Technologie Accuniq

„Pohlaví a věk nejsou jen měřítkem zkušeností, ale jsou to faktory, které zpřesňují měření.“

Rozdíly mezi teoretickými předpoklady metody BIA a skutečným tvarem a složením lidského těla vyžadují použití sofistifikovaného vzorce, na jehož základě bude možné výsledky měření BIA převést na složení těla. Proto byl společností Selvas Healthcare Inc. (dříve Jawon Medical Co., LTD) vyvinut nový vzorec, který nepoužívá pouze hodnotu impedance a výšku člověka, ale navíc operuje i s dalšími předvídatelnými faktory, jako jsou hmotnost, pohlaví a věk. K vývoji nového vzorce pro výpočet množství tukové tkáně bylo nutné provést klinické experimenty, zahrnující faktory, kterými jsou pohlaví a věk.

Technologie Accuniq

Analyzátory složení lidského těla obchodní značky Accuniq, společnosti Selvas Healthcare Inc., jsou vyvinuty tak, aby jejich výsledky byly v souladu s výsledky získanými vyšetřením lékařskou metodou izotopického zředění. Tato metoda je v současnosti považována za „zlatý standard“ pro měření rozložení tělesné vody.

Klinické testování

V průběhu studií byly porovnávány výsledky získané metodou BIA a lékařskou metodou izotopického zředění a následně zjištěna jejich vzájemná korelace.

Metoda izotopického zředění je založena na měření distribuce vybraných izotopů ve vodě, obsažené v tkáních. V přírodě se chemické prvky vyskytují často ve více izotopech, jejichž poměrné zastoupení je víceméně konstantní. Například vodík ve vodě je tvořen z 99,99 % 1H; 0,015 % 2H (deuterium). Třetí izotop, 3H (tritium), se v přírodě vyskytuje ve velmi zanedbatelném množství.

Při vyšetření se pacientovi dá vypít známý objem nápoje s přesně známou koncentrací konkrétního izotopu, například deuteria či tritia. K měření jeho koncentrace v tělesných tekutinách dochází po 3-4 hodinách od požití. Jelikož se deuterium či tritium (ve formě vody) distribuují pouze ve formě vody, je úroveň snížení koncentrace, tedy zředění, úměrná množství vody v těle. Postup je to však zdlouhavý, vyžaduje návštěvu specializovaného pracoviště. Výhodou je vysoká přesnost takového vyšetření. Princip metody je na obrázku níže.

Obrázek: Princip metody izotopického zředění, která je používána jako „zlatý standard“ a pomocí něhož jsou kalibrovány přístroje firmy Jawon Medical Co., LTD. Obrázek převzat ze stránek Jawon Medical Co., LTD.

Vývoj vzorce

Na základě Lukaskiho rovnice vyvinula společnost Jawon Medical Co., LTD vzorec, kde byly dosazeny hodnoty konstant, které byly vypočteny na základě výsledků experimentů metodou izotopického ředění. Lukaskiho rovnice je uvedena níže.

Na rozdíl od Lukaskiho rovnice nepoužívá hodnotu odporu lidského těla, nýbrž jeho bioelektrickou impedanci. Hodnoty koeficientů A, B, C, D a E ve vzorci vyvinutém firmou Selvas Healthcare Inc. (dříve Jawon Medical Co., LTD) byly nákladně získány pomocí lékařských měření metodou izotopického zředění a jsou proto obchodním tajemstvím firmy.

Poznámka: Rovnice vyvinutá firmou Selvas Healthcare Inc. (dříve Jawon Medical Co., LTD) používá k přesným výpočtům údaje o výšce, impedanci, hmotnosti, věku a pohlaví jedince. Výsledky porovnávající hodnoty složení těla získané touto rovnicí a metodou izotopického ředění byly publikovány v prestižním vědeckém časopise.

Obrázek: Srovnání metody izotopického zředění a měření složení těla pomocí analyzátoru X-SCAN firmy Selvas Healthcare Inc.

