生物電阻抗法測量18～42歲成人四肢骨骼肌質量的準確性評價

鄭伊迎 程紅 鄺玉嫻 馬振新 陳偉業 盧可緣 米杰 劉麗

1廣東藥科大學公共衛生學院流行病與衛生統計學系 （廣州 510310）；2首都兒科研究所流行病學研究室 （北京100020）；3國家兒童醫學中心、首都醫科大學附屬北京兒童醫院兒童慢病管理中心 （北京 100045）

肌肉不僅有益于骨健康，且是維護心血管健康的重要代謝“器官”［1-2］。人的一生中，肌肉質量在30歲左右達到峰值，此后隨年齡而減少［3］。在當前老齡化加劇、肌少癥流行的現狀下，對老年性肌少癥的預防關口應前移。因此，在青中年階段開展肌肉質量評估對老年期肌少癥及相關慢病的預防有重要現實意義［4-6］。目前公認的肌肉質量測量標準方法是雙能X線吸收法（dual-energy Xray absorptiometry，DXA）［7］，但因其設備昂貴、場地要求高等原因，DXA并不適用于社區人群篩查。生物電阻抗法（bioelectrical impedance analysis，BIA）具有成本低、操作簡便、無輻射等實用性優點，被推薦用于老年人群肌少癥篩查［8］。我們的前期工作已表明BIA與DXA所測的兒童青少年去脂體重有較好的一致性［9］。目前也有研究［10-11］評價BIA測量青中年全身肌肉的準確性，但研究間尚有爭議，且評估指標主要是總肌肉量。其實相比于總肌肉量而言，四肢骨骼肌質量（appendicular skeletal muscle mass，ASM）對心血管或骨健康的影響更為重要［12-13］，但國內關于BIA所測ASM準確性研究少見報道。為此，本研究基于中國生命周期身體成分研究項目平臺，延續前期在兒童青少年群體中的實用性技術評價工作，在774名廣州市18～42歲成人中，以DXA為標準方法，分析BIA與DXA所測ASM的一致性，并判斷BIA識別低肌肉質量的診斷價值，為青中年人群肌肉健康評估提供實用性技術應用依據。

1 對象與方法

1.1 研究對象本研究對象來自于中國生命周期身體成分研究項目。該項目由首都醫科大學附屬北京兒童醫院兒童慢病管理中心發起，開展多中心的中國人群骨礦與肌肉的生命周期（兒童、青中年和老年階段）變化規律、影響因素及參照標準等內容研究。本課題組在其中承擔南方中心（廣州）的研究工作，于2021年4月至2022年9月采用方便抽樣，通過進社區宣傳等途徑在廣州全市招募836名18～42歲成年常住居民進行體成分測量。經詢問病史，排除患有影響體成分的慢性病（風濕性免疫、血液疾病、惡性腫瘤等）、孕婦、身體缺陷及體內有金屬植入物者62人，最終納入774人進行分析。中國生命周期身體成分研究項目已獲首都醫科大學附屬北京兒童醫院倫理委員會審批（倫理審編號：［2021］-E-155-Y），本研究屬于該項目內容之一，本研究對象均為自愿參加項目并已簽署知情同意書。

1.2 體格檢查每名研究對象均在同時段進行體格檢查和體成分測量。采用健民SGJ-Ⅱ型身高計按標準方法測量身高，讀數精確至0.1 cm。采用InBody570型人體成分分析儀（多頻節段BIA，InBody Co，LTD）測量體質量，讀數精確至0.1 kg。BMI=體質量/身高2（kg/m2），根據研究對象的BMI判斷體質量狀態：BMI＜18.5 kg/m2為消瘦，18.5 kg/m2≤BMI＜24.0 kg/m2為正常體質量，BMI ≥ 24.0 kg/m2為超重肥胖［14］。

1.3 體成分測量采用InBody570型人體成分分析儀和Hologic Discovery-A型雙能X線骨密度儀（Hologic Discovery-A&W，USA）同步測量ASM。檢測時，研究對象空腹或禁食2 h以上，且禁止大量喝水和劇烈活動，身著單衣，除去較重物品及金屬飾物，在平靜呼吸狀態下完成檢查。在BIA測量時，對象赤足踏于設備踏板上，在儀器提示下完成檢測。在DXA檢測時，對象平躺于測試床，由檢測員按照標準擺正其體位進行檢測。每天檢測前對體成分儀進行檢查校準，對DXA進行體模質控，設備均無異常后進行正式檢測。檢測員已通過統一培訓和考核，規范操作流程。

