Die BIA und MUS bei der Erfassung des Ernährungszustands bei kritisch kranken Patienten (BUS)

die Bioelektrische Impedanzanalyse und muskulärer Ultraschall bei der Erfassung des Ernährungsstatus bei kritisch kranken Patienten

Kritisch kranke Patienten sind durch große Unterschiede in ihrem Kohlenhydrat-, Lipid- und Proteinstoffwechsel gekennzeichnet. Solche Schwankungen können zu einem Anstieg ihres Energiebedarfs mit beschleunigtem Proteinkatabolismus und letztendlich zu Veränderungen ihres Immun- und Magen-Darm-Systems führen und in einem variablen Zeitrahmen zu einer Störung der Muskelfunktion, die den Aufenthalt auf der Intensivstation und im Krankenhaus sowie die Sterblichkeit erhöht. Es wurde beobachtet, dass die meisten kritisch kranken Patienten, die das akute Atemnotsyndrom überleben, mit einer Vielzahl von Folgen fertig werden müssen, einschließlich Muskelschwund und Schwäche, und diese Zustände können mindestens ein Jahr andauern. Intensivstationsbedingte Schwäche wurde als generalisierte Schwäche definiert, die sich während einer kritischen Erkrankung entwickelt und für die es keine andere Erklärung als eine kritische Erkrankung gibt und die aus medizinischer, menschlicher und sozioökonomischer Sicht mit langfristigen Folgen verbunden ist. Bei einer normalgewichtigen Person verursacht die metabolische Reaktion auf eine Verletzung einen Anstieg des Protein- und Energiebedarfs. Infolgedessen dienen endogene Substrate als Brennstoffquellen und als Vorläufer für die Proteinsynthese. Aus ernährungsphysiologischer Sicht besteht eine der größten Herausforderungen bei der Ernährungsunterstützung kritisch kranker Patienten darin, den Verlust an Magermasse zu stoppen oder zu verlangsamen. Aus diesen Gründen ist es für den Ernährungsberater von grundlegender Bedeutung, den Muskelschwund während einer kritischen Erkrankung mit einer einfachen und zugänglichen Technik messen und beurteilen zu können.

Es gibt mehrere Methoden, um diese Messungen durchzuführen. Üblicherweise sollten das Eintrittsgewicht und die Körpergröße zur Berechnung des idealen Körpergewichts (IBW), des Prozentsatzes des IBW und des Body-Mass-Index (BMI) verwendet werden. Die Genauigkeit dieser Maßnahmen könnte jedoch sehr beängstigend sein. Skelettmuskelschwund bei Schwerkranken wird oft durch Flüssigkeitsretention maskiert. Unter diesen Umständen sind die normalen anthropometrischen Methoden zur Beurteilung von Veränderungen der Körpermasse und -zusammensetzung nicht anwendbar, da alle Techniken von einem normalen Hydratationszustand ausgehen. Daher sind zusätzliche anthropometrische Daten, obwohl sie bei ambulanten Patienten nützlich sind, kein so genaues Maß für Mangelernährung bei kritisch kranken Patienten. Darüber hinaus werden einige Serumproteine ​​(wie der Albuminspiegel und mehrere andere Transportproteine) üblicherweise als Surrogate des viszeralen Proteinstatus gemessen. Sie alle werden jedoch von vielen Faktoren wie Synthese- und Abbauraten und vaskulären Verlusten in das umgebende Interstitium zusätzlich zu Verlusten durch den Darm oder die Niere beeinflusst. Infolgedessen sinken ihre Spiegel durch Entzündungen oder Sepsis, wo hohe Interleukin-6-Spiegel die Produktion von Akutphasenproteinen stimulieren, da es die Produktion von Transportproteinen hemmt. Daher sind sie ein schlechter Indikator für den Ernährungszustand kritisch kranker Patienten, da sie als Marker für Verletzungen und Stoffwechselreaktionen auf Stress dienen. Aus diesen Gründen wurden in den letzten Jahrzehnten verschiedene Instrumente entwickelt, um die klinischen und biochemischen Ernährungsbewertungen zu integrieren. Unter diesen scheinen die Bioimpedanzanalyse (BIA) und die Muskelsonographie (MU) vielversprechende Werkzeuge für diesen Zweck zu sein.

