进食与排空膀胱对基于生物电阻抗的人体成分检测的影响

范思婷，周万兴

(广东药科大学附属第一医院心内科，广东 广州 510080)

基于生物电阻抗原理的人体成分分析是近30年来发展起来的一项测量技术，其原理是通过电极接触与身体形成闭合回路，将微弱的交流电信号导入体内，利用人体各组成成分的导电性差异来推测人体各成分的含量[1]。该技术现已广泛应用于减肥门诊、健身及疾病的临床检测等重要领域[2-5]。人体成分包括肌肉、脂肪、骨骼、无机盐、蛋白质、水分，这也是我们日常摄入的食物的主要组成成分，对于进行人体成分分析前饮水、进食、憋尿，是否会对该方法人体成分含量的测量结果造成影响，既往的研究结果并不一致[6-8]。因此，目前临床上基于生物电阻抗的人体成分分析一般都采用空腹且排空膀胱后测量[9]，但空腹需要禁饮禁食8～10 h，受检者不能随到随测，给患者带来诸多不便，明显降低了该项目的临床使用便利性；对于一些体弱、老年患者，长时间的禁饮禁食可能难以耐受，也限制了这部分患者的应用。随着检测仪器及检测方程的改进，新型的8电极多频生物电阻抗人体成分分析仪在性能上有了进一步的改进。本研究拟通过比较同一测试对象4种不同状态下新型人体成分分析仪检测结果是否存在差异，探讨更加便利的检测前准备方案。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选取2018年8月在我院体检中心体检者30人,平均年龄为(29±9.4)岁，男12人，女16人。纳入标准：①年龄≥18岁；②体内无金属内置物(心脏支架除外)；③自愿参与。排除标准：①孕妇及经期妇女；②不能自主双脚分开直立且双手打开30°；④肢体残缺。检测前向研究对象说明本研究的意义及注意事项，取得研究对象知情同意。

1.2 研究方法

采用基于生物电阻原理的多频人体成分分析仪(型号：中国东华原DBA-210)进行检测，检测指标包括体质量、身体质量指数(body mass index，BMI)、去脂体质量、脂肪含量、肌肉量、骨骼肌含量、蛋白质含量、身体总水分(total body water，TBW)、细胞外水分(extra cellular water，ECW)、细胞内水分(intracellular water，ICW)、细胞外水分比率(ECW/TBW)。测量方法：由同一人员操作，测量前，测量身高，休息10 min，测量时，除去身上的金属物件及鞋袜，穿着轻便衣物站立在人体成分分析仪上，测量体质量，按照提示双手握住手柄并打开30°，测量过程中禁止研究对象说话。24 h内按照以下顺序连续测量同一对象4种状态下的人体成分：①空腹：禁饮及禁食8～10 h且排空膀胱后;②饮水：饮水350 mL后立刻测量;③排空膀胱：饮水2 h内排空膀胱且排空后立刻测量;④进食：进午餐后2 h内且不排空膀胱及胃肠道状态下测量。

1.3 统计分析

2 结果

2.1 4种状态下体质量和BMI的差异

进食后的体质量明显高于空腹和排空膀胱后，BMI仅明显高于空腹时(P<0.05)；饮水与排空膀胱状态下测量值与空腹比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 体质量和BMI的多重比较结果Table 1 Multiple comparison results of body mass and BMI

与空腹比较:aP<0.05; 与排空膀胱比较:bP<0.05。

2.2 4种状态下人体脂肪质量和去脂体质量的差异

脂肪质量和去脂体质量均不服从正态分布，采用中位数表示。4种状态下的脂肪质量和去脂体质量均无明显变化，各组之间的差异无统计学意义(P>0.05)。见图1。

m/kg45403530252015100脂肪质量去脂体质量空腹饮水排空膀胱进食

图1不同状态下脂肪质量和去脂体质量的比较

Figure1Comparison of fat mass and fat free mass in different states (n=30)

