Possibilities of bioimpedance analysis in the diagnosis of obesity

Abstract


The use of additional parameters obtained with the help of bioimpedance analysis allows correctly to establish or exclude the diagnosis of obesity when conducting a survey of men. We proposed the «fat mass index» index, which has the greatest sensitivity and specificity in the diagnosis of obesity. The use of ROC-analysis allowed setting threshold values (cut-off points) in samples of a number of bioimpedanceometry indicators for diagnosing obesity according to known grades of body mass index according to the classification of the World Health Organization. Thus, for the visceral fat area, this boundary corresponds to 103,95 cm2, the fat mass index is 7,33 kg / m2, the fat mass is 22,45 kg, the percentage of body fat is 24,55% and the degree of abdominal obesity is0, 94%. Exceeding the above thresholds can be used as additional criteria for diagnosing obesity. The existence of phenotypic and metabolic heterogeneity of persons with normal body weight and obese patients is shown. It was confirmed that 93,3% of patients are metabolically unwell, and 6,7% are metabolically healthy. A similar pattern is also observed with normal body weight: a larger pool (92,4%) is metabolically healthy, and a small proportion of people (7,6%) are metabolically unwell. At present, normative values do not exist for all parameters obtained with the help of bioimpedance analysis; therefore, in the complex survey of men, the use of the optimal cut-off threshold for the studied indicators will help to identify individuals with true obesity. The results obtained should increase the diagnostic value of biomedance analysis of body composition and help to conduct an effective evaluation of curative and preventive measures for obesity by comparing the considered indicators in dynamics.

