Технология InBody

Человеческое тело и импеданс

Биоэлектрический анализ импеданса (BIA) измеряется путем воздействия переменного тока на человеческое тело.

Понятие сопротивления

Чтобы лучше представить, как это работает, представьте поток автомобилей в движении. Ваш автомобиль является источником напряжения или тока, а шоссе, на котором вы находитесь, — это вода для тела. Если бы не было других автомобилей, вы могли бы свободно проехать по шоссе, не было бы никакого сопротивления, так же, как если бы в человеческом тебе не было бы ничего кроме воды.

Но вода не единственный элемент в человеческом теле, так же, как вы не единственный автомобиль на дороге. Чем больше машин выезжает на дорогу, тем дольше вам нужно ехать по ней, создавая сопротивление. Другие элементы, — жир, мышцы, кости и минералы создают сопротивление к электрическому течению, которое идет через ваше тело.

В технологии биоимпедансометрии (BIA) подразумевается, чем больше жидкости в организме, тем ниже сопротивление. Жировые клетки не проводят электрический ток. Мышечная ткань содержит большое количество воды, поэтому ток проходит именно через воду, содержащуюся в клетках мышц , тощей массы и через внеклеточную воду. Чем больше воды в теле, тем проще электрическому току проходить через тело, тем ниже сопротивление.

Понятие реактивного сопротивления

Реактивное сопротивление помогает измерить способность клетки хранить энергию и является косвенным измерением прочности и целостности клетки. Реактанс — перспективный показатель, который может быть использован в клинической нутрициологии, реаниматологии и других смежных направлениях.

Вывод

Импеданс равен векторной сумме активного и реактивного сопротивления, что используется для измерения биоимпедансным анализатором для определения состава тела. BIA анализатор измеряет импеданс человека, взяв за основу модель цилиндра.

Импеданс рассчитывается по двум формулам:

1. Вычисление объема цилиндра (объем = длина x площадь)

2. Характеристика импеданса: импеданс обратно пропорционален площади поперечного сечения и прямо пропорционален длине.

Зная сопротивление и длину цилиндра, мы можем измерить объем общей воды тела.

В человеческом теле применяется та же формула, где длина будет равна высоте человека. Следовательно, мы можем посчитать общее количество воды в теле, зная импеданс и рост человека. Поэтому необходимо знать точный рост человека.

История технологии BIA

1969 — Хоффер и индекс импеданса

В 1969 году Хоффер провел серию экспериментов, чтобы доказать, что общая вода тела и биологический импеданс сильно коррелируют, предполагая, что измерение импеданса может быть использовано для определения общей воды тела. Он показал, что квадратное значение высоты, деленное на импеданс, сильно коррелирует с общей водой тела.

Хоффер провел измерения импеданса правой половины тела, включая правую руку, туловище и правую ногу. Квадратное значение, разделенное на импеданс, показало коэффициент корреляции 0,92 с общей водой в организме, который был выше, чем другие показатели, включая массу тела. Уравнение Хоффера доказало индекс импеданса, используемый в BIA сегодня.

1979 — RJL Systems и первый измеритель импеданса

В 1979 компания RJL Systems создала первый коммерческий аппарат для измерения метода импеданса, который вскоре стал популярен. Прибор измерял импеданс, прикрепляя электроды на тыльную сторону правой руки и верхнюю часть правой стопы пациента и проводя ток 50 кГц через правую половину тела.

До этого состав тела измерялся калипометрией или подводным взвешиванием. Такие методы должны выполняться квалифицированными специалистами, и сложны в установке. Кроме того, не всем пациентам подходят. BIA был легким, быстрым и доступным. Поэтому, много исследователей состава тела, нутрициологов и медицинских специалистов начали использовать BIA.

1980-е — Открытие ограничений для BIA с эмпирическими данными

Исследования Лукаски, Сегала и других ученых ускорили эволюцию BIA. Исследования доказали, что BIA имеет высокую корреляцию с методами золотого стандарта, такими как подводное взвешивание и DEXA. Но технические ограничения BIA начали проявляться в конце 1980-х годов.