2.3 4种状态下各种非脂肪固体组织含量的差异

非脂肪固体组织包括无机盐、蛋白质、骨骼肌、肌肉量，4种状态组间的测量值差异无统计学意义(均为P>0.05)。见表2。

2.4 4种状态下水分含量的差异

4种状态下的全身的TBW、ECW、ICW的测值差异无统计学意义(均P>0.05)，全身及四肢、躯干的ECW/TBW也未发生显著性变化(均为P>0.05)。见表3～表4。

表2 不同状态下非脂肪固体组织含量测量值

状态无机盐蛋白质骨骼肌肌肉量空腹3.14±0.658.87±2.1724.72±6.4940.59±9.26饮水3.15±0.668.87±2.1824.73±6.4940.58±9.26排空膀胱3.14±0.658.87±2.1724.72±6.5140.59±9.27进食3.13±0.648.87±2.1624.73±6.5040.59±9.26

表3 不同状态下水分含量的测量值

状态TBWECWICW空腹32.08±6.7612.05±2.4020.03±4.37饮水32.33±6.7612.17±2.3920.17±4.38排空膀胱32.16±6.7112.08±2.3820.07±4.34进食32.24±6.7212.14±2.3920.10±4.35

2.5 3种状态下人体各成分与“标准”的空腹状态下测量值的相关性分析

饮水后、排空膀胱后、进食后测量的人体各成分值分别与目前采用的“标准状态”——空腹时测量的人体成分作相关性分析，结果显示这3种状态下各参数测值与空腹状态下相应测值成正相关(P<0.05)。见表5。

表4 不同状态下细胞外水分率(ECW/TBW)的测量值Table 4 Measurement of ECW/TBW under different

表5 饮水后、排空膀胱后、进食后的人体成分测量值与空腹时相关测量值的相关性分析(r值)

Table5Correlation analysis of the measured values of human body composition between fasting time and after drinking water,emptying bladder and eating (rvalue)

状态脂肪质量去脂体质量肌肉量骨骼肌蛋白质无机盐TBWECWICW饮水1.000∗0.980∗1.000∗1.000∗0.998∗0.999∗1.000∗0.999∗0.999∗排空膀胱1.000∗0.999∗1.000∗1.000∗0.999∗1.000∗1.000∗1.000∗1.000∗进食0.999∗0.990∗1.000∗1.000∗0.999∗0.999∗1.000∗0.999∗1.000∗

*P<0.05。

3 讨论

越来越多的证据表明肥胖与多种代谢性疾病，如糖尿病、冠心病、高血压、高脂血症等的发生发展密切相关[10-12]。而随着人们的生活习惯和饮食结构的改变，肥胖的发生率也越来越高[13]。

当前诊断肥胖和超重主要还是依据体质量及其衍生值——BMI，由于排除了身高差异对体质量的影响，BMI常常代替体质量作为诊断指标。BMI的优点在于检测简便快捷，能从整体上衡量人的肥胖程度，且大量研究已证明BMI与糖尿病、高血压、冠心病等疾病的发生发展的关系[14-15]。但体质量测量受影响的因素较多，例如衣着、进食等。本研究的结果显示，进食后测量的体质量比空腹时、排空膀胱后测量的体质量明显增高，进食后的BMI也比空腹时的BMI明显增高。因此，如果是以体质量或BMI作为比较的指标，应当统一取空腹且排空膀胱及胃肠道后的测量值才更准确。

