Согласованность оценок доли жировой массы тела, полученных с применением непрямых (косвенных) методов исследования состава тела

ОБОСНОВАНИЕ

Количество жира и характер его отложения играют ведущую роль в развитии целого ряда коморбидных заболеваний у людей с избыточной массой тела и ожирением [1]. Количественная оценка доли жировой массы тела (%ЖМ) может быть проведена различными методами: от мощных и дорогостоящих до полевых экспресс-оценочных. Индекс массы тела (ИМТ) широко применяется для диагностики и классификации ожирения. Однако ИМТ обладает слабой чувствительностью на индивидуальном уровне, так как не отражает состав тела. Известно множество аспектов, которые делают ИМТ неприменимым у пожилых людей, людей с нервно-мышечной патологией и у спортсменов. Неуклонно возрастающее количество людей с ожирением требует разработки простых и точных методологических подходов для количественной оценки абсолютного и относительного количества жировой массы. В этой связи актуальным является анализ целесообразности использования различных антропометрических индексов, которые позволяют количественно оценить состав тела, используя простые антропометрические показатели (длину и массу тела, обхваты талии и бедер). Использование информативных антропометрических индексов позволит проводить скрининг широких слоев населения с минимальными затратами для системы здравоохранения. Одним из индексов, предложенных для количественной оценки относительного количества жировой массы — %ЖМ, является индекс жироотложения (ИЖ, BAI, body adiposity index). ИЖ был разработан на группе взрослых мексиканских мужчин [2] и был успешно валидирован в группе афроамериканских мужчин и женщин, что позволяет предположить его универсальность для различных популяций [3]. При использовании DEXA в качестве стандарта было показано, что ИЖ лучше, чем ИМТ, определяет %ЖМ [2]. Высокие значения ИЖ были ассоциированы с повышенной концентрацией глюкозы натощак, гликированного гемоглобина, также высокие значения ИЖ были ассоциированы с риском развития сахарного диабета 2-го типа и метаболического синдрома в европейской популяции вне зависимости от пола, возраста, уровня физической активности и медикаментозной терапии [4].

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Оценить согласованность результатов определения %ЖМ, полученной с применением методов биоимпедансного анализа (БИА), ультразвукового исследования (УЗИ) и ИЖ, у взрослых мужчин и женщин.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Проведено обсервационное одноцентровое одномоментное неконтролируемое исследование.

Критерии соответствия

Критерии включения: возраст более 17 лет.

Критерии исключения: наличие металлических имплантов, кардиостимулятора, беременность и период лактации, наличие сахарного диабета и нарушений функции щитовидной железы.

Условия проведения и продолжительность исследования

В исследование включались добровольцы, удовлетворяющие критериям включения. Сбор данных проходил с февраля 2021 г. по ноябрь 2022 г.

Описание медицинского вмешательства (для интервенционных исследований)

Программа обследования включала измерение длины тела (лазерный антропометр, КАФА, Россия) и массы тела (Seca, Германия), обхватов талии и бедер неэластичной измерительной лентой. БИА компонентов состава тела проводили с применением АВС-02 «Медасс» (НТЦ «Медасс», Россия) по схеме запястье-голеностоп [5]. Использовали одноразовые пленочные биоадгезивные электроды для ЭКГ (FIAB 3001, Италия). УЗИ проводили с применением сканера BodyMetrix^TM (IntelaMetrix, США) [6]. Измерения проводили в семи точках на корпусе и конечностях, соответствующих кожно-жировым складкам для уравнений Джексона–Поллока для семи складок [7, 8].

Основной исход исследования

В качестве основных конечных точек исследования были приняты следующие параметры: средняя разница значений, границы согласованности, коэффициент конкордантной корреляции Лина и размер эффекта (разница средних для парных выборок), а также значение теста проверки статистической эквивалентности для %ЖМ, определенной с применением АВС-02 «Медасс», BodyMetrix^TM и ИЖ.