Одним из ограничений было то, что метод BIA предположил, что человеческое тело имеет форму одного цилиндра и использует одну частоту (50 кГц). Это, возможно, сработало для пациентов со стандартными типами тела, но это было не так точно для других групп населения. Таким образом, исследователи придумали различные уравнения в дополнение к индексу импеданса, чтобы дополнить техническое ограничение BIA и достичь большей точности для групп пациентов разного возраста, пола и т.д.

1980-е — Лукаски и Кушнер разрабатывают эмпирические уравнения

Чтобы повысить точность результатов, исследователи придумали эмпирические уравнения, которые использовали эмпирические данные, такие как пол и возраст для расчета состава тела человека.

Эмпирические данные-это знания, полученные путем наблюдений или экспериментов. Собирая данные по выборочной совокупности, которая (будем надеяться) представляет собой дисперсию всей совокупности, исследователи пытаются вывести тенденции, которые могут быть использованы для прогнозирования результатов. В составе тела исследователи выделяют изменения в мышечной и жировой массах; они используют эти данные для прогнозирования состава тела на основе определенных переменных (возраст, пол, этническая принадлежность и т.д.)

В 1986 году, Лукаски опубликовал уравнения с использованием индекса сопротивления, массы тела и реактивного сопротивления; и в 1986г. Кушнер опубликовал уравнения с помощью индекса сопротивления, массы тела и пола.

Хотя эмпирические оценки могут дать вам точную оценку состава тела среднестатистического человека, существуют значительные проблемы, когда они используются в медицинских целях.

Предположим, что существует устройство, использующее эмпирическое уравнение для расчета общей воды в организме. И 2 человека, которые имеют такое же количество безжировой массы тела, но одному человеку 30 лет, а другому 40 лет. Несмотря на то, что они имеют одинаковое количество безжировой массы тела, эмпирические уравнения рассчитают, что эти два человека будут иметь 0,8 л разницы в общей воде тела только из-за возраста, который не является ни справедливым, ни точным.

1980-е — Домашние устройства BIA

Из-за технологических ограничений устройства BIA стали устройствами домашнего пользования, в медицине не использовались. В конце 1980-х годов японские производители выпустили различные типы устройств, основанных на смещении состава тела, которые широко использовались общественностью. Некоторые приборы измеряли импеданс между двумя руками, измеряя тем самым импеданс верхней части туловища. Это было малоэффективным измерением и не точным.

1992 — Кушнер и предложение сегментарного анализа

В 1992 году Кушнер утверждал, что человеческое тело состоит из пяти цилиндров (правая рука, левая рука, туловище, правая нога, левая нога) вместо одного.

В то время как тонкие конечности влияют на общий импеданс, туловище, которое имеет наибольшую площадь поперечного сечения, оказывает небольшое влияние на импеданс. Однако, поскольку туловище составляет 50% тощей массы тела, Кушнер подчеркнул, что измерение импеданса туловища отдельно было бы очень важно.

Одного измерения полного импеданса было бы недостаточно, но все пять частей должны измеряться отдельно на разных частотах, делая различие между внеклеточной водой и внутриклеточной водой. Другими словами, технические ограничения BIA должны быть преодолены путем измерения различных частей на разных частотах.

1996 — доктор Ча создает анализатор состава тела

В 1996, доктор Кичул Ча, биоинженер Гарвардской медицинской школы, впервые в мире разработал 8-ми точечную систему электродов с сегментарным анализом , которая измеряет импеданс для 5 различных частей тела на множественных частотах.

Измерение импеданса путем подачи многочастотных токов проводилось отдельно на 5 частей тела. Более того, измерение позволяет отдельно проверять импеданс торса. Это дало очень точные результаты без использования эмпирических данных. Таким образом, анализаторы состава тела стали точным медицинским прибором. Значения импеданса для всех цилиндров, включая туловище, можно найти на листе результатов InBody.

Много продуктов BIA сегодня обеспечивают массу мышц для каждой части тела. Однако, большая часть из таких продуктов неспособна принять секционные измерения импеданса. Однако, как показано на листе результатов InBody, вы можете видеть значения импеданса всех пяти частей тела, включая туловище, с использованием как высоких, так и низких частот.

Революция технологии BIA с InBody

4 основополагающие технологии InBody для самых точных результатов BIA, которые сопоставлены к методам золотого стандарта.

