Valutazione della composizione corporea tramite impedenziometria - BIA: uno sguardo d’insieme alla bioimpedenziometria

La BIA o impedenziometria (bioimpedenziometria) è uno degli strumenti più diffusi per effettuare un'analisi della composizione corporea.

Una delle domande più frequenti che pone il paziente quando si sottopone a un esame della composizione corporea è la seguente ‘’quanto grasso/muscolo ho?’’.

Non è insolito che il paziente richieda tale dato dai risultati di un esame eseguito con impedenziometria (BIA)

Ad oggi la maggior parte degli strumenti per la valutazione della composizione corporea fornisce delle stime dei volumi o masse dei vari compartimenti dell’organismo, non misure dirette.

Cosa significa questo? Molto semplicemente, le stime non saranno mai esatte e avranno sempre un certo margine di errore!

Anche apparecchiature molto sofisticate, come la DXA (originariamente utilizzata per la stima della densità minerale ossea e successivamente impiegata nello studio della composizione corporea) hanno dei margini di errore che risentono di alcuni fattori, ad esempio lo stato di idratazione del soggetto esaminato.

Ad esempio, uno studio del 2017 pubblicato da Toomey e colleghi ha dimostrato come regimi di allenamento che sottopongano gli atleti a disidratazione e regimi alimentari che prevedano ricariche di carboidrati possano determinare variazioni nella stima della lean tissue mass (LTM) in tempi biologicamente impossibili per un soggetto in fisiologia.

Key point: Non esiste uno strumento non invasivo capace di misurare in maniera diretta la composizione corporea. Tutti i metodi di misurazione forniscono delle stime indirette.

Tuttavia, ciò non deve portare all’errore di considerare la valutazione della composizione corporea un qualcosa di futile in un discorso di miglioramento dello stato di salute, di ricomposizione corporea e della performance: si deve semplicemente considerare la stima come un fattore relativo e non assoluto e monitorare nel tempo rispetto a un baseline che potrebbe essere la prima misurazione.

Impedenziometria: cosa stima e cosa misura?

L’acronimo BIA sta per Bioelectrical Impedance Analysis, in italiano, analisi dell’impedenza bioelettrica ed è una metodologia molto utilizzata per la stima della composizione corporea e dello stato dei fluidi all’interno dell’organismo.

Alcuni vantaggi della BIA sono rappresentati dalla rapidità di esecuzione, la non invasività e il costo abbastanza accessibile.

L’impedenziometro è un dispositivo capace di erogare una corrente, o meglio un flusso di cariche che ‘’scorrerà’’ a livello del conduttore biologico: l’organismo umano (ma non solo, si pensi che alcuni studi sono stati effettuati su vegetali come banane o patate).

L’impedenza offerta dall’organismo è l’opposizione al flusso di questa corrente alternata e, a sua volta, ha due componenti misurabili: la resistenza e la reattanza:

• La resistenza dipende dalla presenza di acqua all’interno dei tessuti: meno resistenza viene registrata, più acqua sarà presente e viceversa.
• La reattanza è un parametro che dipende dalle proprietà dielettriche dei tessuti. I tessuti sono fatti da cellule e le cellule sono delimitate da una membrana (che contiene fosfolipidi, colesterolo e proteine) capace di accumulare temporaneamente delle cariche e comportarsi come condensatore. Questo fenomeno determina un rallentamento del passaggio della corrente a causa di un fenomeno definito reattanza capacitativa.

Esiste un parametro che mette in relazione la resistenza e la reattanza, che prende il nome di angolo di fase, indice di salute e funzione cellulare, nonchè integrità di membrana.

In soggetti sani l’angolo di fase varia tra 6 e 8.

Tutto ciò che viene dopo e che la maggior parte dei pazienti attende con ansia al termine di un esame bioimpedenziometrico è rappresentato da stime (non da misure esatte) elaborate da software grazie a una serie di equazioni.

In questo caso è opportuno porre attenzione all’equazione da utilizzare: alcuni strumenti e software non utilizzano equazioni validate dalla letteratura scientifica.

