APPLICATION OF LOCAL BIOIMPEDANCE ANALYSIS FOR EVALUATION OF SUBCUTANEOUS AND VISCERAL FAT DEPOSITION IN THE ABDOMINAL AREA IN UNIVERSITY STUDENTS

Full Text

Распределение жировой ткани в организме и, в частности, соотношение висцерального и подкожного жира в абдоминальной области тела, являются значимыми факторами риска развития метаболического синдрома и сердечно-сосудистых заболеваний [1, 6]. Применение референсных методов оценки жироотложения в абдоминальной области (рентгеновской компьютерной и магнитно-резонансной томографии, РКТ, МРТ) ограничено низкой доступностью, высокой стоимостью обследования и наличием лучевой нагрузки (в случае РКТ). В то же время, простые антропометрические индикаторы, такие как индекс массы тела (ИМТ) и обхват талии (ОТ), не обладают высокой диагностической эффективностью [10, 11]. Одним из наиболее распространенных скрининговых методов оценки жироотложения, ввиду неинвазивности, оперативности измерений, портативности и сравнительно низкой стоимости оборудования, является импедансометрия [2], однако измерения в стандартном отведении «запястье-голеностопный сустав» не позволяют получать раздельные оценки содержания подкожного и висцерального жира. Для оценки содержания подкожного жира в абдоминальной области H. Scharfetter и соавт. [13] предложили локальную схему измерений с расположением электродов на передней поверхности туловища вдоль ОТ. На ограниченной выборке взрослых людей (n=24) они выявили высокую корреляцию значений локального импеданса и толщины подкожно-жирового слоя, установленной методом МРТ, под измерительным электродом (r2=0,99). Для оценки содержания висцерального жира M. Ryo и соавт. [12] предложили локальную схему измерений с расположением электродов на передней и задней поверхности туловища вдоль ОТ. В группе условно здоровых взрослых людей и пациентов с подозрением на наличие сердечно-сосудистых заболеваний (n=91) они получили высокую корреляционную зависимость импеданса и отношения площади висцерального жира на поперечном РКТ-срезе туловища на уровне пупка к квадрату ОТ (r=0,88). В исследовании K. Shoji и соавт. [14] величина биоимпедансной оценки висцерального жира по указанной схеме значимо коррелировала с бóльшим количеством факторов метаболического риска (диастолическое АД, триглицериды, низкий ЛВП), чем ОТ. В исследовании с использованием РКТ на ограниченной выборке (n=18) S. Watson и соавт. [16] уточнили формулу для оценки содержания висцерального жира на основе локального импеданса и величины ОТ. Однако предложенная ими альтернативная формула только на основе ОТ обеспечила сопоставимую по точности оценку и, таким образом, преимущество локальной импедансометрии оказалось под вопросом. Известно, что указанные локальные схемы измерений внедрены в практику биоимпедансного обследования анализаторами состава тела Maltron BioScan 920-II (Maltron International, Великобритания), при этом встроенные формулы на основе импедансометрии для оценки площади висцерального и подкожного жира не были опубликованы. В России данные схемы измерений, по нашим сведениям, ранее не применялись. Измеренные значения импеданса зависят от частоты тока, типа используемого оборудования и электродов [5, 8, 15], а корреляционные связи между признаками могут существенно варьировать в зависимости от группы обследованных (например, с учетом пола, возраста и индекса массы тела). Цель настоящего исследования - изучить эффективность локальной импедансометрии для оценки подкожного и висцерального жироотложения в абдоминальной области у студентов вуза. Материал и методы. В поперечное клиникоэпидемиологическое исследование, проведенное в лаборатории неинвазивных исследований гемодинамики РУДН в период с апреля по июль 2018 г., включали студентов Медицинского института РУДН в возрасте от 18 лет и старше при условии добровольного согласия. Критериями