การวัดองค์ประกอบของร่างกาย (Body Composition Measurement) ตอนที่ 2

หลังจากตอนที่แล้วเราได้พูดถึงแนวคิดการวัดองค์ประกอบของร่างกายในยุคก่อนๆ แล้ว วันนี้มาดูกันว่าเทคโนโลยีสมัยใหม่เป็นอย่างไรกันบ้างครับ

3-Compartments Model / 4-Compartments Model

Siri ได้พัฒนาแบบจำลองอันใหม่โดยอาศัยความรู้เดิมจากการวิเคราะห์ศพที่ว่า อัตราส่วนน้ำหนักของแร่ธาตุในร่างกาย (Body Mineral Mass) ต่อน้ำหนักของโปรตีน (Body Protein Mass) จะเป็น 0.35 เสมอ แต่ข้อจำกัดในการใช้โมเดลนี้คือ จำเป็นต้องมีการวัดปริมาณน้ำในร่างกาย (เช่น ใช้ Deterium หรือ Tritium) ซึ่งการวัดค่อนข้างยุ่งยากและซับซ้อน ส่วนการวัดน้ำหนักของกระดูกยังไม่สามารถทำได้ในขณะนั้น 3-Compartments Model จึงไม่เป็นที่นิยมใช้กัน

ในปี 1963 Cameron JR ได้พัฒนาวิธีการวัดความหนาแน่นของมวลกระดูกโดยใช้ Single Proton Absorptiometry – SPA แต่ในภายหลังจากมีการพัฒนาเทคนิค Dual Energy X-ray Absorptiometry – DEXA ขึ้นมาการวัดความหนาแน่นของกระดูกจึงทำได้ง่ายและแม่นยำมากยิ่งขึ้น ในปัจจุบันการวัดองค์ประกอบของร่างกายด้วยแบบจำลอง 4-Compartments Model โดยใช้วิธีการวัด 4 วิธีคือ วัดส่วน Bone mass ด้วย DEXA วัด Fat mass ด้วย Underwater weighting วัดส่วนของน้ำด้วย Deuterium/Tritium Dilution จัดเป็น Gold Standard สำหรับการวัดองค์ประกอบของร่างกาย

Bioelectrical Impedance Analysis (BIA)

เทคนิคการวัด Bioelectrical Impedance Analysis – BIA นั้นอาศัยหลักการที่ว่าน้ำนั้นเป็นสื่อนำไฟฟ้า ส่วนไขมันนั้นเป็นฉนวน ร่างกายที่มีปริมาณไขมันที่เพิ่มมากขึ้นจะมีค่าความต้านทานไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น โดยสมมติว่าร่างกายมนุษย์เป็นแท่งทรงกระบอกและอาศัยสมการในการคำนวณหา Body Water ออกมา

pic05

ในรูปคือสมการ BIA ของ Kushner ซึ่งพัฒนาโดยการเทียบกับ Deuterium จากสมการนี้พบว่าค่าตัวแปรที่มีผลต่อ Body Water มากที่สุดคือ Ht2/R ซึ่ง R จะมากหรือน้อย ก็ขึ้นกับปริมาณไขมันในร่างกายอีกที

ตาม 4-Compartments model จะต้องมี Assumption ดังนี้

  1. ค่า Body Water สามารถวัดได้โดยแปรผกผันกับ Fat Mass
  2. ค่า FFM จะมี Body Water อยู่ 73.2%
  3. ค่า Bone Mass จะคงที่ แปรผันตามช่วงอายุและเพศ ไม่ขึ้นกับน้ำ หรือไขมัน

ซึ่งจะเห็นว่าความแม่นยำในการวัด BIA ขึ้นกับสมการที่เลือกใช้นั้น specific กับ Condition ของ Subject มากหรือน้อย ในปัจจุบันบริษัทผู้ผลิตเครื่อง BIA มีการเก็บข้อมูลส่วนนี้มากขึ้น และมีการพัฒนาสมการให้มีความแม่นยำสูงมากขึ้นกว่าแต่ก่อน แต่อย่างไรก็ดีมีสิ่งที่ควรต้องคำนึงในใจอยู่เสมอ ดังนี้

