Точность биоимпедансного метода анализа состава тела ограничена в первую очередь приблизительным характером формул вида (3.25)-(3.30), получаемых на основе упрощенных моделей биообъекта и статистического анализа данных по некоторой группе обследуемых. Среднеквадратические погрешности биоимпедансного анализа по отношению к эталонным физическим методам были приведены в предыдущих разделах. Необходимо помнить,
что каждая конкретная формула получена для определенной группы, и для других групп может давать погрешности большей величины.
Еще один фактор, могущий существенно снизить достоверность биоимпедансного анализа, это инструментальные и методические погрешности при выполнении измерений. При этом важно отметить, что наблюдение за динамикой изменения состава тела является одним из наиболее полезных применений БИА, так как в этом случае обусловленные особенностями данного человека погрешности метода в значительной степени нивелируются при вычислении приращений параметров. В то же время погрешности, возникающие при выполнении самих измерений, могут меняться от одного измерения к другому. Наличие таких погрешностей ухудшает воспроизводимость результатов биоимпедансного анализа, что во многих случаях оказывается более существенной проблемой, чем систематические погрешности, присущие используемым формулам.
Вопрос об инструментальных погрешностях рассматривался в п. 2.7. Было показано, что источником наиболее существенных погрешностей измерения импеданса объекта являются отличия значений параметров эквивалентной схемы измерения от значений этих же параметров при калибровке прибора.
Во многом аналогичная ситуация имеет место и с погрешностями оценки состава тела по измеренному импедансу. Процесс получения регрессионного уравнения — это своего рода калибровка метода. Ее проводят при определенных условиях, к которым относятся тип и расположение электродов, положение частей тела человека при измерении, особенности подготовки человека к измерению и т. д. Отклонения от условий калибровки при проведении измерений пользователем биоимпедансного анализатора создают дополнительные погрешности, которые ухудшают достоверность и воспроизводимость результатов.
Проводился анализ влияния различных факторов, связанных с методикой измерений, на воспроизводимость результатов стандартных оценок состава тела на частоте 50кГц (Николаев и др.,
- . Оценка какого-либо параметра состава тела является косвенным измерением, и ее погрешность должна рассчитываться по формуле
(3.42)где Axi — погрешность измерения г-й переменной, Ay — погрешность результата косвенных измерений. Расчеты погрешностей параметров состава тела, возникающих из-за погрешностей отдельных непосредственно измеряемых величин, производились для формул оценки ОВО из табл. 3.2. Для анализа были взяты характерные для людей нормального сложения величины ДТ = 170 см, МТ = 70 кг, R50 = 400 Ом.
Оказывается, погрешность измерения длины тела в 1 см дает погрешность ОВО ^0,34л; погрешность измерения массы тела в 0,5 кг дает погрешность ОВО ^0,06л; погрешность измерения R50 = 2 0м дает погрешность ОВО йЮ,18л. Результирующая погрешность 0В0 при этом составляет ^0,4 л.
При расчете безжировой массы тела по формуле БМТ = 0В0/0,73 вклады погрешностей прямых измерений в погрешность БМТ составили для длины тела — 0,47 кг, для массы тела — 0,08 кг, для активного сопротивления — 0,25 кг. Результирующая погрешность равна ^0,53кг. Жировая масса тела оценивается как разность ЖМТ = МТ — БМТ. Для этого параметра вклады погрешностей длины тела и активного сопротивления такие же, как для БМТ, а вклад погрешности измерения массы тела возрастает до 0,42 кг. Суммарная погрешность составляет ^0,7 кг.
Изменение погрешностей измерения длины тела, массы тела и сопротивления приводит к пропорциональному изменению их вкладов в суммарные погрешности вычисляемых параметров. Сходные результаты были получены и другим методом (Ward et al., 1998).
