Nová jednoduchá metoda stanovení viscerálního a trunkálního tuku pomocí bioelektrické impedance: srovnání s magnetickou rezonancí a duální rentgenovou absorpciometrií u českých adolescentů

Súhrn

Východisko.
Zmnožení viscerálního tuku je u dospělých i adolescentů spojeno s vyššími kardiometabolickými riziky. Měření viscerálního tuku pomocí počítačové tomografie a magnetické rezonance nelze uplatnit v rutinní klinické praxi. Cílem studie bylo porovnat stanovení stupně zmnožení viscerálního tuku a trunkálního tuku u adolescentů bioimpedanční metodou (BIA přístroj – Tanita AB-140 ViScan) s metodou magnetické rezonance, s duální rentgenovou absorpciometrií a s antropometrickými parametry.

Metody a výsledky. Sledovaný soubor:
39 pražských středoškoláků; medián (dolní quartil; horní quartil), věk: 16,4 (15,4; 17,4) let; tělesná hmotnost: 63,8 (54,1; 79,0) kg; index tělesné hmotnosti: 21,4 (19,5; 27,4) kg/m2. Sledované parametry: index tělesné hmotnosti, tělesné obvody, sagitální abdominální rozměr, tuk viscerální, subkutánní a trunkální (bioimpedanční metoda, magnetická rezonance, duální rentgenová absorpciometrie).

Statistika:
Spearmanovy korelace. Trunkální tuk (BIA) koreloval s hodnotou zjištěnou metodou duální rentgenové absorpciometrie (r = 0,979, p < 0,0001) a s množstvím břišního tuku naměřeného magnetickou rezonancí (r = 0,930, p < 0,0001). Korelace viscerálního tuku stanoveného pomocí bioimpedanční metody a magnetické rezonance byla nižší, ale signifikantní (r = 0,791, p < 0,001). Nicméně stupeň zmnožení viscerálního tuku koreloval s obvodem břicha (r = 0,923, p < 0,0001), obvodem pasu (r = 0,913, p < 0,0001) a sagitálním abdominálním rozměrem (r = 0,891, p < 0,0001).

Závěry.
Bioimpedanční přístroj představuje spolehlivý nástroj pro klinické hodnocení trunkálního tuku u adolescentů. Zhodnocení jeho přínosu oproti antropometrickým parametrům využívaným ke zhodnocení množství viscerálního tuku vyžaduje provedení dalších srovnávacích studií.

Klíčová slova:
viscerální tuk, trunkální tuk, obvod pasu, sagitální abdominální rozměr, bioelektrická impedance, magnetická rezonance, duální rentgenová absorpcimetrie, adolescenti.

Úvod

Prevalence obezity dosáhla v současné době takových rozměrů, že je běžně nazývána pandemií. Tento stoupající trend, markantní i v dětské populaci, není možné podceňovat, zejména s ohledem na zdravotní rizika a komplikace, které obezitu často provázejí. Mnohé studie prokázaly jasné souvislosti mezi obezitou v raném dětství a dospívání, jejím přetrváním do dospělosti a výskytem kardiometabolických rizik v souvislosti se zmnožením viscerální tukové tkáně (1–6).

V současné době je množství viscerálního tuku možné přesně kvantifikovat pomocí sofistikovaných zobrazovacích metod, jakými jsou například magnetická rezonance (MRI) a počítačová tomografie (CT). Tyto metody ovšem nejsou s ohledem na finanční nákladnost, malou dostupnost či radiační zátěž využitelné v běžné klinické praxi. Jako snadno dostupné nepřímé ukazatele množství viscerálního tuku se opakovaně ukázaly jednoduché antropometrické parametry, např. obvod pasu a sagitální abdominální rozměr (SAD). Mnohé studie prokázaly významné pozitivní korelace mezi množstvím viscerálního tuku a hodnotou obvodu pasu (7–12).

Viscerální tuk je silnějším nezávislým prediktorem metabolického syndromu než subkutánní abdominální tuk (13–16). Míra kardiometabolických komplikací je přímo úměrná obvodu pasu, což prokázaly studie provedené jak na dospělé (17–21), tak na dětské populaci (22, 23).

