Relative Validität und Präzision der Bioelektrischen Impedanzanalyse zur Erfassung von Veränderungen in der Körperzusammensetzung bei adipösen Patientinnen vor und nach einer Gewichtsreduktion

Zusammenfassung

Hintergrund Unter einer Reduktionsdiät beträgt der Gewichtsverlust bis zu 1 kg pro Woche. Die damit einhergehenden Veränderungen in der Körperzusammensetzung werden möglicherweise nicht sicher erfasst. Diese Studie untersucht die relative Validität und Präzision der Bioelektrischen Impedanzanalyse (BIA) zur Messung der Fettmasse bei Gewichtsabnahme übergewichtiger und adipöser Patientinnen im Vergleich zu den Referenzmethoden Air-Displacement-Plethysmografie (ADP) und Dual-X-ray-Absorptiometrie (DXA). Probanden und Methoden 33 übergewichtige und adipöse Frauen (Alter 31,2 ± 5,8 Jahre; BMI 34,8 ± 4,4 kg / m²) wurden vor (T0) und nach einer diätetischen Gewichtsreduktion (Niedrigkaloriendiät ∼ 1 000 kcal / d) über einen Zeitraum von 13,9 ± 2,4 Wochen (T1) untersucht. Die Körperzusammensetzung wurde vergleichend mit BIA, ADP und DXA gemessen. Präzision und Nachweisgrenzen messbarer Veränderungen (minimal detectable change, MDC) wurden für BIA und ADP berechnet. Ergebnisse Bei einem Gewichtsverlust von 8,2 ± 4,3 kg (0,61 ± 0,33 kg / Woche) betrug die Abnahme der FM 6,2 ± 3,5 kg (BIA), 7 ± 4,2 kg (ADP) und 5,1 ± 3,6 kg (DXA). BIA und ADP hatten eine vergleichbare Präzision für die Erfassung von FM (2 vs. 2,2 %) bzw. FFM (1,7 vs. 1,8 %), die MDC war für FM 5,8 vs. 6,2 % bzw. für FFM 4,7 vs. 5,1 %. Bei einer 90 kg schweren Person mit 45 % FM sind Veränderungen in der FM von 2,3 kg (BIA) und von 2,5 kg (ADP) pro Woche messbar. Schlussfolgerung BIA-Messungen haben eine hohe relative Validität und eine hohe Präzision. Veränderungen in der Fettmasse von < 2,3 kg sind allerdings sowohl mit BIA als auch mit ADP nicht sicher messbar.

Abstract

Background During caloric restriction weight loss does not exceed 1 kg per week, associated changes in body composition are unlikely to be assessed accurately. The aim of this study is to assess the relative validity and precision of bioelectrical impedance analysis (BIA) compared with two reference methods, air displacement plethysmography (ADP) and dual x-ray absorptiometry (DXA) concerning changes in fat mass. Subjects and methods Fat mass (FM) and fat-free mass (FFM) were measured in 33 overweight and obese females (age 31.2 ± 5.8 yr, BMI 34.8 ± 4.4 kg / m²) before (T0) and after 13.9 ± 2.4 weeks of weight loss (T1) brought about by a low-calorie diet (1 000 kcal / d). Body composition was assessed by BIA, ADP and DXA, respectively. The precision (%CV) and minimal detectable change (%MDC) were assessed for BIA and ADP. Results Mean weight loss was 8.2 ± 4.3 kg (0.61 ± 0.33 kg / week) with losses of FM to be 6.2 ± 3.5 kg (BIA), 7 ± 4.2 kg (ADP) and 5.1 ± 3.6 kg (DXA). BIA and ADP had a comparable precision (FM 2 vs. 2.2 %; FFM 1,7 vs. 1.8 %) as well as %MDC (FM 5.8 vs. 6.2 %; FFM 4.7 vs. 5.1 %). For a 90 kg adult (45 % fat) changes in FM of 2.3 kg (BIA) and 2.5 kg (ADP) can be measured with confidence. Conclusion During weight loss BIA has a high relative validity. Despite of a high precision of BIA and ADP, changes in body-composition which were smaller than 2.3 kg can not be assessed.