исключения являлись наличие установленного кардиостимулятора, металлического имплантата или беременность. Были обследованы 103 условно здоровых студента обоего пола (42 мужского и 61 женского) в возрасте от 19 до 34 лет, включая 89 студентов из России и 14 - из других стран (в том числе 12 - из ближнего зарубежья). На момент обследования у них отсутствовали острые или обострения хронических заболеваний. Программа обследования включала заполнение индивидуально-регистрационной карты, измерение длины и массы тела с использованием ростомера и медицинских весов Seca 767 (Seca, Германия), обхватных размеров тела, калиперометрию и импедансометрию. С использованием сантиметровой ленты измеряли ОТ в положении ленты на 5-6 см выше подвздошных гребней, обхват живота на уровне пупка и обхват бедер (ОБ) на уровне наиболее выступающей области ягодиц. Индекс талия-бедра (ИТБ) определяли как отношение ОТ к ОБ. Измеряли толщину кожно-жировых складок (КЖС) на туловище и конечностях по описанным схемам [4, 7] с использованием калипера GPM (DKSH, Швейцария): на груди - диагональная складка, взятая посередине между передней подмышечной линией и соском; на животе возле пупка - вертикальная складка на уровне пупка справа на расстоянии 5 см от него; над подвздошным гребнем - диагональная складка, взятая вдоль его естественной линии; под лопаткой - диагональная складка, расположенная под углом 45º на расстоянии 2 см вниз от нижнего угла лопатки; над двуглавой мышцей плеча - вертикальная складка, взятая посередине между акромиальным и локтевым отростком при опущенной и расслабленной руке; над трехглавой мышцей плеча - вертикальная складка, взятая при опущенной и расслабленной руке; на середине голени сзади - вертикальная складка, взятая на средней линии медиальной поверхности икроножной мышцы на уровне максимальной окружности. КЖС измеряли по два раза, а результат усредняли. Биоимпедансные измерения выполняли с использованием анализатора состава тела АВС-01 «Медасс» (НТЦ Медасс, Россия) и одноразовых биоадгезивных электродов F3001 (FIAB, Италия) при частоте зондирующего тока 50 кГц в трех отведениях: в стандартном отведении «запястье-голеностопный сустав» на правой стороне тела при положении испытуемых лежа на спине с руками и ногами, разведенными в стороны под углом 30-45º. При этом пару измерительных электродов закрепляли на линиях сочленения костей предплечья и кисти, а также голени и стопы соответственно, а пару токопроводящих электродов - на 4-5 см дистальнее [2, 3]. Локально, в абдоминальной области, в положении испытуемого стоя в естественной, характерной для него позе регистрировали значение активного сопротивления: при оценке подкожного жироотложения (RS) - с креплением токопроводящих электродов на расстоянии 12 см, а измерительных электродов - на расстоянии 7 см от пупка слева и справа в горизонтальной плоскости, клеммами вниз [13]; при оценке висцерального жироотложения (RV) - с креплением токопроводящих электродов в надпупочной и симметричной ей точке горизонтальной плоскости на спине, а измерительных электродов - в той же горизонтальной плоскости на левой стороне тела на расстоянии 1/8 обхвата живота от указанных точек, клеммами вниз [12]. При реализации локальных схем измерений расстояния до указанных антропометрических точек рассчитывали от воображаемой средней линии электрода. Рассчитывали индексы подкожного (RS×ОТ2) и висцерального жира (RV×ОТ2). Анализировали взаимосвязи параметров импеданса с традиционными маркерами жироотложения: измерениях в стандартном отведении «запястье-голеностопный сустав». Все измерения проводили с соблюдением правил биоэтики (экспертное заключение комитета по этике Медицинского института РУДН, протокол № 31 от 22.03.2018 г.), подписанием информированных согласий на проведение обследования для каждого испытуемого и конфиденциальным (деперсонифицированным) использованием полученных данных. Статистическую обработку данных проводили в пакетах программ Minitab 18.1 и MS Excel 2010. Для анализа ассоциаций между признаками рассчитывали коэффициент корреляции Спирмена. Значимость различий между группами оценивали по критерию Манна-Уитни (при критическом уровне значимости p=0,05). Результаты исследования. Большинство анализируемых показателей значимо различались в зависимости от пола (табл. 1). Значения ИМТ варьировали в пределах от 15,4 до 34,2 кг/ м2. Согласно классификации ВОЗ, 71 студент (68,9 %) имел нормальную, 14 (13,6 %) - недостаточную, а 18 (17,5 %) - избыточную массу тела (в том числе 4 - с ожирением I степени). Медианные значения активного сопротивления значимо различались в зависимости от пола только для измерений в стандартном отведении «запястье-голеностопный сустав» (табл. 2). Значения безжировой массы тела (БМТ) были выше в подгруппе мужчин, а %ЖМТ - в подгруппе женщин; значимые различия ЖМТ отсутствовали. Толщина КЖС на конечностях у женщин была выше, чем у мужчин; статистически значимые различия толщины КЖС на туловище отсутствовали. Локальный импеданс RS и индекс подкожного жира RS×ОТ2 коррелировали с толщиной КЖС выше (максимальные значения 0,90 и 0,88 в подгруппах мужчин и женщин соответственно), чем RV и «общий» импеданс R (табл. 3). Указанные корреляции были выше, чем для ОТ, ИМТ и других традиционных маркеров жироотложения (максимальные значения 0,85 для ИМТ в подгруппе мужчин и 0,77 для %ЖМТ в подгруппе женщин, данные не показаны). Более выраженные корреляции с параметрами локального импеданса наблюдались для КЖС в абдоминальной области, менее выраженные - на груди и голени. Корреляции параметров импеданса с толщиной КЖС были, в среднем, выше в подгруппе мужчин. Значения индекса висцерального жира RV× ×ОТ2 в подгруппах женщин и мужчин при низких значениях %ЖМТ (до 10-15 % у мужчин и 17-22 % у женщин) изменялись мало, а затем росли с увеличением %ЖМТ (рисунок). Обсуждение полученных данных. В результате проведенного исследования впервые в России апробированы две известные методики локальной импедансометрии для оценки содержания подкожного и висцерального жира в абдоминальной области с использованием отечественного биоимпедансного оборудования. Результаты измерений, получаемые различными устройствами для импедансометрии, могут не соответствовать друг другу [5, 8, 15]. Прежде всего, здесь имеет значение качество электронной схемы измерительного устройства и применяемых электродов, а также соответствие используемых отведений и частот переменного тока. Например, при применении импедансной спектроскопии в алгоритмах может использоваться оценка значения импеданса для индивидуальной характеристической частоты тока (при которой реактивная составляющая импеданса максимальна), а в остальных случаях чаще используется традиционная частота тока 50 кГц. Упомянутый выше анализатор Maltron BioScan 920-II (Великобритания) является многочастотным, а реализованные алгоритмы оценки подкожного и висцерального абдоминального жира не опубликованы. Заранее было неясно, позволяют ли возможности стандартного отечественного оборудования рассчитывать на получение сопоставимых результатов. Полученные данные указывают на возможность более точной по сравнению с традиционными маркерами жироотложения и показателями измерений в стандартном отведении «запястье-голеностопный сустав» оценки содержания подкожного жира в абдоминальной области по схеме H. Scharfetter и соавт. [13] на основе одночастотной локальной импедансометрии в группе условно здоровых людей молодого возраста. Для характеристики эффективности метода при оценке висцерального жира по схеме M. Ryo и соавт. [12], проверки и уточнения расчетных формул для оценки площади абдоминального и висцерального жира в поперечном сечении туловища, оптимизации частотного диапазона