生物电阻抗分析法检测人体成分与超声测量人体各部位脂肪厚度的典型相关分析

邱先琳,赵 林,贺亚群,朱小虎

1.成都医学院 临床学院(成都 610500)；2.重庆医科大学附属第二医院 健康管理中心(重庆 400010)；3.成都医学院第一附属医院 超声科(成都610500)；4.深圳市宝安纯中医治疗医院 超声科(深圳 518101)

生物电阻抗分析法(bioelectrical impedance analysis ,BIA)利用人体不同成分的导电性差异，通过测量人体的电阻值，用公式计算以获得人体各成分的含量，已被临床广泛用于肥胖、糖尿病、慢性肾病等疾病诊断、病情评估、治疗及预后预测[1-2]。肥胖背景下的临床实践研究[3]显示，BIA作为一种简单、安全、无创、低成本的有效评估方法被广泛应用。目前腹部脂肪定量测定的金标准为CT和MRI，但由于CT有辐射，MRI耗时较长且可能出现禁忌症。因此，超声测量腹部脂肪厚度成为近年来的研究热点。虽然超声只能测量脂肪厚度，不能对脂肪组织的体积进行评估[4]，但研究[5]表明，超声与CT、MRI测量腹部脂肪均有较高相关性，是测量腹部脂肪的有效方法。典型相关分析(canonical correlation analysis，CCA)是研究两组变量之间相关关系的一种多元统计方法，能够揭示两组变量间的内在联系。本研究利用CCA对超声测得的各部位脂肪厚度与BIA测得的人体成分进行整体分析，研究两组变量间的典型相关关系；并评价超声方法较BIA的优越性和局限性，为超声方法更好地辅助临床对肥胖疾病的诊治提供理论基础。

1 资料与方法

1.1 临床资料

采用系统抽样的方法，抽取2020年1—9月成都医学院第一附属医院246名体检者为研究对象，年龄18～82(47.15±12.77)岁。排除肿瘤、结核、先天性心脏病、器质性心脏瓣膜病、急性感染性疾病及严重肝、肾、肺部疾病。

1.2 检测方法与仪器

1.2.1 检测方法 研究对象均进行超声测量和人体成分分析。应用超声测量不同部位内脏脂肪组织(visceral adipose tissue,VAT)、心外膜脂肪组织(epicardial adipose tissue,EAT)及皮下脂肪组织(subcutaneous adipose tissue,SAT)厚度，包括右室前壁EAT、脂肪垫、心尖EAT、肝周VAT、腹膜前VAT最大、腹膜前VAT剑下、脐上SAT、脐下SAT、脐上VAT、脐下VAT、左肾周VAT、右肾周VAT，分别记为X1～X12；采用BIA获取人体成分相关数据，包括综合评分、体脂率、内脏脂肪指数、肌肉率、骨骼肌率、脂肪量、皮下脂肪率，分别记为Y1～Y7。应用CCA对两组变量进行对比分析。

1.2.2 测量仪器 1)超声诊断仪及探头：使用中国迈瑞公司的Mindray-Resona 7彩色多普勒超声诊断仪；选用M5Sc相控阵探头(频率3～5 MHz)；C5凸阵探头(频率2～5 MHz)及9 L高频线阵探头(频率7～10 MHz)。2)人体成分分析仪：韩国Inbody 770人体成分分析仪。

