BIA與DXA測量超重和肥胖成人人體成分分析儀的對比研究
Abstract： Objective To study the correlation and agreement of bioelectrical impedance analysis?(BIA) and dual-energy x-ray absorptiometry (DXA) in the body composition measurement of?overweight and obese adult in china. Methods 148 overweight（24≤BMI＜28）and obese（BMI≥28）adult were recruited to receive body composition measurement in Beijing（60 overweight and 88obesity）. Body fat mass (BFM)、mineral、fat free mass (FFM)、lean body mass (LBM) and percent of?body fat (PBF) were estimated by DXA and BIA, to study the Correlation and agreement of the two?measurements. Results Correlation coefficients of BIA and DEXA measurement in PBM, mineral,FFM, LBM and PBF were statistically significant (P<0.01), the correlation of PBM, FFM, LBM and?PBF were strong (r=0.989, 0.992, 0.960, 0.992), but the correlation of mineral was weak. Conclusion?BIA and DEXA measurement in PBM, FFM, LBM and PBF had good correlation and agreement.DXA and BIA were interchangeable for the assessment of PBM, FFM, LBM and PBF in Chinese?overweight and obese adult, however, BIA may be not a suitable approach for assessing mineral.
Key words：bioelectrical impedance analysis，dual-energy x-ray absorptiometry，body composition1 對象與方法
1.1 對象 2013 年 11 月 9 日至 2014 年 1 月 25 日間，在知情同意的基礎(chǔ)上，招募 BMI≥24，年齡 20~60 歲的成年人共 148 人，其中男性 61 人，女性 87 人，如表 1 所示，平均年齡為38.43±9.89 歲，平均身高為 165.39±8.30cm，平均體重為 82.97±17.41kg，平均 BMI 為 30.11±4.62，按中國成人超重和肥胖癥預(yù)防控制指南中 [6] 的肥胖、超重范圍進(jìn)行分組，24≤BMI＜28 為超重，BMI≥28 為肥胖。經(jīng)詢問病史，排除各種重要臟器病史（如心血管疾病、肺炎、肝炎、胃炎、腎炎等）、身體發(fā)育缺陷、代謝性疾病等，所有受試者分別同時(shí)采用 BIA和 DXA 測定人體成分。
1.2 測量方法 按照身高體重、BIA 和 DXA 順序依次測量。①身高體重測量儀：采用 DST-600全自動身高體重測量儀進(jìn)行身高體重測量，體重測量精度±200g，身高測量精度±1mm。②BIA 測量：使用北京東華原醫(yī)療生產(chǎn)的 DBA-550 多頻生物電阻抗人體成分分析儀測量受試者的體脂肪量（Body Fat Mass, BFM）、無機(jī)鹽（Mineral）、去脂體重（Fat Free Mass, FFM）、肌肉量（lean body mass, LBM）和體脂肪率（Percent of Body Fat, PBF）等。測量時(shí)間選擇9: 00~12: 00 或 15: 00~17: 00，受試者空腹或測前 2h 禁食，排空大小便，禁止劇烈活動，赤足，單衣，禁止攜帶較重物品及飾物，測試時(shí)室內(nèi)環(huán)境溫度保持在 24～26℃。測量前保持站立姿勢約 5min。具體操作由專業(yè)人員負(fù)責(zé)。③DXA 測量：采用美國 GE 公司 iDXA 雙能X 射線骨密度儀，選擇全身掃描。測量前受試者單衣，去除任何帶金屬、紐扣、拉鏈的高密度衣物。具體操作由臨床醫(yī)生單人負(fù)責(zé)。
