Approfondiamo l’argomento BIA incominciato in questo articolo Misurazioni antropometriche.
BIA è l’acronimo del termine inglese Body Impedence Assessment (Bioimpedenziometria), è una delle più veloci e precise tecniche di misurazione e valutazione della composizione corporea.
È una tecnica relativamente recente di misurazione non invasiva, rapida, indolore, affidabile e ripetibile che fornisce dati quantitativi e qualitativi riguardo la composizione corporea, l’idratazione e lo stato nutrizionale.
Il modello della BIA viene definito tricompartimentale perché fornisce dati riguardo alla struttura corporea che viene divisa in tre parti:
1) massa grassa (FM)
2) massa non grassa (FFM) divisa in:
– ECM= massa corporea extracellulare
– BCM= massa corporea cellulare
3) acqua corporea (TBW).
Principi fisici
Tutte le strutture biologiche oppongono una forza al flusso di correnti continue o alternate che le attraversano.
I tessuti si possono comportare da:
- non conduttori (non si lasciano attraversare);
- cattivi conduttori (si lasciano attraversare poco);
- buoni conduttori (si lasciano attraversare bene);
- dielettrici (trattengono le cariche).
La conducibilità si misura in resistenza corporea. La capacita dielettrica in reattanza corporea. Entrambe hanno l’ Ohm (Ω) come unita di misura.
Resistenza
La resistenza corporea (o resistenza conduttiva Rz) indica la capacita del corpo (o parte di esso) di opporsi al passaggio di corrente elettrica, è quindi inversamente proporzionale alla capacita di condurla.
La resistenza risulta legata interamente ai fluidi corporei. Meno acqua è presente nel tessuto (es. osso, lipidi) più alta è la resistenza corporea. Viceversa più l’acqua è presente, minore è la resistenza.
La Legge di Ohm afferma che la resistenza di un corpo è proporzionale alla caduta di voltaggio della corrente elettrica che gli si applica:
Rz = E/I
Dove: E= caduta di voltaggio (V), I= corrente (A).
Reattanza
La reattanza corporea (o resistenza capacitativa Xc) è la capacità del corpo (o parte di esso) di comportarsi da conduttore reattivo, cioè di opporsi al passaggio di corrente elettrica grazie alla capacità di un condensatore (costituito da due piastre separate tra loro da uno strato conduttivo o isolante) che immagazzina cariche elettriche.
La reattanza è direttamente proporzionale alla quantità di membrane cellulari attive, cioè alla massa cellulare corporea:
- l’ osso non permette o quasi l’attraversamento della corrente (massima resistenza);
- i lipidi del grasso contenuto nell’adipe sono cattivi conduttori, per cui hanno un’alta resistenza;
- l’ acqua è un buon conduttore di corrente elettrica (bassa resistenza). I tessuti magri sono ricchi di acqua;
- le membrane plasmatiche (cellulari) sono dielettriche, cioè sono strutture immerse in soluzione elettrolitica che hanno la capacita di accumulare temporaneamente le cariche. Sono le uniche strutture corporee dotate quindi anche di una reattanza oltreché di una resistenza.
Angolo di fase
L’angolo di fase è un metodo lineare per misurare la relazione esistente fra resistenze e reattanze, il suo valore può variare da 0° a 90°. Un circuito solo resistivo, come un sistema privo di membrane cellulari, avrà un angolo di 0°; mentre un circuito solo capacitivo, costituito solo da membrane senza fluidi, avrà un angolo di 90°.
In un individuo sano, l’ angolo di fase oscilla fra 5° e 10°. Angoli di fase bassi (<4°) sono associati a basse reattanze e possono indicare una rottura delle membrane cellulari, un espansione degli spazi extracellulari (ritenzione idrica), oppure scarsa massa cellulare. Angoli di fase alti (>10°) sono associati ad alte reattanze e possono indicare importanti quantità di membrane cellulari intatte oppure stati di disidratazione.
L’ impedenza totale del corpo è determinata più dalla resistenza che dalla reattanza (acqua più diffusa delle membrane plasmatiche) ed è distribuita come segue:
- 50% negli arti inferiori;
- 40% agli arti superiori;
- 10% al tronco.
Il valore dell’impedenza diminuisce con l’ aumentare della frequenza della corrente alternata applicata al corpo. Alla frequenza di 1 Hz la corrente passa solo attraverso i liquidi extracellulari. Alla frequenza di 50 Khz (quella comunemente usata per l’analisi BIA) il passaggio di corrente si distribuisce equamente tra l’ambiente intra ed extracellulare.