Дополнительные исходы исследования

В качестве дополнительных конечных точек исследования были приняты следующие параметры: значения коэффициентов уравнения регрессии Пассинга–Баблока для попарных сравнений показателей %ЖМ, определенной с применением АВС-02 «Медасс», BodyMetrix^TM и ИЖ, имеющих вид точечная оценка [ 95%ДИ].

Анализ в подгруппах

Всех участников исследования разделили на две подгруппы: мужчины и женщины.

Методы регистрации исходов

Диагностика нутритивного статуса проводилась по значению ИМТ согласно рекомендациям ВОЗ. Оценку %ЖМ проводили тремя методами: по результатам БИА (АВС-02 «Медасс», НТЦ «Медасс», Россия) в программном обеспечении АВС01-0362 были определены жировая масса (ЖМ, кг), %ЖМ и безжировая масса (БЖМ, кг), по результатам УЗИ (BodyMetrix, IntelaMetrix, США) рассчитывали %ЖМ, ЖМ и БЖМ по формулам Джексона–Поллока, реализованным в программном обеспечении BodyViewProFit (IntelaMetrix, Inc., Livermore, CA). Также рассчитывали ИЖ по формуле, предложенной Бергманом [2]:

BAI (ИЖ) = [(обхват бедер, см/длина тела, м^1,5) − 18].

Исследования выполнялись в первой половине дня в условиях покоя и при комфортной температуре (температура в помещении 24°С). Временной интервал между БИА и УЗИ составлял не более 30 минут.

Этическая экспертиза

Было получено положительное заключение локального комитета по биоэтике биологического факультета МГУ имб М.В. Ломоносова (№ 116-д от 08.09.2020 г.). Все добровольцы, участвовавшие в обследовании, были осведомлены о целях и методах обследования и дали свое информированное согласие.

Статистический анализ

Принципы расчета размера выборки.

Для достижения 80% мощности исследования при уровне ошибки первого рода 5% (α=0,05) в тесте статистической эквивалентности (TOST) размер выборки должен быть не менее 96 пар измерений.

Методы статистического анализа данных.

Использованы графики Гарднера–Альтмана (package «dabestr») для визуализации сравнения парных измерений и графики Бланда–Альтмана (Bland-Altman) и регрессия Пассинга–Баблока — для демонстрации их согласованности. При анализе согласованности повторных измерений руководствовались международными стандартами (CLSI EP09-A3 и ГОСТ Р 50779.60-2017 (ИСО 13528:2015)) и «Руководством по составлению отчетов об исследованиях надежности и согласованности (GRRAS)» [9]. В частности, использовали робастный непараметрический метод — регрессию Пассинга–Баблока [10]. В качестве меры согласованности использовали коэффициент конкордантной корреляции Лина (CCC — Lin’s concordance correlation coefficient) (package «epiR»). Метод принято считать пригодным для исследовательской и клинической практики (надежным), когда нижняя граница 95% доверительного интервала (ДИ) для CCC>0,99. Если верхняя граница 95% ДИ<0,90, то степень согласованности является низкой [11]. Анализ статистической эквивалентности двух методов проводили с применением тестов TOST (two one-side tests), NHST (null hypothesis significance test) (package «TOSTER»). Проверку согласия распределения с нормальным законом проводили с применением алгоритмов бутстрепа (PAST), описательную статистику, разведочный анализ данных и корреляционный анализ — в программах PAST [12] и JASP [13]. Для анализа различий между подгруппами, сформированными по полу, использовали тест Уилкоксона для независимых выборок. Для контроля ошибки первого рода использовали поправку Бонферрони.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты (участники) исследования

В исследовании приняли участие 263 женщины и 134 мужчины от 18 до 73 лет, проживающие в г. Москве. Недостаток массы тела по ИМТ был выявлен у 28 (20 женщин и 8 мужчин) обследованных, нормальная масса тела по ИМТ — у 258 (179 женщин и 79 мужчин), избыточная — у 68 (40 женщин и 28 мужчин) и ожирение — у 43 (24 женщины и 19 мужчин).