Использование InBody патентованной технологии ручных электродов позволяет фиксировать постоянную точку начала измерения в верхней части тела, в которой точкой начала измерений будет являться запястье, и в нижней части тела, в которой начальной точкой измерения будет являться лодыжка. Подобная модель измерения позволяет четко фиксировать длину цилиндра, в данном случае тело человека, что важно при определении импеданса в теле человека.

При повторных измерениях это минимизирует риск смещения начальной точки измерения, и соответственно изменение некоторых показателей. Воспроизводимость результатов InBody 99% при повторном анализе.

InBody использует лодыжку и запястье как начальную точку измерения, по той причине, что ладони и стопы по форме плоские, они создают дополнительное сопротивление, что повлияет на показатели импеданса в целом и показатели состава тела соответственно.

В отличии от большинства анализаторов состава тела и весов-анализаторов, имеющих контакт только со стопами или со стопами и хватом руки при измерении, анализаторы состава тела InBody имеют 8 тактильных электродов, которые позволяют измерять параметры импеданса по 5 сегментам тела, а не рассчитывать его значения и параметры состава тела на основе среднестатистических данных.

Например, у других анализаторов при контакте с телом и измерении только с помощью электродов по хвату руки измерение импеданса происходит только в верхней части тела. Соответственно параметры состава тела нижней части не измеряются, а рассчитываются на основе средних значений. То же самое происходит, если измерять электродами для стоп и по хвату руки — реальный компонентный состава тела не отражается.

Анализатор состава тела InBody имеет 8 контактных электродов для большого пальца и стоп ног.

А при измерении импеданса анализаторами или «умными» весами, имеющими контакт только со стопами ног, расчет импеданса производится только в нижней части туловища. Значения состава тела для верхней части тоже рассчитываются на основе эмпирических данных.

При измерении состава тела с электродами для стоп и по хвату руки традиционными биоимпедансными анализаторами измерение импеданса происходит не по всем сегментам тела, а рассчитывается, что не отражает реального компонентного состава тела.

Аппараты InBody учитывают такие физические значения как высота и плотность цилиндра. Для корректных измерений импеданса важно фиксировать точки начала измерения, определяя стабильную и постоянную высоту цилиндра. В данном случае в качестве цилиндра воспринимается тело человека. Патентованная технология формы ручек аппаратов фиксирует стабильную точку начало измерения «линейкой», которой выступает большой палец.

Прямой сегментарный анализ

Отличие технологии прямого сегментарного измерения (DSM-BIA) от других подобных аппаратов измеряющих биоимпеданс тела, состоит в том, что они рассматривают тело человека как единый цилиндр и оценивают сегменты тела на основе математических расчетов, а не измеряют их. Различия в телосложении, размере рук, ног и туловища требуют отдельного измерения каждого сегмента, для того чтобы данные о составе тела конкретного человека были точными с учетом всех особенностей его тела.

Большая часть тощей массы тела (ТМТ) находится в туловище. Это означает, что туловище будет иметь высокую проводимость при измерении, более 50%. Именно поэтому корреляция с общей сопротивляемостью тканей всего тела будет очень низкой. В отличии от техники других аппаратов измерения биоимпеданса тела,прямое сегментарное измерение (DSM-BIA) анализатора InBody отражает малейшие изменения распределения жидкости в туловище. Повышенная чувствительность технологии (DSM-BIA), используемая в аппаратах InBody, позволяет увидеть изменения компонентного состава тела с разбегом от 100 грамм с высочайшей точностью.

Измерение импеданса туловища происходит при движении тока от правой ладони через туловище до правой стопы. Напряжение считывается с левого большого пальца, через туловище до левой пятки.

Возможность InBody измерять показатели биоимпеданса туловища — это важнейшее преимущество перед другими анализаторами состава тела. В туловище содержится большой объем жидкости, именно поэтому важно измерить импеданс в каждом сегменте отдельно.

Проверьте, чтобы значение импеданса в туловище не превышало 40Ω. Туловище является самым коротким и в то же время самым широким сегментом тела, поэтому значения импеданса в нем самые низкие. В большинстве случаев значение импеданса в туловище не больше 40Ω и не меньше 10Ω.

