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
ในรูปคือสมการ BIA ของ Kushner ซึ่งพัฒนาโดยการเทียบกับ Deuterium จากสมการนี้พบว่าค่าตัวแปรที่มีผลต่อ Body Water มากที่สุดคือ Ht2/R ซึ่ง R จะมากหรือน้อย ก็ขึ้นกับปริมาณไขมันในร่างกายอีกที
ตาม 4-Compartments model จะต้องมี Assumption ดังนี้
- ค่า Body Water สามารถวัดได้โดยแปรผกผันกับ Fat Mass
- ค่า FFM จะมี Body Water อยู่ 73.2%
- ค่า Bone Mass จะคงที่ แปรผันตามช่วงอายุและเพศ ไม่ขึ้นกับน้ำ หรือไขมัน
ซึ่งจะเห็นว่าความแม่นยำในการวัด BIA ขึ้นกับสมการที่เลือกใช้นั้น specific กับ Condition ของ Subject มากหรือน้อย ในปัจจุบันบริษัทผู้ผลิตเครื่อง BIA มีการเก็บข้อมูลส่วนนี้มากขึ้น และมีการพัฒนาสมการให้มีความแม่นยำสูงมากขึ้นกว่าแต่ก่อน แต่อย่างไรก็ดีมีสิ่งที่ควรต้องคำนึงในใจอยู่เสมอ ดังนี้
- สิ่งที่เครื่องวัดได้จริงๆ คือค่า Impedance ซึ่งผู้ผลิต assume ว่าบริเวณที่จะต้องติด probe นั้นจะต้องไม่มีความต้านทานมากกว่าผิวหนังทั่วไป คนที่มีมือและเท้าด้านเป็นพิเศษ เช่น ผู้ป่วยที่มี Pachydermia (ผิวหนังหนา) ควรต้องระวังในเรื่องนี้ รวมทั้งความชื้นของผิวควรทำให้มีความชื้นที่ใกล้เคียงกันในแต่ละครั้ง
- 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
- Protein mass ที่ได้จาก BIA นั้นเป็นค่าคำนวณ จึงไม่สามารถใช้ตัดสินภาวะทุพโภชนาการ โดยเฉพาะการขาดโปรตีนได้
- เครื่อง BIA บางยี่ห้อมีการแสดงผลค่ามวลกระดูกด้วย ซึ่งเป็นค่า Constant ในสมการ อีกทั้งการเปลี่ยนแปลงมวลกระดูกนั้นไม่ส่งผลต่อ Body Water และ Fat Mass ซึ่งจะไม่มีผลต่อค่า Impedance การแปลผลค่ากระดูกจากเครื่อง BIA จึงไม่ควรอย่างยิ่ง
ในทางคลินิกมีวิธีเตรียมผู้ป่วยที่ควรปฏิบัติเพื่อให้ผลที่ได้มีความแม่นยำ และปลอดภัยมากขึ้นดังนี้
- จำเป็นต้องสอบถามผู้ป่วยเกี่ยวกับการใช้ เครื่องกระตุ้นการเต้นของหัวใจ (Pacemaker หรือ Defibrillator) ทุกครั้ง เพราะกระแสไฟฟ้าอ่อนๆ จาก BIA จะรบกวนการทำงานของเครื่องกระตุ้นการเต้นของหัวใจได้ ถ้าจำเป็นต้องทำต้องตรวจการเต้นของหัวใจ หรือการทำงานของเครื่องกระตุ้นการเต้นของหัวใจเสมอ
- สอบถามเกี่ยวกับการผ่าตัดใส่โลหะในร่างกายทุกครั้ง เพราะการมีโลหะในร่างกายเป็นยกเว้นในการทำ BIA และผู้ป่วยต้องถอดเครื่องประดับที่เป็นโลหะทุกชนิดออก เช่น แหวน นาฬิกาข้อมือ สร้อยคอ โลหะชิ้นเล็กๆ อย่าง ต่างหู ห่วงเจาะต่างๆ อาจไม่จำเป็นต้องถอดออก ยกเว้นเครื่องให้ผลที่ผิดพลาดมากๆ
- ควรวัดส่วนสูงด้วยเครื่องมือทางคลินิกทุกครั้ง ส่วนสูงที่ผู้ป่วยจำได้อาจไม่ถูกต้อง ส่วนสูงที่เพิ่มขึ้นย่อมส่งผลให้ผลออกมาผิดเพี้ยนได้มาก ส่วนสูงที่ผิดไป 2.5 ซม ส่งผลถึงค่าที่เพี้ยนไปถึง 1 ลิตรของ TBW
- ควรสอบเทียบ (Calibrate) เครื่องชั่งน้ำหนัก (ในกรณีที่เครื่อง BIA ไม่ได้รวมไว้) และตัวเครื่อง BIA เองอยู่ตลอดเวลา น้ำหนักที่ผิดไป 1 กิโลกรัมทำให้ค่าของ TBW เพี้ยนไป 0.2 ลิตร
- เครื่องที่ใช้ถ่านไฟฉาย ควรตรวจสอบแรงดันของถ่านไฟฉายด้วย หรือเปลี่ยนถ่านใหม่เมื่อเครื่องแจ้งเตือนเสมอ
- ไม่จำเป็นต้องงดน้ำ และอาหารก่อนวัด BIA แต่ควรงดการออกกำลังกาย หรือใช้แรงงานอย่างหนักเป็นเวลา 12 ชมก่อนการวัด และถ่ายปัสสาวะก่อนทำการวัด BIA เสมอ (หรือวัด BIA ภายใน 30 นาทีหลังถ่ายปัสสาวะ)
- ควรเช็ดส่วนของอวัยวะที่ต้องสัมผัสกับเครื่อง เช่น ฝ่ามือ ฝ่าเท้าด้วย ทิชชูเปียก หรือผ้าชุบน้ำหมาดๆ ทิ้งไว้จนไม่มีคราบน้ำ (1-2 นาที) แล้วจึงทำการวัด
- 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/