Основные результаты исследования

Значения основных исследованных признаков в подгруппах мужчин и женщин, а также значимость межгрупповых различий представлены в таблице 1. По всем признакам, кроме возраста, ИМТ, абсолютного значения ЖМ, определенной методом БИА и обхвату бедер, были обнаружены значимые различия между подгруппами, сформированными по полу. Коэффициенты корреляции ИЖ с %ЖМ, рассчитанной по результатам БИА и УЗИ, составили 0,749 и 0,763 (p<0,000) соответственно.

Графики Гарднера–Альтмана (рис. 1) демонстрируют ничтожный размер эффекта для пар сравнений %ЖМ, а также половой диморфизм значений %ЖМ, который детектируют все исследованные методы. Вероятно, при сравнении больших выборок средние групповые оценки %ЖМ, полученные методами БИА, УЗИ и ИЖ, могут быть объединены или сопоставляться непосредственно. Анализ статистической эквивалентности для пар измерений УЗИ-БИА, УЗИ-ИЖ и БИА-ИЖ позволил сделать следующие выводы: на общегрупповом уровне %ЖМ УЗИ и ИЖ статистически эквивалентны. В подгруппе женщин статистически эквивалентны результаты пары УЗИ-БИА. Для подгруппы мужчин ни для одной пары сравнений не была показана статистическая эквивалентность исследуемых методов для оценки %ЖМ. Эти выводы для общегруппового сравнения иллюстрируют размер эффекта и его 95% ДИ, представленный на графиках Гарднера–Альтмана.

Анализ Бланда–Альтмана (рис. 2) выявил наличие незначительного систематического смещения для всех попарных сравнений. Для пар измерений УЗИ-ИЖ и БИА-ИЖ обнаружено изменение разности пар измерений в зависимости от значения %ЖМ: в области низких значений 10–20 %ЖМ ИЖ дает большую оценку %ЖМ, по сравнению с УЗИ и БИА, в области выше 30% ЖМ УЗИ и БИА показывают большие значения, чем ИЖ. Данная зависимость отсутствует в паре УЗИ-БИА. Границы согласованности для пар УЗИ-ИЖ и БИА-ИЖ составили 17,9 и 20,5 соответственно. Для пары УЗИ-БИА границы согласованности оказались самыми узкими и составили 14,7.

Расчет ИЖ основан, в отличие от многих других антропометрических индексов, на обхвате бедер (ягодиц). Хорошо известно, что существуют половые различия в топографии жироотложения, так, для женщин более характерен глютео-феморальный тип, а для мужчин — абдоминальный. В обследованной выборке между подгруппами мужчин и женщин присутствуют значимые различия по ИЖ и длине тела, но данные подгрупп не отличаются по обхвату бедер (см. табл. 1). Поэтому было проведено исследование согласованности оценок в подгруппах мужчин и женщин. Согласованность для всех пар измерений оказалась выше для подгруппы женщин (табл. 2, рис. 3), хотя для обеих подгрупп она является слабой (ССС<0,90). Предположительно выраженные особенности фигуры (жироотложение на бедрах) могут значительно влиять на оценку %ЖМ по ИЖ, в отличие от расчета по формулам, учитывающим толщину кожно-жировых складок на корпусе и конечностях, реализованным в программном обеспечении ультразвукового сканера.

Анализ согласованности результатов оценки %ЖМ, определенной по значению ИЖ, БИА и УЗИ, показал, что ИЖ демонстрирует слабую согласованность с обоими инструментальными методами как на уровне общей выборки, так и в подгруппах по полу (рис. 3, табл. 2). При этом методы УЗИ и БИА демонстрируют наиболее высокий уровень согласованности и отсутствие систематического смещения (см. рис. 1 и 2). Наименее согласованными оказались результаты определения %ЖМ в подгруппе мужчин. Для данной подгруппы различия в оценке %ЖМ оказались наиболее выраженными: размер эффекта достигает среднего и большого для пар БИА-ИЖ и УЗИ-ИЖ соответственно (см. табл. 2). Для сравнения в объединенной выборке для всех пар размер эффекта следует признать ничтожным.

