生物電阻抗分析法檢測(cè)人體成分與超聲測(cè)量人體各部位脂肪厚度的典型相關(guān)分析

邱先琳,趙 林,賀亞群,朱小虎

1.成都醫(yī)學(xué)院 臨床學(xué)院(成都 610500)；2.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 健康管理中心(重慶 400010)；3.成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 超聲科(成都610500)；4.深圳市寶安純中醫(yī)治療醫(yī)院 超聲科(深圳 518101)

生物電阻抗分析法(bioelectrical impedance analysis ,BIA)利用人體不同成分的導(dǎo)電性差異，通過(guò)測(cè)量人體的電阻值，用公式計(jì)算以獲得人體各成分的含量，已被臨床廣泛用于肥胖、糖尿病、慢性腎病等疾病診斷、病情評(píng)估、治療及預(yù)后預(yù)測(cè)[1-2]。肥胖背景下的臨床實(shí)踐研究[3]顯示，BIA作為一種簡(jiǎn)單、安全、無(wú)創(chuàng)、低成本的有效評(píng)估方法被廣泛應(yīng)用。目前腹部脂肪定量測(cè)定的金標(biāo)準(zhǔn)為CT和MRI，但由于CT有輻射，MRI耗時(shí)較長(zhǎng)且可能出現(xiàn)禁忌癥。因此，超聲測(cè)量腹部脂肪厚度成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。雖然超聲只能測(cè)量脂肪厚度，不能對(duì)脂肪組織的體積進(jìn)行評(píng)估[4]，但研究[5]表明，超聲與CT、MRI測(cè)量腹部脂肪均有較高相關(guān)性，是測(cè)量腹部脂肪的有效方法。典型相關(guān)分析(canonical correlation analysis，CCA)是研究?jī)山M變量之間相關(guān)關(guān)系的一種多元統(tǒng)計(jì)方法，能夠揭示兩組變量間的內(nèi)在聯(lián)系。本研究利用CCA對(duì)超聲測(cè)得的各部位脂肪厚度與BIA測(cè)得的人體成分進(jìn)行整體分析，研究?jī)山M變量間的典型相關(guān)關(guān)系；并評(píng)價(jià)超聲方法較BIA的優(yōu)越性和局限性，為超聲方法更好地輔助臨床對(duì)肥胖疾病的診治提供理論基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

采用系統(tǒng)抽樣的方法，抽取2020年1—9月成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院246名體檢者為研究對(duì)象，年齡18～82(47.15±12.77)歲。排除腫瘤、結(jié)核、先天性心臟病、器質(zhì)性心臟瓣膜病、急性感染性疾病及嚴(yán)重肝、腎、肺部疾病。

1.2 檢測(cè)方法與儀器

1.2.1 檢測(cè)方法 研究對(duì)象均進(jìn)行超聲測(cè)量和人體成分分析。應(yīng)用超聲測(cè)量不同部位內(nèi)臟脂肪組織(visceral adipose tissue,VAT)、心外膜脂肪組織(epicardial adipose tissue,EAT)及皮下脂肪組織(subcutaneous adipose tissue,SAT)厚度，包括右室前壁EAT、脂肪墊、心尖EAT、肝周VAT、腹膜前VAT最大、腹膜前VAT劍下、臍上SAT、臍下SAT、臍上VAT、臍下VAT、左腎周VAT、右腎周VAT，分別記為X1～X12；采用BIA獲取人體成分相關(guān)數(shù)據(jù)，包括綜合評(píng)分、體脂率、內(nèi)臟脂肪指數(shù)、肌肉率、骨骼肌率、脂肪量、皮下脂肪率，分別記為Y1～Y7。應(yīng)用CCA對(duì)兩組變量進(jìn)行對(duì)比分析。

1.2.2 測(cè)量?jī)x器 1)超聲診斷儀及探頭：使用中國(guó)邁瑞公司的Mindray-Resona 7彩色多普勒超聲診斷儀；選用M5Sc相控陣探頭(頻率3～5 MHz)；C5凸陣探頭(頻率2～5 MHz)及9 L高頻線陣探頭(頻率7～10 MHz)。2)人體成分分析儀：韓國(guó)Inbody 770人體成分分析儀。