Přístroje analyzující tělesné složení na principu bioelektrické impedance (BIA) našly široké uplatnění jak v klinické praxi, tak v epidemiologických šetřeních (24–26). Bioimpedanční přístroje byly validizovány i v České republice, a to na základě srovnání podílu tuku a beztukové hmoty zjištěného pomocí bioimpedance s měřením, které využívá sofistikovaných metod, jako je hydrodenzitometrie či duální rentgenová absorpciometrie (DEXA) (27–29). Je třeba zdůraznit, že bioimpedanční vyšetření tělesného složení je značně ovlivněno hydratací vyšetřovaného jedince a že pro kalkulaci by měly být využívány populačně specifické algoritmy (30). Přestože byly popsány nedostatky bioimpedančních metod ve srovnání se sofistikovanými zobrazovacími metodami, existují mezi nimi těsné korelace. Podle Sluytera et al. (31) BIA ve srovnání s DEXA spíše nadhodnocuje množství tuku u normostenických adolescentů ve věku 12–19 let a naopak podhodnocuje u obézních adolescentů. Přístroj Tanita AB-140 ViScan (Tanita Corporation, Tokyo, Japan) analyzuje stupeň zmnožení viscerálního tuku na principu bioelektrické impedance. Pokud je přístroj opravdu schopen kvalitního zhodnocení viscerálního tuku, mohl by se stát přínosným diagnostickým pomocníkem využívaným jak na specializovaných obezitologických či diabetologických pracovištích, tak v ambulancích praktických lékařů. Dle výrobce hodnoty viscerálního tuku stanoveného tímto přístrojem významně korelují s hodnotami získanými pomocí CT (32). Srovnávací studie byly provedeny na japonské populaci poměrně širokého spektra s rozdílnou fyzickou zdatností (včetně novorozenců, sportovců, zdravých dospělých a jedinců s poraněním míchy). Cílem našeho sledování bylo prověřit přístroj také na české adolescentní populaci. Výstupy, které poskytuje bioimpedanční analýza – Tanita AB-140 ViScan (stupeň zmnožení viscerálního tuku, procento tuku na trupu), jsme porovnávali s údaji, které poskytují zobrazovací metody MRI a DEXA a s vybranými antropometrickými parametry.

SOUBOR NEMOCNÝCH A POUŽITÉ METODY

Studie se zúčastnilo 39 náhodně vybraných pražských středoškolských studentů (20 chlapců, 19 dívek ve věku 15,0–17,9 let; medián: 16,4 let, dolní quartil: 15,4 let, horní quartil: 17,4 let). Výběr probandů odrážel široké spektrum indexu tělesné hmotnosti (BMI) u sledované adolescentní populace (16,9–34,3 kg/m²) (tab. 1). V té době vyšetření probandi neužívali žádné léky. Před vstupem do studie byli všichni adolescenti i jejich zákonní zástupci podrobně seznámeni s průběhem studie a jednotlivými vyšetřovacími metodami a podepsali informovaný souhlas.

Bioimpedance (BIA)

Procento tuku na trupu (TF) a stupeň zmnožení viscerálního tuku (VF) byly stanoveny pomocí přístroje Tanita AB-140 ViScan (Tanita Corporation, Tokyo, Japan). Měření bylo provedeno podle doporučení výrobce.

Duální rentgenová absorpciometrie (DEXA)

Zobrazení tukové tkáně na trupu (%, kg) pomocí DEXA bylo provedeno na přístroji Hologic QDR 2000 (Hologic Inc, Waltham, MA, USA). Zařízení používá stabilní duální energii záření se dvěma vrcholy 70 a 140 kV. Celotělové snímky byly provedeny pomocí vějířovitého paprsku technikou šikmých pruhů měřených od hlavy k patám. Tento způsob snímání minimalizuje paralakční efekt vějířovitého paprsku tak, že snímá podélné čáry skloněné pod úhlem 45° vzhledem k orientaci vějíře. Doba snímání pro celotělový scan je asi 6 minut. Hodnota účinné dávky při celotělovém snímkování vějířovitým paprskem je 0,005 mSV. Naměřené údaje byly analyzovány s pomocí softwaru verze 6.2. Části těla (ruce, nohy, trup a hlava) jsou zakresleny s využitím specifických anatomických orientačních bodů. Všechny snímky byly zhotoveny jednou osobou s cílem minimalizovat rozdíly v měřeních.

