生物电阻抗技术在COPD患者营养评估中的临床应用进展

郭静 闫祥云 陶莲德

慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease,COPD)是一种以不完全可逆的气流受限为特征的进行性疾病[1],其患病率和死亡率均较高,对社会造成一定经济负担[2-3]。营养不良是COPD常见的肺外症状之一,国外研究显示COPD患者营养不良发生率约为20%～60%[4-5];国内约为30%～80%[6-7],可见,COPD患者营养不良发生率较高。营养不良与COPD患者病情相关,可导致其病情加重,身体机能改变,再次入院风险增加、住院时间延长,预后不良等后果[5,8-10]。营养状况是COPD预后的决定因素,营养干预是预防疾病进展和并发症的主要治疗策略[11-12]。及时为营养不良的COPD患者提供营养支持,能有效改善患者症状、减少死亡、提高生活质量[3]。

生物电阻抗分析(Bioelectrical Impedance Analysis,BIA)是一种通过测量人体组织、器官的电特性及其变化规律来得出人体病理生理状况的生物医学信息检测技术[13],BIA在临床运用广泛,常用于慢病病人的体成分分析。国外研究已证实BIA技术在COPD患者身体成分评估中的良好效果,并建议将人体成分分析运用于COPD患者的疾病过程[11,14]。但国内目前相关研究较少。

营养评估是临床营养管理重要组成部分,为后续进行营养干预提供依据[5]。本文主要从 COPD患者的营养评估方法、BIA技术的优势、BIA在COPD营养评估中的临床应用三个方面进行综述,以期为进一步研究提供参考。

一、COPD营养评估的方法

COPD营养评估工具有多种,一是营养评估量表,如营养风险筛查 (Nutrition risking screening,NRS-2002)、微型营养评价法(Mininutritional assessment,MNA)、营养状况主观评价法 (Subjective global assessment,SGA)和营养不良通用筛查工具(Malnutrition universal creening tool,MUST)等。二是一般人体测量,如身体质量指数、身体组成评价法(Body composition assessment,BCA)以及人体成分分析等。

身体质量指数(Body Mass Index,BMI)是COPD患者最基础的营养评估方法,也是最简单有效并容易获得的。BMI是COPD死亡率的独立预测因子[15-16]。高BMI对肺功能有保护作用[17]。BMI的测量虽然简便、易得,但有一定局限性,它无法具体分析人体成分,高BMI并不能区分肌肉发达但脂肪相对较少的个体或肌肉较少但脂肪较多的个体。体重可分为两类:脂肪质量(Fat Mass,FM)和去脂肪质量(Fat Free Mass,FFM),去脂体质量指数(FFMI)可反映COPD患者肌肉质量的降低,是预测COPD死亡率的有效指标之一[4]。

BCA是一种住院患者营养评估方法,包括BMI、上臂围(AC)、肱三头肌皮褶厚度(TSF)、白蛋白(ALB)等7项指标,评价结果分为正常、轻、中、重度营养不良4个等级,其评价内容包括人体测量和实验室检查,在临床应用广泛,但BCA法存在评价条目复杂,评估耗时较长等不足之处,不利于临床医师快速对患者的营养状况做出判断,因此在门诊中其使用经常受限[18]。

其余营养评估量表,如MNA、SGA等评价涉及主观因素,容易导致评估偏倚,且在填写过程中,患者容易遇到较多不确定因素,评估结果的准确性有待进一步探讨[18]。

人体成分分析则可以弥补以上的不足,根据人体成分分析结果,可以直观了解患者体内肌肉、脂肪、水分等组成分布的情况,判断患者是否存在营养不良及营养不良的程度。人体成分分析对于COPD患者营养评估是有效而重要的,不同文献也建议将其纳入COPD常规评估中[11,14]。

二、BIA技术的优势

在临床进行人体成分分析的方法中,除BIA外,还有几种技术可用于评估患者的机体组成,如双能X射线吸收仪(DEXA)、计算机断层扫描(CT)、高分辨率CT和磁共振成像(MRI),但这些技术与BIA相比,价格昂贵,有一定辐射危害,且需要熟练的专业技术人员,实用性有限,因此在临床实践或人群研究中往往无法广泛使用。

