嬰兒體成分評估方法的研究及應用進展

陶熠飛 李 艷 武榮

揚州大學醫學院附屬淮安市婦幼保健院新生兒醫學中心，江蘇淮安 223002

人體體成分是指人身體組成成分，主要包括脂肪和含有恒定水的去脂組織兩部分[1]。體成分評估的結果可以準確、全面地反映出人體各組成成分的情況及其變化，從而能更真實地了解嬰兒營養狀況[2]。嬰兒的營養狀況能夠反映其生長發育情況，持續性的營養監測可以及時地發現健康問題，并為營養干預提供有效依據。傳統方法是通過測量身高和體重來進行營養狀況評估，但是這種方法比較片面，不能準確地反映出真實的營養狀況。目前可采用體成分評估法對營養狀況進行分析，掌握嬰兒體成分的變化對了解嬰兒的營養需求有重要價值，可以使嬰兒攝入的營養更加全面，從而促進嬰兒生長發育。本文對常用的嬰兒體成分評估方法的研究及應用進展進行綜述。

1 嬰兒體成分評估標準

1.1 化學尸體分析

評估體成分的直接方法是通過直接尸體化學分析。尸體成分分析涉及全身組織和器官的化學采樣及解剖。其中，通過組織和器官的化學分析，可以測量出脂肪、水、蛋白質、鈣、磷、鈉、鉀等成分的數值[3]。而解剖分析提供了身體各個解剖部分的顯微數據，包括皮膚、肌肉、脂肪組織等。對不同年齡嬰兒進行的化學分析和解剖結果可作為間接驗證體成分的標準[4]。

1.2 體成分的四組分模型

體成分的四組分（four-component，4C）模型將體重劃分為脂肪（fat mass，FM）和去脂脂肪（fat-free mass，FFM）兩部分，其中FFM 又包含身體總水分（total body water，TBW）、骨礦物質和蛋白質。由于4C 模型的組成部分包含其他更簡單的模型，如三組分模型，因此認為它是目前最有效的參考模型[1,5]。在4C 模型中，通常使用體重秤測量總體重，使用同位素稀釋法（isotope dilution，ID）測量體液，使用雙能X 射線吸收法（dual energy X-ray absorptiometry，DXA）測量骨礦物質質量，使用空氣置換體積描記法（air displacement plethysmog raphy，ADP）測量體積。給定FM（0.900 7 g/cm3）、水（36℃時為0.993 71 g/cm3）、骨礦物質（2.982 g/cm3）的恒定密度、蛋白質及鉀與氮的已知關系，便可計算出FFM 和FM。Lohman 的4C 模型通常如下所示：

其中Db 是體密度（g/cm3）；W 是身體水含量（L）；B 是骨礦物質含量（kg）。

嬰兒群體存在受試者依從性差的問題，4C 模型涉及大量的測試和較長的時間（約4 h），這對嬰兒的要求很高，失敗的可能性比較大[6]。

2 常用的嬰兒體成分評估方法

對不同年齡階段的嬰兒采用不同的測量方法來測量體成分，這些方法包括人體測量學、生物電阻抗分析（bioelectrical impedance analysis，BIA）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、ID、ADP 和DXA。然而，每種測量方式都存在一定局限性，尤其在嬰兒中，得到準確的體成分評估結果更具挑戰性。例如，在測試過程中哭聲/運動會造成測試的不準確（ADP 或MRI）；有的檢測方法會使嬰兒暴露在輻射中（DXA）；有的檢測方法成本高或需要專業技術人員（MRI）。這些限制和挑戰是獲得準確數據的重大障礙[3]。

2.1 人體測量法

人體測量法的優點在于安全、便攜、易于應用，且成本低廉。此方法可以通過體重、身長、周長和皮褶厚度這4 個指標的不同組合來區分嬰兒的FM 和FFM的分布變化。測量時，通常使用校準過的電子秤測量嬰兒的體重（g）；使用長度板測量嬰兒的橫臥長度和頭臀長度（mm）[7]；使用不可拉伸的卷尺測量嬰兒身體部位的周長（mm）；使用國際標準卡尺測量肱二頭肌部、肱三頭肌部、肩胛下角部和髂嵴上部的皮褶厚度（mm），并在3 s 后讀取測量值[8]。