1.4 統計分析用描述ASM分布。采用配對t檢驗比較BIA與DXA測量值的組間差異。對BIA和DXA所測的ASM進行Z值標準化處理，計算公式為：Z=（x-x）/S，其中x為某個體的ASM測量值，x為性別年齡別均值，S為性別年齡別標準差。采用DXA法為標準，通過分析BIA與DXA所測ASM的一致性以及BIA識別低肌肉質量的診斷價值來判斷BIA的準確性。一致性評價采用組內相關系數（intraclass correlation coefficient，ICC）和Bland-Altman分析。當ICC＞0.90為一致性極好，在0.75～0.90之間為一致性良好，在0.50～0.75之間為一致性中等，＜0.50為一致性差［15］。為控制比例偏倚，Bland-Altman分析在對數變換的數據中進行［16］，再經反對數變換計算BIA與DXA測量比值的一致性限（limits of agreement，LoA），一致性可接受范圍為0.8～1.2［9，17］。以DXA所測ASM Z值 ≤ -1.00作為低肌肉質量診斷標準［4］，繪制BIA受試者工作特征曲線（receiver operating character?istics，ROC），計算曲線下面積（area under curve，AUC）以及BIA不同界值的靈敏度、特異度及約登指數。檢測水準α= 0.05，采用R V4.1.3進行統計分析。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 研究對象特征共納入774名成人進行分析，其中男354人，女420人。研究對象年齡為（25.03±6.16）歲，其中男（24.32±5.64）歲，女（25.63±6.52）歲。男性中消瘦、正常體質量和超重肥胖者分別為46人（13.0%）、196人（55.4%）和112人（31.6%），女性中分別為90人（21.4%）、285人（67.9%）和45人（10.7%）。

2.2 BIA與DXA測量值的差異分析在男、女性中，BIA所測ASM均低于DXA（P＜0.001）。按年齡分層后，各年齡組男、女性的BIA所測ASM均低于DXA（P＜0.001）。除消瘦男性外，其他體質量狀態男、女性BIA測量值均低于DXA（均P＜0.001）。見表1。

表1 BIA與DXA所測18～42歲成人的ASM情況Tab.1 ASM results of BIA and DXA measurements in adults aged 18～42 years ±s

表1 BIA與DXA所測18～42歲成人的ASM情況Tab.1 ASM results of BIA and DXA measurements in adults aged 18～42 years ±s

注：△配對t檢驗的P值；▲ICC對應的P值

分組男性人數BIA（kg）DXA（kg）P值△ICC P值▲女性人數BIA（kg）DXA（kg）P值△ICC P值▲年齡18～19歲20～歲25～歲30～歲35～42歲體質量狀態消瘦正常體質量超重肥胖合計68 156 67 37 26 22.00±3.09 22.47±2.67 23.33±3.01 22.87±3.31 23.52±3.13 23.09±4.03 23.79±3.71 24.58±3.70 24.72±4.21 25.63±3.53＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 0.814 0.757 0.740 0.803 0.739＜0.001＜0.001＜0.001 0.008 0.028 68 160 93 41 58 15.04±2.04 14.76±1.79 14.58±2.17 15.11±1.76 16.13±1.89 16.66±2.54 16.26±2.28 16.03±2.39 16.47±2.13 17.42±2.19＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 0.639 0.635 0.710 0.641 0.653 0.021 0.025 0.018 0.021 0.010 0.002 0.029 0.129 0.018 46 196 112 354 20.24±2.29 22.15±2.38 24.56±3.00 22.66±2.95 19.30±1.70 23.10±2.59 27.63±3.23 24.04±3.85＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 0.729 0.795 0.571 0.774 0.001＜0.001 0.076＜0.001 90 285 45 420 13.74±1.63 15.14±1.93 16.52±1.50 14.99±1.98 14.47±1.58 16.64±2.07 19.19±2.00 16.45±2.35＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 0.785 0.633 0.270 0.667

2.3 BIA與DXA的一致性分析男、女性中兩法所測ASM的ICC分別為0.774和0.667（P＜0.05）。絕大多數年齡組男性ICC＞0.75，各年齡組女性ICC＞0.50（P＜0.05）。除超重肥胖男、女性外，其他體質量狀態男、女性的ICC＞0.50（P＜0.05）。見表1。在Bland-Altman分析中，男、女性中BIA與DXA測量ASM的比值均值分別為0.94和0.91，LoA分別為0.80～1.10和0.78～1.05（圖1）。如圖2所示，75.7%（268/354）男性和88.6%（372/420）女性樣本點位于0線以下，即BIA低估大部分男、女性的ASM。以DXA為標準，男性中BIA所測ASM的相對誤差絕對值＜10%、10%～20%和＞20%的比例分別為70.1%、27.4%和2.5%，女性比例則分別為57.6%、36.7%和5.7%。