Дополнительные результаты исследования

Были получены уравнения Пассинга–Баблока для подгрупп женщин:

1. ИЖ = 10,56 [ 8,68÷12,40] + 0,58 [ 0,51÷0,65] × %ЖМ(АВС-02);
2. ИЖ = 5,76 [ 3,83÷7,78] + 0,74 [ 0,67÷0,82] × %ЖМ(BM);

и мужчин:

3. ИЖ = 15,19 [ 14,16÷16,23] + 0,42 [ 0,36÷0,48] × %ЖМ(АВС-02);
4. ИЖ = 13,52 [ 12,47÷14,75] + 0,59 [ 0,51÷0,67] × %ЖМ(BM).

Нежелательные явления

В ходе обследования нежелательных явлений зафиксировано не было. Все измерительные методы и процедуры являются неинвазивными и разрешены к применению у детей с 6 лет. Проведение данных процедур не сопровождалось ухудшением самочувствия или другими жалобами со стороны обследованных добровольцев.

ОБСУЖДЕНИЕ

Резюме основного результата исследования

Оценка %ЖМ с использованием ИЖ на индивидуальном уровне в подгруппах мужчин и женщин не может быть заменой БИА и/или УЗИ. Однако на групповом уровне средние значения %ЖМ, полученные с применением БИА или УЗИ, могут быть использованы для непосредственного сравнения со значением ИЖ.

Обсуждение основного результата исследования

Впервые для российской выборки мужчин и женщин был проведен анализ возможности использования ИЖ для оценки %ЖМ на индивидуальном и групповом уровнях. Полученные результаты позволяют заключить, что оценка %ЖМ по значению ИЖ на индивидуальном уровне не может служить заменой косвенным методам, тогда как на групповом уровне в смешанной выборке мужчин и женщин все три метода являются взаимозаменяемыми. Аналогичный результат был получен при валидации ИЖ в группе взрослых, проживающих в Бразилии. Авторами были выявлены аналогичные тенденции: ИЖ переоценивает %ЖМ в диапазоне низких значений %ЖМ, определенных методом DEXA, и недооценивает в области высоких значений %ЖМ [14]. Анализ согласованности ИЖ и воздушнозаместительной плетизмографии (ВЗП) в группе людей с морбидным ожирением выявил систематическое смещение: в области значений 38–50% ЖМ ИЖ показывает значения ниже, чем ВЗП. В области выше 50% — выше, чем ВЗП; ССС для пары измерений ИЖ-ВЗП составил 0,551 [3].