  1. สิ่งที่เครื่องวัดได้จริงๆ คือค่า Impedance ซึ่งผู้ผลิต assume ว่าบริเวณที่จะต้องติด probe นั้นจะต้องไม่มีความต้านทานมากกว่าผิวหนังทั่วไป คนที่มีมือและเท้าด้านเป็นพิเศษ เช่น ผู้ป่วยที่มี Pachydermia (ผิวหนังหนา) ควรต้องระวังในเรื่องนี้ รวมทั้งความชื้นของผิวควรทำให้มีความชื้นที่ใกล้เคียงกันในแต่ละครั้ง
  2. สิ่งที่เป็นตัวแปรของค่า Impedance จริงๆ คือ Body Water และ Fat Mass ผู้ที่มีปัญหาในเรื่อง distribution ของน้ำ ควรต้องมีการระวังเป็นพิเศษ ไม่ว่าจะเป็นผู้มีภาวะ Edema, Hemodialysis, Peritoneal Dialysis, Lipodystrophy ถ้าจำเป็นต้องทำควรเลือกภาวะที่มีน้ำคงที่ใกล้เคียงคนปรกติมากที่สุด เช่น ทำหลักจากออกจากเครื่อง hemodialysis หรือหลักจากเทน้ำยา dialysate ทิ้งไปแล้วในกรณีของ Peritoneal เป็นต้น
  3. Protein mass ที่ได้จาก BIA นั้นเป็นค่าคำนวณ จึงไม่สามารถใช้ตัดสินภาวะทุพโภชนาการ โดยเฉพาะการขาดโปรตีนได้
  4. เครื่อง BIA บางยี่ห้อมีการแสดงผลค่ามวลกระดูกด้วย ซึ่งเป็นค่า Constant ในสมการ อีกทั้งการเปลี่ยนแปลงมวลกระดูกนั้นไม่ส่งผลต่อ Body Water และ Fat Mass ซึ่งจะไม่มีผลต่อค่า Impedance การแปลผลค่ากระดูกจากเครื่อง BIA จึงไม่ควรอย่างยิ่ง

ในทางคลินิกมีวิธีเตรียมผู้ป่วยที่ควรปฏิบัติเพื่อให้ผลที่ได้มีความแม่นยำ และปลอดภัยมากขึ้นดังนี้