BMI虽可以反映总的体质量情况，但不能反映构成体质量的各种成分的比例。近年来研究发现，与体质量相比，体内脂肪、肌肉含量的比例与心血管病的发生发展关系可能更加密切[16-17]；体内水分的检测可能对心力衰竭和顽固性高血压的诊断与治疗方案的选择起到帮助，例如，已发现体内水分含量与肾功能衰竭透析的患者的血压控制相关性比体质量更好[18]。因此临床上不仅需要检测BMI还需检测人体各成分的具体含量及分布。新型的基于生物电阻的人体成分分析技术是通过多点电极接触，使检测仪与人体形成闭合回路，仪器发出的微弱交变电流随着体液流过人体不同成分，根据不同成分的导电特性，得到各成分的阻抗值并通过系统分析计算出人体各成分的含量[9]。它可具体检测人体脂肪、肌肉、水分等含量及分布情况，既往研究已证明其与人体成分测定金标准的同位素稀释法测量结果高度一致[19]。人体成分分析仪测定的体脂肪百分比与糖尿病、高血脂、冠心病、骨质疏松症等代谢性疾病的发生发展明显相关并对其有良好的预测作用[20-21]。

人体成分分析测量的肌肉、脂肪、骨骼、无机盐、蛋白质、水分等项目与我们日常摄入的食物成分非常相似，因此进食和排空膀胱是否影响该项检测的准确性一直是关注的热点问题，但既往研究的结果并不一致。例如，Slinde等[22]发现进食2～4 h内可以导致生物电阻抗下降从而低估体脂含量；而另一些研究[6-7,23]则发现进食或进饮20 min后会使生物电阻抗人体成分分析仪检测的体脂含量升高；也有研究[8]显示，日常进食并不改变生物电阻抗和人体成分分析结果，即使摄入2 L的水，1 h后人体躯干的电阻抗特性并没有发生明显变化[24]。本研究采用新型的八极分段多频生物电阻抗的人体成分分析仪检测同一个体空腹、饮水、排空膀胱和进食4种状态下的人体成分，结果发现4种状态之间无论体脂、肌肉、水分、骨骼、蛋白质还是无机盐测值差异均无统计学意义。并且其余3种状态下的各种成分含量测值与标准的禁食状态的测值相关系数绝大多数都达到1或接近1，相关性极好。提示测量前饮水、进食及是否排空膀胱均未对人体成分测值产生明显影响。纵观基于生物电阻抗的人体成分仪的发展过程，早期电极较少，通常输出(激励电流)和接收(回流)电流为同一电极，容易相互干扰，影响精确度。后期电极较多，分别输出和接收电流，减少了干扰，提高了精确度[9]。本研究采用的是8极，且具有脚踏平台增大了接触面积，更方便站立检测，减少了干扰并增强了稳定性。相比脚-脚式分析仪，分段式能把人体不同节段(如，上下肢和躯干)分别测量。在分段式中，腹腔被认为是电性沉默区域，胃、胆、胰和肠分泌的体液不影响测量[25]，此外，躯干的阻抗值仅为全身阻抗值的9%，因此适量的进食饮水后，胃肠道里的食物与水对人体成分的测值影响较小[8]。本研究使用的是多频测量系统，有研究表明，低频率的电流不可能穿透细胞，单频率的激励电流通过细胞时，只能测量细胞外液的一些成分含量，只有高频率的可以完全穿透细胞。与单频测量相比，多频测量能够完整地测量人体组织电阻抗，更适用于人体成分的测量，并具有良好的稳定性[9,26]。在上述认为进食对人体阻抗有影响的研究中，单频测定仪与多频测定仪显示的进食后体脂率增高的幅度分别为1.7%和0.8%[6]，提示多频检测可能更稳定。此外，既往的研究平均需4～8 d才完成，有些研究中也发现，即使是空腹状态，随着时间推移，人体阻抗也会明显增高[23]。而本研究4种状态下的人体成分均在24 h内完成，这也可能是本研究显示不同状态下测值差异较小的原因之一。虽然本研究测量对象的平均年龄为(29±9.4)岁，未包括老年人，但Vilaça[8]的研究以老年人为测量对象，也显示进食进行人体成分测值无明显影响。

综上所述，本研究的结果显示，采用新型分段多频基于生物电阻抗的人体成分分析仪检测，饮水、进食及排空膀胱对BMI有明显影响但对人体成分分析结果无明显影响，在临床应用时，无需严格空腹和排空膀胱。这给人体成分分析检查带来便利，也利于人体成分检测在临床上推广应用。