Weststrate 和Deurenberg 使用已知的解剖和生理特征推導出一系列公式，此公式可以使用皮褶厚度來估算體脂百分含量（fat percentage，F%）[9]。該方法首先計算出肱三頭肌部、肱二頭肌部、肩胛下角部及髂嵴上部四部位的皮褶厚度之和SFT4，再通過SFT4計算體密度（density，D），從而計算出F%、總體脂肪（total body fat，TBF）和瘦體重（lean body mass，LBM）。公式如下：

除以上公式外，Dauncey 等基于理論假設提出了一個方程[10]。該方程把新生兒設想成一個球（頭）和數個圓柱體（軀干、四肢）構成，并認為頭部不含FM。頭的直徑d 等于頭圍除以圓周率，軀干圓柱體的長為頂臀長減去頭的直徑，以胸圍為圓周長。上肢圓柱體的長為上臂與下臂長之和，以上臂圍為圓周長。下肢圓柱體的長為身長減去頂臀長，以小腿圍和大腿圍的平均值為圓周長。人身體不同部位的皮下脂肪的容積可表達為：

體重與體脂肪的重量之差即為LBM，體脂肪重量與體重之比即為體脂百分含量。

通過皮褶測量和同位素稀釋法測量可以觀測到體脂間的弱相關性[5,11]。雖然體重和身長可以在一定程度上預測FM，但它們的準確度并不高。而當采用皮褶代替體重和身長時，嬰兒的體脂百分比降低了2%～9%，在肥胖嬰兒中降低更多。

Weststrate 法通過皮褶厚度來計算體脂肪和LBM，計算結果比較準確。相比而言，雖然Dauncey 法的人體模型與嬰兒的實際體型比較吻合，但計算體脂肪容積的方法缺乏一定的合理性。而且Dauncey 法需要經過嚴格培訓的專業人員來使用，并不適用于臨床推廣。此外，還可以采用超聲測量法直接測量體脂含量，測量結果可信度更高[12-13]。

2.2 ID

同位素稀釋法是一種相對便宜和便攜的方法，也是國際公認測定TBW 的金標準方法，該方法很容易被接受且適用于各年齡段[14]。該方法首先在空腹狀態下留取嬰兒尿液，然后讓嬰兒口服同位素標記的水（2H 和18O），經5 h 在體內平衡后再次留取尿液標本[15]。嬰兒尿液的采集方法是將棉球放在尿布中進行尿液收集。該方法根據標本中同位素變化量計算出TBW，進而通過公式計算出FM 和FFM。

但是根據同位素的半衰期，在給藥后的1～3 周內，嬰兒體內的同位素可能無法完全清除[16]。而且由于平衡期的耗時性、劑量溢出的可能性、給藥和收集嬰兒尿液樣本的困難性，對于這個年齡組來說，同位素稀釋方法可能具有挑戰性

2.3 BIA

BIA 方法是一種非常流行的體成分評估方法，具有無創、無害、廉價、功能信息豐富等特點，對于實時生理監測具有一定的價值[17]。該方法通常是借助置于體表的電極系統向人體送入一微小的交流測量信號，檢測相應的電阻抗及其變化，從而清晰準確地對人體各部分進行評估[18]。該方法使用標準的四極電極分布進行測定，測定時傳感器置于右腕背面尺橈之間，小腿電極置于右踝前面骨突出部分之間，外部電極置于右手和右腳第三近節背面。在對嬰兒進行測定時，電極間要留出至少5 cm 的自由皮膚，這是避免電場相互作用所需的最小距離，否則可能導致阻抗值過高[19-20]。

BIA 方法根據生物電參數與通過參考方法確定的TBW 和LBM 相關的預測方程來間接估算體成分[21]。但在嬰兒中，關于電極的最佳尺寸和位置、正常水合作用的標準化，以及體位對全身水分分布的影響，BIA應用仍然存在疑問[22]。所以盡管BIA 是一種易于使用、便攜的方法，但是這項技術應用于嬰兒的準確性還不清楚[23]，是否可以作為評估嬰兒體成分的合適工具還需進一步評估。

