Основы биоимпедансного анализа состава тела, отдельных сегментов и органов

Сущность метода

Анализ состава тела биоимпеданстным методом основан на наличии объективных и устойчивых закономерностей, связывающих измеренные значения импеданса с параметрами состава тела. Эти закономерности вытекают как физические модели тела или его сегментов, так и из статистических зависимостей между антропометрическими, физическими и другими переменными, характеризующими человеческий организм.

Биоимпедансный анализ состава тела заключается в первую очередь в оценке количества жидкости в биообъекте, так как именно жидкая среда создаёт активную составляющую проводимости. Оценка объекта жидкости в организме по импедансу осуществляется с использованием физических и/или эмпирических моделей, описанных далее.

Электрический ток может протекать, огибая клетки и через клетки, как показано на рис 7,а. границы клеток образованы мембранами, которые по своим электрическим свойствам являются конденсаторами с зависящей от частоты переменного тока емкостью. Эквивалентная схема биообъекта (рис. 7,б) содержит сопротивление внеклеточной жидкости R_ВЖД, сопротивление клеточной жидкости R_КЖ и емкость мембран С_М. Чтобы определить объём внеклеточной жидкости (ВКЖ), необходимо измерять импеданс на постоянном токе, так как в этом случае клеточные мембраны остаются непроницаемыми, и внутриклеточная жидкость не влияет на результат измерения. Сопротивление R₀ на постоянном токе равно сопротивлению внеклеточной жидкости.

R₀=R_ВКЖ (14).

С ростом частоты реактивное сопротивление емкости С_М уменьшается, и всё большая часть тока проникает внутрь клеток, так что в результате измерения всё больший вклад вносит внутриклеточная жидкость. На бесконечно большой частоте реактивное сопротивление емкости становится равным нулю, так что измеренное сопротивление R_? определяется параллельным соединением R_ВКЖ и R_КЖ.

Рис. 7. Прохождение электрического тока через биологические объект (а) и эквивалентная схема объекта (б).

По сопротивлению R_? определяют объём общей воды организма ОВО. ОВО представляет собой наибольший по массе компонент тела молекулярного уровня. В норме общая вода организма составляет около 55% массы тела у женщин и 60% у мужчин. Далее определяем значение безжировой (тощей) массы тела БМТ:

БМТ=ОВО/ГТМ. (16).

где ГМТ?0,737±0,036 — гидратация тощей массы.

Данное значение гидратации было получено для тела человека в целом, гидратация различных тканей меняется от 0,42 для скелета до 0,88 для мозга.

Далее находим по массе тела МТ и величине БМТ жировую массу тела ЖМТ:

ЖМТ=МТ-БМТ. (17).

Предполагая постоянство средней гидратации клеток в организме, можно связать величину КЖ с клеточной массой тела КМТ:

КМТ=КЖ/ГКМ, (18).

где ГКМ?0,7 — гидратация клеточной массы.

Рис. 8. распределение воды в жидкостных секторах организма:

ВОВ — общая вода организма, КЖ — клеточная жидкость, ВКЖ — внеклеточная жидкость, ИЖ — интерстициальная жидкость, КЖЭ — клеточная жидкость эритроцитов, ОЦК — объём циркулирующей крови, ОЦП — объём циркулирующей плазмы Для расчёта параметров состава тела используют формулы с коэффициентами, значения которых определяются и уточняются путём сопоставления результатов биоимпедансного анализа с результатами оценки параметров состава тела эталонными методиками.

Для оценки ОВО и ВКЖ применяют методы разведения индикаторов. Величины безжировой и жировой массы определяют путём подводного взвешивания, а также с помощью рентгеновской денситометрии и магниторезонансной томографии. Последние два метода позволяют определять состав не только всего тела, но и отдельных сегментов.

Дальнейшим развитием биоимпедансного анализа состава тела являются сегментные метода, цель которых — определить состав отдельных элементов тела с уменьшением размеров исследуемых участков сегментный анализ переходит в локальный.^[1]