BIA是一种被广泛接受的估计人体成分的方法。1985年,Lukaski等人[19]将BIA作为一种有望用于临床人体组成研究的方法,其具有无创、耗时短、无需患者积极配合、方便、成本低、结果重复性好等优点。随后,该方法在疾病病理生理状态(包括COPD)中的有效性引起了较大关注[13]。目前,BIA已用于COPD患者临床评估。有研究[20]显示BIA可能是评估COPD患者身体成分和营养状况的有用工具,特别是在细胞完整性和肌肉质量方面,可以作为评估COPD患者体成分差异的准确替代方法。原始BIA变量是COPD全因死亡率的独立预测因素[21]。不同指南均推荐使用BIA进行人体成分评估[22-23]。大部分研究也证实了BIA在评估COPD患者人体成分方面具有令人满意的临床效果[4,21]。

三、BIA在COPD营养评估中的临床应用

欧洲呼吸病协会在发表的《COPD营养评估和治疗》声明中,根据人体成分测量结果的不同,将COPD患者分6个代谢表型,分别是:肥胖型、病态肥胖型、肌少型肥胖、肌肉减少型、恶病质型、恶病质前期。作为COPD营养风险评估的基础[11]。

1 COPD肌肉减少症

骨骼肌减少症是指与年龄相关的肌肉质量损失、低肌肉力量和或低身体性能[22]。COPD患者存在肌肉质量损失,尤其是中重度或急性加重期患者,其肌肉质量和力量的损失可能更大[24]。文献数据显示,低FFMI与COPD死亡率增加相关[14],是FEV1的主要危险因素[25]。目前少肌症的确切病因和潜在机制仍不清楚[23]。少肌症可能是激素和免疫变化的后果,年龄是其发生的主要原因。有研究表明,慢性炎症性疾病也会导致骨骼肌减少,而COPD的发展被认为是一个对抗有害气体和吸入颗粒的炎症过程的结果[26],因此,可以说,肌少症也是COPD全身炎症作用的结果。年龄增加虽然是少肌症发生的主要原因,但在COPD中的少肌症可以独立于年龄发生[27]。

国外研究报道,在COPD人群中少肌症的患病率约为20%～40%[24,26],并与肺功能受损和健康状况不佳有关。国内COPD少肌症的患病率约为17%～39%[28-30]。由此可见,COPD患者少肌症发生率较高,对肌肉的质量和数量进行评估是必需的。亚洲少肌症工作组[22]建议使用BIA等来评估肌肉质量的减少。通过BIA可测得患者全身肌肉量、躯干肌肉量、双上肢肌肉量、双下肢肌肉量及四肢肌肉量,经过相应的方程计算得出患者骨骼肌指数(SMI)、FFMI等结果,以判断患者体内肌肉状况。

因此,通过BIA对COPD患者进行肌肉质量评估,早期发现COPD患者的骨骼肌减少可能是一个关键,可具有积极的治疗意义。

2 COPD肥胖

有证据显示肥胖对肺功能有不良影响[34-35]。肺功能在肥胖COPD患者中会受到胸外脂肪组织的质量效应和腹部肥胖增加的腹内压力的影响,导致COPD患者呼吸困难增加[34]。BIA也可测出患者体内FM及内脏脂肪量,并经过相应的方程计算出FMI,医师可根据结果报告判断患者是否属于向心性肥胖或有无内脏脂肪超标。

Zewari等[36]在肥胖与COPD患者呼吸困难的联系的研究结果显示,同年龄段肥胖COPD患者的静息肺恶性膨胀虽然较正常体重COPD患者少,但他们的mMRC评分和Borg呼吸困难评分在6分钟步行试验结束时更高。并且,肥胖COPD患者在负重运动时呼吸困难明显增加。可见,肥胖可能对肺功能有少许积极影响,但其消极影响仍超过积极影响的作用。研究者还研究了身体测量和人体成分测量对呼吸困难的作用,结果显示,腰宽比增加与呼吸困难之间显著相关,提示中心性肥胖患者呼吸困难程度可能更严重。通过FMI和体脂率测量发现,脂肪的数量和位置,是COPD患者体重与呼吸困难呈正相关的决定因素。

因此,COPD患者营养干预并不是越多越好,而是适度,对于超重的COPD患者,还应该建议患者控制体重,减脂等。

肌少性肥胖(Sarcopenic obesity,SO)是指肥胖、过量脂肪和骨骼肌减少同时存在的一种状态[37]。研究显示,SO的患病率约34.8%～63.3%,其中女性患病率较男性高[37]。正如上节所提到的,骨骼肌减少与COPD患者预后相关,由于SO的存在,一些BMI正常的患者可能存在营养不良,但无法及时仅通过BMI测量发现,因此基于BIA的人体成分分析是重要的。对于BMI正常或超重的COPD营养不良患者,使用BIA早期发现,早期进行营养干预,可有益其预后。