Full Text

Введение. Исследования различных авторов [1, 2, 6, 15, 16] свидетельствуют, о том что ожирение является существенным фактором риска развития некоторых хронических неинфекционных заболева- ний. Причем ожирение - это не только избыточный объем жировой ткани, но и сложный комплекс ме- таболических нарушений, приводящих к различным патогенетическим процессам в организме. В повседневной практике основным показателем, используемым для диагностики и оценки тяжести ожирения, является индекс массы тела (ИМТ). В на- стоящее время существует несколько классификаций оценки статуса питания по ИМТ. Наиболее распро- страненной и используемой в мире является класси- фикация Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) [18]. При этом современная диагностика ожирения не ограничивается определением массы тела (МТ), вычислением ИМТ, измерением окружностей и их соотношений. В последние годы доступным спосо- бом диагностики ожирения во многих медицинских учреждениях стал биоимпедансный анализ (БИА), который позволяет получать значения параметров состава тела [4, 5, 9, 11]. Это высокоинформа- тивный и неинвазивный способ, который можно использовать как в амбулаторно-поликлинических условиях, так и в условиях стационара. Он позво- ляет проводить оценку содержания висцеральной жировой ткани, обладающей максимальной гумо- ральной активностью и являющейся более неблаго- приятным фактором сердечно-сосудистого риска, чем ожирение как таковое [10, 15-17]. Кроме того, он может выявлять состояния так называемого «ожирения без ожирения», при котором ИМТ на- ходится в пределах нормальных значений, а коли- чество жировой массы существенно выше нормы [13, 14]. В реальной практике иногда встречается и другая ситуация, когда значение ИМТ превышает референтные значения, но за счет сильно развитой мускулатуры пациента. Известно, что не все тучные пациенты имеют одинаково неблагоприятный метаболический про- филь. Y. Matsuzawa, T. Funahashi, T. Nakamura [12], О. Rotar et al. [13] выделяют группу лиц с «мета- болически здоровым ожирением», а некоторых пациентов с ИМТ, находящимся в пределах нормы, 182 2 (62) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Экспериментальные исследования относят к «метаболически тучным». Эти данные диктуют необходимость выявления подобных со- стояний и разработки дополнительных нормативов для диагностики ожирения, включая применение такого способа, как БИА. Цель исследования. Установить пороги от- сечения маркеров диагностики ожирения у мужчин при использовании мультичастотной биоимпедан- сометрии. Материалы и методы. Обследованы 226 мужчин в возрасте от 21 до 44 лет. Для определения состава тела использовали биоимпедансный анализатор «InВody-720» фирмы «Biospase» (Южная Корея). По- мимо МТ и вычисленного на ее основе ИМТ, с помо- щью БИА были получены показатели, определяющие жировую составляющую организма: масса жира тела (МЖ), область висцерального жира (ОВЖ), степень абдоминального ожирения (САО) и процент содержа- ния жира в организме (ПСЖО). Эти показатели были использованы в качестве маркеров для диагностики ожирения. Для более точной оценки жировой массы конкрет- ного человека нами предложен показатель «индекс массы жира» (ИМЖ), который представляет собой частное от деления МЖ в килограммах, определенной с помощью БИА, и квадрата роста в метрах. ИМЖ = МЖ/Р2 (кг/м2) ROС-анализ с построением ROC-кривой (Receiver operating characteristic - рабочая характеристика приёмника) использовался для оценки качества мо- дели (в нашем случае показателей БИА, выбранных в качестве маркеров по разделению двух классов). Для этого применялась характеристика площади (АUС) под ROC-кривой. Известно, что чем выше зна- чение площади под ROC-кривой, тем лучше качество модели. Идеальная модель обладает 100%-ной чувстви- тельностью и специфичностью. Однако на практике добиться этого невозможно, более того, невозмож- но одновременно повысить и чувствительность, и специфичность модели. Компромисс находится с помощью так называемого порога отсечения, так как пороговое значение определяется соотношением чувствительности и специфичности. В этих случаях принято говорить о задаче нахождения оптимального порога отсечения (ОПО) [3, 7, 8]. Нами критерием ОПО было выбрано требование максимальной суммарной чувствительности (Se) и специфичности (Sp) модели, т. е. ОПО = макс (Se + Sp). В качестве классификатора или обуча - юще й вы борки был выб ран п оказат ель ИМТ по классификации ВОЗ [18]. В ROС-анализе по обучающей выборке ИМТ-1 был избран по- р о г о т с е ч е н и я : « н о р м а » ( 1 - я г р у п п а , n = 7 4 ) и «предожирение+ожирение» (2-я группа, n=151); по выборке ИМТ-2: «норма+предожирение» (3-я группа, n=196) и «ожирение» (4-я группа, n=29). В группу «ожирение» отнесли индивидов, страдающих ожирением 1 и 2 степени. Статистическая обработка материала осущест- влялась с использованием программных продуктов Microsoft Excel и IBM SPSS 20.0. Результаты и их обсуждение. Установлено, что нормальные значения МТ имеют около 32% об- следованных лиц, почти 54% - имеют избыточную массу тела или предожирение. При этом ожирение 1-й и 2-й степени выявлено только у 12% человек (табл. 1). Таблица 1 Количество обследованных мужчин, распределенных по градациям ИМТ классификации ВОЗ Результаты ROС-анализа по обучающим выборкам ИМТ-1 и ИМТ-2 показателей БИА Таблица 2 