Д.В. Николаев и соавт. (2006) выполнили экспериментальное исследование влияния отклонений от рекомендованной процедуры измерений на воспроизводимость результатов. Оказалось, что при повторении измерений без заметных отклонений разброс значений для БМТ составил w1%, а для ЖМТ w2%. Смещения электродов на 1 см давали изменение результатов и1% для БМТ и ^5% для ЖМТ. Изменения положения тела и/или конечностей приводили к вариации оценки БМТ до 2%, а ЖМТ — до 10%. Аналогичные изменения создаются наличием металлических предметов, касающихся тела, интенсивными физическими упражнениями или плотным обедом перед измерением.
Таким образом, для получения достоверных и воспроизводимых результатов необходимо строгое соблюдение всех требований процедуры измерения. Эти требования должны быть четко описаны в соответствующей инструкции, прилагаемой к биоимпедансному анализатору.
Литература
Васильев А.В., Хрущева Ю.В., Попова Ю.П. и др. Одночастотный метод биоимпедансного анализа состава тела у Больных с сердечно-сосудистой патологией — новые методические подходы // Сб. тр. 7-й науч.-практ. конф. “Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечно-сосудистой системы”. М., 2005. С.152-159.
Николаев Д.В., Пушкин С.В., Смирнов А.В. и др. Анализ погрешностей, возникающих при нарушении процедуры исследований состава тела биоимпедансным методом // Сб. тр. 8-й науч.-практ. конф. “Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечно-сосудистой системы”. М., 2006. С. 151-155.
Николаев Д.В., Смирнов А.В., Руднев С.Г. и др. Содержание воды в тощей массе: обзор работ по величине классической константы состава тела // Сб. тр. 6-й науч.-практ. конф. “Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечнососудистой системы”. М., 2004. С. 128—143.
Смирнов А.В. Сравнение интегральной и полисегментной методик биоимпедансного анализа состава тела // Сб. тр. 10-й науч.-практ. конф. “Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечно-сосудистой системы”. М., 2008. С. 107—113.
Хрущева Ю.В., Зубенко А.Д., Чедия Е.С. и др. Верификация и описание возрастной изменчивости биоимпедансных оценок основного обмена // Сб. тр. 11-й науч.-практ. конф. “Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечнососудистой системы”. М., 2009. С. 353—357.
Baumgartner R.N., Chumlea W.C., Roche A.F. Estimation of body composition from bioelectric impedance of body segments // Amer. J. Clin. Nutr. 1989. Vol.50, N22. P. 1—6.
Bedogni G., Malavolti M., Seven S. et al. Accuracy of an eight-point tactile- electrode impedance method in the assessment of total body water // Europ. J. din. Nutr. 2002. Vol.56. P. 1143—1148.
Bracco D., Thiebaud D., Chiolero R. et al. Segmental body composition assessed by bioelectrical impedance analysis and DEXA in humans // J. Appl. Physiol. 1996. Vol.81. P. 2580—2587.
Cha K.Ch. Apparatus and method for analyzing body composition based on bioelectrical impedance analysis. Pat. 5720296 US. 1998.
Cornish B.H., Jacobs A., Thomas B.J., Ward L.C. Optimizing electrode sites for segmental bioimpedance measurements // Physiol. Meas. 1999. Vol.20. P.241— 250.
Cornish B.H., Thomas B.J., Ward L.C. Improved prediction of extracellular and total body water using impedance loci generated by multiple frequency bioelectrical impedance analysis // Phys. Med. Biol. 1993. Vol.38. P.337—346.
Cornish B.H., Ward L.C., Thomas B.J., Elia M. Evaluation of multiple frequency bioelectrical impedance and Cole—Cole analysis for the assessment of body water volumes in healthy humans // Europ. J. din. Nutr. 1996. Vol.50. P. 159—164.
Cox-Reijven P.L., Soeters P.B. Validation of bio-impedance spectroscopy: effects of degree of obesity and ways of calculating volumes from measured resistance values // Intern. J. Obes. Relat. Metab. Disord. 2000. Vol.24. P.271—280.