1.3 統(tǒng)計(jì)方法 用 SPSS 軟件分析數(shù)據(jù)。BIA 與 DXA 人體成分分析儀測量所得身體 BFM、PBF、Muscle、Mineral 和 FFM 用均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）表示，用 Pearson 相關(guān)系數(shù)分析 BIA 與 DXA 測量結(jié)果的相關(guān)性，用 Bland-Altman 圖分析 BIA 與 DXA 測量結(jié)果的一致性。以 P<0.05 作為
有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的界定值。
2 結(jié)果
2.1 兩種方法測量結(jié)果的相關(guān)性分析 DXA 和 BIA 測量超重和肥胖人群體脂肪量、體脂肪率、肌肉量、無機(jī)鹽和去脂體重的測量結(jié)果及其相關(guān)性分析如表 2 所示。結(jié)果表明，兩種方法測量 BFM、PBF、LBM、Mineral 和 FFM 的相關(guān)系數(shù)分別為 0.989, 0.960, 0.992, 0.867,0.992，均具有非常顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），其中 BFM、PBF、LBM 和 FFM 的相關(guān)系數(shù)均大于等于 0.960，說明具有極強(qiáng)的相關(guān)性；而 DXA 與 BIA 測量 Mineral 的相關(guān)系數(shù)為 0.867，與其他人體成分相比相關(guān)性相對較差。
2.2 兩種方法測量結(jié)果的一致性分析 對 BIA 和 DXA 人體成分分析儀測量人體脂肪率的一致性進(jìn)行Bland-Altman 分析，如圖 1 所示，從圖中可以看出，148 個(gè)點(diǎn)中有 7 個(gè)位于一致性界限范圍以外，比例為 4.73%，小于 5%。在一致性界限范圍內(nèi)，BIA 與 DXA 測量結(jié)果差值的絕對值最大為 3.30，兩種方法測量結(jié)果的平均值為 39.15，這種相差的幅度在臨床上可以接受，因此可以認(rèn)為兩種方法測量的結(jié)果具有較好的一致性，兩種方法在臨床上測量脂肪率時(shí)可以互相代替使用。
對 BIA 和 DXA 人體成分分析儀測量人體脂肪量的一致性進(jìn)行 Bland-Altman 分析，如圖 2 所示，從圖中可以看出，148 個(gè)點(diǎn)中有 4 個(gè)位于一致性界限范圍以外，比例為 2.70%，小于 5%。在一致性界限范圍內(nèi)，BIA 與 DXA 測量結(jié)果差值的絕對值最大為 2.60，兩種方法測量結(jié)果的平均值為 31.10kg，這種相差的幅度在臨床上可以接受，因此可以認(rèn)為兩種方法測量的結(jié)果具有較好的一致性，兩種方法在臨床上測量脂肪率時(shí)可以互相代替使用。
對 BIA 和 DXA 測量人體肌肉量的一致性進(jìn)行 Bland-Altman 分析，如圖 3 所示，從圖中可以看出，148 個(gè)點(diǎn)中有 5 個(gè)位于一致性界限范圍以外，比例為 3.38%，小于 5%。在一致性界限范圍內(nèi)，BIA 與 DXA 測量結(jié)果差值的絕對值最大為 3.26，兩種方法測量結(jié)果的平均值為 66.33kg，這種相差的幅度在臨床上可以接受，因此可以認(rèn)為兩種方法人體成分分析儀測量的結(jié)果具有較好的一致性，兩種方法在臨床上測量脂肪率時(shí)可以互相代替使用。
對 BIA 和 DXA 測量人體無機(jī)鹽含量的一致性進(jìn)行 Bland-Altman 分析，如圖 4 所示，從圖中可以看出，148 個(gè)點(diǎn)中有 7 個(gè)位于一致性界限范圍以外，比例為 4.73%，小于 5%。在一致性界限范圍內(nèi)，BIA 與 DXA 測量結(jié)果差值的絕對值最大為 1.81，兩種方法測量結(jié)果的平均值為 3.99，這種相差的幅度在臨床上不可以接受，因此認(rèn)為兩種方法測量無機(jī)鹽含量一致性較差。從圖上可以看出，DXA 與 BIA 人體成分分析儀測量的差值都為負(fù)數(shù)，因此，與 DXA 相比，BIA 的測量結(jié)果高估了無機(jī)鹽的含量。另外還可以看出，隨著 BIA 和 DXA 測量平均值的增大，DXA 與 BIA 差值的絕對值也逐漸增大。