Magnetická rezonance

MRI vyšetření bylo provedeno přístrojem Siemens Avanto 1,5T scanner za účelem měření objemu VF a tuku podkožního (SF). Dalším sledovaným parametrem byl celkový tuk ve vyšetřované oblasti břicha (AFM), daný součtem VF a SF. MRI bylo provedeno pomocí T1 vážené sekvence turbospinového echa s parametry TR/TE = 450/10, turbo faktor 5, tloušťka řezu 10 mm. Tato sekvence byla modifikována tak, aby výsledné obrazy obsahovaly pouze signál tuku a signál okolní tkáně byl co nejvíce potlačen. Celý objem břicha o délce 270 mm byl pokryt 27 na sebe navazujícími řezy. Měření bylo provedeno ve standardní celotělové cívce se zadržením dechu vyšetřovaného subjektu tak, že na jedno zadržení dechu připadal 1 MRI obraz. K vyhodnocení objemu viscerálního a podkožního tuku byl použit program, který byl napsán v jazyce MATLAB. Pro správnou identifikaci tukové tkáně v obrazech a výpočet jejího objemu je nezbytné nalézt optimální práh pro přiřazení obrazového pixelu tukové tkáni (provést tzv. segmentaci). Tohoto cíle bylo dosaženo pomocí poloautomatické analýzy histogramu ze všech obrazových vrstev. Výsledek této segmentace byl vyhodnocen operátorem. Vzhledem k tomu, že signál viscerálního a podkožního tuku nelze v obrazech oddělit pomocí intenzity signálu, ale pouze na základě jejich anatomického uložení, bylo nutné navíc provést ohraničení oblastí příslušejících viscerálnímu a podkožnímu tuku. Toto ohraničení bylo provedeno manuálně operátorem (33) jednotlivě pro každý MRI obraz. Ke snížení vlivu operátora byly oblasti viscerálního tuku vyhodnoceny dvěma nezávislými osobami.

Antropometrická měření

Tělesná výška byla měřena stadiometrem s přesností 0,1cm; tělesná hmotnost přístrojem Tanita BC 418 MA s přesností 0,1 kg. Tělesné obvody byly měřeny pásovou mírou s přesností 0,1 cm (obvod pasu – v horizontální rovině uprostřed mezi dolním okrajem posledního žebra a vrcholem kosti kyčelní; obvod břicha – v horizontální rovině ve výši pupku; obvod hýždí – v horizontální rovině v místě maximálního vyklenutí hýždí). SAD byl měřen pelvimetrem v horizontální rovině ve výši L 4/5.

Statistická analýza

Z důvodu nesplnění gaussovské distribuce dat byl k jejich popisu použit robustní odhad střední hodnoty – medián – doplněný o hodnoty dolního a horního quartilu. Pro zjištění vzájemných vztahů mezi sledovanými metodikami byla data podrobena neparametrické korelační analýze (Spearmanův koeficient pořadové korelace) s využitím statistického softwaru Statgraphics Centurion v. XV from Statpoint, Inc. (Warrenton, Virginia, USA) a NCSS2002 (Kaysville, Utah, USA).

Výsledky

Cílem studie bylo ověření přístroje Tanita AB-140 ViScan v české adolescentní populaci, proto jsou výsledky korelační analýzy prezentovány u celkového souboru bez ohledu na pohlaví. Pro větší názornost ovšem uvádíme základní popisné charakteristiky sledovaných adolescentů nejen pro celkový soubor, ale i zvlášť pro dívky a chlapce. Údaje o tělesném složení stanoveném jednotlivými srovnávanými metodami uvádí tabulka 1. Výsledky korelační analýzy za použití Spearmanových korelací jsou uvedeny v tabulce 2.

Korelační analýza cílená na porovnání stupně zmnožení viscerálního tuku a procenta trunkálního tuku stanovených metodou BIA s metodami MRI, DEXA (graf 1 a 2) a s antropometrickými parametry (obvod pasu a břicha, SAD) prokázala významné pozitivní korelace. Nejtěsnější korelační faktor byl prokázán při srovnání procenta tuku na trupu stanoveného pomocí BIA s metodou DEXA (TF %, TF kg) a dále s množstvím subkutánního tuku (MRI-SF) a s celkovým břišním tukem (MRI-AFM). Vysoce signifikantně koreloval stupeň zmnožení viscerálního tuku (BIA) s antropometrickými parametry – obvodem pasu, obvodem břicha a SAD. Oproti obvodu pasu vykazoval SAD vyšší korelace se všemi ukazateli centrálního tuku získanými pomocí vyšetření MRI a DEXA. Nejmenší korelace byly zaznamenány mezi stupněm zmnožení viscerálního tuku (BIA) a množstvím viscerálního tuku (MRI‑VF).