Ziel dieses Projekts ist es, die von BIA und MU erhobenen Daten und die routinemäßig klinisch verwendeten Parameter der Ernährung zu vergleichen und zu integrieren, um den Ernährungszustand von kritisch kranken Patienten zu definieren. Die Daten aus diesen Tools und die biochemischen und anthropometrischen Ernährungsdaten (einschließlich der Ernährungsunterstützung) werden bei der Aufnahme auf der Intensivstation gesammelt und innerhalb der ersten Woche des Intensivaufenthalts nachverfolgt.

Bioimpedanzanalyse

Bioelektrische Impedanzanalyse (BIA) ist der Sammelbegriff, der die nicht-invasiven Methoden zur Messung der elektrischen Körperreaktionen auf die Einführung eines schwachen Wechselstroms beschreibt. Kürzlich führten Fortschritte in der BIA-Technologie zu detaillierten und anspruchsvollen Datenanalysen und gezielten Anwendungen in der klinischen Praxis, einschließlich der Umgebung der Intensivpflege. Die bioelektrische Impedanzvektoranalyse (BIVA) ist heute ein häufig verwendeter Ansatz zur Messung der Körperzusammensetzung und zur Beurteilung des klinischen Zustands und wurde kürzlich entwickelt, um sowohl den Ernährungszustand als auch die Gewebehydratation zu beurteilen.

Grundsätzlich misst BIA den Widerstand des Körpergewebes gegen den Fluss eines kleinen Wechselstroms (d. h. die Impedanz). Die klassische BIA-Methode besteht aus der Verwendung von vier Elektroden, die an Händen, Handgelenken, Füßen und Knöcheln angebracht werden, bei denen ein schmerzfreier elektrischer Strom mit einer festen oder multiplen Frequenz in den Organismus eingeleitet wird. Somit misst BIA nur die Ende-zu-Ende-Spannung über den gesamten Pfad zwischen den Spannungsmesselektroden. Diese Spannung ist die Energie, die pro Ladungseinheit für den gesamten Strompfad aufgewendet wird, und liefert keine direkten Informationen in Bezug auf die Strommenge, die durch intrazelluläre versus extrazelluläre Volumina, in Blut versus Muskel oder in Fett versus fettfreien Medien fließt . Die Impedanz ist eine Funktion von zwei Komponenten (oder Vektoren): dem „Widerstand“ (R) der Gewebe selbst und der zusätzlichen Opposition oder „Reaktanz“ (Xc).

Bioimpedanz in der Ernährungsbewertung Die metabolische Reaktion auf eine kritische Erkrankung ist gekennzeichnet durch erhöhten Energieverbrauch, Proteolyse, Gluconeogenese und Myolyse mit einem Anstieg, der 100 % des vorhergesagten Energieverbrauchs übersteigt. Diese Vorhersage kann durch Volumenüberlastung beeinflusst werden, da das Körpergewicht häufig in Gleichungen verwendet wird, um den Energiebedarf vorherzusagen. Eine erhöhte Proteolyse führt zu einem beschleunigten Proteinverlust, der trotz Zufuhr von exogenem Protein und Nichtproteinzufuhr auftritt. Daher tritt Muskelschwund häufig aufgrund erhöhter metabolischer Anforderungen an den Körper auf, was zu großen Verlusten an magerem Gewebe aufgrund der Schwere von Krankheiten und Organfunktionsstörungen, längerer Immobilität und Unterernährung führt. Die Variabilität von BIA-Messungen wurde oft als Haupteinschränkung für ihre klinische Verwendung bei der Bewertung des Ernährungszustands angeführt. Darüber hinaus wurden die ältesten Studien mit einer klassischen BIA zur Bestimmung der Körperzusammensetzung durchgeführt, während die neueren Studien die Aufmerksamkeit auf die Verwendung von BIVA und Phasenwinkel (PA)-Analyse konzentrierten.

