中华流行病学杂志  2021, Vol. 42 Issue (3): 475-481 |
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均衡的体成分是维持儿童青少年正常生长发育和体质健康的基础[1-2]。体成分测量可反映儿童青少年的营养状况，监测生长发育水平，以及预测营养相关慢性病风险[3]。在体成分测量方法中，双能X线吸收法（dual-energy X-ray absorptiometry，DXA）已成为金标准方法[4]。但由于设备昂贵、操作复杂和场地要求高，DXA应用的场景通常仅适合医院检测或小样本研究。生物电阻抗法（bioelectrical impedance analysis，BIA）则具成本较低、操作简捷和无辐射等特点，适用于大规模人群检测[5]。近年来发展的分段多频BIA技术已广泛用于体重管理项目，但BIA能否准确分析儿童的体成分，仍需进一步评价[6-9]。为此，本研究在1 431名广州市7~17岁儿童中，评价分段多频BIA与DXA对去脂体重和脂肪量测量的一致性，为BIA在儿童青少年体成分分析中的应用提供参考。
对象与方法1. 研究对象：为2019年4-5月在广州市某区一所中学和一所小学招募的7~17岁儿童青少年。经询问病史，排除心、肝、肾、甲状腺等慢性病史、身体发育异常、身体残缺和畸形者。共完成1 495名儿童的BIA和DXA测量。研究已获广东药科大学伦理委员会审批[医伦审[2018]第（27）号]，检测前已取得学生家长的书面知情同意。
2. 体成分测量方法：每名受试者在同一天内进行身高、BIA和DXA的检测。采用健民SGJ-Ⅱ型身高计按标准方法测量身高，读数精确至0.1 cm。采用InBody570型人体成分分析仪（BIA法设备：InBody Co.，LTD）和Hologic Discovery-A型双能X线骨密度仪（DXA设备：Hologic，Bedford，USA）测量去脂体重和脂肪量。体重测量采用InBody570型体成分分析仪，读数精确至0.1 kg。检测时受试者身着单层衣裤，除去金属物体、饰物。InBody570型分析仪采用8点接触式电极，利用3种不同频率（5、50和500 kHz）在5个身体节段进行电阻抗测量。BIA检测时受试者需空腹或测前2 h禁食，禁止大量喝水和剧烈活动。受试者赤足踏于测试台，将足后跟对准脚部电极，同时双手握手部电极，双臂张开约30°，每位受试者检测时间约为1 min。DXA检测在餐后1 h后进行，检测时受试者仰卧于检测床上，检测员按统一标准摆正受试者体位，每位受试者检测时间为5~10 min。每日测前对设备进行质控评测。采用《学龄儿童青少年营养不良筛查（WS/T 456-2014）》和《学龄儿童青少年超重与肥胖筛查（WS/T 586-2018）》的BMI界值判断受试者的体重状态[10-11]。
3. 统计学分析：用x±s描述去脂体重和脂肪量的分布。采用配对t检验比较BIA与DXA测量值差异。采用均方根误差（root-mean-square error，RMSE）表示方法间差异绝对值，RMSE为BIA与DXA测量值偏差平方和与测量人数比值的平方根。计算Pearson相关系数评价两种方法测量值的相关程度。应用组内相关系数（intra-class correlation coefficient，ICC）及Bland-Altman分析评价BIA与DXA的一致性。当ICC > 0.9，表示一致性极好；0.75≤ICC≤0.9，一致性良好；0.5≤ICC < 0.75，一致性为中等；ICC < 0.5，则一致性差[12]。因存在比例偏倚，Bland-Altman分析在对数变换的数据中进行[13]。经反对数变换后计算BIA与DXA测量比值的一致性界限（limits of agreement，LoA）。参考既往研究[14]，我们认为BIA与DXA测量结果的比值在0.85~1.15之间为一致性可接受范围。由于体成分存在性别差异，在男、女生中分别作上述分析。检验水准设定为0.05，数据分析在R V3.6.1软件中进行。
结果1. 研究对象的特征：利用x±3s法排除64例体成分指标异常值，最终纳入1 431名儿童。男生769名（53.7%），女生662名（46.3%）。男生中消瘦、正常体重、超重和肥胖者分别为116名（15.1%）、525名（68.3%）、91名（11.8%）和37名（4.8%），女生中则分别为70名（10.6%）、527名（79.6%）、50名（7.5%）和15名（2.3%）。
