L’impedenziometria o analisi dell’impedenza bioelettrica (BIA) è una metodica descrittiva che permette la determinazione dell’acqua corporea attraverso la determinazione dell’impedenza del corpo umano al passaggio di una corrente elettrica alternata.
L’impendenza è la resistenza che l’organismo oppone al passaggio di una corrente elettrica.
L’abilità di un corpo di condurre corrente dipende dalla presenza di ioni liberi, o elettroliti, nell’acqua corporea. Quindi la misura della conduttività o della impedenza bioelettrica dipende dalla presenza di acqua corporea e dei componenti corporei che contengono elevate quantità di acqua, quali quindi la massa magra.
Quindi, il metodo non determina direttamente la massa grassa corporea, ma piuttosto permette:
Da: G. Bedogni, N. C. Battistini, Impedenza bioelettrica e composizione corporea, Milano, EDRA Medical Publishing & New Media, 2001.
L’impedenza elettrica del corpo umano è approssimata a quella di un conduttore cilindrico isotropico (percorso dalla stessa densità di corrente in ogni punto.)
Il corpo umano può essere assimilabile ad un sistema formato da tanti conduttori paralleli di natura diversa, ciascuno dei quali, oppone, al passaggio di una corrente elettrica, valori di impedenza molto diversi.
Prima legge di Ohm:
V=I * R
R=V/I
Dove
V=voltaggio
I=intensità di corrente
R= resistenza
Se ad R sostituiamo l’impedenza Z, le legge di Ohm non varia.
La resistenza dell’organismo al passaggio di una corrente elettrica dipende dalla frazione di massa magra e di massa grassa.
La massa magra (muscolo, ossa, acqua..) è a bassa resistenza (buon conduttore) perché comprende una grande quantità di acqua e di elettroliti (circa il 73% di acqua).
La massa grassa ha un contenuto di acqua molto basso (5-10%) essendo costituita quasi esclusivamente da trigliceridi e quindi è un cattivo conduttore.
La resistenza totale corporea è quindi:
Visualizzazione degli eventi collegati all’impedenziometria.
La corrente elettrica è quindi un “marcatore” della massa magra, il cui micromodello aiuta a comprenderne le modalità di flusso al suo interno.
La corrente nell’attraversare la massa magra incontra una resistenza (Rz) dovuta alla presenza dei fluidi extra- ed intracellulari ed una reattanza capacitativa dovuta alla presenza delle membrane cellulari.
Le membrane cellulari, infatti, comportandosi come dei piccoli condensatori rallentano il passaggio della corrente per il processo di capacitazione del condensatore. Tale rallentamento prende il nome di reattanza capacitatitva (Xc).
L’impedenza che la massa magra oppone al passaggio della corrente elettrica è costituita da due componenti:
La massa grassa invece, essendo cosituita per lo più da adipociti (in cui la componente predominante sono i depositi lipidici, mentre i fluidi intra-ed extra-cellulari sono minimi), oppone una impedenza al passaggio della corrente elettrica dovuta soprattuto dalla componente resistenza (dovuta ai depositi lipidici).
Dal punto di vista fisico, l’impedenza è rappresentata da un vettore che ha come modulo la somma della resistenza ( R ) e della reattanza capacitativa (Xc). L’angolo creato dal vettore viene definito angolo di fase (Φ) e dipende dalla reattanza capacitativa.
Z2=(resistenza)2 + (reattanza)2
Cellule non adipose: oppongono resistenza e reattanza.
Cellule adipose: sfere di trigliceridi non si comportano da condensatori, cioè hanno una resistenza ma non una reattanza.
Reattanza (Xc) come misura delle quantità di membrane cellulari capacitative (massa cellulare metabolicamente attiva).
L’impedenza elettrica del corpo umano è quindi riconducibile a proprietà resistive (ascritte all’acqua intra-ed extra-cellulare) ed a proprietà capacitative (ascritte alle membrane cellulari).
Il nostro organismo può essere paragonato ad un circuito elettrico RRC serie-parallelo formato da una resistenza posta in parallelo con un complesso RC-serie.
I componenti di questo circuito sono:
Questo circuito chiamato anche circuito di Fricke è quello che meglio rappresenta l’organismo umano in quanto presenta una relazione frequenza della corrente-impedenza più vicina a quella determinata sperimentalmente sull’uomo.
L’impedenziometria permette di misurare l’acqua totale corporea (TBW) che è costituita per circa i 2/3 da acqua intracellulare (ICW) e per circa 1/3 dall’acqua extracellulare (ECW).
L’ECW è costituita per lo più da acqua interstiziale e plasmatica ed in minima parte dall’acqua linfatica e transcellulare.