Tipi di BIA
Le BIA si distinguono in convenzionale e vettoriale.
Le BIA dette convenzionali rilevano solo l’impedenza (modulo del vettore Z), mentre altre definite vettoriali riescono a misurare anche le due componenti che costituiscono il vettore dell’impedenza-Z (resistenza [R] e reattanza [Xc]).
BIA convenzionale
La BIA convenzionale utilizza numerosi software (sfruttando equazioni di regressione che includono statura, peso, età e sesso) che trasformano la misura di impedenza – Z in volumi (intracellulare ed extracellulare), masse (FM, FFM, cellulare o BCM), metabolismo basale (MB), e altre grandezze dell’analisi di composizione corporea.
Essa fornisce i valori di TBW (composta da acqua intracellulare, extracellulare vascolare ed extracellulare interstiziale), FFM (composta da massa magra e massa minerale ossea) e FM (massa grassa) nell’adulto sano.
BIA vettoriale
La BIA vettoriale interpreta la misura diretta di impedenza per via grafica fornendo una valutazione semiquantitativa dell’idratazione tissutale.
Utilizza corrente alternata a intensità e frequenza costanti, iniettata sulla cute da elettrodi-cerotto, che attraversa le soluzioni elettrolitiche del liquido extracellulare (LEC) e di quello intracellulare (LIC) di tutti i tessuti (esclusi grasso e osso) generando un vettore di impedenza-Z.
La BIA vettoriale fornisce valori specifici sui tessuti conduttori, compartimento espresso come valore di resistenza-R dalle soluzioni elettrolitiche intra ed extracellulari, e come valore di reattanza-Xc dall’insieme delle membrane cellulari del compartimento stesso.
Il metodo è denominato grafo resistenza-reattanza che confronta il vettore misurato in un individuo con l’intervallo di riferimento della popolazione normale, di forma ellissoidale, espresso in percentili della distribuzione normale.
Il vettore di un soggetto ben nutrito cade nei due settori a sinistra dell’asse mediano lungo, con aumento progressivo di angolo di fase. Il vettore di un soggetto malnutrito cade alla destra dell’asse mediano lungo. Fuori dal settore in basso rispetto all’asse corto e a destra cadono i vettori di soggetti cachettici, con riduzione progressiva dell’angolo di fase.
Fuori dal settore in alto rispetto all’asse corto e a destra rispetto all’asse lungo cadono i vettori lunghi dei soggetti anoressici con angolo di fase ridotto.
Variazioni dell’idratazione sono associate ad un accorciamento (iperidratazione) o un allungamento (disidratazione) del vettore di impedenza lungo l’asse lungo. Lo stato d’idratazione di un soggetto si normalizza quando il vettore si avvicina al centro del grafo.
Tecnica di effettuazione
La BIA è una tecnica tetrapolare, si basa cioè sull’applicazione di quattro elettrodi cutanei, di cui due iniettori che forniscono corrente alternata bassissimi livelli di intensità, e due sensori che rilevano la corrente che ha attraversato le strutture biologiche.
Non vi sono pertanto effetti avversi possibili. È un esame che può essere svolto da chiunque senza rischi, sia in gravidanza, che in portatori di protesi o placche, bambini, ecc. Unica controindicazione è la presenza di un defibrillatore impiantato.
Nella tecnica classica, l’individuo viene fatto posizionare supino in un ambiente tranquillo con temperatura ed umidità adeguate.
L’esame deve essere svolto in soggetti in condizioni basali. Il paziente deve posizionarsi in clinostatismo ed in stato di rilassamento per almeno 4-5 minuti, in modo da permettere una redistribuzione dei liquidi.
Sono necessari i seguenti requisiti:
- perfetta idratazione (no uso diuretici, meglio se il soggetto ha bevuto abbondantemente e poi urinato 30 minuti prima dell’esame);
- digiuno da minimo 2 ore e senza aver assunto alcool (che causa vasodilatazione e redistribuzione liquidi);
- riposo da 8-10 ore (modificazioni della conduttività in funzione delle variazioni di temperatura anche legata ad attività fisica);
- non in situazione di febbre (modificazione della conduttività in funzione delle variazioni di temperatura e di vasodilatazione e/o vasocostrizione).
Per convenzione si posizionano gli elettrodi a coppie, ad una distanza di circa 5cm:
- una coppia sul dorso mano, in genere dx (distale iniettore o stimolante, rosso) (prossimale sensore, nero);
- una coppia sul dorso piede omolaterale (distale iniettore o stimolante, rosso) (prossimale sensore, nero).