Obrázek: Výborná korelace mezi metodou izotopického zředění a výsledky přístrojů Jawon Medical Co., LTD. Výsledky publikovány ve významném vědeckém časopise.

 5 faktorů

Pět faktorů hraje velmi významnou roli v měření tělesného tuku a břišního tuku. Selvas Healthcare Inc. (dříve Jawon Medical Co., LTD) používá pět faktorů pro výpočet složení těla od počátku výroby vlastních přístrojů v roce 1996.
Při měření metodou BIA se předpokládá, že lidské tělo je homogenním vodičem ve tvaru válce. Na základě tohoto předpokladu jsou pak vypočteny hodnoty pro celkový obsah vody v těle a tělesného tuku. Ve skutečnosti lidské tělo není homogenním vodičem válcového tvaru. Proto je pro zvýšení přesnosti měření používáno pět faktorů – hmotnost, pohlaví, výška, věk a impedance.

 

 Tetrapolární elektrody

Selvas Healthcare Inc. (dříve Jawon Medical Co., LTD) analyzuje složení těla velmi přesně díky použití metody čtyř elektrod.
Selvas Healthcare Inc. (dříve Jawon Medical Co., LTD) používá metodu měření se čtyřmi elektrodami. Tato metoda je relativně složitá, ale je velmi přesná. Elektrody jsou umístěny na obou rukách, na chodidlech a v některých případech i nad kotníky. Z těchto až 12 dotykových elektrod je použito 8 pro měření impedance, proto se tato metoda nazývá tetra-polární metoda s 8 dotykovými elektrodami.

Bi-polární metoda měření

Proudové elektrody vedou elektrický proud do lidského těla a napěťové elektrody slouží k detekci impedance. Bi-polární metoda měření neodděluje proudovou a napěťovou elektrodu, používá tedy jedinou elektrodu pro oba účely. Tím se velmi zjednodušuje zapojení celého elektrického obvodu a také množství elektrod je nízké. Výhodou tohoto řešení je jednoduchost a pohodlnost práce s přístrojem.
Nejmenší počet elektrod jsou 2 (kladná elektroda, záporná elektroda). Elektrody mohou být připojeny k tělu na obě ruce a nohy, takže počet elektrod může být navýšen až na 8 (bi-polární elektrodová metoda s využitím 8 dotykových elektrod).
Tato metoda byla vyvinuta Thomassetem, který provedl počáteční studie využívající měření elektrické impedance jako indexu obsahu celkové tělesné vody již v roce 1963. Přesnost metody byla nízká kvůli odporu v místě kontaktu s elektrodami.

 

 Obrázek: Princip bi-polární metody měření bioimpedance. Převzato ze stránek Jawon Medical Co., LTD.

Tetra-polární metoda měření

Tetra-polární metoda měření odděluje proudovou a napěťovou elektrodu. Hoffer a kol. (1969) a Nyboer (1970) vyvinuli tuto metodu, aby odstranili slabá místa bi-polární metody měření. Výsledkem bylo významné snížení kontaktního odporu.
Minimální počet elektrod, které jsou k provedení potřeba, jsou 4 (kladná a záporná proudová elektroda, kladná a záporná napěťová elektroda). Elektrody mohou být umístěny na obě ruce a nohy, proto je možné jejich počet zvýšit na 8 (tetra-polární metoda měření s 8 dotykovými elektrodami).

 Obrázek: Princip tetra-polární metody měření bioimpedance. Převzato ze stránek Jawon Medical Co., LTD.

