
Рис. 5.31. Импедансные параметры в отведении рука-рука. Слева — активное и реактивное сопротивления (Ом), справа — абсолютные (°) и относительные (%) значения фазовых углов сегментов тела у пациента К. Интегральные значения: R = 535,2 Ом, Xc = 55,8 Ом, ^ = 5,95°
На рис. 5.33 представлены графики изменений фазового угла вдоль основных используемых в БИА отведений у двух добровольцев, один из которых гиперстеник с развитой скелетной мускулатурой, а другой — астеник. Наибольшие различия фазового угла наблюдаются для рук (выше середины предплечья) и в области шеи.
Рис. 5.32. Импедансные параметры в отведении голова-нога. Слева — активное и реактивное сопротивления (Ом), справа — абсолютные (°) и относительные (%) значения фазовых углов сегментов тела у пациента К. Интегральные значения: R = 293,5 Ом; Xc = 34,9 Ом, lt;р = 6,78°
На рис. 5.34-5.36 слева показаны относительные величины активного и реактивного сопротивления (приведенные к длине соответствующих участков тела) для трех отведений. На тех же рисунках справа показаны удельное активное и реактивное сопротивления для различных участков тела. В отведении рука- нога (рис. 5.34) максимальные значения относительных величин
Рис. 5.33. Изменения значений lt;р вдоль пути распространения тока для трех исследованных отведений: 1 — гиперстеник с развитой мускулатурой, 2 — астеник
R и Xc определяются в области предплечья и голени. Величина удельного активного сопротивления (р) максимальна в области голени и туловища (участки 5, 12, 6, 7 и 11), а удельного реактивного сопротивления (р") — в туловище (участки 5-7), нижней части бедра (участок 9) и голени (участки 11, 12). На рис. 5.35 показаны соответствующие данные для отведения рука-рука. Распределения относительных величин R и Xc имеют практически симметричный вид с максимальными значениями в нижней части предплечья; максимальные значения удельного активного и реактивного сопротивления определялись в области грудной клет-
Рис. 5.34. Нормированные на длину участков тела значения активного и реактивного сопротивлений вдоль длины тела у мужчины в отведении рука-нога (слева); удельное активное и реактивное сопротивления для соответствующих участков тела (справа). Интегральные значения: R = 267,4 Ом/м, Xc = 29,2 Ом/м
ки. В отведении голова-нога (рис. 5.36) относительные значения R и Xc максимальны в области голени (участки 10, 9) и средней части головы (участок 1), величина р максимальна в средней части головы, нижней части голени и верхней половине грудной клетки, а р" — в средней части головы, нижней части бедра и в туловище.
Рис. 5.35. Нормированные на длину участков тела значения активного и реактивного сопротивлений вдоль длины тела у мужчины в отведении рука-рука (слева); удельное активное и реактивное сопротивления для соответствующих участков тела (справа). Интегральные значения: R = 345,3 Ом/м, Xc = 36 Ом/м
На рис. 5.37 приведены графики изменений величин удельного активного (р) и реактивного (р") сопротивления в трех отведениях для двух мужчин разного телосложения, один из которых гиперстеник с развитой мускулатурой, а другой — астеник. Наиболее выраженные различия обоих показателей определяются в области грудной клетки (а также в области шеи — в отведении голова-нога), что может указывать на различия состояния системы дыхания и скелетно-мышечного развития.
Рис. 5.36. Нормированные на длину участков тела значения активного и реактивного сопротивлений вдоль длины тела у мужчины в отведении голова-нога (слева); удельное активное и реактивное сопротивления для соответствующих участков тела (справа). Интегральные значения: R = 165,4 Ом/м, Xc = 19,7 Ом/м
Измеренные значения фазового угла для кистей рук, пальцев рук и стопы у пациента Н. показаны в табл. 5.7. В ходе измерений использовались кольцевые металлические электроды шириной
Рис. 5.37. Графики изменений величин удельного активного (слева) и реактивного (справа) сопротивлений вдоль пути распространения тока для трех исследованных отведений: 1 — гиперстеник с развитой мускулатурой; 2 — астеник
в исследуемом участке тела. Необходимо отметить, что методическая погрешность результатов измерений реактивного сопротивления мелких фрагментов тела, а следовательно и оценок фазового угла, пока недостаточно изучена.
Измерения мелких сегментов тела могут дать информацию о состоянии внеклеточной гидратации тканей (параметр р'), о количестве мышечной ткани (параметр р''). В некоторых случаях результаты таких исследований можно будет использовать для оценки эффективности клинических манипуляций, получая более ясную картину, чем при измерениях всего тела.