  1. จำเป็นต้องสอบถามผู้ป่วยเกี่ยวกับการใช้ เครื่องกระตุ้นการเต้นของหัวใจ (Pacemaker หรือ Defibrillator) ทุกครั้ง เพราะกระแสไฟฟ้าอ่อนๆ จาก BIA จะรบกวนการทำงานของเครื่องกระตุ้นการเต้นของหัวใจได้ ถ้าจำเป็นต้องทำต้องตรวจการเต้นของหัวใจ หรือการทำงานของเครื่องกระตุ้นการเต้นของหัวใจเสมอ
  2. สอบถามเกี่ยวกับการผ่าตัดใส่โลหะในร่างกายทุกครั้ง เพราะการมีโลหะในร่างกายเป็นยกเว้นในการทำ BIA และผู้ป่วยต้องถอดเครื่องประดับที่เป็นโลหะทุกชนิดออก เช่น แหวน นาฬิกาข้อมือ สร้อยคอ โลหะชิ้นเล็กๆ อย่าง ต่างหู ห่วงเจาะต่างๆ อาจไม่จำเป็นต้องถอดออก ยกเว้นเครื่องให้ผลที่ผิดพลาดมากๆ
  3. ควรวัดส่วนสูงด้วยเครื่องมือทางคลินิกทุกครั้ง ส่วนสูงที่ผู้ป่วยจำได้อาจไม่ถูกต้อง ส่วนสูงที่เพิ่มขึ้นย่อมส่งผลให้ผลออกมาผิดเพี้ยนได้มาก ส่วนสูงที่ผิดไป 2.5 ซม ส่งผลถึงค่าที่เพี้ยนไปถึง 1 ลิตรของ TBW
  4. ควรสอบเทียบ (Calibrate) เครื่องชั่งน้ำหนัก (ในกรณีที่เครื่อง BIA ไม่ได้รวมไว้) และตัวเครื่อง BIA เองอยู่ตลอดเวลา น้ำหนักที่ผิดไป 1 กิโลกรัมทำให้ค่าของ TBW เพี้ยนไป 0.2 ลิตร
  5. เครื่องที่ใช้ถ่านไฟฉาย ควรตรวจสอบแรงดันของถ่านไฟฉายด้วย หรือเปลี่ยนถ่านใหม่เมื่อเครื่องแจ้งเตือนเสมอ
  6. ไม่จำเป็นต้องงดน้ำ และอาหารก่อนวัด BIA แต่ควรงดการออกกำลังกาย หรือใช้แรงงานอย่างหนักเป็นเวลา 12 ชมก่อนการวัด และถ่ายปัสสาวะก่อนทำการวัด BIA เสมอ (หรือวัด BIA ภายใน 30 นาทีหลังถ่ายปัสสาวะ)
  7. ควรเช็ดส่วนของอวัยวะที่ต้องสัมผัสกับเครื่อง เช่น ฝ่ามือ ฝ่าเท้าด้วย ทิชชูเปียก หรือผ้าชุบน้ำหมาดๆ ทิ้งไว้จนไม่มีคราบน้ำ (1-2 นาที) แล้วจึงทำการวัด
  8. ในกรณีใช้เครื่องวัด 4 จุด (ฝ่าเท้า 2 มือ 2) ควรยืนกางแขนออก 45 องศาเพื่อป้องกันท่อนแขนสัมผัสลำตัว ซึ่งทำให้ไฟฟ้าไม่ว่างผ่านท่อนแขน ทำให้ผลการวัดผิดพลาดได้

หวังว่าคงทำให้ทุกท่านได้เข้าใจมากขึ้น เกี่ยวกับการวัดองค์ประกอบของร่างกาย และการประยุกต์ใช้ทางคลินิกครับ

References:

Kushner RF, Schoeller DA. Estimation of total body water by bioelectrical impedance analysis. Am J Clin Nutr. 1986; 44(3): 417-24.

Kushner RF. Bioelectrical impedance analysis: a review of principles and applications. J Am Coll Nutr. 1992; 11(2): 199-209.

Chumlea WC, et al. Bioelectrical impedance and body composition: present status and future directions. Nutr Rev. 1994; 52(4): 123-31.

Gibson RS. Principles of nutrition assessment 2nd edition. 1990.

Wells JK, et al. Measuring body composition. Arch Dis Child. 2006; 91(7): 612–7.

Heymsfield SB, et al. Multi-component molecular-level body composition reference methods: evolving concepts and future directions. Obes Rev. 2015; 16(4): 282-94.

Fürstenberg A, et al. Comparison of multifrequency bioelectrical impedance analysis and dual-energy X-ray absorptiometry assessments in outpatient hemodialysis patients. Am J Kidney Dis. 2011; 57(1): 123-9.

ESPEN Guidelines for bioelectrical impedance analysis (part 2: utilization in clinical practice) Clin Nutr. 2004; 23: 1430-53

http://nutrition.uvm.edu/bodycomp/uww/uww-toc.html

http://www.instructables.com/id/Measure-Body-Fat-via-Underwater-Weighing/

About the author

ภวินท์พล โชติวรรณวิรัช

นักกำหนดอาหารวิชาชีพ, อาจารย์
หลักสูตรโภชนาการและการกำหนดอาหาร คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
มหาวิทยาลัยราชภัฏวไลยอลงกรณ์ ในพระบรมราชูปถัมภ์