Validität - Präzision - Nachweisgrenze - Bioelektrische Impedanzanalyse (BIA) - Air-Displacement Plethysmografie (ADP) - Dual X-ray Absorptiometrie (DXA)

validity - precision - minimal detectable change - bioelectrical impedance analysis (BIA) - air displacement plethysmography (ADP) - dual x-ray absorptiometry (DXA)

Literatur

• 1 Frisard M I, Greenway F L, Delany J P. Comparison of methods to assess body composition changes during a period of weight loss.  Obes Res. 2005;  13 845-854
• 2 Chaston T B, Dixon J B, O'Brien P E. Changes in fat-free mass during significant weight loss: a systematic review.  Int J Obes (Lond). 2007;  31 743-750
• 3 Marks B L, Rippe J M. The importance of fat free mass maintenance in weight loss programmes.  Sports Med. 1996;  22 273-281
• 4 Foster K R, Lukaski H C. Whole-body impedance – what does it measure?.  Am J Clin Nutr. 1996;  64 388S-396S
• 5 Pirlich M, Plauth M, Lochs H. Bioelektrische Impedanzanalyse: Fehlerquellen und methodische Grenzen bei der klinischen Anwendung zur Analyse der Körperzusammensetzung.  Aktuel Ernaehr Med. 1999;  24 81-90
• 6 Ellis K J. Human body composition: in vivo methods.  Physiol Rev. 2000;  80 649-680
• 7 Kushner R F, Kunigk A, Alspaugh M. et al . Validation of bioelectrical-impedance analysis as a measurement of change in body composition in obesity.  Am J Clin Nutr. 1990;  52 219-223
• 8 Levenhagen D K, Borel M J, Welch D C. et al . A comparison of air displacement plethysmography with three other techniques to determine body fat in healthy adults.  JPEN J Parenter Enteral Nutr. 1999;  23 293-299
• 9 Ellis K J. Selected body composition methods can be used in field studies.  J Nutr. 2001;  131 1589S-1595S
• 10 Marken Lichtenbelt W D, Fogelholm M. Increased extracellular water compartment, relative to intracellular water compartment, after weight reduction.  J Appl Physiol. 1999;  87 294-298
• 11 Sun S S, Chumlea W C, Heymsfield S B. et al . Development of bioelectrical impedance analysis prediction equations for body composition with the use of a multicomponent model for use in epidemiologic surveys.  Am J Clin Nutr. 2003;  77 331-340
• 12 Fields D A, Goran M I, McCrory M A. Body-composition assessment via air-displacement plethysmography in adults and children: a review.  Am J Clin Nutr. 2002;  75 453-467
• 13 Dempster P, Aitkens S. A new air displacement method for the determination of human body composition.  Med Sci Sports Exerc. 1995;  27 1692-1697
• 14 Urlando A, Dempster P, Aitkens S. A new air displacement plethysmograph for the measurement of body composition in infants.  Pediatr Res. 2003;  53 486-492
• 15 Siri W E. Body composition from fluid spaces and density: analysis of methods, 1961.  Nutrition. 1993;  9 480-491; discussion 480, 492
• 16 Laskey M A. Dual-energy X-ray absorptiometry and body composition.  Nutrition. 1996;  12 45-51
• 17 Bland J M, Altman D G. Statistical methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement.  Lancet. 1986;  1 307-310
• 18 Gray D S, Bray G A, Gemayel N. et al . Effect of obesity on bioelectrical impedance.  Am J Clin Nutr. 1989;  50 255-260
• 19 Kohrt W M. Preliminary evidence that DEXA provides an accurate assessment of body composition.  J Appl Physiol. 1998;  84 372-377
• 20 Pierson Jr R N, Wang J, Thornton J C. Body composition comes of age: a modest proposal for the next generation. The new reference man.  Ann N Y Acad Sci. 2000;  904 1-11
• 21 Bolanowski M, Nilsson B E. Assessment of human body composition using dual-energy x-ray absorptiometry and bioelectrical impedance analysis.  Med Sci Monit. 2001;  7 1029-1033
• 22 Brozek J, Grande F, Anderson J T. et al . Densitometric Analysis Of Body Composition: Revision Of Some Quantitative Assumptions.  Ann N Y Acad Sci. 1963;  110 113-140
• 23 Fidanza F, Keys A, Anderson J T. Density of body fat in man and other mammals.  J Appl Physiol. 1953;  6 252-256
• 24 Kushner R F. Bioelectrical impedance analysis: a review of principles and applications.  J Am Coll Nutr. 1992;  11 199-209
• 25 Jebb S A, Siervo M, Murgatroyd P R. et al . Validity of the leg-to-leg bioimpedance to estimate changes in body fat during weight loss and regain in overweight women: a comparison with multi-compartment models.  Int J Obes (Lond). 2007;  31 756-762