Research for prediction of segmental body composition using multi-frequency bio-impedance

의공학과/석사[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