Gli elettrodi sensori rilevano la corrente proveniente dall’iniettore vicino e da quello lontano e quindi misurano la caduta di tensione causata dall’impedenza globale del corpo.
Analisi dei risultati
Total body water
Il valore della TBW è quello estrapolato direttamente della resistenza corporea attraverso gli algoritmi di calcolo. È quindi il risultato fondamentale del test BIA ed è quello da cui derivano poi i risultati della FFM (massa magra) e della FM (massa grassa).
La TBW rappresenta la somma della ICW (acqua intracellulare, indicativa quindi della massa cellulare corporea, che e quella metabolicamente attiva) + ECW (acqua extracellulare, indice grossolanamente della volemia). Normalmente la ICW e quasi il doppio rispetto alla ECW.
Una TBW normale è:
- negli uomini tra il 58% e il 65% del peso totale;
- nelle donne tra il 55% e il 62% del peso totale.
La valutazione su eventuali stati di disidratazione/ritenzione idrica non può essere fatta sulla base della TBW ma piuttosto sulle proporzioni della ECW/ICW:
se ECW è < al 39% della TBW si parla di disidratazione
se ECW è > al 45% della TBW si è di fronte a ritenzione idrica o a riduzione del comparto cellulare (malnutrizione – cachessia).
Fat mass
I valori normali di massa grassa vanno dal 16% al 22% negli uomini e dal 20% al 25% nelle donne, in base all’età.
Il 12% circa nella donna ed il 3% circa nell’uomo costituiscono il tessuto adiposo essenziale (localizzato nel midollo osseo, polmoni, milza, fegato, SNC, intestino), il resto è il grasso di deposito.
Fat free mass
Si ricava direttamente dai valori della reattanza misurata attraverso l’algoritmo. Tende a ridursi con l’aumentare dell’età ed a seguito di patologie.
In condizioni normali è circa il 40%-50% del peso totale. È considerabile anormale se è <40 – 45% negli uomini (più è l’età, minori sono i valori) e <38 – 42% nelle donne.
Campi d’applicazione della BIA
Fino ad alcuni anni fa l’uso dell’analisi BIA tradizionale era confinato all’ottenimento dei compartimenti massa magra /massa grassa. Oggi la moderna concezione del sistema permette applicazioni sempre più vaste.
Ambulatori Pediatrici, Centri Fibrosi Cistica, Centri Dialisi Pediatrica
Esame periodico dello stato nutrizionale e controllo del reale stato d’idratazione fin dai 2 anni di età; controllo variazioni dei fluidi pre-post terapia.
Ostetricia e Ginecologia
Follow up della gestante per l’identificazione delle variazioni fisiologiche non collegate allo sviluppo del nascituro (aumento di peso, ritenzione idrica…)
Centri Dietologici, Centri Auxologici, Nutrizione Clinica, DCA
Controllo delle variazioni dei compartimenti corporei nei programmi alimentari speciali, valutazione oggettiva dello stato d’idratazione, valutazione dell’efficacia delle terapie nutrizionali. Identificazione degli stati di ritenzione idrica, estrema disidratazione aumento o perdita di massa cellulare senza l’impiego del peso corporeo.
Cardiologia
Applicazione nella prevenzione e nella diagnosi precoce dello scompenso cardiaco tramite l’individuazione delle gravi alterazioni idro-elettrolitiche di possibile origine patologica, impostazione e controllo della terapia diuretica nei soggetti con insufficienza cardiaca.
Terapia Intensiva e Rianimazione
Fondamentale per la prevenzione e controllo degli stati catabolici e squilibri idro-elettrolitici, impostazione e controllo terapie nutrizione artificiale.
Nefrologia e Dialisi
Controllo delle variazioni dei fluidi, per la calibrazione della corretta seduta dialitica. Management nel lungo termine del soggetto dializzato malnutrito.
Gerontologia e Geriatria
Osservazione degli stati idro-elettrolitico e nutrizionale per la gestione dei pazienti lungodegenti e/o disabili allettati. Impostazione e controllo delle terapie nutrizionali speciali.
Oncologia, HIV
Per l’identificazione degli stati depletivi della massa cellulare o situazioni di bilancio idrico alterato generati da terapie d’urto, controllo spazi ECM/ICM, angolo di fase come indice prognostico di sopravvivenza.
Sport
Impostazione ed ottimizzazione programmi d’allenamento tramite il controllo dello stato d’idratazione e della crescita della massa muscolare a livello amatoriale ed agonistico. Prevenzione degli stati di disidratazione acuta e relativa caduta di performance.
Wellness
Check up del soggetto in termini quantitativi e qualitativi di composizione corporea.