Fotografische voedselherkenning en schatting van de maaltijdgrootte voor en na Roux-en-Y Gastric Bypass

Invoering

Obesitas is wereldwijd een van de belangrijkste volksgezondheidsproblemen. De morbiditeit kan de levensverwachting grotendeels verkorten. Bariatrische chirurgie voor ernstige obesitas is een effectieve behandeling die resulteert in de verbetering en remissie van veel aan obesitas gerelateerde comorbiditeiten, cardiovasculaire voordelen, evenals aanhoudend gewichtsverlies en verbetering van de kwaliteit van leven. Er zijn verschillende chirurgische procedures voor gewichtsverlies ontwikkeld, waarvan de meest voorkomende sleeve gastrectomie (SG) en Roux-en-Y Gastric Bypass (RYGB) zijn. RYGB is de meest gebruikte procedure voor gewichtsverlies in Zwitserland, hoewel er de laatste decennia een wereldwijde verschuiving naar SG heeft plaatsgevonden. Los van de toegepaste procedure blijft bariatrische chirurgie de meest effectieve en duurzame interventie voor obesitas. Moderne bariatrische chirurgie heeft een uitstekend veiligheidsprofiel, ook al zijn er complicaties op korte en lange termijn gemeld. Uitgebreid onderzoek heeft ook het begrip vergroot van het brede scala aan mechanismen die ten grondslag liggen aan de effectiviteit van bariatrische chirurgie. De relatieve bijdragen van deze mechanismen variëren afhankelijk van de gekozen procedure, waarbij veranderde verzadiging en honger na RYGB als belangrijke factoren worden beschouwd. Er zijn ook andere mechanismen voorgesteld, waaronder veranderingen in darmhormonen, verminderde eetlust, verhoogde verzadiging, verhoogd energieverbruik, verandering in de darmmicrobiota en galzuurspiegels en -samenstelling, evenals veranderingen in vagale zenuwsignalering. Veranderingen in voedselvoorkeuren zijn ook geïmpliceerd als een belangrijk kandidaat-mechanisme, aangezien patiënten de voorkeur geven aan voedsel met een laag suikergehalte en vetarm eten en aangeven dat ze na RYGB het vinden van voedsel over het algemeen minder leuk vinden. Zowel mensen als ratten eten minder en vertonen veranderde voedselvoorkeuren na RYGB, maar het onderliggende gedragsmechanisme blijft onduidelijk.

Het doel van het volksgezondheidsbeleid bij de behandeling van zwaarlijvigheid moet de ontwikkeling zijn van effectieve preventie en betere therapieën die de noodzaak van een operatie helemaal wegnemen. Tot die tijd is bariatrische chirurgie veilig, effectief, betaalbaar en met veel ruimte voor verbetering. Bovendien kan een beter begrip van de fysiologische veranderingen die ten grondslag liggen aan de verbetering van de morbiditeit helpen bij het ontwikkelen van nieuwe therapieën. Tot nu toe zijn directe metingen van veranderingen in voedselkeuze bij mensen na RYGB beperkt door de onbetrouwbaarheid van patiënten, wat aanzienlijke methodologische en conceptuele uitdagingen vormt voor onderzoekers en studieontwerp. Zelfcontrole vereist tijd en moeite, en velen vinden het bijhouden van de inname via de voeding vervelend, wat bijdraagt ​​aan het verloop. Directe metingen vormen echter een essentieel onderdeel in de poging om te begrijpen hoe RYGB eet- en voedselvoorkeuren verandert, maar laboratoriuminstellingen sluiten een echte omgeving uit. Bijgevolg hebben obesitasonderzoekers geprobeerd nieuwe, eenvoudigere volgmethoden te ontwikkelen, zoals fotografie van voedingsmiddelen om de inname via de voeding te volgen, zowel in de klinische setting als in het dagelijks leven. Deze nieuwe methoden lijken effectiever in vergelijking met andere. Zo stellen mobiele telefoontoepassingen van fotografische voedselherkenning (PFR), zoals SNAQ, patiënten in staat om geconsumeerde voedingsmiddelen, portiegroottes en consumptiefrequentie gedurende een vooraf bepaalde periode vast te leggen en in te dienen. Deze technologie staat echter nog in de kinderschoenen en beoordelingsprocedures moeten worden gevalideerd door getrainde professionals. De methode met dubbel gelabeld water (DLW) is voorgesteld als een gouden standaard om het totale energieverbruik van vrijlevende personen te beoordelen en kan worden gebruikt om de lichaamssamenstelling (BC) en het totale energieverbruik (TEE) van een individu te controleren onder omstandigheden van energiebalans gebaseerd op verdunningsvergelijkingen van de gelabelde isotopische elementen in het lichaam. Directe segmentale multifrequentie bio-elektrische impedantieanalyse (DSM-BIA) wordt beschouwd als een praktische, niet-invasieve en relatief goedkope methode om de BC27 snel te beoordelen en de schattingen van BC met DSM-BIA zijn naar verluidt ook consistent met die van de DLW-methode voor zwaarlijvige patiënten. De gezamenlijke meting van TEE met behulp van de schattingen van de PFR- en de DLW-methode zou de validatie van PFR dienen voor de meting van TEE bij patiënten die RYGB ondergaan. PFR zou dan een krachtig hulpmiddel voor onderzoek worden en nuttige informatie opleveren voor het ontwerpen van geschikte geïndividualiseerde behandelingsprogramma's voor obesitas.