1.3 測(cè)量方法

1.3.1 超聲測(cè)量 研究對(duì)象空腹，由2名中級(jí)以上富有臨床經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生在培訓(xùn)后，采用雙盲法完成超聲圖像采集及測(cè)量，每個(gè)部位要求每名醫(yī)生測(cè)量3次取平均值，最終取兩名醫(yī)生測(cè)量的均值，如遇有爭(zhēng)議或測(cè)量數(shù)據(jù)差異過(guò)大時(shí)共同商議解決。操作過(guò)程中，均要求避免探頭加壓。1)受檢者左側(cè)臥位，選用心臟相控陣探頭分別于3個(gè)位置、5個(gè)心動(dòng)周期的收縮末期測(cè)量EAT，留存5個(gè)心動(dòng)周期的動(dòng)態(tài)圖供后期復(fù)查。①右室前壁EAT：胸骨旁左室長(zhǎng)軸切面，在右室前壁脂肪最厚處測(cè)量心外膜至臟層心包臟面之間的脂肪組織厚度，測(cè)量方向?yàn)榇怪庇谛陌芯€方向。 ②脂肪墊：胸骨旁左室長(zhǎng)軸切面，從主動(dòng)脈根部與右室切跡處垂直于心包，從心外膜測(cè)量至臟層心包臟面。③心尖EAT：于心尖四腔心切面策動(dòng)探頭，找到心尖切跡，在心尖切跡處垂直于心包切線方向測(cè)量，從心外膜測(cè)量至臟層心包臟面。2)受檢者平臥位，雙手置于頭頂，平靜呼吸，于吸氣末凍結(jié)圖像，選用凸陣探頭測(cè)量VAT。①肝周VAT：探頭置于右鎖骨中線與第6、7肋間隙交界處，垂直于肝包膜切線方向，從肝包膜前表面測(cè)量至臟層腹膜臟面。②臍上方2 cm處腹腔內(nèi)脂肪(臍上VAT)：探頭縱切，使探頭位于腹主動(dòng)脈最大直徑中線，確保腹白線和椎骨出現(xiàn)在圖像中心，探頭下緣位于臍部上緣，以臍部后方低回聲帶的上緣為起點(diǎn)，垂直于腹壁測(cè)量臍上2 cm處腹腔內(nèi)脂肪厚度，游標(biāo)置于腹肌后緣與腹主動(dòng)脈前壁前緣。③臍下方2 cm處腹腔內(nèi)脂肪(臍下VAT)：同上述方法，探頭上緣位于臍部下緣，測(cè)量臍下2 cm處腹腔內(nèi)脂肪厚度。④右腎周VAT：探頭置于患者右側(cè)面，多切面掃查，選取能清晰顯示腎臟長(zhǎng)軸的切面。垂直于腎臟長(zhǎng)軸切線方向，從腹部肌肉內(nèi)側(cè)面或肝臟內(nèi)側(cè)面測(cè)量至腎臟右側(cè)包膜。⑤左腎周VAT：同右腎周VAT測(cè)量方法。3)受檢者體位同上，于吸氣末凍結(jié)圖像，選用高頻線陣探頭測(cè)量腹膜前脂肪及SAT。①劍下1 cm處腹膜前脂肪(腹膜前VAT劍下)：于劍突下方1 cm處，垂直于腹壁從腹白線的后緣測(cè)量至壁層腹膜前表面。②劍下最大腹膜前脂肪(腹膜前VAT最大)：于劍突下方腹膜前脂肪最厚處按照上述方法進(jìn)行測(cè)量。③臍部上方2 cm處腹部皮下脂肪(臍上SAT)：探頭縱切，平行于受檢者腹中線，探頭下緣位于臍部上緣，以臍部后方低回聲帶為起點(diǎn)，垂直測(cè)量臍上2 cm處腹部皮下脂肪的厚度，游標(biāo)置于真皮層后緣與腹直肌白線前緣。④臍部下方2 cm處腹部皮下脂肪(臍下SAT)：同上述方法，探頭上緣位于臍部下緣，測(cè)量臍下2 cm處腹部皮下脂肪的厚度。