Muskel-Ultraschall am Krankenbett bei kritisch kranken Patienten Angesichts des wachsenden Interesses am Verständnis von Muskelatrophie und -funktion bei kritisch kranken Patienten und Überlebenden entwickelt sich Ultraschall zu einem potenziell leistungsfähigen Instrument zur Quantifizierung der Skelettmuskulatur. Es stellt eine einfache, nicht-invasive Methode zur Quantifizierung nicht nur der kontraktilen Aktivität der zentralen Muskulatur (z. B. des Zwerchfells), sondern auch der peripheren Skelettmuskelatrophie dar. Diese Muskelquantifizierung in Kombination mit metabolischen, ernährungsphysiologischen und funktionellen Markern ermöglicht eine optimale Patientenbeurteilung und Prognose. Es ist mittlerweile allgemein anerkannt, wie die Zwerchfellauslenkung und die Zwerchfellverdickung während des Atmens und die Bedeutung dieser Messungen bei spontaner oder mechanischer Beatmung sowie Merkmale der Skelettmuskulatur (einschließlich Muskelquantitätsmessungen wie Masse und Querschnittsfläche und Muskelqualität) beurteilt werden können Maßnahmen wie Architektur und Hinweise auf Myonekrose) können einen praktikableren und objektiveren Ansatz zur Beurteilung der Muskelgesundheit bei Patienten auf der Intensivstation bieten. Darüber hinaus können objektive Muskelquantifizierungen (einschließlich, aber nicht beschränkt auf Muskelmasse, Dicke und Querschnittsfläche), die ausreichend empfindlich sind, um kleine Veränderungen über akute Zeiträume zu erkennen, letztendlich die Bewertung von Interventionen zur Bekämpfung von Muskelatrophie und -schwäche erleichtern .

Die Beurteilung des Zwerchfells Der relative Beitrag der Patientenanstrengung während der assistierten Atmung ist unter klinischen Bedingungen schwer zu messen. Darüber hinaus ist das Diaphragma einer direkten klinischen Beurteilung nicht zugänglich. Die Ultraschalluntersuchung am Krankenbett, die bereits bei mehreren Aspekten kritischer Erkrankungen von entscheidender Bedeutung ist, wurde kürzlich als einfache, nicht-invasive Methode zur Quantifizierung der kontraktilen Aktivität des Zwerchfells vorgeschlagen. Ultraschall kann verwendet werden, um die Zwerchfellauslenkung zu bestimmen, was helfen kann, Patienten mit einer Zwerchfellfunktionsstörung zu identifizieren.

Die Ultraschalluntersuchung kann auch die direkte Visualisierung der Zwerchfelldicke in ihrer Appositionszone ermöglichen. Es wurde vorgeschlagen, dass die Verdickung während der aktiven Atmung die Größe der Zwerchfellanstrengung widerspiegelt, ähnlich wie eine Ejektionsfraktion des Herzens.

In einer Reihe neuerer Studien wurde Ultraschall zur Messung der Zwerchfelldicke und der inspiratorischen Verdickung bei beatmeten Patienten eingesetzt. Einige von ihnen konzentrierten sich auf die Machbarkeit und Reproduzierbarkeit der Technik, während andere36 zeigten, wie mit zunehmender Druckunterstützung (PSV) parallele Reduktionen zwischen der Zwerchfellverdickung und sowohl dem Zwerchfell- als auch dem Ösophagus-Druck-Zeit-Produkt gefunden wurden, was darauf hindeutet, dass die Zwerchfellverdickung zuverlässig ist Indikator für die Atemanstrengung.

Messung der Zwerchfelldicke Die rechte Hemidiaphragma lässt sich in der Appositionszone des Zwerchfells am Brustkorb bei Sondenplatzierung in der Mediaxillarlinie zwischen dem 8. und 10. Interkostalraum als 3-schichtiger Aufbau aus Pleura und Peritonealraum darstellen (hyperechogene) Membranen und die echoarme Muskelschicht selbst. Diese Stelle ist ideal für die sonographische Visualisierung, da das Zwerchfell auf beiden Seiten von Weichgewebe begrenzt ist und parallel zur Hautoberfläche und damit zur Schallkopffläche liegt. Das Zwerchfell wird zusätzlich dynamisch als die oberflächlichste Struktur identifiziert, die bei Inspiration durch die Vorderkante der Lunge ausgelöscht wird. Schließlich wird es durch direkte Visualisierung seiner Kontraktion zu Beginn des Atmungszyklus identifiziert.