Diskuze

Primárním cílem naší studie bylo porovnat u vzorku české adolescentní populace metodu stanovující stupeň zmnožení viscerálního tuku a množství trunkálního tuku na principu bioimpedance (Tanita ViScan) se sofistikovanými zobrazovacími metodami MRI a DEXA a dále s vybranými antropometrickými parametry.

Přístroj Tanita ViScan měří stupeň zmnožení viscerálního tuku (výrobcem označovaný jako „visceral fat level“) pomocí kalkulované stupnice, ve které hodnota 10 odpovídá 100 cm² při stanovení CT (32). Dalším výstupem z měření přístrojem Tanita ViScan je procento tuku na trupu. Výrobce námi použitého BIA přístroje uvádí srovnávací studie (Tanita ViScan vs. CT, DEXA) provedené na japonské populaci. Předpokládáme, že přístroj odvozuje hodnotu viscerálního tuku na základě rovnic využívajících nejen naměřené hodnoty bioimpedance, ale i antropometrické parametry jako obvod pasu a SAD. Výrobce nám bohužel neposkytl žádné bližší informace o kalkulaci stupně zmnožení viscerálního tuku ani o hodnotách naměřených impedancí.

Studie prokázala významné pozitivní korelace mezi ukazateli získanými pomocí všech metod použitých v našem projektu (tab. 2). Je zřejmé, že výsledky měření přístrojem Tanita ViScan velmi dobře odrážejí procento tukové tkáně na trupu, což se potvrdilo jak ve srovnání s MRI (AFM: r = 930, p < 0,0001 – graf 1), tak s DEXA (TF %: r = 0,979, p < 0,0001 – graf 2; TF kg: r = 0,969, p < 0,0001). Tyto závěry jsou ve shodě nejen s korelační analýzou provedenou výrobcem přístroje, ale také s dalšími studiemi (34–36).

Velmi těsné korelace jsme zaznamenali také mezi stupněm zmnožení viscerálního tuku (BIA) a obvodem pasu. V minulosti byly rovněž opakovaně popsány významné vztahy mezi obvodem pasu a viscerálním tukem stanoveným pomocí CT (7, 9–11). Obvod pasu je doporučován také mezinárodní diabetologickou federací (IDF) jako jednoduchý parametr pro hodnocení viscerálního tuku při definování metabolického syndromu (37). Při jeho použití je třeba brát na zřetel určitou variabilitu ve vztahu obvod pasu/množství viscerálního tuku mezi jednotlivci. Kupříkladu Japonská společnost pro studium obezity (38) uvádí, že muži s poměrně úzkým rozmezím obvodu pasu (85–86 cm) vykazovali značné rozdíly v množství viscerálního tuku (67–137 cm²). Nicméně, interindividuální variabilita ve vztahu obvod pasu/množství viscerálního tuku je kompenzována snadností a dostupností antropometrické metody v rutinní klinické praxi a při epidemiologických studiích.

Dalšími antropometrickými parametry, které silně korelovaly s množstvím viscerálního tuku stanoveném bioimpedancí byly obvod břicha a SAD. Oproti obvodu pasu a břicha vykazoval SAD dokonce vyšší korelace se všemi ukazateli centrálního tuku získanými pomocí vyšetření MRI a DEXA. Tento nález podporuje dříve publikovaná data, která prokázala významný vztah mezi SAD a množstvím viscerálního tuku měřeným pomocí CT (39, 40).

Přestože stupeň zmnožení viscerální tukové tkáně (BIA) signifikantně koreloval s množstvím tukové tkáně analyzovaném pomocí MRI (SF, VF, AFM), ve srovnání s antropometrickými parametry byly tyto korelace slabší.

Obdobné pozitivní vztahy mezi množstvím viscerálního tuku stanoveným pomocí BIA a MRI popsala například i studie, která využila přístroje Tanita Inner Scan BC-532 a Omron BF-500 (41). Schopností bioimpedančních metod analyzovat viscerální tuk se zabývaly i další studie provedené rovněž výhradně u dospělé populace (7, 10, 42). Tyto studie potvrdily signifikantní korelaci měření pomocí BIA s hodnocením viscerálního tuku pomocí CT.

