Глава 3 Основы биоимпедансного анализа состава тела, отдельных сегментов и органов
3.1 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.3.1,а. границы клеток образованы мембранами, которые по своим электрическим свойствам являются конденсаторами с зависящей от частоты переменного тока емкостью. Эквивалентная схема биообъекта (рис.3.1,б) содержит сопротивление внеклеточной жидкости RВЖД, сопротивление клеточной жидкости RКЖ и емкость мембран СМ. 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=RВКЖ (3.1)
С ростом частоты реактивное сопротивление емкости СМ уменьшается, и всё большая часть тока проникает внутрь клеток, так что в результате измерения всё больший вклад вносит внутриклеточная
Рис. 3.1. Прохождение электрического тока через биологические объект (а) и эквивалентная схема объекта (б)
жидкость. На бесконечно большой частоте реактивное сопротивление емкости становится равным нулю, так что измеренное сопротивление R∞ определяется параллельным соединением RВКЖ и RКЖ.
(3.2)
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. (3.3)
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. (3.4)
Предполагая постоянство средней гидратации клеток в организме, можно связать величину КЖ с клеточной массой тела КМТ:
КМТ=КЖ/ГКМ, (3.5)
где ГКМ≈0,7 – гидратация клеточной массы.
Рис. 3.2. 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
(3.5)
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]