對 BIA 和 DXA 測量人體去脂體重的一致性進(jìn)行 Bland-Altman 分析，如圖 5 所示，從圖中可以看出，148 個(gè)點(diǎn)中有 5 個(gè)位于一致性界限范圍以外，比例為 3.38%，小于 5%。在一致性界限范圍內(nèi)，BIA 與 DXA 測量結(jié)果差值的絕對值最大為 2.99，兩種方法測量結(jié)果的平均值為 60.11，這種相差的幅度在臨床上可以接受，因此可以認(rèn)為兩種方法測量的結(jié)果具有較好的一致性，兩種人體成分分析儀方法在臨床上測量脂肪率時(shí)可以互相代替使用。
3 討論
目前測量人體成分的方法有很多，常用的有水下稱重法、皮褶厚度法、計(jì)算機(jī)斷層掃描法（CT）、DXA 及 BIA 等 [7] 。其中可以作為人體成分測量金標(biāo)準(zhǔn)的有水下稱重法、計(jì)算機(jī)斷層掃描法（CT）和 DXA -2 。而由于操作難度、使用費(fèi)用的問題，DXA 較其余兩種金標(biāo)準(zhǔn)而言更為常用，且具有掃描時(shí)間短、精度高、輻射量低等特點(diǎn)，常作為標(biāo)準(zhǔn)來評價(jià)其他體成分測量方法 [11,12] 。所以我們也選取 DXA 作為人體成分測量的金標(biāo)準(zhǔn)來驗(yàn)證 BIA 測量的準(zhǔn)確性。
Bland-Altman 分析法最初是由 Bland J M 和 Altman D G 于 1986 年提出的 [14] ，通過計(jì)算出兩種測量結(jié)果的一致性界限（limits of agreement），并用圖形的方式直觀地反映這個(gè)一致性界限。最后結(jié)合臨床實(shí)際，得出兩種測量方法是否具有一致性的結(jié)論。兩種方法的測量結(jié)果一般都存在著一定的差異，如果差值的分布服從正態(tài)分布, 則 95%的差值應(yīng)該位于 d±1.96Sd 之間，我們稱這個(gè)區(qū)間就為 95%的一致性界限，絕大多數(shù)差值都位于該區(qū)間內(nèi) [15] 。我們把 DXA 作為測量人體成分的金標(biāo)準(zhǔn)，從 Bland-Altman 分析圖中可以看出，分布于一致性界限范圍之外的點(diǎn)均小于 5%，除無機(jī)鹽之外，其他人體成分通過 BIA 和 DXA 測量的差值均符合臨床上的要求，這證明使用 BIA 進(jìn)行體成分檢測是可行的。這與 G Bedogni 等 [4]的研究結(jié)果“DXA 和 BIA 在評價(jià)病理性肥胖女性中是不可替換的”的結(jié)論相逆。
DXA 不依賴于人體組織各化學(xué)成分的固定含量，受人體水分總量變化的影響較小，具有探測個(gè)體微小變化的能力，適用于包括患者在內(nèi)各種人群的分析和研究 [16] 而且是測量骨密度的專門性器械，在無機(jī)鹽測定中具有權(quán)威性。測量結(jié)果中，Mineral 的相關(guān)性（r=0.867）明顯低于其他人體成分的相關(guān)性，Bland-Altman 分析圖中 BIA 與 DXA 測量 Mineral 差值的均值為-1.06，這說明與 DXA 相比，BIA 明顯高估了 Mineral 的含量。有兩個(gè)原因可能導(dǎo)致出現(xiàn)這種測量結(jié)果，①可能與 BIA 的測量原理有關(guān)，BIA 的測量是通過測定體內(nèi)水分和非水分的電阻抗來進(jìn)行人體成分推斷的 [2] ，Mineral 的含量是通過間接方法計(jì)算出來的，大量的數(shù)據(jù)來自于經(jīng)驗(yàn)公式；②可能與無機(jī)鹽在人體成分中所占的比例較少有關(guān)，無機(jī)鹽約占成年人體重的 5%~6% [17] ，在相同的測量精度下，與脂肪量、肌肉量、去脂體重相比更容易產(chǎn)生較大的誤差，因此，BIA 還不能替代 DXA 測量人體的無機(jī)鹽的測量。
綜上所述，BIA 和 DXA 人體成分分析儀測量人體脂肪量、肌肉量、體脂肪率和去脂體重具有高度的相關(guān)性和一致性，BIA 可以替代 DXA 用來測量中國超重和肥胖人群的體脂肪量、肌肉量、體脂肪率和去脂體重，而對無機(jī)鹽的測量兩種方法仍存在一定差異。
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