3 COPD恶病质

恶病质是COPD的一个常见且部分可逆的并发症,可导致骨骼肌消瘦、肌力降低、运动能力下降和死亡率增加[12]。研究显示,肺气肿表型COPD患者更易发生恶病质,在恶病质COPD患者中,均有肌肉蛋白质分解代谢增加、肌生成素表达降低等表现[38],同时,COPD全身性炎症可通过细胞因子的产生而加重恶病质[31]。使用BIA测试可以发现,存在恶病质的患者几乎所有的相关测试指标值均低于正常水平[38]。

COPD恶病质的患病率和相关疾病负担很高,尤其是在老龄人口中。营养干预对恶病质的特征有显著影响,有利于改善其预后,减少COPD加重次数,提高生存质量。然而,恶病质的管理在临床实践中仍然执行较差[38]。在临床研究中,BIA是鉴别恶病质的常用方法,对COPD患者治疗有积极意义。

4 COPD异常水合状态

身体水合状态和体液分布对肺功能有显著影响,水潴留和水肿在COPD患者中较为常见,且有液体紊乱的患者被发现有较低的FEV1和不良预后[39]。FFMI无法准确量化水肿的患者[10],相位角可能是合格的。相位角(Phase Angle,PA)是根据BIA所得出的营养状况指标,反映了人体液体(电阻)和细胞膜(电容)的相对贡献,PA水平与细胞膜的连续性、完整性以及细胞内、外液分布状况关系是紧密关联的[8]。PA值越高,表示细胞质量、细胞膜完整性、细胞大小和功能越好[40]。因此,PA可以看作细胞健康和机体营养状况的集中体现。当机体炎症存在,但骨骼肌并未开始减少时,细胞外液的变化就可以通过PA测量观察到有所降低,表明PA可以早期反映机体细胞功能不良,在慢性疾病、癌症等疾病发生发展及预后中有一定预测价值[41]。

在临床中,低PA提示营养不良、生活质量受损和预后较差,并被建议作为细胞完整性下降甚至细胞死亡的筛查工具[21,41]。在COPD患者中,低PA被认为与不良预后相关[8]。并且,PA是FEV1和FVC的一个强大的独立预测因子[39]。研究显示,PA每增加1°,FEV1和FVC分别增加5.74%和3.87%。较低的PA是COPD患者死亡的独立预测因素(HR: 0.53,95%CI:0.36～0.77,P<0.001)[21]。

在稳定型COPD患者中,PA比FFM和FFMI与功能转归和疾病严重程度标志物的关系更密切[23]。国内学者张莹[8]在研究PA对于COPD患者病情与预后发展的相关性中发现,PA对于COPD预后可能有较高的预测价值,低PA组病人,其1年内病情急性加重次数和死亡人数均明显高于正常组病人。这一研究结果与国外研究一致[23]。Zanella等[42]研究显示,PA与肺功能之间存在相关性(r<0.5,P<0.05),并认为PA是一个重要的临床指标,需要在肺部疾病患者中进行随访和调查。

因此,将BIA和PA纳入COPD患者全程的营养管理中,如入院时营养筛查;住院期间营养监测;出院前和随访的营养评估等,可有利于早期发现营养不良患者,并给予相应干预,以促进其预后。

四、小 结

COPD营养相关问题已受到国内外学者越来越多的关注,大部分研究显示营养干预有利于COPD患者预后。营养管理的第一步是筛选出有营养风险和明确营养不良程度的患者,给予相应的营养管理可促进患者预后。BIA具有一定的技术优势,在临床营养状态评估中运用广泛,但BIA技术也有其局限性,如结果准确性较CT或MRI低,不同频段或电极的仪器、测量时患者体位、食物的摄入等也会对结果造成一定影响。如果与其他营养评估方法联合使用,可更全面地评估COPD患者的营养状况,这可能转化为对患者更好的营养管理,但还需要更多的研究。国内目前关于BIA在COPD患者中的应用,相关研究还较少,缺乏大样本、多中心的实证研究。希望未来能有更多研究关于BIA在COPD患者营养评估方面的作用。