新生儿体成分的估算方法

中国医学物理学杂志 1999年第4期第16卷 临床应用研究与经验总结

作者:宋金枝 张宝林

单位:宋金枝 深圳市人民医院 儿科,广东 深圳;518020;张宝林 湖南医科大学 湘雅医院儿科

关键词:新生儿;体成分;估算方法

     摘要: 新生儿的营养状况越来越引起人们的关注。体成分的估算有助于全面评价新生儿的营养状况。新生儿体成分的估算方法较之成人与儿童有其特点。本文在介绍体成分分析模型的基础上,从众多的体成分估算方法中筛选出总体水法、总体钾法、皮褶厚度法、全身电导法、生物电阻法和红外线作用法等适用于新生儿并被众多研究者所使用的方法加以评述,并对这些方法从费用、技术难度以及准确性等方面作了比较。

  中图分类号:R179 文献标识码:A

  文章编号:1005-202X(1999)04-0263-03

  新生儿的营养状况是人们关心的问题。出生体重、身长、体围、体重指数等常作为评价新生儿营养状况的指标,但均有不足之处。新生儿的体成分估算有助于全面评价新生儿的营养状况。估算儿童和成人体成分的方法有很多[1,2],但大部分方法不适用于新生儿。测定新生儿体成分的方法应具备无创伤性、无放射性,并且不需要测试者配合等特点。

  1 体成分的分析模型

  身体的组成成分简称体成分。人体的化学组成成分主要有五种:蛋白质、脂肪、糖、水、无机盐。它们共同构成了机体的各种组织、器官和系统,并具有不同的结构和功能。体液是人体的主要组成部分,去脂组织中的水含量相当恒定。基于此,可以把人体简化为是由脂肪和含有恒定水的去脂组织(fat-free tissuse)两种成分构成,简称为二成分模型two-composition model[1]

  脂肪即体内贮存的甘油三脂,是指能用乙醚提取的纯脂肪,它不含水和钾,在37℃下密度0.9 g/cm3,是身体中易变动的成分,属代谢不活泼组织。去脂组织通常称为瘦组织(lean tissues),它包含全身代谢活泼组织及部分代谢不活泼组织(如细胞外液,骨骼和无相盐),即全身蛋白质,水和无机盐。它的组成具有相当的恒定性[1,2]。总体脂肪组织重量和瘦组织重量(即瘦体重)之和构成人体总重量,即体重。身体脂肪在体重中所占的百分比即为体脂百分含量(body fat percenta-ge,F%)。

  2 估算新生儿体成分的方法

  适用于新生儿并被众多研究者所使用的全成分估算方法主要有以下六种。

  2.1 皮褶厚度(Skinfold thickness,SFT)估算法

  皮褶厚度包括两层皮肤和两层皮下脂肪。在新生儿,体脂肪的70%~80%分布在皮下,由皮褶厚度可以估算出体成分[3]

  皮褶厚度测量仍然基本沿用二十余年前Tanner和Whitehouse描述的方法[4]。即右手握皮褶钳,左手拇指食指相距2 cm左右顺身体长轴方向捏起测量部位的皮肤和皮下脂肪,使之与下面的肌肉充分分离,然后将皮褶卡钳的两臂钳置于提捏部位正下方的皮褶处,并使钳头部位的压强为10 g/mm2。卡钳读数即为SFT。目前由SFT估算新生儿体成分的方法主要有Dauncey法和Weststrate法。

  2.1.1 Dauucey法[3]

  该法于1977年提出。把新生儿设想成一个球(头)和数个圆柱体(躯干、四肢)构成,并认为头部不含有皮下脂肪。头的直径d等于头围除以π。躯干圆柱体的长为顶-臀长减去d,以胸围为圆周长。上肢圆柱体的长为上臂长与下臂长之和,即全臂长,以上臂围为圆周长。下肢圆柱体的长为身长减去顶-臀长,以小腿围和大腿围的平均值为圆周长。人身体不同部位的皮下脂肪容积可表达为:

躯干部A=(顶-臀长-d)×胸围×θtrunk

(1)

单上肢B=全臂长×上臂围×θarm

(2)

单下肢C=(身长-顶-臀长)×1/2(大腿围+小腿围)×θleg

(3)

  上式中,容积A、B和C单位为cm3,其它参数单位为cm。其中。θtrunk=肩胛下角部SFT-0.2;θarmleg=三头肌部SFT-0.2。0.2是双层皮肤厚度(一些学者对外科手术小儿,用钢尺直接测量了他们的皮肤层厚度约为0.1 cm,而SFT包括了双层皮肤)。因此,身体的皮下脂肪总容积(V)为:

V(cm3)=A+2B+2C

(4)

  脂肪的密度为0.9 g/cm3,则体脂肪重量(W)为:

W(g)=0.9×V

(5)

  体重与体脂肪重量之差即为瘦体重,体脂肪重量与体重之比即为F%。

  Niels将Dauncey法与全身电导法(Total Body Electrical Conductivity,TOBEC)作了比较,结果两者估算的F%相关系数为0.61,并提示Dauncey法估算的F%偏高。Niels对Dauncey法作了如下修正:(1)用股四头肌部的SFT计算下肢的脂肪溶积;(2)以SFT的二分之一代替Dauncey式中的θ。修正后的结果与TOBEC相比,相关系数提高到0.75[5]

  笔者认为Niels的修正虽然使得Danncey计算方法趋向合理,但仍存在缺陷。最主要的原因是皮下脂肪只占总体脂肪的70%~80%,也即Niels的方法只计算了皮下脂肪。总体脂肪有在此基础上引入一修正因子之必要。

  2.1.2 Weststrate法[6]

  该方法于1989年提出。Weststrate依据体容积=脂肪容积+非脂肪容积;容积=重量/密度的基本理论;利用了Fomon关于从0岁到10岁的瘦组织密度资料;以及Durnin和Rahamum、Durnin和Womersley的关于儿童和成人的不同年龄段的由SFT估算体密度的资料;推导出了从0岁18岁的不同年龄段,不同性别的由SFT估算F%的一系列公式。其中,与新生儿有关的公式为:0到1.9岁的男女婴幼儿:

瘦组织密度Dff=1.0635+0.00163[age(mo)]0.5

  体密度D={1.1235+(0.00163[age(mo)]0.5)}-0.0719×log(SFT4)

(6)

F%={585-4.7[age(mo)]0.5}/D-{550-5.1×[age(mo)]0.5

  以上公式中,age(mo)是以月为单位的小儿年龄,对于新生儿,age(mo)=0。SFT4是指二头肌部、三头肌部、肩胛下角部的和髂嵴上部的皮褶厚度之和,单位为cm。Dff与D的单位均为g/cm3

  Niels将Weststrate法与TOBEC法作了比较,结果两者的F%的相关系数男婴为0.85,女婴为0.9[5]

  2.2 红外线作用法(infrared interactance)

  该方法利用了物质对近红外线光谱的吸收和反射原理。当电磁波照射某物质时,其能量被反射、吸收或传递,不同的物质对电磁波有不同的散射和吸收特性。由于物质的化学成分不同,入射电磁波被散射或反射的程度不同,由此,可以计算出人体成分,尤其是用来估算体脂肪含量[2,7]

  在成人,由红外线作用法估算的F%与由同位素2H稀释法、皮褶厚度法和超声波法估算的F%的相关系数分别为0.94、0.90和0.89[2]。在新生儿,红外线作用法估算的F%值与直接化学分析得到的F%相比,其变异性在±5.3%范围内[8]

  红外线作用法快速、简便[7],但有学者指出其估算的F%偏高[2]

  2.3 生物电阻分析法(Bioelectricacl impedance analysis,BIA)

  生物电阻分析包括单频率生物电阻分析和复合频率生物电阻分析两种[9]。该法利用了生物体的细胞内液和细胞外液可作为导体,细胞膜则为电阻的特性以及低频率(~kHz)交流电主要穿透细胞内液,而高频率(500~800 kHz)交流电则可穿过细胞内液和细胞外液的原理。由于去脂组织含有几乎全部水和电解质,因此可以估算瘦体重[2]

  在早产儿,由该法估算的体成分与同位素2H稀释法估算的体成分之间的相关系数为0.89[7]。在SGA (Small for gestational age)小儿,BIA值变化与其总体水的增长一致[10]

  生物电阻法快速、经济且准确性较高[7]

  2.4 总体水法(Total Body Water Method,TBW)

  总体水法又称同位素稀释法。其基本原理为用氢的同位素3H(氚)、2H(氘)或氧的同位素18O作为示踪剂标记水,2~6小时内同位素在全身水中能达到平衡,然后测定生物液(如血、尿)中的同位素浓度,即可计算出总体水[11]

  基于脂肪不含水,新生儿去脂组织中的水含量相当恒定(约为82%)的特点,测定出总体水,即可计算出瘦体重的体脂肪。具体算式如下[12]

瘦体重(kg)=总体水(kg)/0.82

  体脂肪(kg)=体重(kg)-瘦体重(kg)

(7)

  3H易于测定,但对受试者有辐射,不应用于小儿[2]2H和18O都是稳定的同位素,对受试者无辐射。但2H的水样制备繁琐,分析时必须将水样分解成气态氢[1],并且2H可以和非水中的氢交换,使结果偏高。在成人和成年动物可偏高2%~5%[13],在幼年动物甚至可达15%[14]18O有许多优点,如在呼气中即可标记C18O2,为分析提供了方便。是一个比较好的方法[1],但18O的分析过程繁琐,需要特殊设备,只能在专门的研究室进行,并且18O价格昂贵,一般不作为常规方法[2]

  2.5 总体钾法(Total Body Potassium Method)

  一般认为脂肪中不含钾,而去脂组织的钾含量相对恒定,如果能够测定总体钾,即可计算出瘦体重和体脂肪[1、2]40K是钾的一种天然放射性同位素,能放出1.46 MeV的高能γ射线,半衰期为4×108年,在人体中和自界中一样,40K在钾中的含量约0.012%。通过测定40K即能得到总体钾。但40K的测量必须依赖一套复杂的有很高灵敏度和能量分辨率的γ射线检测和记录系统。为了消除来自宇宙和地球本底射线的影响,还必须有一个铅或钢做的屏蔽室。因此,总体钾测量设备昂贵,技术复杂且不易实施[2]。另外,还不可避免地存在大约3%的统计误差[1]

  2.6 全身电导法(TOB="tt1">  2.6 全身电导法(TOBEC)

  TOBEC的基本原理是:有机体对电磁场存在干扰作用,且干扰的程度与有机体中的电解质含量和分布有关[11]。瘦组织中的水和电解质含量比脂肪组织大得多[2]。最早用来测量动物瘦组织的商售仪器(EMME)即是根据这一原理设计的,并获得专利。Klish等人用电解质和玉蜀黍油制成生儿体模,试图将仪器EMME的应用推广到新生儿体成分的测量。结果发现该仪器能灵敏地反映体模的液量和电解质含量的变化。测量值的自然对数与体模中的瘦体重呈明显的线性关系(r=0.98)[15]。Cochran等人把TOBEC和同位素18O稀释法估算新生儿的总体水和瘦体重作了比较,结果发现两者估计的总体水、瘦体重均明显相关,相关系数但因其仪器价格昂贵,体积大和难于搬动而未被广泛使用[16]

  表1列出了以上六种估算方法的费用、技术难度以及准确性等方面的比较情况。

表1 不同新生儿体成分估算方法的比较

方 法 费用 技术难度 准 确 性
瘦体重 F%
总体水法      

 

ss氚法 2 3 3 3
18O法 5 5 4 4
总体钾法 4 4 4 3
皮褶厚度法 1 2 2 2
全身电导法 5 1 4 4
生物电阻法 2 1 4 4
红外线作用法 4 3 3 3

注:表中1为最低等级;5为最高等级

  3 估算新生儿体成分的意义

  F%比体重更能准确地反映小儿的营养状况,可作为评价小儿健康或营养水平的客观指标,尤其有助于鉴别发育不平衡的肥胖儿或营养不良儿[17],并有助于差别肥胖与超重、营养不良与小体重。在新生儿,出生体重变化的46%是由体脂肪的变化所致,研究体成分,特别是体脂肪含量可以反映母亲胎盘对胎儿的营养供应状况[18]。瘦体重比体重更能科学地反映人体的骨骼、肌肉和内脏的真实发育水平;由于脂肪组织在代谢过程中耗能很少,而瘦组织是身体代谢的活跃组织,用瘦体重计算个体的基础代谢率或某种药物用量更为合理[19]。另外,体成分的研究还有利于新生儿疾病的预测[20]。因此,新生儿体成分的研究在基础医学、预防医学和临床医学等方面都具有重要的指导意义和应用价值。

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收稿日期:1998-11-18

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