1.3 测量方法

1.3.1 超声测量 研究对象空腹，由2名中级以上富有临床经验的医生在培训后，采用双盲法完成超声图像采集及测量，每个部位要求每名医生测量3次取平均值，最终取两名医生测量的均值，如遇有争议或测量数据差异过大时共同商议解决。操作过程中，均要求避免探头加压。1)受检者左侧卧位，选用心脏相控阵探头分别于3个位置、5个心动周期的收缩末期测量EAT，留存5个心动周期的动态图供后期复查。①右室前壁EAT：胸骨旁左室长轴切面，在右室前壁脂肪最厚处测量心外膜至脏层心包脏面之间的脂肪组织厚度，测量方向为垂直于心包切线方向。 ②脂肪垫：胸骨旁左室长轴切面，从主动脉根部与右室切迹处垂直于心包，从心外膜测量至脏层心包脏面。③心尖EAT：于心尖四腔心切面策动探头，找到心尖切迹，在心尖切迹处垂直于心包切线方向测量，从心外膜测量至脏层心包脏面。2)受检者平卧位，双手置于头顶，平静呼吸，于吸气末冻结图像，选用凸阵探头测量VAT。①肝周VAT：探头置于右锁骨中线与第6、7肋间隙交界处，垂直于肝包膜切线方向，从肝包膜前表面测量至脏层腹膜脏面。②脐上方2 cm处腹腔内脂肪(脐上VAT)：探头纵切，使探头位于腹主动脉最大直径中线，确保腹白线和椎骨出现在图像中心，探头下缘位于脐部上缘，以脐部后方低回声带的上缘为起点，垂直于腹壁测量脐上2 cm处腹腔内脂肪厚度，游标置于腹肌后缘与腹主动脉前壁前缘。③脐下方2 cm处腹腔内脂肪(脐下VAT)：同上述方法，探头上缘位于脐部下缘，测量脐下2 cm处腹腔内脂肪厚度。④右肾周VAT：探头置于患者右侧面，多切面扫查，选取能清晰显示肾脏长轴的切面。垂直于肾脏长轴切线方向，从腹部肌肉内侧面或肝脏内侧面测量至肾脏右侧包膜。⑤左肾周VAT：同右肾周VAT测量方法。3)受检者体位同上，于吸气末冻结图像，选用高频线阵探头测量腹膜前脂肪及SAT。①剑下1 cm处腹膜前脂肪(腹膜前VAT剑下)：于剑突下方1 cm处，垂直于腹壁从腹白线的后缘测量至壁层腹膜前表面。②剑下最大腹膜前脂肪(腹膜前VAT最大)：于剑突下方腹膜前脂肪最厚处按照上述方法进行测量。③脐部上方2 cm处腹部皮下脂肪(脐上SAT)：探头纵切，平行于受检者腹中线，探头下缘位于脐部上缘，以脐部后方低回声带为起点，垂直测量脐上2 cm处腹部皮下脂肪的厚度，游标置于真皮层后缘与腹直肌白线前缘。④脐部下方2 cm处腹部皮下脂肪(脐下SAT)：同上述方法，探头上缘位于脐部下缘，测量脐下2 cm处腹部皮下脂肪的厚度。

1.3.2 BIA测量 研究对象需在空腹条件下进行测量，先将其性别、年龄、身高等信息输入系统，后光脚立于仪器上，双侧前脚掌和脚后跟分别踏在指定的电极上，双上肢自然下垂，握住手柄，全身放松，待仪器自动完成检测，通过测量的抗阻率自动完成计算并生成检测报告。

1.4 统计学方法

采用SPSS 25.0统计软件中的Canonical程序联合R语言中的corrplot、heplot和candisc软件包对数据进行分析和图形绘制。采用Wilks'Lambda方法对典型相关系数(ρ)的显著性水平进行检验，检验水准α除特别说明外均设定为0.05。

2 结果

2.1 单变量间分析

X变量间的相关性分析结果表明，各变量间均呈正相关，腹膜前VAT最大与腹膜前VAT剑下间的ρ为0.81，脐上SAT与脐下SAT之间的ρ为0.67，脐上VAT与脐下VAT之间的ρ为0.80，余各变量间的ρ均较低。Y变量间相关分析显示，综合评分与肌肉率、骨骼肌率呈正相关；与体脂率、内脏脂肪指数、脂肪量、皮下脂肪率呈负相关。除骨骼肌率与各变量之间的ρ较低外，其余各变量之间的ρ均较高。X变量与Y变量之间的相关分析显示，综合评分与各X变量呈负相关；与脐上SAT、脐下SAT、脐上VAT、脐下VAT的ρ较高(分别为0.59、0.57、0.52、0.50)；内脏脂肪指数与各X变量均呈正相关，与脐上SAT、脐下SAT、脐上VAT的ρ较高(分别为0.61、0.60、0.52)；脂肪量与各X变量呈正相关，与脐上SAT的ρ较高(0.56)；皮下脂肪率与各X变量呈正相关，与脐上SAT、脐下SAT的ρ较高(分别为0.57、0.50)。

2.2 标准化典型系数分析

来自X变量的第一典型变量的函数式为U1=0.088X1+0.022X2-0.066X3+0.072X4+0.197X5-0.084X6+0.388X7+0.349X8+0.417X9+0.034X10+0.048X11-0.001X12。来自Y变量的第一典型变量的函数式为V1=-0.025Y1+0.006Y2+0.654Y3-0.131Y4+0.088Y5+0.208Y6+0.101Y7(表1～2)。