измерений необходимо сочетанное применение референсного метода (например РКТ) и импедансной спектроскопии. При этом измерения в стандартном отведении желательно выполнять по полисегментной (восьмиэлектродной) схеме с целью дополнительной оценки информативности импеданса туловища. В соответствии с рекомендацией ВОЗ, верхней границей интервала подросткового и юношеского возраста считается возраст 24 года [9]. К возрастному интервалу от 19 до 24 лет относили 87 % студентов рассматриваемой выборки. Основным вопросом исследования являлась величина корреляции параметров локальной импедансометрии с показателями жироотложения в абдоминальной области. Можно предположить, что ведущим фактором, влияющим на величину указанной корреляции в рассматриваемом возрастном диапазоне, является распределение значений ИМТ или ОТ: чем больше разброс значений, тем выше корреляция. В обследованной сравнительно однородной группе студентов вуза с преимущественно нормальными значениями ИМТ наблюдалась сильная прямая корреляционная связь локальных параметров импедансометрии RV и RS в подгруппе мужчин (r=0,82) и умеренная связь - в подгруппе женщин (r=0,66), что может объясняться пропорциональным развитием жировой ткани в молодом возрасте. Таким образом, значимый результат был получен для «самого неблагоприятного» случая - относительно малого разброса значений ИМТ в условиях, когда средние значения ИМТ соответствовали норме. В предлагаемой работе введены в научный оборот новые термины - индексы висцерального и подкожного жира. Показатель «индекс висцерального жира» был выделен из класса независимых переменных линейных регрессионных моделей, использованных в статье [16] для оценки площади поперечного сечения висцерального жира на уровне пупка. Индекс подкожного жира был введен по аналогии. Можно предположить, что отношение этих индексов (т.е. величина RV/RS) пропорционально отношению площадей висцерального и подкожного жира и может быть использовано для классификации типа жироотложения в абдоминальной области. Благодарности Авторы выражают признательность сотрудникам Научно-исследовательского института и Музея антропологии МГУ им. М. В. Ломоносова Е. З. Годиной, Э. А. Бондаревой, Л. В. Задорожной и И. А. Хомяковой за предоставленное антропометрическое оборудование, набор ЭКГ электродов и полезные обсуждения. Авторы благодарят студентов Медицинского института РУДН, принявших участие в исследовании. Теоретическая часть исследования выполнена при поддержке РФФИ (грант № 18-59-94015 для СГР). Вклад авторов: Концепция и дизайн исследования: А. Е. С., К. Х. Г. К., С. Г. Р. Сбор и обработка материала: А. Е. С., Э. Г. О. Статистическая обработка данных, начальный вариант рукописи: С. Г.Р. Анализ и интерпретация данных: С. Г. Р., А. Е. С., Э. Г. О., К. Х. Г. К. Написание текста: С. Г. Р., А. Е. С., Э. Г. О., К. Х. Г. К. Авторы сообщают об отсутствии в статье конфликта интересов.

About the authors

A. E. Soloveva

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: anzhela.solovieva@gmail.com
Institute of Medicine 8 Miklukho-Maklaya St., Moscow 117198

E. Gil-Ordoñez

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University); University of Caldas

Email: edinson.521416304@ucaldas.edu.co
Institute of Medicine; Faculty of Health Sciences 8 Miklukho-Maklaya St., Moscow 117198; Calle 65 № 26-10, Manizales, Colombia

C. H. Gonzáles-Correa

University of Caldas

Email: clara.gonzalez@ucaldas.edu.co
Faculty of Health Sciences Calle 65 № 26-10, Manizales, Colombia

S. G. Rudnev

Marchuk Institute of Numerical Mathematics; Federal Research Institute for Health Organization and Informatics of Ministry of Health of the Russian Federation

Email: sergey.rudnev@gmail.com
Department of Health Statistics Analysis 8 Gubkin St., Moscow 119333; 11 Dobrolyubov St., Moscow 127254

References

Supplementary files