Srovnání metod

 
Tetra-polární metoda
Bi-polární metoda
Typ elektrod
Dvě oddělené elektrody. Proudová a napěťová elektroda jsou použity nezávisle.
Jedna elektroda pro proud i napětí
Minimální počet elektrod
4 (2 proudové + 2 napěťové)
2 (kladná a záporná elektroda)
Použitá technika
Tetra-polární metoda měření s 8 dotykovými elektrodami
Bi-polární metoda měření s 8 dotykovými elektrodami
Výhody
Proudová a napěťová elektroda jsou použity v jednom místě
Jednoduché zapojení
Nevýhody
Složité zapojení.
Nízká přesnost (vysoký odpor v místě kontaktu)

Multifrekvenční analýza

Selvas Healthcare Inc. (dříve Jawon Medical Inc., LTD) používá MF-BIA, které měří s frekvencemi od 1 do 1 000 kHz.

Proudy o frekvencích, které jsou nižší než 100 kHz, procházejí podél buněčných membrán. Proto jsou využívány pro měření extracelulární vody (extracellular water, ECW). Proudy o frekvencích nad 100 kHz procházejí skrze buněčné membrány. Proto se používají pro měření celkové tělesné vody (total body water, TBW). Na základě vztahu mezi celkovým množstvím tělesné vody (TBW) a množstvím extracelulární tekutiny (ECW) může být vypočteno i množství vnitrobuněčné tekutiny (intracellular water, ICW).

TBW = ICW + ECW

Použitím charakteristických frekvencí může být měřena extracelulární a celkové množství vody odděleně. Tento postup měření pomáhá zejména při diagnostice rovnováhy vody v těle, otoků.

Obrázek: Princip multi-frekvenční BIA: Frekvence vyšší než 100 kHz procházejí skrze buněčné stěny (měří se tak celková tělesná voda), zatímco frekvence nižší než 50 kHz buněčnou membránou neprocházejí (měří se tak pouze extracelulární kapalina). Převzato z Jawon Medical Co., LTD.

Frekvence je počet opakování v průběhu jedné vteřiny. Pokud se jedná o jedno celé opakování, je frekvence 1 Hz, pokud jsou opakování 2, frekvence je 2 Hz atd.

Břišní (viscerální) tuk

Pro prevenci nemocí spojených se životním stylem je třeba detailní a přesná analýza břišního tuku.
Analyzátory složení těla firmy Jawon Medical Co., LTD rozlišují hmotnost viscerálního a podkožního tuku. Abdominální tuk je vyhodnocen jako hladina viscerálního tuku a každý tak může snadno porozumět výsledkům. Detailní analýza abdominálního tuku obsahuje informace o současné ploše tuku a graf, který ukazuje pravděpodobný vývoj změny jeho obsahu v budoucnosti. Je to tedy velmi užitečná pomůcka v prevenci onemocnění spojených s nevhodným životním stylem.

Abdominální tuk

Břišní tuk je často důsledkem nesprávných životních návyků, nadměrného pití nápojů s vysokým energetickým obsahem, západními stravovacími návyky, přejídáním, nevyváženou stravou atd. Důvodem, proč se břišní tuk stává zvláštním zdravotním problémem pro muže je, že většina zaměstnanců přijímá mnoho kalorií v odpoledním a večerním čase na různých pracovních večeřích a party, zatímco energetický výdej nestačí na spálení nadbytečných kalorií. Tyto nadbytečné kalorie jsou pak uloženy v oblasti břicha. Abdominální tuk snižuje i prokrvení orgánů a tím narušuje jejich funkci. Sekrece enzymů a hormonů klesá v průběhu noci a tak je nadbytečná energie ukládána ve formě tuku. Proto není vhodné jíst ve večerních hodinách nadměrné množství energie. Snížení hladiny těchto hormonů společně se stárnutím vede k postupnému ukládání tuku. Hladina růstového hormonu se snižuje v průběhu stárnutí na 30-50 % hodnoty naměřené v průběhu dospívání. Snížení hladiny růstového hormonu vede ke zvýšení hmotnosti tělesného tuku a zvětšení břicha. Navíc, dochází ke snížení svalové hmoty na rukou a nohou, snižuje se tělesná síla. Postupně se tento kruh uzavírá.
 