圖1 BIA與DXA所測18～42歲成人ASM的比值均值（一致性限）Fig.1 The mean ratios （LoA） of ASM measured by BIA and DXA in adults aged 18～42 years

圖2 BIA與DXA所測18～42歲成人ASM一致性的Bland-Altman分析Fig.2 Bland-Altman analysis of consistency of ASM measured by BIA and DXA in adults aged 18～42 years

2.4 BIA對低肌肉質量的診斷價值根據DXA所測ASM Z值 ≤ -1.00的判斷標準，共有121人（15.6%）為低肌肉質量，其中男57人，女64人。BIA所測Z值 ≤ -1.00共有125人（16.1%），男55人、女70人。男性中，BIA識別低肌肉質量的AUC為0.91（95%CI：0.87～0.95），BIA的Z值最佳界值為-0.57，靈敏度、特異度和約登指數分別為82.5%、86.0%和0.685。女性的AUC為0.94（95%CI：0.92～0.97），最佳界值為-0.66，靈敏度、特異度和約登指數分別為86.8%、93.8%和0.806。見表2、圖3。

圖3 ASM Z值（BIA法）診斷低肌肉質量的ROC曲線Fig.3 ROC curve of diagnosing low muscle mass by ASM Z-score （BIA）

表2 BIA所測的ASM Z值界值的真實性指標Tab.2 The validity index of cut-off value by ASM Z-score（BIA）

3 討論

本研究在774名廣州市18～42歲成人中發現，大部分年齡組男性中BIA與DXA所測ASM的ICC＞0.75，女性ICC＞0.50。在Bland-Altman分析中，男性BIA與DXA比值的LoA在0.8～1.2范圍內，女性的LoA下限值也接近0.8，上限值在1.2以下。此外，超過90%男、女性的BIA相對誤差的絕對值在20%以內。綜合上述結果，我們認為BIA與DXA所測ASM的一致性尚可。

應注意，與其他研究［18］類似，本研究亦觀察到BIA會低估DXA所測肌肉質量的現象。BIA對四肢骨骼肌并非直接測量，是先利用電阻抗值估計體液量，再結合去脂組織含水量計算去脂體重，進一步借助設備內置經驗公式進一步估算ASM［19］。BIA假定去脂組織含水量是恒定的［20］，而人體成分含水量隨年齡增長而減少［21］，因此BIA會低估去脂體重及ASM，但相對誤差的計算結果表明BIA對ASM低估的程度并不嚴重。此外，BIA與DXA測量值在消瘦者和正常體質量者中一致性略優于超重肥胖者，BIA測量的準確性可能還會受體質量狀態的輕微影響，原因與不同體質量狀態者去脂組織含水量不同有關。

BIA對肌肉健康評估具有潛在臨床價值，且對肌肉“疾病或異常”篩查的準確性尚缺乏證據。本研究進一步評價BIA識別低肌肉質量的真實性。BIA識別男、女性低肌肉質量的AUC分別0.91和0.94。BIA采用DXA判斷低肌肉質量的Z值界值（≤ -1.00）時，其識別男、女性低肌肉質量的靈敏度分別為92.9%和93.8%。而采用ROC曲線判斷的最佳Z值界值（男性：-0.57，女性：-0.66）時，BIA的靈敏度有所下降，分別為82.5%和86.8%，特異度提高為86.0%和93.8%，約登指數則增加至0.685和0.806。研究結果說明BIA識別低肌肉質量的真實性較好，但在青中年人群利用BIA評估肌肉質量健康水平時，應先建立BIA相應的判斷標準，上述結果仍待更多獨立人群的研究驗證。

本研究采用綜合分析策略評價實用性技術測量18～42歲成人四肢骨骼肌質量與金標準技術的一致性，同時探討BIA識別低肌肉質量的臨床價值，但由于采用方便抽樣方法，存在樣本代表性不足問題。

綜上所述，BIA測量成人四肢骨骼肌質量與DXA測量值的一致性尚可，但應注意BIA存在低估肌肉質量的可能，且與DXA的一致性會受測量人群年齡及體質量狀態的影響。此外，BIA對低肌肉質量有良好的診斷價值，說明BIA對18～42歲成人四肢骨骼肌測量有較好的準確性。將BIA用于社區人群肌肉質量不良的篩查時，可有益于老年期肌少癥高風險人群的早期發現。