1.3.2 BIA測(cè)量 研究對(duì)象需在空腹條件下進(jìn)行測(cè)量，先將其性別、年齡、身高等信息輸入系統(tǒng)，后光腳立于儀器上，雙側(cè)前腳掌和腳后跟分別踏在指定的電極上，雙上肢自然下垂，握住手柄，全身放松，待儀器自動(dòng)完成檢測(cè)，通過(guò)測(cè)量的抗阻率自動(dòng)完成計(jì)算并生成檢測(cè)報(bào)告。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)軟件中的Canonical程序聯(lián)合R語(yǔ)言中的corrplot、heplot和candisc軟件包對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和圖形繪制。采用Wilks'Lambda方法對(duì)典型相關(guān)系數(shù)(ρ)的顯著性水平進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α除特別說(shuō)明外均設(shè)定為0.05。

2 結(jié)果

2.1 單變量間分析

X變量間的相關(guān)性分析結(jié)果表明，各變量間均呈正相關(guān)，腹膜前VAT最大與腹膜前VAT劍下間的ρ為0.81，臍上SAT與臍下SAT之間的ρ為0.67，臍上VAT與臍下VAT之間的ρ為0.80，余各變量間的ρ均較低。Y變量間相關(guān)分析顯示，綜合評(píng)分與肌肉率、骨骼肌率呈正相關(guān)；與體脂率、內(nèi)臟脂肪指數(shù)、脂肪量、皮下脂肪率呈負(fù)相關(guān)。除骨骼肌率與各變量之間的ρ較低外，其余各變量之間的ρ均較高。X變量與Y變量之間的相關(guān)分析顯示，綜合評(píng)分與各X變量呈負(fù)相關(guān)；與臍上SAT、臍下SAT、臍上VAT、臍下VAT的ρ較高(分別為0.59、0.57、0.52、0.50)；內(nèi)臟脂肪指數(shù)與各X變量均呈正相關(guān)，與臍上SAT、臍下SAT、臍上VAT的ρ較高(分別為0.61、0.60、0.52)；脂肪量與各X變量呈正相關(guān)，與臍上SAT的ρ較高(0.56)；皮下脂肪率與各X變量呈正相關(guān)，與臍上SAT、臍下SAT的ρ較高(分別為0.57、0.50)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)化典型系數(shù)分析

來(lái)自X變量的第一典型變量的函數(shù)式為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。來(lái)自Y變量的第一典型變量的函數(shù)式為V1=-0.025Y1+0.006Y2+0.654Y3-0.131Y4+0.088Y5+0.208Y6+0.101Y7(表1～2)。

表1 X變量的標(biāo)準(zhǔn)化典型系數(shù)

表2 Y變量的標(biāo)準(zhǔn)化典型系數(shù)

2.3 典型載荷分析

7對(duì)典型變量的ρ檢驗(yàn)顯示，US變量和BIA變量的第一對(duì)典型變量之間表現(xiàn)出很強(qiáng)的線性關(guān)系，第一對(duì)典型變量的ρ=0.81(P<0.05)，其余6對(duì)典型變量P均>0.05。臍上SAT與臍下SAT對(duì)第一典型變量U1貢獻(xiàn)最大，貢獻(xiàn)度分別為80.7%和74.0%，其次為臍上VAT、臍下VAT、腹膜前VAT最大、腹膜前VAT劍下。Y變量中，除骨骼肌率外，其余各變量對(duì)第一典型變量V1的貢獻(xiàn)均較大。超聲與BIA變量之間的關(guān)系,第一對(duì)典型變量解釋了82.9%，第二對(duì)典型變量解釋了8.5%(圖1)。

圖1 CCA分析US和BIA變量之間的關(guān)系

3 討論

CCA是主成分分析的進(jìn)一步進(jìn)展，其理論基礎(chǔ)及基本方法為：對(duì)兩組變量進(jìn)行綜合分析，分別計(jì)算出兩組變量中各變量的線性組和，將其提取出來(lái)，成為具有代表性的典型變量(分別為U1和V1)，利用這個(gè)典型變量對(duì)之間的相關(guān)關(guān)系來(lái)反映兩組變量之間的整體相關(guān)性。本研究的單變量分析結(jié)果顯示，綜合評(píng)分與臍上SAT、臍下SAT的相關(guān)性較高，CCA得出超聲測(cè)得的各部位脂肪厚度與BIA測(cè)得的人體成分呈現(xiàn)出較高的線性關(guān)系，典型相關(guān)性為0.81。兩個(gè)分析結(jié)果均顯示出超聲與BIA法有高度的相關(guān)性。