2. BIA与DXA测量值的差异比较：在全体男、女生中，BIA的去脂体重测量均值高于DXA（均P < 0.001），RMSE分别为1.97 kg和1.72 kg。按年龄分组后，各年龄男生的BIA测量均值同样高于DXA（均P < 0.001）。除13~16岁女生外，其他年龄女生的BIA均值也高于DXA（均P < 0.001）。所有年龄的男、女生RMSE均在2.50 kg以内。按BMI水平分组，消瘦和正常体重的男、女生中BIA的去脂体重均值高于DXA（均P < 0.001）。见表 1。
男、女生中BIA所测脂肪量均值低于DXA（均P < 0.001），RMSE分别为2.31 kg和1.75 kg。各年龄男生的BIA测量均值低于DXA（均P < 0.001）。7~12岁女生的BIA测量均值也低于DXA（均P < 0.01）。除10岁和11岁男生外，其他年龄男生的RMSE均 > 2.00 kg。7~10岁女生的RMSE > 2.00 kg，11岁后女生的RMSE在2.00 kg以内。消瘦和正常体重的男、女生以及超重男生中BIA的脂肪量均值低于DXA（均P < 0.001）。见表 2。
3. BIA与DXA测量值的相关分析：在各年龄的男、女生中，BIA所测去脂体重、脂肪量与DXA的Pearson相关系数均 > 0.9（表 1，2）。除消瘦男生外，其他体重状态的男、女生中去脂体重及脂肪量的相关系数 > 0.9。
4. BIA与DXA的一致性分析：男、女生的去脂体重ICC分别为0.986和0.974（均P < 0.001）（表 3）。大部分年龄组的男生ICC均 > 0.9（均P < 0.001）。7岁女生的ICC为0.663（P=0.076），其他年龄女生的ICC > 0.75（均P < 0.001）。不同体重状态的男、女生ICC均 > 0.9（均P < 0.001）。
在脂肪量方面，男、女生的ICC分别为0.854和0.926（均P < 0.001）（表 4）。除7岁男、女生和9岁女生外，其他年龄的男、女生ICC均 > 0.75（均P < 0.05）。消瘦的男、女生和正常体重的男生ICC < 0.75，其他体重状态的男、女生ICC均 > 0.75（均P < 0.001）。
Bland-Altman分析在对数变换数据中进行。男、女生中BIA与DXA测量去脂体重的比值均值分别为1.04和1.02，LoA分别为0.95~1.14和0.90~1.15（表 3）。如图 1和图 2所示，84%（646/769）的男生和58.9%（390/662）的女生样本点位于0线以上，表明BIA会高估大部分男、女生的去脂体重。男生中BIA相对误差绝对值< 5%、5%~、> 10%的比例分别为54.2%、36.3%和9.5%，女生的比例则分别为56.5%、29.5%和14.0%。随年龄增长，男、女生的LoA范围均有变窄的趋势，10岁后男、女生的LoA均在0.90~1.15范围内。不同体重状态男生的LoA均在0.90~1.15范围内，肥胖男生的LoA略窄于正常体重和超重男生（表 3）。除消瘦女生外，其他体重状态的女生LoA在0.85~1.15范围内。
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| 图 1 BIA与DXA测量不同年龄男生去脂体重的Bland-Altman |
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| 图 2 BIA与DXA测量不同年龄女生去脂体重的Bland-Altman |
在脂肪量的Bland-Altman分析中，男、女生中BIA与DXA的脂肪量比值均值分别为0.71和0.84，LoA分别为0.40~1.27和0.48~1.48。BIA低估了89.9%（691/769）的男生和67.8%（449/662）的女生脂肪量。BIA相对误差绝对值< 10%、10%~、> 20%的男生比例分别为19.9%、18.9%和61.2%，女生比例则分别为41.4%、24.6%和34.0%。各年龄男、女生的比值LoA范围较宽，而各年龄女生的LoA范围窄于同龄男生。按BMI分组后，不同体重状态的男、女生LoA范围仍较宽，但可看到LoA范围随BMI等级增高而变窄。见表 4。