Показатель БИА ROС-анализ по ИМТ AUC Стандартная ошибка (Со) Асимптотическая значимость (АЗн) ДИ ОПО тестовой переменой Se Sp ОВЖ, см2 1 0,920 0,017 0,0 0,886-0,954 73,05 0,842 0,840 ОВЖ, см2 2 0,959 0,020 0,0 0,919-0,999 103,95 0,900 0,904 ИМЖ, кг/м2 1 0,911 0,018 0,0 0,876-0,947 4,69 0,836 0,840 ИМЖ, кг/м2 2 0,969 0,016 0,0 0,938-1,000 7,33 0,933 0,924 МЖ, кг 1 0,908 0,019 0,0 0,871-0,945 14,75 0,829 0,827 МЖ, кг 2 0,958 0,020 0,0 0,920-0,996 22,45 0,900 0,898 ПСЖО, % 1 0,857 0,024 0,0 0,809-0,905 18,65 0,789 0,800 ПСЖО, % 2 0,929 0,025 0,0 0,880-0,978 24,55 0,900 0,873 САО, % 1 0,885 0,022 0,0 0,842-0,928 0,88 0,809 0,787 САО, % 2 0,912 0,031 0,0 0,852-0,971 0,94 0,800 0,807 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 2 (62) - 2018 183 Экспериментальные исследования При проведении ROC-анализа по обучающей вы- борке ИМТ-1 выявлено, что тестовая переменная ОВЖ имеет площадь под ROC-кривой AUC, равную 0,920 при стандартной ошибке 0,017, и асимптотический 95% доверительный интервал (ДИ) в диапазоне от 0,886 до 0,954 (рис. 1). По обучающей выборке ИМТ-2 тестовая перемен- ная ОВЖ имеет площадь под ROC-кривой, равную 0,959 при стандартной ошибке 0,020, и асимптотиче- ский 95% ДИ в диапазоне от 0,919 до 0,999 (рис. 2). Затем по аналогичной схеме был проведен ROС- анализ для ИМЖ, МЖ, ПСЖО и САО. Показано, что по выборке ИМТ-2 площадь под кривой всегда больше, чем по выборке ИМТ-1. Данная закономерность на- блюдается по всем оцениваемым показателям (табл. 2). На этом основании можно считать порог отсечения для каждого изученного параметра по выборке ИМТ- Рис. 1. ROС-кривая, описывающая порог отсечения по обучающей выборке ИМТ-1 для ОВЖ 2 более прогностически точным при диагностике ожирения. Таким образом, наибольшей чувствительностью (0,933) и специфичностью (0,924) из оцениваемых по- казателей обладает предложенный ИМЖ, его ОПО ра- вен 7,33 кг/м2. Несколько меньшая чувствительность и специфичность характерна для ОВЖ с ОПО, равным 103,95 см2. На наш взгляд, превышение порогов ИМЖ и ОВЖ должно быть использовано при диагностике истинного ожирения на этапах скрининга или под- тверждения диагноза ожирения наряду с обычным определением ИМТ. Установлено, что у 12,2-20,3% мужчин с нормаль- ной МТ по ИМТ значения показателей жировой со- ставляющей, полученных с помощью БИА, свидетель- Таблица 3 Распределение мужчин с нормальным ИМТ относительно показателей жировой составляющей тела (по выборке ИМТ-1) Показатель 1-я группа Показатель n % Распределение относительно порогового значения ↑ ↓ ↓ ↓ ПСЖО 15 59 20,3 79,7 ОВЖ 12 62 16,2 83,8 МЖ 13 61 17,6 82,4 САО 9 65 12,2 87,8 ИМЖ 12 62 16,2 83,8 Таблица 4 Распределение мужчин с высоким ИМТ относительно показателей жировой составляющей тела (по выборке ИМТ-1) Рис. 2. ROС-кривая, описывающая порог отсечения по обучающей выборке ИМТ-2 для ОВЖ ствовали о наличии предожирения и/или ожирения (табл. 3). Напротив, среди обследованных с диагнозом «предожирение и/или ожирение» 16,4-24,3% мужчин имеют нормальные значения жировой составляющей (табл. 4). Полагаем, что с использованием БИА можно доста- точно точно диагностировать истинное предожирение и/или ожирение. Применив более «мягкий» подход для отнесения мужчин к здоровым и, соответственно, более «стро- 184 2 (62) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Экспериментальные исследования Таблица 5 Распределение мужчин с нормальной и избыточной МТ относительно показателей жировой составляющей тела (по выборке ИМТ-2) Показатель 3-я группа Показатель n % Распределение относительно порогового значения ↑ ↓ ↓ ↓ ПСЖО 25 172 12,7 87,3 ОВЖ 19 178 9,6 90,4 МЖ 20 177 10,2 89,8 САО 30 167 15,2 84,8 ИМЖ 15 182 7,6 92,4 Таблица 6 Распределение мужчин, страдающих ожирением, относительно показателей жировой составляющей тела (по выборке ИМТ-2) Показатель 4-я группа Показатель n % Распределение относительно порогового значения ↓ ↑ ↑ ↑ ПСЖО 3 27 10 90 ОВЖ 3 27 10 90 МЖ 3 27 10 90 САО 6 24 20 80 ИМЖ 2 28 6,7 93,3 гий» критерий для объединения их в группу больных, страдающих ожирением, мы получили аналогичную закономерность. Оказалось, что при нормальной МТ от 7,6 до 15,2% обследованных мужчин имеют показатели жировой составляющей, свидетельству- ющие об ожирении (табл. 5). В то же время у лиц с явным ожирением от 6,7 до 20% имели «ожирение без ожирения» (табл. 6). В настоящее время для таких показателей, как МЖ, САО и ИМЖ (полученных с помощью БИА), не суще- ствует нормативных значений. При комплексном об- следовании мужчин использование порога отсечения для данных показателей БИА обеспечит выявление лиц с истинным ожирением. Заключение. Для диагностики ожирения в ка- честве дополнительных критериев, полученных с помощью БИА, могут использоваться пороговые значения (точки отсечения) таких показателей, как ПСЖО, ОВЖ, МЖ и САО. Нами предложен показатель ИМЖ, обладающий наибольшей чувствительностью и специфичностью в отношении диагностики ожирения при пороге, равном 7,33 кг/м2. В итоге использование дополнительных параметров, получаемых с помо- щью БИА, позволяет корректно устанавливать или исключать диагноз ожирения у мужчин. Результаты, полученные в ходе данного исследования, должны повысить диагностическую ценность БИА и помочь проводить эффективную оценку лечебных и про- филактических мероприятий при ожирении путем сопоставления рассматриваемых показателей в динамике.