De Lorenzo A., Andreoli A., Matthie J., Withers P. Predicting body cell mass with bioimpedance by using theoretical methods: a technological review // J. Appl. Physiol. 1997. Vol.82, N5. P. 1542-1558.
De Lorenzo A., Candeloro N., Andreoli A., Deurenberg P. Determination of intracellular water by multifrequency bioelectrical impedance // Ann, Nutr, Metab. 1995. Vo1.39. P.177-184.
Deurenberg P., Tagliabue A., Sohoaten F.J.M. Multi-frequency impedance for the prediction of extracellular water and total body water // Brit. J. Nutr. 1995. Vol. 73. P. 349-358.
Deurenberg P., van der Kooy K., Leenen R. et al. Sex and age specific prediction formulas for estimating body composition from bioelectrical impedance: a crossvalidation study // Intern. J. Obes. 1991. Vol. 15. P. 17-25.
Dittmar M., Reber H. New equations for estimating body cell mass from bioimpedance parallel models in healthy older Germans // Amer. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2001. Vol. 281. P.E1005-E1014.
Earthman C.P., Matthie J.R., Reid P.M. et al. A comparison of bioimpedance methods for detection of body cell mass change in HIV infection // J. Appl. Physiol. 2000. Vol. 88. P.944-956.
Ellis K.J., Bell S.J., Chertow G.M. et al. Bioelectrical impedance methods in clinical research: A follow-up to the NIH technology assessment conference // Nutrition. 1999. Vol. 15, N11/12. P.874-880.
Ellis K.J., Wong W.W. Human hydrometry: comparison of multifrequency bioelectrical impedance with 2H2O and bromine dilution // J. Appl. Physiol. 1998. Vol. 85, N3. P. 1056-1062.
Graves J.E., Pollook M.L., Colvin A.B. et al. Comparison of different bioelectrical impedance analyzers in the prediction of body composition // Amer. J. Hum. Biol. 1989. Vol. 1, N5. P. 603-611.
Grimnes S., Martinsen O.G. Bioimpedance and bioelectricity basics. 2nd ed. L.: Acad. press, 2008.
Gudivaka R., Sohoeller D.A., Kushner R.F., Bolt M.J.G. Single- and multifrequency models for bioelectrical impedance analysis of body water compartments // J. Appl. Physiol. 1999. Vol. 87, N3. P.1087-1096.
Hanai T. Electrical properties of emulsions // Emulsion science / Ed. P.H. Sherman. L.: Acad. press, 1968. P.354-477.
Hannan W.J., Cowen S.J., Fearon K.C.H. et al. Evaluation of multi-frequency bioimpedance analysis for the assessment of extracellular and total body water in surgical patients // Clin. Sci. 1994. Vol. 86. P.479-485.
Heitmann B.L. Evaluation of body fat estimated from body mass index, skinfolds and impedance: A comparative study // Europ. J. Clin. Nutr. 1990a. Vol. 44. P. 831-837.
Heitmann B.L. Prediction of body water and fat in adult Danes from measurement of electrical impedance. A validation study // Intern. J. Obes. 1990b. Vol. 14. P.417-424.
Jaffrin M., Morel H., Lavielle Y. Body composition measurements in limbs using eight-electrodes bioimpedance // ICEBI 2007 / Ed. H. Scharfetter, R. Merwa. B.;Heidelberg: Springer, 2007. P.771-774. (IFMBE Proc., Vol. 17).
Janssen I., Heymsfield S.B., Baumgartner R.N., Ross R. Estimation of skeletal muscle mass by bioelectrical impedance analysis // J. Appl. Physiol. 2000. Vol. 89. P.465-471.
Kushner R.F., Sohoeller D.A. Estimation of total body water by bioelectrical impedance analysis // Amer. J. Clin. Nutr. 1986. Vol.44. P.417-424.