B-Modus Unter Verwendung einer linearen 7,5-10-MHz-Sonde, eingestellt im B-Modus und parallel zu einem Interkostalraum zwischen VIII und X platziert, wird der untere Rand des costophrenischen Winkels durch das vorübergehende Auftreten des Lungenartefakts beim Atmen identifiziert. Die Zwerchfelldicke (Tdi) kann sowohl während der Atmung als auch während einer maximalen Inspirationsanstrengung gemessen werden. Mehrere Studien wurden durchgeführt, um Referenzwerte von Tdi bei gesunden Probanden in Rückenlage festzulegen, die für die rechte Hemidiaphragma Mittelwerte von 0,3238 cm oder 0,3339 cm zeigten, unabhängig von Geschlecht, Alter oder Körperkonstitution.

M-Modus Die Sonde wird mit dem gleichen Orientierungspunkt platziert, der zuvor für den B-Modus beschrieben wurde, mit dem Ziel, Pleura- und Peritonealmembranen um das Zwerchfell herum zu identifizieren. Die Dicke des Zwerchfells wird am Ende der Ausatmung (Tdi,ee) und der maximalen Einatmung (Tdi,pi) als Abstand zwischen dem Zwerchfellfell und dem Peritoneum im M-Modus gemessen.

Beurteilung der peripheren Muskulatur Es hat sich gezeigt, dass die Messung der Muskelmasse durch Ultraschall (US) bei den meisten Patienten eine zuverlässige Methode ist, selbst wenn Ödeme und Flüssigkeitsansammlungen vorhanden sind. Der Muskelmasseverlust bei kritisch kranken Patienten wurde durch US-, histologische und molekularbiologische Techniken bewertet und zeigte eine signifikante Verringerung von etwa 10 % der Rectus femoris (RF)-Querschnittsfläche (CSA), gemessen durch US, korrelierend mit einer Abnahme von Muskelfasern CSA und weniger Proteinsynthese. US ist zu einer weit verbreiteten Forschungsmethode zur Quantifizierung des Muskelschwunds geworden, die bemerkenswerte Genauigkeit und Zuverlässigkeit mit starken klinometrischen Eigenschaften und ausgezeichneter Intra- und Interobserver-Zuverlässigkeit bei gesunden Menschen zeigt, gemessen von Klinikern ohne vorherige Erfahrung mit US45.

Die Muskeln der unteren Extremitäten sind anfällig für eine frühe Atrophie, was durch eine stärkere Abnahme der Dicke innerhalb der ersten fünf Tage nach Aufnahme auf der Intensivstation im Vergleich zu den oberen Extremitäten gezeigt wird, was diese Muskeln zu einem guten Ziel für die Beurteilung der Muskelmasse macht.

Der Quadrizeps femoris ist eine Muskelgruppe, die aus drei Vastus-Muskeln (Medialis, Intermedius und Lateralis) und dem RF besteht. Letzteres weist eine proximale Insertion in der Spina iliaca anterior inferior (AIIS) und eine andere Insertion im Sulcus supraacetabularis auf. Der Quadrizeps femoris wird distal durch ein gemeinsames Band in die Tuberositas tibiae eingeführt und ist ein Hüftbeuger und ein Kniestrecker. Stellen Sie vor Beginn sicher, dass sich der Patient in Rückenlage befindet und die Knie gestreckt sind und die Zehen zur Decke zeigen. Dies ist die am häufigsten verwendete Position bei dieser Art von Messungen. Diese Position hilft dem Arzt, den Patienten in der AIIS Patella 1/2 AIIS Patella 1/2 1/3 1/3 zu platzieren.

Eine spezielle Technik wurde vorgeschlagen: Ziehen Sie mit einem nicht dehnbaren Maßband eine imaginäre Linie im vorderen Teil des Oberschenkels von der AIIS bis zum Mittelpunkt des proximalen Randes der Patella und markieren Sie den mittleren und einen dritten Punkt zwischen diesen zwei Referenzen, die uns einen einfachen Zugang zu RF und VI ermöglichen. Der Grund für die Verwendung von de AIIS und nicht der Spina iliaca anterior superior liegt darin, dass die Verwendung des genauen Mittelpunkts des Muskels uns hilft, seinen dicksten Teil zu finden, indem wir als Referenz die Ansatzpunkte dieses Muskels (RF) und den Grund für die Verwendung eines Drittels von verwenden die Entfernung wird später besprochen. Um ein Querschnittsbild zu erhalten, muss der Schallkopf quer zur Längsachse (vorher markierte gedachte Linie) des Oberschenkels ausgerichtet werden und dabei einen 90°-Winkel zur Hautoberfläche bilden. Das Neigen oder Bewegen der Sonde aus ihrer ursprünglichen Position und ihrem ursprünglichen Winkel trägt dazu bei, eine falsche Messung zu erhalten.