Как уже было сказано выше, ИЖ демонстрирует ассоциации с различными патологическими состояниями, коморбидными ожирению. Однако результаты исследований возможности использования ИЖ как диагностического инструмента для оценки риска кардиометаболических патологий противоречивы. Анализ возможности использования различных антропометрических индексов для диагностики неалкогольной жировой болезни печени в китайской популяции выявил преимущество ИМТ и обхвата талии перед ИЖ [15]. В данном исследовании проводился корреляционный анализ взаимосвязи функции щитовидной железы (уровни тиреотропного гормона (ТТГ), свободного трийодтиронина (св.Т3), свободного тироксина (св.Т4)) и антропометрических параметров (длина и масса тела, окружность таллии, окружность бедер) у 675 человек, из которых 80% — женщины, средний возраст которых составлял 38±17 лет, средний ИМТ составил 38±6 кг/м2. Для группы людей с нервно-мышечной патологией, которые имели избыточный вес и ожирение, было показано, что ТТГ положительно коррелирует с ИЖ (р<0,001), ИМТ (p=0,0002), %ЖМ (p<0,001) и отрицательно с индексом талия/бедра (ИТБ) (p<0,017). Cв.Т4 не был связан ни с одним из антропометрических показателей. Св.Т3 положительно коррелировал с обхватом талии (p<0,001), СТБ (p<0,001) и отрицательно — с %ЖМ (p<0,001), ИЖ (p=0,002) [16]. ИЖ в группе взрослых старше 40 лет, у которых на момент исследования было меньше трех кардиометаболических нарушений, составил 26,4, в группе, где число кардиометаболических нарушений было выше трех, — 29,7. Однако, несмотря на значимые различия между группами с патологиями и без таковых, ИЖ не может быть использован для оценки кардиометаболических рисков в группе мужчин и женщин старше 40 лет ввиду его низкой специфичности и чувствительности [17]. ИЖ в группе пожилых китайцев без диабета был равен 28,9 (26,3–31,7), в группе с диабетом — 29,7 (26,8–32,9), что не позволяет использовать ИЖ в данной популяции в качестве диагностического инструмента для диагностики сахарного диабета 2-го типа. Для группы женщин старше 40 лет было показано, что ИЖ является хорошим предиктором недостатка мышечной массы тела. Значение ИЖ у пожилых женщин без недостатка БЖМ составило 36,3±4,36, а в группе с недостатком мышечной ткани — 42,8±5,04 [18]. Корреляция ИЖ с БЖМ, определенной по результатам УЗИ и БИА, в группе российских взрослых была слабой (-0,11 и -0,18 соответственно) и не достигла уровня статистической значимости. Анализ в подгруппах мужчин и женщин показал, что согласованность оценок %ЖМ в подгруппе мужчин слабая и методы нельзя признать статистически эквивалентными. Вероятно, оценка %ЖМ, основанная на обхвате бедер, не может быть надежным индикатором %ЖМ у мужчин ввиду половых различий в топографии жироотложения.

Резюме дополнительных результатов исследования

Были получены регрессионные уравнения для подгрупп мужчин и женщин, которые в дальнейшем могут быть использованы для создания уравнений пересчета значений ИЖ в %ЖМ, полученных методами УЗИ и БИА.

Обсуждение дополнительных результатов исследования

Возможность использования ИЖ для оценки %ЖМ, сопоставимой с оценками, получаемыми в БИА и УЗИ, может быть реализована при наличии популяционно-специфичных формул для пересчета. В перспективе представляются целесообразными проведение данной методической работы и проверка точности получаемых скорректированных оценок %ЖМ.

Ограничения исследования

К основному ограничению исследования стоит отнести отсутствие золотого стандарта определения ЖМ тела. Это не позволило провести оценку точности определения %ЖМ методами БИА, УЗИ и ИЖ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Оценка %ЖМ по ИЖ (BAI) на индивидуальном уровне у мужчин и женщин не является эквивалентной БИА и/или УЗИ.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источники финансирования. Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта РНФ №22-75-10122 «Оценка влияния эндогенных и экзогенных факторов на развитие различных типов ожирения».

Конфликт интересов. Трошина Е.А. — член редакционной коллегии журнала «Ожирение и метаболизм».

Участие авторов. Бондарева Э.А. — разработка протокола исследования, сбор и анализ данных, написание текста статьи; Парфентьева О.И. — проведение УЗ-сканирования, написание текста статьи; Васильева А.А. — проведение биоимпедансометрии; Кулемин Н.А. — анализ данных; Гаджиахмедова А.Н. — проведение антропометрического обследования; Ковалева О.Н. — проведение антропометрического обследования, подготовка рукописи; Султанова Б.А. — анализ данных, полученных при обследовании пациентов с избыточной массой тела и ожирением; Мазурина Н.В. — анализ данных, написание текста статьи; Трошина Е.А. — критическая интерпретация результатов, утверждение финального текста рукописи. Все авторы одобрили финальную версию статьи перед публикацией, выразили согласие нести ответственность за все аспекты работы, подразумевающую надлежащее изучение и решение вопросов, связанных с точностью или добросовестностью любой части работы.