表1 X变量的标准化典型系数

表2 Y变量的标准化典型系数

2.3 典型载荷分析

7对典型变量的ρ检验显示，US变量和BIA变量的第一对典型变量之间表现出很强的线性关系，第一对典型变量的ρ=0.81(P<0.05)，其余6对典型变量P均>0.05。脐上SAT与脐下SAT对第一典型变量U1贡献最大，贡献度分别为80.7%和74.0%，其次为脐上VAT、脐下VAT、腹膜前VAT最大、腹膜前VAT剑下。Y变量中，除骨骼肌率外，其余各变量对第一典型变量V1的贡献均较大。超声与BIA变量之间的关系,第一对典型变量解释了82.9%，第二对典型变量解释了8.5%(图1)。

图1 CCA分析US和BIA变量之间的关系

3 讨论

CCA是主成分分析的进一步进展，其理论基础及基本方法为：对两组变量进行综合分析，分别计算出两组变量中各变量的线性组和，将其提取出来，成为具有代表性的典型变量(分别为U1和V1)，利用这个典型变量对之间的相关关系来反映两组变量之间的整体相关性。本研究的单变量分析结果显示，综合评分与脐上SAT、脐下SAT的相关性较高，CCA得出超声测得的各部位脂肪厚度与BIA测得的人体成分呈现出较高的线性关系，典型相关性为0.81。两个分析结果均显示出超声与BIA法有高度的相关性。

有研究[6]表明，BIA法对内脏脂肪积累的估计与CT的内脏脂肪积累显著相关。还有研究[7]得出，BIA能快速、轻松监测人体营养状态的演变和与身体组成相关的变化，能被临床有效利用来进行肥胖的评估。本研究得出，超声与BIA具有高度的线性关系，说明超声对人群肥胖的评价具有一定的临床应用价值。

两组变量的单变量间分析结果显示，BIA所测得的综合评分与脐周部皮下脂肪厚度相关性最高，与内脏脂肪(包括心外膜脂肪、肝周、肾周及腹膜前脂肪)相关性均较低。内脏脂肪指数、脂肪量和皮下脂肪率均与脐上SAT的相关性最高，其次为脐下SAT。CCA结果也显示，超声测得的人体各部位脂肪厚度的变量中，脐上SAT、脐下SAT与第一典型变量U1关系最紧密；脐上VAT、脐下VAT、腹膜前VAT最大、腹膜前VAT剑下与第一典型变量U1关系处于中上等水平；肝周、肾周脂肪关系处于中等水平，心外膜脂肪关系处于中下等水平。二者得出了类似的结果。

本研究进一步显示：BIA法测得的人体成分中脂肪含量主要反映的是腹部的皮下脂肪，其次为所测量的腹内脂肪及腹膜前脂肪，而与肝脏、肾脏及心脏周缘脂肪相关性较低。说明人体成分的脂肪量主要反映的人体脂肪是腹部的皮下脂肪及腹内脂肪，对器官周缘的脂肪量反映较少。有研究[8]表明，器官周缘脂肪是真正具有内分泌功能的器官，对人体炎症因子等具有内分泌作用。López-Bermejo等[9]研究发现，超声测量的肾脏周围脂肪厚度与成人动脉粥样硬化有关。有研究[10]表明，内脏脂肪厚度与代谢综合征的相关性最高。因此，在对代谢性疾病及心血管疾病的诊断及预测方面，超声测量的腹部脂肪厚度较BIA法测量的人体成分具有更高的相关性。

Black 等[11]研究发现，人体成分参数尤其是骨骼肌数量减少可以提示胃肠道肿瘤患者预后不良，并伴有对放化疗的耐受性减低及术后并发症发生率增加。营养不良为恶性肿瘤患者的常见体征，患者的营养状况与预后有高度的相关性。本研究的典型结构系数分析表明，肌肉率、骨骼肌率对X变量及Y变量的第一典型变量贡献均较小。因此，超声测量腹部脂肪厚度对恶性肿瘤患者具有一定的局限性，对此类患者的诊断及预后的辅助评估，超声测量需要进一步研究，以提高准确度。

综上所述，超声方法测量人体脂肪厚度与BIA测量人体成分具有良好的相关性，最具相关性的部位是脐上SAT。超声和BIA对于不同疾病的诊断及预测价值不同。