About the authors

O A Nagibovich

G A Smirnova

Email: smirnova2006@gmail.com

A I Andriyanov

E V Kravchenko

I A Konovalova

References

  1. Бойцов, С.А. Профилактика хронических неинфекционных заболеваний: рекомендации / C.А. Бойцов. - М.: ГНИЦПМ, 2013. - 128 с.
  2. Бутрова, С.А. От эпидемии ожирения к эпидемии сахарного диабета / С.А. Бутрова // Международный эндокринологи- ческий журнал. - 2013. - № 3. - С. 19-24.
  3. Григорьев, С.Г. Роль и место логистической регрессии и roc- анализа в решении медицинских диагностических задач / С.Г. Григорьев, Ю.В. Лобзин, Н.В. Скрипченко // Журнал инфектологии. - 2016. - Т. 8, № 4.- С. 36-45.
  4. Мартиросов, Э.Г. Применение антропологических мето- дов в спорте, спортивной медицине и фитнесе / Э.Г. Мартиросов, С.Г. Руднев - М.: Физическая культура, 2010. - 120 с.
  5. Николаев, Д.В. Лекции по биоимпедансному составу тела человека / Д.В. Николаев, С.П. Щелыкалина. - М.: РИО ЦНИИОИЗ МЗ РФ, 2016. - 152 с.
  6. Смирнова, Г.А. Взаимосвязь заболеваемости курсантов Во- енно-медицинской академии с их функциональным состо- янием, статусом питания и успеваемостью / Г.А. Смирнова // Вестн. Росс. воен.-мед. акад. - Прилож. - 2014. - № 2 (46). - С. 39-40.
  7. Файнзильберг, Л.С. Гарантированная оценка эффективности диагностических тестов на основе усиленного ROC-анализа / Л.С. Файнзильберг, Т.Н. Жук // Управляющие системы и машины. - 2009. - № 5. - С. 3-13.
  8. Fawcett, T. ROC Graphs: Notes and Practical Considerations for Researchers. - Kluwer Acad. Publ. - 2004. - 38 p.
  9. Fidanza, F. Body fat in adult man: semicentenary of fat density and skinfolds / F. Fidanza // Acta Diabetol, 2003. - Vol. 40. - P. 242-248.
  10. Goodpaster, B.H. Metabolic Flexibility in Health and Disease / B.H. Goodpaster, L.M. Sparks // Cell Metab. - 2017. - Vol. 2, № 25 (5). - P. 1027-1036.
  11. Jaffrin, M.Y. Body composition determination by bioimpedance: an update / M.Y. Jaffrin // Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. - 2009. - Vol. 12. - P. 482-486.
  12. Matsuzawa, Y. The Concept of Metabolic Syndrome: Contribution of Visceral Fat Accumulation and Its Molecular Mechanism / Y. Matsuzawa, T. Funahashi, T. Nakamura // Journal of Atherosclerosis and Thrombosis. - 2011. - Vol. 18, № 8. - P.629-639.
  13. Rotar, О. Metabolically healthy obese and metabolically unhealthy non-obese phenotypes in a Russian population/ О. Rotar [et al.] // Eur J Epidemiol. - 2016. - Dec 30. doi: 10.1007/s10654- 016-0221-z. [Epub ahead of print].
  14. Marques-Vidal, Р. Normal weight obesity: relationship with lipids, glycaemic status, liver enzymes and inflammation / P. Marques- Vidal [et al.] // Nutr Metab Cardiovasc Dis. - 2010. - Vol. 20. - P.669-675.
  15. Yusuf, S. Obesity and the risk of myocardial infarction in 27,000 participants from 52 countries: a case control study / S. Yusuf [et al.] // Lancet. - 2005. - Vol. 5. - P. 1640-1649.
  16. Boban, M. Obesity dilemma in the global burden of cardiovascular diseases / M. Boban [et al.] // Int J. Clin. Pract. - 2014. - Vol. 68, № 2. - P. 173-179.
  17. Peckmezian, T. A systematic review and narrative synthesis of interventions for uncomplicated obesity: weight loss, well-being and impact on eating disorders / T. Peckmezian, P. Hay // J. Eat Disord. - 2017. - Vol. 1. - P. 5-15.
  18. WHO expert consultation. Appropriate body-mass index for Asian populations and its implications for policy and intervention strategies. // Lancet. - 2004. - Р. 157-163.

Statistics

Views

Abstract - 39

PDF (Russian) - 87

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2018 Nagibovich O.A., Smirnova G.A., Andriyanov A.I., Kravchenko E.V., Konovalova I.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies