생체전기임피던스 분석

생체전기임피던스 분석(BIA)은 체내 구성, 특히 체지방과 근육량을 추정하는 방법인데, 체내 임피던스(저항)를 계산하기 위해 약한 전류가 체내에 흐르고 전압을 측정한다.대부분의 체내 물은 근육에 저장된다.따라서 근육량이 많아지면 체내 수분도 많아져 임피던스가 낮아질 가능성이 높다.1980년대 중반에 상용화된 최초의 기기가 등장한 이후 이 방법은 사용이 편리하고 휴대성이 좋아 대중화되었다.체지방을 추정하는 간단한 도구로 소비자 시장에 익숙하다.BIA는^[1] 실제로 체 조직을 통한 전류의 흐름에 대한 반대 또는 전기 임피던스를 결정하는데, 이는 무지방 체중을 추정하는데 사용될 수 있는 총 체수(TBW)를 추정하는데 사용될 수 있다.

정확도

많은 초기 연구들은 BIA가 상당히 가변적이라는 것을 보여주었고 그것은 많은 사람들에 의해 신체 구성의 정확한 척도를 제공하는 것으로 간주되지 않았다.최근 몇 년간 기술 향상은 BIA를 약간 더 신뢰할 수 있게 만들었고 따라서 신체 구성의 측정 방법을 더 수용 가능하게 만들었다.그럼에도 불구하고, BIA가 아닌 DEXA와 MRI는 신체 구성 분석에서 기준 방법으로 간주된다.^[2]

계측기는 사용하기 쉽지만 (제조자가 설명한 대로) 사용 방법에 주의 깊게 주의를 기울여야 한다.^{[citation needed]}

흔히 BIA를 사용하여 체지방을 추정하는 간단한 장치는 체지방 측정기로 소비자들에게 이용 가능하다.이러한 기구는 일반적으로 임상적으로 또는 영양 및 의료 행위에 사용되는 기구에 비해 정확도가 떨어지는 것으로 간주된다.그들은 체지방 비율을 과소평가하는 경향이 있다.^[3]

탈수증은 신체의 전기저항을 증가시키기 때문에 BIA 측정에 영향을 미치는 인자로 알려져 있으므로, 무지방 질량을 5kg 과소평가(즉, 체지방의 과대평가)하는 것으로 측정되었다.^[4]

식사 직후 측정했을 때 체지방 측정은 더 낮아져 하루 동안 체지방의 최대 4.2%까지 체지방 비율이 가장 높은 수치와 가장 낮은 수치 사이에 차이가 발생한다.^[5]

BIA 측정 전 적당한 운동은 무지방 질량의 과대평가와 임피던스 감소로 인한 체지방 비율의 과소평가로 이어진다.^[6]예를 들어, BIA 측정 전 90~120분 동안 적당한 강도 운동을 하면 무지방 질량이 거의 12kg 과대평가된다. 즉, 체지방은 상당히 과소평가된다.^[7]따라서 중간 또는 고강도 운동 후에는 BIA를 몇 시간 동안 수행하지 않는 것이 좋다.^[8]

BIA는 측정 그룹에 대해 합리적으로 정확한 것으로 간주되며, 일정 기간 동안 개인의 신체 구성 추적을 위한 제한적인 정확도로 간주되지만, 개인의 단일 측정값을 기록하기에는 충분히 정확한 것으로 간주되지 않는다.^[9][10]

BIA 측정을 위한 소비자 등급 장치는 단일 측정 용도에 충분히 정확하지 않은 것으로 밝혀졌으며, 개인에 대한 시간 경과에 따른 신체 구성의 변화를 측정하는 데 더 적합하다.^[11]2전극의 발 대 발 측정은 4전극(발, 손)과 8전극 측정보다 정확도가 떨어진다.시험한 일부 4~8개 전자장치에 대한 결과, 합치 한계는 불량하고 경우에 따라 내장지방 비율 추정에 체계적 편향성이 있지만 보다 정확한 전신 자기공명영상(MRI) 및 이중 에너지 X선 흡수율과 비교했을 때 휴식에너지 지출(RE) 예측에서 양호한 정확도를 보였다.ometry(DEXA).^[12]

8개의 전극을 이용하는 특정 BIA 기기에 여러 개의 주파수를 사용하는 것이 체지방 비율을 측정할 때 DEXA와 94%의 상관관계를 갖는 것으로 나타났다.엄격한 가이드라인을 준수할 경우 린 매스를 측정할 때 DEXA와의 상관관계가 99%까지 높아진다.^[13][14]

역사적 배경

조직의 전기적 성질은 1872년부터 설명되어 왔다.이러한 특성은 사망 후 손상되거나 변화가 발생한 조직을 포함하여 더 넓은 범위의 조직에서 더 넓은 범위의 주파수에 대해 자세히 설명되었다.

1962년 토마셋은 두 개의 피하 삽입 바늘을 사용하여 총체 수분 지수(TBW)로 전기 임피던스 측정을 사용하여 원래의 연구를 수행했다.^[15]

1969년 호퍼는 전신 임피던스 측정으로 총 체수를 예측할 수 있다고 결론지었다.방정식(신체 오른쪽 절반의 임피던스 측정으로 나눈 높이 제곱값)은 총 체수와의 상관 계수가 0.92로 나타났다.호퍼는 이 방정식이 BIA에서 사용되는 임피던스 지수로 알려져 있다고 증명했다.^[16]

1983년, Nyober는 신체 구성을 평가하기 위해 전신 전기 임피던스의 사용을 검증했다.^[17]

1970년대까지 신체의 임피던스와 체내 수분 함량 사이의 관계를 뒷받침하는 것을 포함하여 BIA의 기초가 확립되었다.그 후, RJL Systems와 그것의 첫 상용화된 임피던스 미터와 같은 다양한 단일 주파수 BIA 분석기가 상용화되었다.

1980년대에 루카스키, 시걸 등 연구자들은 BIA에서 단일 주파수(50kHz)를 사용하는 것이 인체를 단일 실린더로 가정하여 BIA에서 많은 기술적 한계를 만들어냈다는 사실을 발견했다.표준 체형을 가지지 않은 모집단의 경우 단일 주파수의 사용이 부정확했다.BIA의 정확도를 높이기 위해, 연구자들은 경험적 데이터(성별, 나이, 민족성)를 사용하여 사용자의 신체 구성을 예측하는 경험적 방정식을 만들었다.

1986년 루카스키는 임피던스 지수, 체중량, 리액턴스를 이용한 경험 방정식을 발표했다.^[18]

1986년 쿠슈너와 숄러는 임피던스 지수, 몸무게, 성별을 이용한 경험 방정식을 발표했다.^[19]

그러나 경험적 방정식은 평균 모집단의 신체 구성을 예측하는 데만 유용했으며 질병이 있는 모집단의 의료 목적상 정확하지 않았다.^[20]1992년 쿠슈너는 인체를 하나의 원통(오른쪽 팔, 왼쪽 팔, 몸통, 오른쪽 다리, 왼쪽 다리)이 아닌 5개의 다른 원통(오른쪽 팔, 오른쪽 팔, 오른쪽 다리)으로 측정하는 BIA 장치의 정확도를 높이기 위해 다중 주파수 사용을 제안했다.다중 주파수를 사용하면 세포내 수분과 세포외 수분도 구별할 수 있다.^[21]

1990년대까지 시장에는 여러 개의 다주파 분석기가 포함되었다.기기가 휴대성이 있고 안전하며, 절차가 간단하고 비침습적이며, 그 결과를 재현할 수 있고 빠르게 얻을 수 있기 때문에 침상방법으로 BIA를 사용하는 것이 증가하였다.보다 최근에는 저항(R)과 트렁크의 체적 사이의 불일치를 극복하기 위해 세그먼트 BIA가 개발되었다.

1996년에는 경험적 방정식을 활용하지 않는 8극 BIA 장치가 만들어졌고, "인구별 공식 없이도 여성의 TBW와 ECW의 정확한 추정치를 달성했다"^[22]는 것이 밝혀졌다.

2020년 초까지 BIA에 내장된 [[Samsung Galaxy Watch 4]와 같은 스마트워치들이 출시되었다.

측정 구성

세포 조직의 임피던스는 직렬(세포 내 경로를 나타냄)의 저항기와 콘덴서와 병렬로 (세포 내 경로를 나타냄) 저항기로 모델링할 수 있다.이로 인해 임피던스와 측정에서 사용되는 주파수의 차이가 발생한다.임피던스 측정은 일반적으로 손목에서 대측 발목까지 측정되며 2개 또는 4개의 전극을 사용한다.1-10μA의 순서에 따라 작은 전류가 두 전극 사이를 통과하며, 전압은 같은 전극 사이에서(두 전극 구성의 경우) 또는 다른 두 전극 사이에서 측정된다.^[23]

위상각

인간의 생체전기 임피던스 분석에서 위상 각도의 추정치를 얻을 수 있으며, 교류가 조직을 통과함에 따라 저항과 리액턴스의 변화에 기초하여 위상 변동을 일으킨다.따라서 측정된 위상 각도는 몇 가지 생물학적 요인에 따라 달라진다.위상각은 남성이 여성보다 크며, 나이가 들수록 감소한다.^[24]

참고 항목

• 체지방 비율
• 임피던스 분광기
• 전기 임피던스 단층 촬영

참조

추가 읽기

외부 링크

• 국제전기생명공학회
• 바이오임피던스 분석 전자미디어 리뷰