讨论BIA技术利用电阻抗值来测量体液量，再结合身体各组分的水含量、身体密度等特性推算体成分[5]。近年来出现的分段多频BIA利用极高和极低的电流频率，测量身体各节段电阻抗差值，可区分细胞内、外水分，准确性相比早期的单频BIA有所提高[15]。然而分段多频BIA的准确性仍有较大争议，尤其是在儿童群体中[6-9]。
本研究中分段多频BIA所测去脂体重与DXA高度相关。各年龄和不同体重状态的男、女生中，BIA的去脂体重测量偏差在2.50 kg以内。大部分年龄的男、女生ICC > 0.9。进一步作Bland-Altman分析，男、女生中BIA与DXA比值的LoA在0.90~1.15范围内。此外，约90%的男、女生BIA相对误差绝对值在10%以内，说明BIA所测去脂体重与DXA一致性良好。上述发现与国内外儿童的研究报道一致[8, 15-17]。但应注意，BIA通常利用成人含水量参数来估算去脂体重。儿童身体含水量更高，基于成人开发的公式会导致儿童去脂体重被BIA高估[18]。
在脂肪量方面，大部分年龄男、女生的ICC均 > 0.75。但BIA与DXA的比值LoA范围过宽，且超过一半的男生及三分之一的女生中BIA相对误差绝对值在20%以上，说明BIA测量脂肪量的误差较大。ICC与Bland-Altman分析结果出现偏离，原因在于方法原理不同。ICC计算方法间变异占总变异的百分比，易受个体变异影响[12]。Bland-Altman分析与个体变异无关，更易识别方法间差异[13]。其他研究也发现BIA所测儿童脂肪量虽与DXA高度相关，但一致性较差[6, 8-9]。BIA对脂肪量的估计值是在推算出去脂体重后，用总体重扣除去脂体重得到[5]。因此，BIA会低估儿童脂肪量，同时BIA测量脂肪量的误差高于去脂体重。
值得注意的是，男、女生中脂肪量比值的LoA范围均随BMI等级增高而变窄，肥胖儿童的LoA范围最窄，而消瘦儿童的LoA范围最宽。去脂体重的比较也可见方法间一致性程度随BMI等级而升高。此前研究也曾报道肥胖儿童中BIA与DXA一致性优于正常体重儿童[19]，且BIA测量误差随受试者的肥胖程度而降低[20]。BIA测量误差受BMI影响的原因可能还是与设备内置公式有关。人体含水量与BMI成反比[21]，肥胖儿童含水量更接近于成人。因此，肥胖儿童的一致性会优于其他体重状态儿童，消瘦儿童则相反。另有学者比较了BIA与人体测量法评估儿童营养状况的准确性，发现BIA筛查超重肥胖儿童的灵敏度高[22]。
目前对儿童营养状况的评价仍主要参考BMI。但体重由肌肉、脂肪等体成分构成，各成分的发育及占总体重的比例既有性别和年龄特异性，也对儿童个体的生长发育和健康水平影响不同[2]，单纯评价体重并不能全面反映儿童的健康水平。与金标准方法如DXA、水下称重法相比，BIA是更实用的体成分分析方法，但原理层面决定了BIA的准确性受诸多因素影响[5, 18]。人体通过弱电流后设备所测得阻抗值会受饮水、进食、运动和体温等影响，在测试中应严格控制这些条件。机体含水量等生物学特性因年龄、性别、种族和肥胖程度而不同。BIA在得出总水量后推算体成分的过程中，如设备内置公式没有考虑这些生物学变异，则会限制测量的准确性。本研究观察到BIA与DXA的一致性程度在各性别不同年龄儿童之间存在差异，即说明了这一点。这意味着BIA在设置体成分推算公式时应调整人群的生物学特性差异。
本研究在较大样本中进行，并采用不同指标体系评价一致性，但仍有局限。因涉及现场可行性，对同一受试者未能做到在同一天内相同时段连续完成两种方法测量。不同时段机体的水合状态有所差异，评价结果的准确性可能会受影响。对数据先行对数变换再作Bland-Altman分析，虽降低比例偏倚，但未能完全消除偏倚，仍可能造成所估计的LoA范围过宽，结果尚待验证。
综上所述，分段多频BIA评价7~17岁儿童青少年的去脂体重与DXA有良好的一致性，脂肪量测量与DXA的一致性则较差，提示BIA虽可用于大规模儿童人群的体成分分析，但用于替代DXA测量结果时需谨慎。此外，肥胖儿童的BIA与DXA一致性优于消瘦和正常体重儿童，BIA可适用于肥胖儿童的体成分评价。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
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表1(Table 1)