Methodik Das Ziel der vorliegenden Studie ist die Untersuchung und der Vergleich der Zwerchfelldicke und der Querschnittsfläche des Rectus, die mit Ultraschall unter Verwendung der oben genannten Methodik und der von BIVA gesammelten Daten sowie der routinemäßig in der klinischen Praxis verwendeten Ernährungs- und Anthropometrieparameter bewertet wurden . Die Forscher werden konsekutiv mechanisch beatmete Patienten untersuchen, die auf der Intensivstation unseres Lehrkrankenhauses aufgenommen wurden. Die Ermittler werden jeden aufeinanderfolgenden Patienten untersuchen, der mindestens 72 Stunden lang eine mechanische Beatmung benötigte. Nicht-Einschlusskriterien sind Alter <18 Jahre, Schwangerschaft, Vorliegen eines Aufenthaltes auf der Intensivstation von weniger als 7 Tagen, Anamnese/Diagnose einer neuromuskulären Erkrankung. Innerhalb der ersten 24 Stunden nach Aufnahme auf die Intensivstation (T1) werden die Patienten mit Muskel-Ultraschall untersucht, der die Dicke des Zwerchfells und die Querschnittsfläche des Rectus femoris (medialer Vastus) umfasst. Gleichzeitig werden anthropometrische Maße (wie Körpergröße, ideales Körpergewicht, deklariertes tatsächliches Körpergewicht, Umfang des rechten Arms) sowie BIVA-Messwerte (Xc, R, PA, mageres Körpergewicht und % des extrazellulären Körpergewichts) erhoben ) und biochemische Analyse (einschließlich Albumin, Präalbumin, Blutbild, Lymphozytenzahl, Magnesium, Phosphor, Retikulozyten, Nieren- und Leberfunktionstest). Am Tag danach wird die Flüssigkeitsbilanz sowie die Stickstoffbilanz berechnet. Alle gleichen Maßnahmen werden an Tag 3 (T3) und 7 Tagen (T7) wiederholt.

Das Hauptergebnis der Studie ist die Evaluierung der abgeleiteten BIVA-Parameter, insbesondere der PA-Variation, innerhalb der ersten Woche nach Aufnahme auf der Intensivstation. Die sekundären Ergebnisse sind die Bewertung der BIVA-Parametervariationen und der "zentralen" und "peripheren" muskulären sonographischen Parameter sowie der anthropometrischen und biochemischen Ernährungsindizes und ihrer eventuellen Korrelationen.

Statistische Analyse

Die Daten werden mit dem statistischen Softwarepaket Stata/SE 12.0 (StataCorp, College Station) analysiert. Die Normalität wird durch den Shapiro-Francia-Test beurteilt. Die Ergebnisse werden bei normaler Verteilung als Mittelwert ± Standardabweichung oder andernfalls als Median [25-75. Perzentile] angegeben. Der Vergleich zwischen verwandten Variablen wird je nach Bedarf durch den gepaarten Student-t-Test oder den Wilcoxon-Vorzeichen-Rang-Test durchgeführt. Zweiseitige p-Werte von weniger als 0,05 werden als statistisch signifikant betrachtet. Die Berechnung der Studienstärke basiert auf dem primären Endpunkt. In einer früheren Studie bewerteten Kim und Kollegen49 die Schwankungen des PA bei kritisch kranken Patienten und der mittlere PA-Wert betrug 3,5 ± 1,5. Geht man von einer Schwankung von 20 % der PA innerhalb der ersten Woche aus, errechnet sich eine Gesamtstichprobengröße von 97 Patienten für 80 % Power bei einem Signifikanzniveau von 5 %.