Таблица 5.7. Абсолютные и относительные значения фазового угла локальных участков тела у пациента Н.
Помимо интегральных оценок биоэлектрических параметров организма имеется возможность измерений отдельных сегмен-
Таблица 5.4. Типичные значения импеданса конечностей, туловища и всего тела у здоровых взрослых людей (Baumgartner et al., 1989)
|
Показатель |
Мужчины (п = 63) |
Женщины (п = 72) |
|
Рука |
||
|
R, Ом |
226,1 ± 25,6 |
301,0 ± 38,1 |
|
XC, Ом |
31,4 ± 4,1 |
34,8 ± 7,0 |
|
Нога |
||
|
R, Ом |
253,5 ± 29,7 |
296, 3 ± 34,1 |
|
XC, Ом |
38,3 ± 6,1 |
39,6 ± 6,6 |
|
Туловище |
||
|
R, Ом |
84,4 ± 17,7 |
93, 6 ± 28,8 |
|
XC, Ом |
16,4 ± 3,6 |
14,7 ± 4,1 |
|
Все тело |
||
|
R, Ом |
484,5 ± 53,7 |
595, 6 ± 64,0 |
|
XC, Ом |
63,7 ± 7,7 |
67,6 ± 8,5 |
тов и локальных участков тела, что может иметь значение для характеристики состояния индивидов и оценки эффективности различных воздействий в нормальных и патологических условиях. В клинических исследованиях показано, что импедансные параметры регионов тела являются чувствительными индикаторами состояния пациентов и, в частности, позволяют прогнозировать неблагоприятные исходы у больных в критических состояниях (Симонова и др., 2008). Биоимпедансный анализ дает возможность отслеживать развитие отеков конечностей и оценивать эффективность физиотерапии и других лечебных воздействий. Решение перечисленных задач подразумевает знание нормальных значений импеданса сегментов тела.
Первые результаты в этом направлении были получены в работах Р. Баумгартнера и соавт. (Baumgartner et al., 1988, 1989), где оценивали корреляционные соотношения между параметрами импеданса отдельных регионов тела и всего тела у здоровых людей. Наряду с импедансом всего тела определяли значения импеданса рук, ног и туловища (табл. 5.4) (Baumgartner et al., 1989). Измерения выполняли на правой стороне тела с использованием анализатора BIA-101 (RJL Systems). Токовые электроды располагали как и в стандартном отведении (на стопе и кисти), а потенциальные электроды устанавливали на границах измеряемых регионов тела. Средний возраст обследованных составил 34 года для мужчин и 36 лет для женщин, а средний индекс массы тела — 24,3 и 23,0 кг/м2 соответственно. Процентное содержание жира в об-
Таблица 5.5. Типичные значения фазового угла конечностей, туловища и всего тела у здоровых взрослых людей и детей (Baumgartner et al.,
1988)
|
Сегмент тела |
Дети |
Взрослые |
||
|
м (п = 24) |
ж (п = 25) |
м (п = 29) |
ж (п = 44) |
|
|
Рука |
6,3 ± 0,9 |
5,7 ± 1,3 |
7,4 ± 1,1 |
6,4 ± 1,7 |
|
Нога |
8,0 ± 1,0 |
7,6 ± 0,8 |
8,2 ± 1,5 |
7,3 ± 1,1 |
|
Туловище |
11,2 ± 2,2 |
10,1 ± 1,6 |
10,5 ± 2,8 |
8,7 ± 2,3 |
|
Все тело |
6,3 ± 0,7 |
6,2 ± 0,7 |
7,0 ± 0,9 |
6,3 ± 0,7 |
|
Таблица 5.6. Типичные значения компонентов импеданса, фазового угла и состава сегментов тела у здоровых взрослых мужчин (Ерюкова и др., 2009а) |
||||
|
Показатель |
Рука |
Сегменты Нога |
тела Туловище и голова |
Все тело |
|
R, Ом |
254 ± 30 |
229 ± 31 |
25 ± 2 |
514 ± 56 |
|
XC, Ом |
34 ± 4 |
33 ± 4 |
4±1 |
64 ± 6 |
|
град. |
7,7 ± 0,6 |
8,2 ± 0,8 |
9,0 ± 1,7 |
7,1 ± 0,7 |
|
Масса, кг |
3,8 ± 0,7 |
12,7 ± 2,4 |
41,6 ± 7,1 |
74,5 ± 13,3 |
|
ЖМ, кг |
0,4 ± 0,2 |
2,4 ± 0,7 |
7,9 ± 6,4 |
14,2 ± 7,9 |
|
ТМ, кг |
3,4 ± 0,6 |
10,2±1,9 |
33,0 ± 2,6 |
60,3 ± 6,7 |
|
Жидкость, л |
2,5 ± 0,4 |
6,6 ± 1,1 |
26,0 ± 2,1 |
44,3 ± 5,0 |
следованной группе варьировало в широких пределах — от 3 до 53%.
