다중주파수 체임피던스를 이용한 부분체성분 추정에 관한 연구

Abstract

[한글]신체 구성 성분은 신체의 신진대사를 확인하고 이상여부를 판단하는 기준 데이터로 매우 중요한 기본 임상 자료이다[7]. 체성분 평가를 위한 여러 가지 방법 중에 체임피던스법은 측정이 간편하고 비교적 정확하여 비만의 예방과 치료, 그리고 영양상태의 평가를 위해 다양하게 활용되고 있다. 그러나 기존의 체임피던스법인 손목-발목(Wrist-Ankle) 체임피던스법은 몸을 하나의 원통으로 모델링 하여 전체 체임피던스를 반영하지 못하는 한계점을 가지고 있다. 그래서 본 논문에서는 단일 주파수 체임피던스법과 손목-발목 체임피던스법의 문제점을 보완한 2kHz～300kHz 다중주파수, 부분체임피던스 측정이 가능한 체임피던스 측정시스템을 개발하였다. 그리고 50명의 피검자를 대상으로 DEXA실험을 실시하여 전체 및 부분체성분(제지방, 체지방, 근육량, 무기질)의 기준 데이터를 획득하고, 기준데이터와 다중 주파수 부분체임피던스값을 이용하여 전체 및 부분 체성분 예측을 위한 다중선형회귀분석을 개발하였다. 개발된 임피던스 측정 장치의 정확성은 HP4294A(Agilent, USA)를 이용하여 확인 하였으며, 기존 체임피던스 측정 방법인 손목-발목 측정법과 본 논문에서 설계한 부분체임피던스법의 제지방 추정에 대한 결정계수를 비교한 결과, 부분체임피던스법의 경우 결정계수(R2)는 0.921, 손목-발목 측정법은 0.917로 부분체임피던스가 제지방과의 유의성이 더 높은 것을 확인하였다. 전체 체성분 예측을 위한 회귀분석 결과 전체 제지방과 근육량 모두에서 300kHz의 체임피던스가 가장 높은 유의성을 보였으며, 제지방 예측 시 상관계수(R)는 0.981(P<0.001), 표준오차(S)는 1.90Kg으로 높은 상관성과 낮은 오차를 나타냈다. 또한 전체 근육량 예측을 위해 회귀분석 결과 상관계수(R)는 0.980(P<0.001), 표준오차(S)는 1.80Kg의 결과를 보였다. 또한 부분 체성분 예측을 위한 회귀분석결과 부위별 제지방과 근육량에서 각각 H2/ZLA300kHz, H2/ZLL300kHz, H2/ZRA50kHz, H2/ZRL200kHz, H2/ZTrunk200kHz가 가장 상관성이 높은 것으로 나타났으며, 이를 독립변수로 하여 제지방과 근육량에 대한 부분체성분 예측 회귀방정식을 개발하였다. 회귀 분석 결과 모든 부분체성분에 있어 상관계수(R)가 0.92(P<0.001)이상이며 표준오차(S)는 사지의 경우 0.5Kg에서 0.8Kg 사이이며, 몸통의 경우 2.3Kg 이하로 통계적으로 높은 연관성과 낮은 오차 결과를 확인하였다. 이상의 결과로 부터, 기존의 손목-발목 체임피던스 측정법에 비해 부분체임피던스 측정을 통한 체성분 예측이 향상된 결과를 얻을 수 있음을 확인하였으며, 실험을 통해 본 논문에서 설계한 다중주파수 부분체임피던스 분석 장치에 적합한 전체 체성분(제지방, 근육량, 체지방, 무기질)과 부분 체성분(제지방, 근육량, 무기질)을 예측할 수 있는 한국인에 적용이 적합한 회귀방정식을 개발하였다.

[영문]Among many ways of estimating body composition, bio-impedance is variously applied for obesity prevention and treatment, and nutritive condition evaluation because of it''s simplicity in measurement and relative accuracy. But wrist to ankle bio-impedance can''t reflect whole bio-impedance because it models human body only as a cylinder. In this study, weak points of single-frequency bio-impedance and wrist to ankle bio-impedance were complemented and therefore, a new bio-impedance measuring system that can measure 2kHz~300kHz multi-frequency segmental bio-impedance is developed. DEXA experiments were done on 50 subjects to get reference data of whole and segmental body composition(Fat Free Mass, FAT, Muscle, Mineral). Multi-linear regression analysis using reference data and multi-frequency segmental bio-impedance data was done for whole and segmental body composition prediction.

The segmental bio-impedance method designed in this study and the existing wrist to ankle method were compared in coefficient of determination R2 for estimating FFM. R2 of segmental bio-impedance was 0.921, and that of wrist to ankle method was 0.917. Therefore, segmental bio-impedance method having higher significance was verified. Regression analysis for predicting whole body composition showed that from both whole FFM and Muscle 300kHz bio-impedance had the highest significance, and also in predicting FFM, correlation coefficient R value 0.981(P<0.001) and standard error S 1.90Kg showed high correlation and low error. Moreover, from the regression anaylsis results to predict whole muscle mass, R was 0.980(P<0.001) and S was 1.80Kg and from those to predict segmental body composition, FFM and Muscle showed the highest correlation respectively in H2/ZLA300kHz, H2/ZLL300kHz, H2/ZRA50kHz, H2/ZRL200kHz, H2/ZTrunk200kHz and those were used as independent variables in making segmental body composition prediction equations for FFM and muscle. From the regression results, R value was over 0.92(P<0.001) in every segmental body composition and S value was in between 0.5Kg and 0.8Kg for the limbs and under 2.3Kg for the trunk and showed statistically high correlation and low error. From the results above, body composition prediction using segmental mio-impedance measurement rather than existing wrist to ankle bio-impedance measurement is proved to be better in results, and through the experiment, regression equations for predicting whole body composition(FFM, Muscle, FAT) and segmental body composition(FFM, Muscle, Mineral) that are adequate for the multi-frequency segmental bio-impedance analyzing system designed in this study were developed.