Kyle U.G., Bosaeus I., De Lorenzo A.D. et al. Bioelectrical impedance analysis. I. Review of principles and methods // Clin. Nutr. 2004. Vol.23. P. 1226-1243.
Kyle U.G., Gentan L., Karsegard L. et al. Single prediction equation for bioelectrical impedance analysis in adults aged 20-94 years // Nutrition. 2001. Vo1.17. P.248-253.
Lahman T.G. Advances in body composition assessment. Champaign (1ll.): Human Kinetics, 1992.
Matthie J., Zarawitz B., De Larenza A. et al. Analytic assessment of the various bioimpedance methods used to estimate body water // J. Appl. Physiol. 1998. Vol.84, N5. P. 1801-1816.
Miyatani M., Kanehisa H., Masua Y. et al. Validity of estimating limb muscle volume by bioelectrical impedance // Ibid. 2001. Vol.91. P.386-394.
Organ L.W., Bradham G.B., Gare D.T., Lazier S.L. Segmental bioelectrical analysis: theory and application of a new technique // Ibid. 1994. Vo1.77, N1. P.98-112.
Sergi G., Bussalatta M., Perini P. et al. Accuracy of bioelectrical impedance analysis in estimation of extracellular spaces in healthy subjects and in fluid retention // Ann. Nutr. Metab. 1992. Vol.38. P.158-165.
Shiga T., Oshima Y., Kanai H. et al. A simple measurement method of visceral fat accumulation by bioelectrical impedance analysis // ICEBI 2007 / Ed. H. Schar- fetter, R. Merwa. B.;Heidelberg: Springer, 2007. P.687-690. (IFMBE Proc., Vol. 17).
Sun S.S., Chumlea W.C., Heymsfield S.B. et al. Development of bioelectrical impedance analysis prediction equations for body composition with the use of a multicomponent model for use in epidemiologic surveys // Amer. J. Clin. Nutr. 2003. Vol. 77. P.331-340.
Thamas B.J., Carnish B.H., Pattemare M.J. et al. A comparison of the whole-body and segmental methodologies of bioimpedance analysis // Acta diabetol. 2003. Vol. 40. P. 236-237.
Utter A.C., Nieman D.C., Ward A.N., Butterwarth D.E. Use of the leg-to-leg bioelectrical impedance method in assessing body-composition change in obese women // Amer. J. Clin. Nutr. 1999. Vol. 69. P.603-607.
Van Marken Lichtenbelt W.D., Westerterp K.R., Wauters L., Luijendzjk S.C.M. Validation of bioelectrical-impedance measurements as a method to estimate body-water compartments // Ibid. 1994. Vol. 60, N 1. P.59-66.
Wang Z., Deurenberg P., Wang W. et al. Hydration of fat-free body mass: review and critique of a classic body-composition constant // Ibid. 1999. Vol. 69. P.833-841.
Ward L.C., Carnish B.H. Multiple frequency bioelectrical impedance analysis: how many frequencies to use? // Proc. XII Intern. conf. on electrical impedance amp; V Intern. conf. on electrical impedance tomography. Gdansk, 2004. Vol. 1, P. 321324.
Ward L.C., Elia M., Carnish B.H. Potential errors in the application of mixture theory to multifrequency bioelectrical impedance analysis // Physiol. Meas. 1998. Vol. 19. P.53-60.
Zhu F., Kaysen G., Kuhlmann M.K. et al. Estimation of body fluid in hemodialysis patients using segmental bioimpedance analysis calibration by magnetic resonance imaging and dilution techniques // Proc. XII Intern. conf. on electrical impedance amp; V Intern. conf. on electrical impedance tomography. Gdansk, 2004. Vol. 1, P. 233-237.
Zhu F., Schneditz D., Wang E., Levin N.W. Dynamics of segmental extracellular volumes during changes in body position by bioimpedance analysis // J. Appl. Physiol. 1998. Vol. 85, N2. P.497-504.