В более ранней работе тех же авторов приводятся средние значения фазового угла для различных сегментов тела (табл. 5.5). Было экспериментально установлено, что импеданс всего тела у взрослых людей и детей определяется, прежде всего, импедансом конечностей (Baumgartner et al., 1988).
Для сравнения в табл.5.6 показаны данные полисегментного биоимпедансного анализа, выполненного с использованием анализатора АВС-01 “Медасс” (программа АВС01-044) у 50 студентов высшего учебного заведения в г. Клин (Московская область) (Ерю- кова и др., 2009а). Возраст обследованных составил 20,0±2,0 года, а индекс массы тела — 23,3 ± 4,0 кг/м2. Видно, что полученные результаты хорошо соответствуют зарубежным данным, приведенным в табл. 5.4 и 5.5.
На рис. 5.29 для той же группы пациентов показаны графики векторного анализа биоимпеданса сегментов тела — эллипсы рас-
Рис. 5.29. Эллипсы рассеяния значений компонентов импеданса сегментов тела, приведенных к длине соответствующих участков тела (R/L, Xc/L) у здоровых взрослых мужчин
сеяния значений компонентов импеданса ноги, руки, туловища и всего тела, приведенных к длине соответствующих участков тела. Для наглядности приведены только эллипсы рассеяния, содержащие 95% точек соответствующих измерений.
Наряду с этим было проведено исследование импедансных параметров более мелких сегментов тела. Токовые электроды располагали на границах отведений, а потенциальные — последовательно на границах исследованных сегментов тела. На рис. 5.30-5.32 показаны значения активного, реактивного сопротивления и фазового угла для отдельных участков туловища и конечностей по данным обследования практически здорового мужчины 22 лет астенического телосложения, измеренного в трех широко применяемых отведениях. При измерениях в отведении рука-нога (запястье-голеностоп) наибольшие значения активного и реактивного сопротивления определялись в голени (участки 12, 11) и предплечье (участки 1, 2) (рис. 5.30, слева). Максимальные значения фазового угла определялись в нижней части бедра (участок 9) и в туловище (участки 5-7) (рис. 5.30, справа).
При измерениях в отведении рука-рука (рис. 5.31) было выявлено почти симметричное распределение биоэлектрических параметров тела с максимальными значениями активного и реактивного сопротивления в области предплечья (участки 1, 2, 10, 11), а фазового угла — в области грудной клетки (участки 5-7), обладающей более выраженными емкостными свойствами ввиду наличия
Рис. 5.30. Импедансные параметры в отведении рука-нога. Слева — активное и реактивное сопротивления (Ом), справа — абсолютные (°) и относительные (%) значения фазовых углов сегментов тела у пациента К. Интегральные значения: R = 540,2 Ом, Xc = 59 Ом, ^ = 6,23°
легочной ткани. Небольшая естественная асимметрия значений активного сопротивления в области грудной клетки может быть связана с левосторонним положением сердца.
В отведении голова-нога (рис. 5.32) максимальные значения R и Xc определялись в области голени (участки 10 и 9), а фазового угла — в нижней части бедра (участок 7), нижней части туловища (участок 5) и верхней части голени (участок 9).
Рис. 5.31. Импедансные параметры в отведении рука-рука. Слева — активное и реактивное сопротивления (Ом), справа — абсолютные (°) и относительные (%) значения фазовых углов сегментов тела у пациента К. Интегральные значения: R = 535,2 Ом, Xc = 55,8 Ом, ^ = 5,95°
На рис. 5.33 представлены графики изменений фазового угла вдоль основных используемых в БИА отведений у двух добровольцев, один из которых гиперстеник с развитой скелетной мускулатурой, а другой — астеник. Наибольшие различия фазового угла наблюдаются для рук (выше середины предплечья) и в области шеи.