Conoscere la TBW ci permette di avere informazioni sulla massa magra, che è costituita per circa il 73% da acqua nell’uomo standard di riferimento.
Conoscere la ICW ci fornisce ulteriori informazioni sulla massa magra ed in particolare sulla massa cellulare metabolicamente attiva (BCM).
Il volume di acqua totale corporea si può calcolare considerando il nostro organismo come un conduttore di forma cilindrica.
Il corpo umano può essere paragonato infatti ad un cilindro con lunghezza (L) pari all’altezza.
E’ noto dalla seconda legge di Ohm che la resistenza che un conduttore oppone al passaggio della corrente elettrica dipende dalla sua forma geometrica.
Per un conduttore di forma cilindrica la resistenza è direttamente proporzionale alla sezione e inversamente proporzionale alla lunghezza a meno di una costante rappresentata dalla resistività specifica (ρ):
R=ρ L/S
Per un approfondimento su questa tematica: nutrition.uvm.edu
R=ρ L/S
Il volume conduttore del cilindro (V=LxS) può essere calcolato a partire dalla resistenza se nella formula precedente moltiplichiamo numeratore e denominatore per L :
R=ρ L*L/S*L=ρ L2/V
Da cui
V=ρ L2/R
Il parametro L2/R viene chiamato indice impedenziometrico.
Nei conduttori fisici la resistività specifica (ρ), che dipende dal materiale del conduttore, è facilmente determinabile; nell’uomo invece tale valore non è facilmente determinabile perché il corpo umano è paragonabile ad una serie di conduttori di composizione eterogenea ed altamente strutturata.
Poiché la resistività specifica non può essere calcolata per l’uomo, l’equazione predittiva del volume di acqua corporea viene derivata empiricamente da studi di popolazione in cui vengono determinati indipendentemente:
Quindi mediante analisi statistiche di regressione lineare viene determinata l’equazione della retta che spiega la correlazione tra:
L’equazione predittiva avrà la forma di una equazione di una retta i cui coefficienti sono determinati empiricamente da studi di popolazione.
L’indice impedenziometrico è presente nelle equazioni predittive della composizione corporea dove V può essere l’acqua totale corporea o la massa magra.
Calcolo dell’acqua corporea totale
V= ρ L2/Z
V=a + b L2/Z + e
Formula di Kushner
V=0.396 L2/Z + 0.143 (peso) + 8.399
L’impedenziometria inizialmente è stata messa a punto ad una singola frequenza (50 kHz) poi a due frequenze ed infine a cinque frequenze.
L’impedenziometria a multifrequenza permette la determinazione dell’acqua extra-ed intra-cellullare.
La capacità di una corrente elettrica di attraversare un materiale aumenta all’aumentare della frequenza della corrente stessa. Applicato al corpo umano, questo principio fisico fa ritenere che:
La differenza tra acqua totale corporea ed acqua extracellulare ci fornirà il valore dell’ICW.
Per approfondimenti: BIA 2
L’impedenziometria a multifrequenza fornisce informazioni utili sui compartimenti idrici corporei:
Sottraendo dal valore della TBW, il valore del volume di ECW si ottiene il volume di acqua intracellulare (ICW).
Poiché l’acqua corporea, in soggetti sani, costituisce una parte costante della massa magra (FFM) (73%), la metodica impedenziometria può essere utilizzate anche per predire la FFM e quindi la percentuale di grasso corporeo.
Attraverso studi di popolazione sono state determinate quindi empiricamente anche equazioni predittive per la determinazione della massa magra mettendo in correlazione la massa magra determinata mediante la metodica meccanicistica di riferimento (densitometria) con l’indice impedenziometrico ed altri parametri quali il peso ecc.
L’impedenziometria permette di valutare la composizione corporea a vari livelli:
1. Presentazione del corso: definizione di stato nutrizionale e sua valutazione
2. Classificazione dei metodi per determinare la composizione corporea
3. Metodiche meccanicistiche: densitometria
4. Metodiche meccanicistiche: idrometria o diluizione isotopica
5. Metodiche descrittive: antropometria ed indici antropometrici
6. Antropometria: circonferenze corporee
7. Plicometria
10. Analisi metaboliche utili nella valutazione dello stato nutrizionale
11. Valutazione del bilancio energetico: introito energetico e abitudini alimentari
12. Valutazione del bilancio energetico: spesa energetica e fabbisogno energetico
G. Bedogni, N. C. Battistini, Impedenza bioelettrica e composizione corporea, Milano, EDRA Medical Publishing & New Media, 2001.
Begogni Giorgio, Cecchetto Giovanna Manuale ANDID di valutazione dello stato nutriizonale Società Editrice Universo.
1. Presentazione del corso: definizione di stato nutrizionale e sua valutazione
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