Onderzoeksvraag

Het doel van deze studie is om veranderingen in voedselvoorkeuren, totale energie-inname van de drie primaire macronutriënten en maaltijdpatronen te onderzoeken tussen zwaarlijvige vrouwen (BMI ≥ 35) voor en na Roux-en-Y gastric bypass en slanke (BMI ≤ 25) en obesitas (BMI ≥ 35) controles door middel van PFR met de mobiele applicatie SNAQ.

methoden

Dit wordt een single-center observationele case-control prospectieve cohortstudie bij vrouwelijke proefpersonen met morbide obesitas, die in Zwitserland wonen en RYGB (n=20), zwaarlijvige controles (n=20) en magere controles (n=20) ondergaan. respectievelijk vóór, 3, 6 en 12 maanden na de operatie en het begin van de studie. Het optimale aantal deelnemers kan worden gebaseerd op vermogensberekeningen met een equivalentieontwerp en op de hypothese dat patiënten een jaar na RYGB een vergelijkbare calorie-inname zullen hebben als de magere controlegroep. De equivalente calorie-inname tussen de twee groepen wordt bepaald door een equivalentiebereik van 210 kcal/dag met een SD van ±200 kcal. Voor het bereiken van een power van 90% en een p=0,05 om een ​​verschil van gemiddelden > 210 kcal/dag uit te sluiten, zijn per groep n=20 deelnemers nodig . Patiënten worden in deze studie opgenomen als (1) ze vrouwen zijn van ≥ 18 jaar, (2) een body mass index (BMI) ≥ 35 kg/m2 hebben zonder voorafgaande bariatrische chirurgie, (3) een geplande RYGB hebben, (4 ) autonoom kunnen bewegen, (5) een technologische basiskennis hebben, (6) vloeiend Duits spreken en (7) hun geïnformeerde toestemming kunnen geven. Zwaarlijvige controles respecteren dezelfde criteria, maar zijn niet van plan om een ​​operatie te ondergaan, wat het rekruteren van deze groep erg moeilijk maakt. Lean-controles hebben een BMI ≤ 25 kg/m. Het belangrijkste doel van de Lean-controlegroep is het evalueren van de teststabiliteit in de loop van de tijd en over meerdere hertesten. Patiënten die voldoen aan de wervingscriteria worden ingeschreven in de polikliniek van het Universitair Ziekenhuis van Zürich. Zwaarlijvige en gezonde controles worden aangeworven door het onderzoeksteam. Het onderzoeksprotocol wordt uitgelegd en schriftelijke geïnformeerde toestemming wordt verkregen van alle deelnemers. Het studieprotocol werd goedgekeurd door de ethische commissie van het kanton Zürich (BASEC-Nr. 2019-00952). TEE onder vrijlevende omstandigheden wordt beoordeeld met behulp van de DLW-methode. Op de dag voor de meting wordt BIA uitgevoerd. Op de eerste dag van de meting voeren de proefpersonen urine op bij baseline en consumeren ze orale toediening van DLW. Na DLW-toediening verzamelen proefpersonen urine respectievelijk 3 en 4 uur na toediening en opnieuw na 7 dagen op hetzelfde tijdstip van de tweede en derde urineafname. Proefpersonen wordt geïnstrueerd om hun levensstijl of medicatie niet te veranderen tijdens de studieperiode. Onder vrijlevende omstandigheden gedurende een week wordt de totale inname via de voeding geregistreerd door de deelnemers met behulp van een mobiele app voor fotoherkenning van voedselproducten. Deelnemers registreren hun inname via de voeding gedurende 7 dagen vóór, 3, 6 en 12 maanden na de operatie.

Gegevens analyse

De gegevens van elke patiënt worden als volgt georganiseerd: tijd van de maaltijd, totale calorieën, totale koolhydraten, eiwitten en vet, voedselgroep. Dit resultaat moet worden opgeteld voor de uiteindelijke TEE-berekening, om de totale hoeveelheid van elke variabele per maaltijd, per dag en per week te krijgen. De PFR-gegevens zullen worden vergeleken met op DWL gebaseerde TEE voor validatie van de voedingsevaluatie. Beschrijvende statistieken zullen worden gebruikt om demografische gegevens te beschrijven en om maaltijdgerelateerde informatie over verschillende tijdsperioden te presenteren. Veranderingen in de loop van de tijd en vanaf de basislijn worden beoordeeld met ANOVA- en t-testen, met correctie voor foutieve ontdekkingspercentages. Elke maaltijdgerelateerde parameter wordt gecorreleerd met elkaar en met het 1-jaars gewichtsverlies, uitgedrukt als absoluut gewichtsverlies van het totale lichaamsgewicht % overtollig BMI-verlies (% EBMIL). Verkennende modellen zullen worden gegenereerd met behulp van logistische regressie om maaltijdgerelateerde informatie en optimaal gewichtsverlies in kaart te brengen. Alle gegevens worden geanalyseerd met behulp van RStudio.