Мультичастотный анализ

Биоимпедансные анализаторы состава тела, использующие одну частоту измерения, могут оценивать постоянное значение соотношение внутриклеточной и околоклеточной жидкости (ОКЖ/ВЖК).Тем не менее, распределение внутриклеточной и околоклеточной жидкости зависит от разных факторов: старение, травма, заболевания и нутритивный статус. Многие исследования подтверждают вывод, что использование одной частоты при измерении биоимпеданса не определяет различия в изменении ОКЖ и ВКЖ, ограничивая применение только на конкретные группы людей.

Технология мультичастотности позволяет выявить распределение соотношения ОКЖ/ВКЖ в различных секторах, определяя сопротивление ОКЖ на малых частотах. На высоких частотах определяется показатель общей воды в организме (ОВО). На основании двух показателей вычисляется данные о внутриклеточной жидкости.

Использование мультичастотного метода анализа InBody повышает возможность отслеживания изменения внутри и внеклеточных секторах, позволяет более точечно диагностировать состояние здоровья людей. Применяется не только в клинических условиях.

Симультанное мультичастотное сегментарное измерение

Технология SMF-BIA самая чувствительная технология к изменению компонентного состава тела и изменению распределения жидкостных сред на уровне клеток. Она представлена в новом поколении оборудования InBody 770.

Данная технология представлена в новом поколении оборудования InBody 770. Данная модель биоимпедансного анализатора состава тела была впервые представлена в 2014 году.

Особенности технологии состоит в том, что в процессе измерения одновременно 6 частот электрического тока проходят через ткани организма, что создает прецизионный уровень точности измерения жидкостных сред на клеточном уровне.

Отсутствие эмпирической оценки

Эмпирические оценки или учет среднестатистических данных основаны на общих особенностях, тенденциях и стандартах отдельных демографических групп людей, таких как возраст, пол, этническая принадлежность.

При учете этих данных можно увидеть большие различия в результатах. Как примеру, учет эмпирической оценки будет влиять на точность результата и не должен применяться вне определенных демографических групп, для которых эти стандарты были созданы.

Даже люди, находящиеся в определенной демографической группе, к которым могут быть применены усредненные данные, собранные в результате наблюдений, могут значительно отличаться под действием таких факторов, как диета, упражнения, образ жизни и состояние здоровья в целом, что не может учитываться и приниматься в расчет при определении стандартов среднестатистических данных. Подобная вариативность каждого человека постоянно встречается среди физически здоровых людей, но еще более явную выраженность это имеет в медицинской сфере, например, два больных онкологией имеют различные синдромы.

Отсутствие эмпирической оценки позволяет InBody измерять параметры состава тела, а не предугадывать их на основе заданных стандартов.

Исследователи Университета Бэрри (Barry University, USA) провели эксперимент в ходе которого у 150 человек измерили состав тела с учетом параметра процентное содержание жира (ПСЖ) на анализаторе состава тела InBody, не использующим эмпирическую оценку, традиционном биоимпедансном анализаторе, использующего эмпирическую оценку, и эталонном оборудовании DEXA — метод двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрией.

При исследовании мужчин результаты DEXA составили в диапазоне 6,1% и 44,3%, результаты InBody, не использующего эмпирическую оценку, составили 7,4% и 43,2%. В то время как результаты традиционных биоимпедансных анализаторов, использующих эмпирическую оценку, составили 5,8% и 34,7%, что по максимальному значению составило разницу в 10% в корреляции с эталонным методом DEXA.

Значительная разница в полученных значениях между DEXA и анализаторами состава тела, использующих эмпирическую оценку — это то, что при использовании эмпирической оценки результат стремиться к нормальному значению (стандарту).

Анализаторы состава тела InBody, не использующие эмпирическую оценку, имеют различия значений в диапазоне по причине разных значений импеданса. Ведь 100% влияние на результат оказывают параметры импеданса. Эмпирические данные используются только для определения шкалы нормальных значений, чтобы сравнивать ваш состав тела с людьми такого же пола и возраста. Например, мужчины предрасположены к большему объему мышечной массы чем женщины.

Поэтому InBody используют в медицине, здравоохранении, бьюти-индустрии и фитнесе, потому что он показывает именно ваш состав тела, не опираясь на усредненные значения.