有研究[6]表明，BIA法對(duì)內(nèi)臟脂肪積累的估計(jì)與CT的內(nèi)臟脂肪積累顯著相關(guān)。還有研究[7]得出，BIA能快速、輕松監(jiān)測(cè)人體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的演變和與身體組成相關(guān)的變化，能被臨床有效利用來(lái)進(jìn)行肥胖的評(píng)估。本研究得出，超聲與BIA具有高度的線性關(guān)系，說(shuō)明超聲對(duì)人群肥胖的評(píng)價(jià)具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值。

兩組變量的單變量間分析結(jié)果顯示，BIA所測(cè)得的綜合評(píng)分與臍周部皮下脂肪厚度相關(guān)性最高，與內(nèi)臟脂肪(包括心外膜脂肪、肝周、腎周及腹膜前脂肪)相關(guān)性均較低。內(nèi)臟脂肪指數(shù)、脂肪量和皮下脂肪率均與臍上SAT的相關(guān)性最高，其次為臍下SAT。CCA結(jié)果也顯示，超聲測(cè)得的人體各部位脂肪厚度的變量中，臍上SAT、臍下SAT與第一典型變量U1關(guān)系最緊密；臍上VAT、臍下VAT、腹膜前VAT最大、腹膜前VAT劍下與第一典型變量U1關(guān)系處于中上等水平；肝周、腎周脂肪關(guān)系處于中等水平，心外膜脂肪關(guān)系處于中下等水平。二者得出了類似的結(jié)果。

本研究進(jìn)一步顯示：BIA法測(cè)得的人體成分中脂肪含量主要反映的是腹部的皮下脂肪，其次為所測(cè)量的腹內(nèi)脂肪及腹膜前脂肪，而與肝臟、腎臟及心臟周緣脂肪相關(guān)性較低。說(shuō)明人體成分的脂肪量主要反映的人體脂肪是腹部的皮下脂肪及腹內(nèi)脂肪，對(duì)器官周緣的脂肪量反映較少。有研究[8]表明，器官周緣脂肪是真正具有內(nèi)分泌功能的器官，對(duì)人體炎癥因子等具有內(nèi)分泌作用。López-Bermejo等[9]研究發(fā)現(xiàn)，超聲測(cè)量的腎臟周圍脂肪厚度與成人動(dòng)脈粥樣硬化有關(guān)。有研究[10]表明，內(nèi)臟脂肪厚度與代謝綜合征的相關(guān)性最高。因此，在對(duì)代謝性疾病及心血管疾病的診斷及預(yù)測(cè)方面，超聲測(cè)量的腹部脂肪厚度較BIA法測(cè)量的人體成分具有更高的相關(guān)性。

Black 等[11]研究發(fā)現(xiàn)，人體成分參數(shù)尤其是骨骼肌數(shù)量減少可以提示胃腸道腫瘤患者預(yù)后不良，并伴有對(duì)放化療的耐受性減低及術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率增加。營(yíng)養(yǎng)不良為惡性腫瘤患者的常見(jiàn)體征，患者的營(yíng)養(yǎng)狀況與預(yù)后有高度的相關(guān)性。本研究的典型結(jié)構(gòu)系數(shù)分析表明，肌肉率、骨骼肌率對(duì)X變量及Y變量的第一典型變量貢獻(xiàn)均較小。因此，超聲測(cè)量腹部脂肪厚度對(duì)惡性腫瘤患者具有一定的局限性，對(duì)此類患者的診斷及預(yù)后的輔助評(píng)估，超聲測(cè)量需要進(jìn)一步研究，以提高準(zhǔn)確度。

綜上所述，超聲方法測(cè)量人體脂肪厚度與BIA測(cè)量人體成分具有良好的相關(guān)性，最具相關(guān)性的部位是臍上SAT。超聲和BIA對(duì)于不同疾病的診斷及預(yù)測(cè)價(jià)值不同。