2.4 ADP

ADP 是一種實用、可靠和有效的技術[24-26]。Pea Pod是ADP 的嬰兒版，適用于6 個月以下的嬰兒，已被廣泛用于評估足月嬰兒以及早產兒的體成分[27-28]。ADP是通過體重和體積測量及應用全身密度測量原理來評估FM 和FFM。身體密度通過研究對象被測量的質量和體積計算得出，然后用所建立的性別特異性方程轉換成FM 和FFM 的絕對值（g）和百分比（%）。觀察員是健康專業人員，并且根據標準程序接受過性能測量和身體成分測量的訓練[7]。

ADP 是一種相對較新的嬰兒體成分測量方法，可用于確定結果變量、跟蹤生長軌跡或了解各種疾病狀態對身體成分的影響[29]。嬰兒ADP 對體積估計具有極好的準確性，能夠提供有效的FM 和FFM 測量，并且在重復測量之間具有高度可靠性。同時，ADP 的優勢還體現在無輻射，這說明可以對嬰兒進行一系列的體成分測量[30]。此外，受試者的運動不受限制，因為在測試過程中會多次獲得體積測量值，因此運動偽影部分被抵消。然而，哭鬧對嬰兒ADP 的影響尚未明確。此外，目前的設備僅適用于體重低于8 kg 與年齡小于6 個月的嬰兒，而且ADP 設備及其維護成本較高且不便于攜帶[6]。

2.5 DAX

DXA 是一種很有吸引力的體成分評估方法，具有快速、操作分析簡單、受檢者易接受等優點。DXA的工作原理是：不同的身體組織（脂肪、肌肉和骨骼）對X 射線的衰減率不同，骨組織幾乎完全衰減，而脂肪衰減很小，從而根據身體組織的衰減率得到FM 和FFM。DXA 可以根據FFM 描繪肌肉，計算骨礦物質密度含量，并提供骨、脂肪和瘦組織的區域估計值。

人們對DXA 在成人和兒童體成分評估中的有效性和可靠性給予了相當大的關注，但針對2 歲以下人群的研究很少，相關體成分參考數據尚未公布。一方面可能是對于電離輻射暴露的擔憂，另一方面可能是要求2 歲以下兒童保持靜止是一個特別大的挑戰[4,31]。此外，DXA 是一種以研究為重點的技術，且需要昂貴的維護服務。雖然它的輻射暴露很低，但很難連續跟蹤調查。

2.6 MRI

MRI 是一種全新的影像檢查技術，比較客觀。MRI 利用身體組織中的氫質子在強磁場中受到射頻脈沖的激發，產生核磁共振現象。脈沖射頻場用于使質子吸收能量，一旦射頻場關閉，能量就會釋放并被檢測為射頻信號。然后，在重復脈沖和質子松弛期間，根據接收器線圈檢測到的信號空間模式來創建橫截面圖像[32]。MRI 是唯一能定量分析FM 組織數量和分布的非侵入性檢查方法，它能提供高分辨率圖像，允許直接評估組織和器官體積[33]。

MRI 不涉及輻射照射，因此非常適合用于嬰兒。然而，圖像采集過程中身體的運動會產生偽影，因此最好在嬰兒睡覺時進行掃描。由于嬰兒較小，全身連續圖像MRI 需要的嬰兒圖像遠少于較大受試者，因此數據采集可以快速完成（＜10 min）。

使用MRI 對0～6 個月大的嬰兒進行體成分評估是一種直接的體成分評估方法，可以精確測量全身脂肪組織和器官體積[34]。與上述其他方法比較，MRI 需要滿足的假設較少，已在越來越多的研究和臨床機構中使用。然而，對于采集和圖像處理而言，MRI 的分辨率相對較高且需手動圖像分割，因此分析非常耗時。

3 小結

體成分評估對了解嬰兒的生長發育情況和營養相關性疾病的發生發展具有較重要的臨床價值。目前嬰兒體成分評估方法都有其各自的優缺點。相比而言，人體測量法在臨床應用中最為簡便、易于實施。而其他方法都容易受到不同因素的影響，比如有的對嬰兒配合度要求較高，有的需要專業技術人員來操作。未來，隨著對嬰兒體成分評估方法的深入研究，將會進一步提高嬰兒體成分評估的準確性。