Beperkingen

De huidige studie heeft verschillende beperkingen in verband met de methoden en de deelnemers. Ten eerste zijn de voedselgegevens zelf geregistreerd en vatbaar voor sociale wenselijkheid, wat kan leiden tot onnauwkeurige gegevens. De voedselvoorkeuren kunnen inderdaad worden gewijzigd tijdens de week van registratie en sommige voedselitems kunnen mogelijk niet worden geregistreerd. De database met etenswaren en calorieën die in de app zijn ingesloten, is mogelijk ook niet zo nauwkeurig als verwacht. Om deze beperking te verminderen, wordt de deelnemers gevraagd om eventuele ontbrekende voedselitems of incongruenties die door de app worden gerapporteerd te melden, en feedback wordt besproken met de app-ontwikkelaar. Zelfcontrole via de voeding is een belangrijk onderdeel van programma's voor gewichtsverlies, en de frequentie van zelfcontrole met een smartphone-app hangt sterk samen met gewichtsverlies. De magere en zwaarlijvige controles van deze studie volgen echter geen enkel dieet met als doel gewichtsverlies en deelnemers zullen hun voedselinname registreren gedurende een periode die niet lang genoeg zou moeten zijn om veranderingen in gewoonten teweeg te brengen. Recente studies die probeerden de schattingen van de energie-inname te valideren door PFR te gebruiken in vergelijking met de DLW-methode met zwaarlijvige deelnemers, ontdekten dat deze methode niet nauwkeurig was in het schatten van de energie-inname in vergelijking met DLW. In één geval werd de TEE echter gemeten bij zwangere vrouwen die een lage therapietrouw vertoonden voor het melden van frequente inname van kleine maaltijden. In de andere werd de TEE gemeten bij kleuters uit minderheidsgroepen waarvan de inname werd geregistreerd door verzorgers. Bovendien waren beide studies cross-sectionele studies. Er wordt ook gemeld dat deelnemers die hun eigen telefoons gebruiken in vergelijking met deelnemers die geleende telefoons gebruiken, meer beelden vastleggen en een grotere nauwkeurigheid hebben, daarom moet een dergelijke variabele ook in de gegevensanalyse worden overwogen. Ook technische problemen met de telefoons kunnen een bron van onderschatting zijn. Training van de deelnemers, constante communicatie en technische ondersteuning moeten worden geboden om de nauwkeurigheid te vergroten.

Relevantie van de verwachte uitkomst voor onderzoek of praktijk

Deze studie zou voor het eerst een directe en nauwkeurige meting van de inname via de voeding bij obese patiënten vóór en na RYGB opleveren. De directe PFR-meting met de mobiele applicatie SNAQ, gevalideerd door middel van de DLW-methode, zal het mogelijk maken om de energie-inname van de drie primaire macronutriënten per dag (kcal/24u) en per maaltijd (kcal/maaltijd) tussen RYGB-patiënten en controles te vergelijken . Bovendien zou het meer fundamentele informatie over menselijk gedrag kunnen opleveren, waardoor eerder bij ratten gerapporteerde gedragsveranderingen voor mensen kunnen worden vertaald. Verwacht wordt dat patiënten postoperatief en progressief hun relatieve calorie-inname en voedselkeuze zullen aanpassen met een afname van vet en suikers en een toename van complexe koolhydraten, terwijl niet-geopereerde controles een stabiele, ongewijzigde voedselkeuze en -inname zullen vertonen. Het voorgestelde onderzoeksproject wordt gekenmerkt door conceptuele en methodologische innovatie. Voedselvoorkeuren en relatieve inname van macronutriënten tijdens en tussen maaltijden bij patiënten na RYGB zullen direct worden gemeten in een levensechte setting met PFR. Deze benadering zal veel van de beperkingen die tot nu toe in de literatuur zijn vermeld, overwinnen of verminderen. Als het verwachte resultaat wordt bevestigd, heeft een dergelijke bevinding het potentieel om de klinische praktijk fundamenteel te veranderen met betrekking tot de huidige post-bariatrische voedingsadvisering. Bovendien kunnen de resultaten ook bijdragen aan de ontwikkeling van minder invasieve interventies bij de behandeling van obesitas en zouden ze een neurogenetische benadering rechtvaardigen met diermodellen van obesitas voor het in kaart brengen en bestuderen van neurale circuits en het koppelen van specifieke hersenactiviteiten aan specifiek gedrag dat betrokken is bij obesitas, zoals gespecificeerd door het BRAIN-initiatief.