Diagnostika břišního tuku


Poměr obvodu pasu a boků (Waist to Hip Ratio, WHR) je obecně používaným kriteriem k hodnocení množství tuku v oblasti břicha. Počítá se jako poměr mezi těmito dvěma obvody. WHR však neumí odlišit podkožní tuk od viscerálního. Proto je toto hodnocení pouze posouzením vnějšího vzhledu. Přesné metody měření břišního tuku čítají například magnetickou zobrazovací rezonanci (Magnetic Resonance Imaging, MRI), počítačovou tomografii (Computed Tomography, CT), Dual Energy X-Ray Absorptimetry (DEXA), bioimpedanční analýzu (Bioimpedance Analysis, BIA) apod. Pro vyhodnocení plochy břišního tuku jsou používány CT či MRI snímky v oblasti L3 až L5 obratlů.

Obrázek: Srovnání metod analýzy množství viscerálního tuku. Převzato z Selvas Healthcare Inc. (dříve Jawon Medical Co., LTD.)

Počítačová tomografie (CT) břicha

CT změří nejprve celkovou plochu břišního tuku a následně vypočítá plochu podkožního tuku a nakonec spočte plochu viscerálního tuku odečtením těchto dvou hodnot od sebe.

Obrázek: CT snímky mezi L3 a L5. Převzato z Jawon Medical Co., LTD.

Viscerální typ je také nazýván břišní tučností a potřebuje agresivní léčbu. To patrné z výpočetní tomografie. Na obrázku tvoří podkožní typ silnou vrstvu tuku pod kůží a viscerální typ je shromážděn uvnitř břišní dutiny. Viscerální typ zvyšuje riziko hypertenze a srdeční choroby, díky vysokým koncentracím krevní glukózy, sérového cholesterolu a triglyceridů. Proto je třeba tomuto údaji věnovat velkou pozornost.
Břišní tloušťka je vážnější se stárnutím a častější u mužů než u žen stejné věkové skupiny. Ženy mají tendenci přibírat na hmotnosti nejprve na kyčlích a stehnech, nakonec i na břiše v důsledku neustálého zvyšování hmotnosti. Zvlášť, když se dostanou do období menopauzy a sekrece ženských pohlavních hormonů se zastaví, tělesná konstituce se mění a začíná se hromadit viscerální tuk.

Nebezpečí viscerálního typu břišního tuku

Viscerální typ tloušťky břicha je hlavní příčinou různých kardiovaskulárních onemocnění, která jsou nejčastější příčinou úmrtí lidí ve středním věku. Výskyt onemocnění dospělých, jako hypertenze, diabetes, hyperlipidémie, srdeční choroby a cévní mozkové příhody atd. je mnohem vyšší u lidí, kteří mají viscerální typ tučnosti břicha, i když mají stejný Body Mass Index (BMI) jako ostatní. Podkožní typ zahrnuje nahromaděný tuk pod kůži a viscerální typ ve vnitřních orgánech. Viscerální typ má vyšší riziko civilizačních onemocnění, než typ podkožní. Důvodem, proč viscerální typ je nebezpečný je v tom, že lipoproteinové lipázy (LPL) jsou velmi aktivní ve viscerálním tuku. LPL jsou enzymy, které hydrolyzují triglyceridy z lipoproteinů. Vzhledem k vysoké aktivitě LPL v oblasti viscerální tuku, triglyceridy z lipoproteinů jsou snadno metabolizovány na glycerol a volné mastné kyseliny. Následně jsou volné mastné kyseliny transportovány prostřednictvím krevních cév břicha a do jater. Zvýšená hladina viscerálního tuku zvyšuje příliv volných mastných kyselin do jater. Následkem toho množství lipoproteinů s velmi nízkou hustotou (VLDL) roste. VLDL jsou produkovány v játrech a jsou konjugovanou formou lipidů a proteinů. Lipid sám o sobě je nerozpustný ve vodě, ale jakmile je konjugován s proteinem, stává se rozpustným a je
možné jej přepravovat krví, jako VLDL. Hladina lipidů v krvi se zvyšuje s nárůstem VLDL a pravděpodobnost vyvolání hyperlipidemie se stává vysokou. Proto jsou množství viscerálního tuku a míra ztučnění jater používány jako markery metabolického onemocnění u mužů.