Рис. 5.32. Импедансные параметры в отведении голова-нога. Слева — активное и реактивное сопротивления (Ом), справа — абсолютные (°) и относительные (%) значения фазовых углов сегментов тела у пациента К. Интегральные значения: R = 293,5 Ом; Xc = 34,9 Ом, lt;р = 6,78°
На рис. 5.34-5.36 слева показаны относительные величины активного и реактивного сопротивления (приведенные к длине соответствующих участков тела) для трех отведений. На тех же рисунках справа показаны удельное активное и реактивное сопротивления для различных участков тела. В отведении рука- нога (рис. 5.34) максимальные значения относительных величин
Рис. 5.33. Изменения значений lt;р вдоль пути распространения тока для трех исследованных отведений: 1 — гиперстеник с развитой мускулатурой, 2 — астеник
R и Xc определяются в области предплечья и голени. Величина удельного активного сопротивления (р) максимальна в области голени и туловища (участки 5, 12, 6, 7 и 11), а удельного реактивного сопротивления (р") — в туловище (участки 5-7), нижней части бедра (участок 9) и голени (участки 11, 12). На рис. 5.35 показаны соответствующие данные для отведения рука-рука. Распределения относительных величин R и Xc имеют практически симметричный вид с максимальными значениями в нижней части предплечья; максимальные значения удельного активного и реактивного сопротивления определялись в области грудной клет-
Рис. 5.34. Нормированные на длину участков тела значения активного и реактивного сопротивлений вдоль длины тела у мужчины в отведении рука-нога (слева); удельное активное и реактивное сопротивления для соответствующих участков тела (справа). Интегральные значения: R = 267,4 Ом/м, Xc = 29,2 Ом/м
ки. В отведении голова-нога (рис. 5.36) относительные значения R и Xc максимальны в области голени (участки 10, 9) и средней части головы (участок 1), величина р максимальна в средней части головы, нижней части голени и верхней половине грудной клетки, а р" — в средней части головы, нижней части бедра и в туловище.
Рис. 5.35. Нормированные на длину участков тела значения активного и реактивного сопротивлений вдоль длины тела у мужчины в отведении рука-рука (слева); удельное активное и реактивное сопротивления для соответствующих участков тела (справа). Интегральные значения: R = 345,3 Ом/м, Xc = 36 Ом/м
На рис. 5.37 приведены графики изменений величин удельного активного (р) и реактивного (р") сопротивления в трех отведениях для двух мужчин разного телосложения, один из которых гиперстеник с развитой мускулатурой, а другой — астеник. Наиболее выраженные различия обоих показателей определяются в области грудной клетки (а также в области шеи — в отведении голова-нога), что может указывать на различия состояния системы дыхания и скелетно-мышечного развития.
Рис. 5.36. Нормированные на длину участков тела значения активного и реактивного сопротивлений вдоль длины тела у мужчины в отведении голова-нога (слева); удельное активное и реактивное сопротивления для соответствующих участков тела (справа). Интегральные значения: R = 165,4 Ом/м, Xc = 19,7 Ом/м
Измеренные значения фазового угла для кистей рук, пальцев рук и стопы у пациента Н. показаны в табл. 5.7. В ходе измерений использовались кольцевые металлические электроды шириной
- мм. Данные указывают на зависимость фазового угла от содержания мышечной ткани и степени развитости сосудистого русла
Рис. 5.37. Графики изменений величин удельного активного (слева) и реактивного (справа) сопротивлений вдоль пути распространения тока для трех исследованных отведений: 1 — гиперстеник с развитой мускулатурой; 2 — астеник
в исследуемом участке тела. Необходимо отметить, что методическая погрешность результатов измерений реактивного сопротивления мелких фрагментов тела, а следовательно и оценок фазового угла, пока недостаточно изучена.
Измерения мелких сегментов тела могут дать информацию о состоянии внеклеточной гидратации тканей (параметр р'), о количестве мышечной ткани (параметр р''). В некоторых случаях результаты таких исследований можно будет использовать для оценки эффективности клинических манипуляций, получая более ясную картину, чем при измерениях всего тела.
Таблица 5.7. Абсолютные и относительные значения фазового угла локальных участков тела у пациента Н.
|
Объект |
Фазовый угол (^), град. |
^/^ стандартного отведения |
|
Большой палец руки |
2,15 |
0,34 |
|
Указательный палец руки |
2,51 |
0,39 |
|
Средний палец руки |
2,11 |
0,33 |
|
Безымянный палец руки |
2,81 |
0,44 |
|
Мизинец руки |
2,38 |
0,37 |
|
Кисть от основания пальцев до запястья |
3,75 |
0,59 |
|
Стопа от основания пальцев до голеностопа |
5,28 |
0,83 |