Pouze minoritní část studií zabývajících se srovnáním různých metod stanovení viscerálního tuku byla provedena u dětí či adolescentů. V dětské populaci ve věku 7–16 let regresní analýza označila jako nejsilnější prediktor viscerálního tuku obvod pasu (vysvětlující 64,8 % variability) a jako prediktor subkutánní abdominální tukové tkáně BMI (vysvětlující 88,9 % variability) (43).

Při využití přístrojů pracujících na bázi bioelektrické impedance k vyšetření tělesného složení je třeba zohlednit výpočetní algoritmy, které jsou specifické pro etnikum, pohlaví a věk. Přesnost výsledků poskytovaných těmito přístroji je závislá na shodě použitých charakteristik (etnikum, antropometrické parametry, věk) mezi vyšetřovanou a referenční populací jak u dospělých (44–47), tak u dětí (30, 31, 43).

Závěr

Přesných měření viscerálního tuku pomocí sofistikovaných metod, jako jsou CT a MRI, nelze využít v rutinní klinické praxi. Jako nejvhodnější jednoduchý antropometrický ukazatel množství viscerálního tuku je doposud používán hlavně obvod pasu. K měření trunkálního a viscerálního tuku byl nedávno vyvinut bioimpedanční přístroj Tanita ViScan. V naší studii u českých adolescentů jsme validizovali výsledky měření trunkálního a viscerálního tuku získané přístrojem ViScan oproti metodám DEXA a MRI.

Naše výsledky ukazují, že trunkální tuk měřený pomocí BIA velmi dobře odráží trunkální tuk stanovovaný DEXA, jakož i celkový břišní tuk měřený pomocí MRI. Stanovení trunkálního tuku přístrojem ViScan by mohlo být užitečným nástrojem pro hodnocení abdominální obezity v klinické praxi a v epidemiologických studiích. Na druhé straně „úroveň viscerálního tuku“ kalkulovaná z BIA koreluje zvláště s antropometrickými ukazateli, jako jsou obvod pasu, obvod břicha a SAD. Nicméně k posouzení možných výhod bioimpedančního přístroje ViScan oproti antropometrii při určování množství viscerálního tuku v klinické praxi bude třeba dalších studií na větších souborech. V současné době provádíme epidemiologické šetření reprezentativního vzorku českých dospívajících v rámci studie COPAT (Childhood Obesity Prevalence And Treatment), které nám umožní zhodnotit validitu bioimpedanční kvantifikace abdominální obezity s ohledem na rozvoj metabolického syndromu. V souboru zahrnujícím přes 1200 adolescentů porovnáváme stupeň korelace ukazatelů abdominální obezity zjišťovaných antropometricky a pomocí přístroje ViScan s markery kardiometabolických zdravotních rizik.

Zkratky

• AFM      – celková břišní tuková tkáň – součet VF a SF (abdominal fat mass)
• BIA       – analýza bioelektrickou impedancí (bioelectrical impedance analysis)
• BMI       – index tělesné hmotnosti (body mass index)
• CT         – počítačová tomografie (computed tomography)
• COPAT – Childhood Obesity Prevalence And Treatment
• DEXA    – duální rentgenová absorpciometrie (dual energy X-ray absorptiometry)
• IDF        – Mezinárodní diabetologická federace (The International Diabetes Federation)
• L 4/5     – rozhraní 4.–5. lumbálního obratle
• MRI       – magnetická rezonance (magnetic resonance imaging)
• SAD      – sagitální abdominální rozměr (sagittal abdominal diameter)
• SF          – subkutánní = podkožní tuk (subcutaneous fat)
• TF         – tuk na trupu, trunkální tuk (trunk fat)
• VF         – viscerální = útrobní tuk (visceral fat)

Studie byla podpořena grantem z Norska CZ0123 prostřednictvím Norského finančního mechanismu.

Adresa pro korespondenci:
RNDr. Hana Zamrazilová, Ph.D.
Endokrinologický ústav, Oddělení obezitologie
Národní 8, 116 94 Praha 1
fax: +420 224 905 325, e-mail: hzamrazilova@endo.cz