Obrázek: Provnání podkožního a viscerálního tuku. Převzato z Jawon Medical Co., LTD.

Hladina viscerálního tuku (Visceral Fat Level, V.F.L.)

V.F.L: indikuje plochu viscerálního tuku.
a. podkožní typ: má malé množství viscerálního tuku.
b. vyvážený typ: poměr mezi viscerálním a podkožním tukem je 4:6, což je v pořádku.
c. hraniční typ: poměr mezi viscerálním a podkožním tukem přesahuje příslušnou hranici. Viscerální tuk je velmi těžké detekovat a velmi málo zvyšuje tělesnou hmotnost. Klienti z této skupiny vyžadují důkladnou kontrolu.
d. typ visceral I a visceral II: poměr viscerálního a podkožního tuku je nad příslušnou hranicí. Podle úrovně, v jaké tuto hranici přkračuje se dělí na dva typy – visceral I a visceral II. Je doporučováno skončit s pitím alkoholu, kouřením, přejídáním a zvýšením tělesné aktivity.

 Plocha viscerálního tuku (Visceral Fat Area, V.F.A.)

Plocha viscerálního tuku se vyjadřuje ve čtverečních centimetrech (cm2). Je zde velmi dobrá shoda v porovnání s CT (více jak 95 %). Optimální hodnota je ukázána společně s hodnotou aktuální plochy viscerálního tuku. Doporučený poměr mezi viscerálním a podkožním tukem je 4:6. Běžně mají zdraví dospělí jedinci obsah viscerálního tuku nižší než 10 % celkové hmotnosti tuku a méně než 40 % celkového abdominálního tuku. Jestliže je hodnota plochy viscerálního tuku větší než 100 cm2 pro muže a 80 cm2 pro ženy, je klasifikována jako viscerální tučnost.

Obrázek: Graf predikci břišní tuk ukazuje, jak by se měnila břišní tloušťka každých 5 roků, pokud jedinec bude udržovat aktuální životní styl, stravování a cvičení. Graf je založen na skutečnosti, že jak stárneme, hodnota bazálního metabolismu klesá. Vzhledem k tomu je zvýšení viscerálního tuku těžké odhalit. Tento graf může napomoci ke zvýšení motivace ke kontrole hmotnosti. Převzato z Jawon Medical Co., LTD.

Odborné publikace

Estimation of Body Fluid Volumes Using Tetra polar Bioelectrical Impedance
Measurements.”, Henry C Lukaski and William W. Bolonchuk
Aviation, Space, and Environmental Medicine. December, 1988


“Bioelectrical Impedance Analysis in Body Composition Measurement .”, NIH, USA
National Institute of Health Technology Assessment Conference Statement
December 12-14, 1994. 15.


“Comparison of total body potassium with other techniques for measuring lean body
mass in men and women with AIDS wasting.”, Colleen Cocoran, Ellen J Anderson,
Belton Burrows, Takara Stanley, Mark Walsh, Allion M Poulos and Steven Grinspoon
Am J Clin Nutr vol 72, No.4, 1053-1058. Oct. 2000


“Estimation of skeletal muscle mass by bioelectrical impedance analysis.“,
Ian Janssen, Steven B. Heymsfield, Richard N. Baumgartner, and Robert Ross
J Appl Physiol 89:465-471. 2000


“Bioelectrical Impedance Analysis(BIA) May Predict AIDS Survival”, John S. James
AIDS treatment News. 06/16/95


“Suitable Method to Body Fat Assessment and Follow-up Examination”,Ji-hyeon Gang
2005. The 10th Workshop of KOSSO in 2005, 261~269