Quali sono queste stime? Le stime ottenibili sono molteplici. Tra quelle più richieste:

• Total body water (TBW): è l’acqua corporea totale che viene calcolata attraverso equazioni che tengono conto di sesso, peso, altezza, resistenza e reattanza. L’acqua corporea è a sua volta distribuita all’interno e all’esterno della cellula.
• La extracellular water (ECW) è la frazione di TBW che si trova all’esterno della cellula, mentre la intracellular water (ICW) è la frazione di TBW che si trova all’interno della cellula. Da concetti di biologica di base è risaputo che:
  I fluidi corporei non sono composti esclusivamente da acqua, ma anche da elettroliti
  La composizione della ECW e della ICW non è la stessa: la prima contiene una elevata quantità di sodio, mentre la seconda di potassio.
  Infine è importante stimare non solo l’acqua totale, ma anche come questa viene distribuita andando ad osservare il rapporto tra ICW ed ECW;
• Fat Free Mass (FFM) è la massa priva di grasso da non confondere con massa muscolare. In soggetti non disidratati o iperidratati si assume che la FFM abbia un valore di acqua del 73%.
• FM: è la massa grassa e viene stimata come differenza della FFM sul peso corporeo totale;

È molto intuitivo capire che si tratta di stime indirette o doppiamente indirette, quindi risentono di errori più o meno significativi ed è difficile, se non impossibile, riuscire a stimare al grammo la quantità di tessuto di nostro interesse.

Se il soggetto arriva allo studio in condizioni di idratazione non ottimali, l’errore della stima anche della sola FFM sarà molto grande e, a sua volta ancora maggiore sarà l’errore della FM!

Non è difficile alterare le condizioni di idratazione: banalmente, ciò può accadere se il paziente si è allenato poche ore prima dell’esame, oppure abbia sudato eccessivamente prima dello stesso (es. in estate).

Si può dire che la maggior parte dei metodi di valutazione della composizione corporea tende a quantificare partendo dal presupposto che il soggetto esaminato sia un soggetto sano e normoidratato.

Infatti, per ovviare per quanto possibile a errori di questo tipo, l’esecuzione della misura dovrebbe essere ‘’standardizzata’’ per singolo soggetto: idealmente agli stessi orari, nelle stesse condizioni nutrizionali (es. fare una BIA il giorno dopo un pasto libero molto copioso potrebbe rivelarsi un ulteriore errore) e di idratazione, in assenza da esercizio fisico per almeno 6-8 ore.

Molti professionisti preferiscono optare per una misurazione a digiuno, ma gli strumenti di ultima generazione non dovrebbero risentire di questo fattore, infatti possono essere utilizzati anche in donne in stato di gravidanza.

Un’altra preoccupazione riguarda il consumo di caffè e/o caffeina prima dell’esame: anche se in teoria il caffè determinerebbe una disidratazione, in alcuni studi come quello di Killer SC, et al. 2014 questa teoria è stata smentita, qualora il consumo del caffè rifletta quello abituale.

Inoltre esistono errori dovuti all’operatore o agli elettrodi utilizzati:

• Elettrodi scadenti, oppure riutilizzati più volte (non vai mai fatto, nemmeno per lo stesso paziente);
• Posizionamento degli elettrodi non corretto;
• Aderenza elettrodo-pelle a causa di creme o pelle sudata;
• Posizionamento del soggetto in posizione supina non idoneo.

Nonostante i limiti, l’esame con bioimpedenziometria ha numerosi vantaggi se utilizzato in modo appropriato. Non è insolito che anche lo stesso professionista vada a trascurare dei valori molto importanti, concentrandosi unicamente sulle stime!

Inoltre, la corretta interpretazione dell’esame della composizione corporea è ottenuta incrociando più valori e tecniche di misurazione utilizzate nello studio professionale (Es. misurazioni pliche e circonferenze): non ci si deve mai soffermare unicamente su un metodo, bensì sfruttare tutti i dati a disposizione e, cosa più importante, interpretare anche in base all’osservazione del paziente che si ha di fronte.

Uno dei parametri fondamentali da dover prendere in considerazione, tuttavia uno dei più trascurati, è l’angolo di fase. In alcune review come quella di Kristina Norman e colleghi del 2012, si pone molta attenzione nella correlazione tra angolo di fase e stati fisiologici e patologici.

Un angolo di fase inferiore a 4 può essere un indice prognostico di patologie e/o indicare degli stati fortemente catabolici: ad esempio in soggetti anoressici non è insolito riscontrare degli angoli di fase bassi, che tendono ad aumentare con la terapia nutrizionale (ad esempio nello studio di Mika et al. 2004). Tendenzialmente, l’angolo di fase aumenta in condizioni di aumentata cellularità e miglioramento del rapporto ICW/ECW e diminuisce in seguito a una espansione dei fluidi extracellulari o diminuizione della massa cellulare, seguendo quindi l’andamento della reattanza (Xc) nella maggior parte dei casi.

Un’altra potenzialità trascurata dell’esame con impedenziometria è la possibilità di utilizzare i parametri ‘’puri’’ (resistenza e reattanza) per la valutazione dello stato nutrizionale, indipendentemente dalle formule di regressione (tuttavia non tutti gli strumenti e software offrono tale possibilità).

BIA - Bioimpedenziometria vettoriale (BIVA)

Antonio Piccoli nel 1994 è stato colui che ha introdotto il sistema di impedenziometria vettoriale (BIVA), in grado da consentire il passaggio da un’analisi indiretta a una diretta, superando gran parte delle limitazioni dell’impedenziometria convenzionale.

Questa metodologia utilizza i parametri dell’impedenza, quindi reattanza e resistenza normalizzati per l’altezza, come un vettore bivariato in un grafico che prende il nome di grafico RXc.

Uno dei vantaggi di questo metodo è l’indipendenza dal peso corporeo e la sola posizione del vettore riesce a fornire delle informazioni circa lo stato di idratazione e integrità cellulare del paziente.

Il vettore viene confrontato con un intervallo di riferimento della popolazione normale di forma ellissoidale, espresso in percentili della distribuzione normale (gaussiana) bivariata e viene classificato in riferimento agli ellissi di tolleranza che rappresentano il 50%, il 75% e il 95% dei valori di riferimento.

A seconda dello spostamento del vettore sul grafo RXc si può dare un’ulteriore contributo nella valutazione del percorso di un soggetto, che sia un miglioramento del profilo clinico, oppure ricomposizione corporea/performance.

Come si sposta il vettore?

• Asse maggiore dell’ellissi: ‘’asse dell’idratazione’’. Uno spostamento verso nord è indice di una diminuzione di acqua corporea, mentre verso sud è indice di un aumento di acqua corporea.
• Asse minore dell’ellissi: ‘’asse delle masse’’. Uno spostamento verso ovest può essere interpretato come un aumento delle masse dei tessuti molli, mentre verso est con una diminuzione.

Un esempio molto semplice potrebbe essere quello di un soggetto sedentario, che segue una scorretta alimentazione (ipocalorica/normocalorica, ipoproteica) al suo baseline e che inizia un percorso di miglioramento della composizione corporea.

Con buone probabilità al successivo controllo potremmo aspettarci una migrazione del vettore verso ovest, conseguente a un aumento della reattanza, quindi capacità dielettrica dei tessuti e ‘’apertura’’ dell’angolo di fase.

La sensibilità all’idratazione, noto limite della BIA convenzionale, può essere utilizzato come punto di forza della BIA vettoriale, in quanto è possibile riuscire a monitorare i cambiamenti di fluidi corporei in seguito in un periodo di tempo breve come qualche ora: ad esempio un maratoneta che si sottopone a una impedenziometria vettoriale prima e dopo la gara, molto probabilmente mostrerà uno spostamento del vettore verso nord a causa dei fluidi persi durante la gara.

Un’altra applicazione della BIA vettoriale è rappresentata dall’impiego nel settore riabilitativo, attraverso l’impiego di una metodica ‘’localizzata’’: quando un soggetto subisce un infortunio si assiste alla formazione di un edema, il quale determina un aumento della ECW. Inoltre se l’immobilizzazione è duratura si assiste anche a un decremento della massa cellulare, quindi dell’integrità e di conseguenza della reattanza della reattanza.

La diminuzione della reattanza determina la ‘’chiusura’’ del vettore e quindi una diminuzione dell’angolo di fase.

Confrontando l’arto leso con il controlaterale sano è possibile monitorare l’andamento di una riabilitazione, che se fatta bene, determinerà un graduale aumento dell’angolo di fase dello stesso arto leso nel tempo.

In questo caso l’applicazione degli elettrodi non sarà quella canonica (quindi terza articolazione metatarso-falagea e metacarpo-falangea per l’elettrodo iniettore e tibio-tarsica e radio-ulnare per l’elettrodo sensore), bensì avrà dei punti di repere che dipendono dalla zona interessata.

Anche in questo caso si assiste a una notevole sensibilità, come dimostra uno studio di  Nescolarde citato ne ‘’Il manuale pratico della composizione corporea. Rocco S.’’ in cui l’analisi impedenziometrica mostrava una sensibilità tale da distinguere i diversi gradi di lesione, dal grado 1 (più lieve) al 3 (più grave).

Infatti mentre per il grado 1 si assisteva a una diminuzione di R, Xc e PhA rispettivamente del 11.9%, 23.5% e 12.1%, per quelle di grado 3 la differenza era 23.1%, 45.1% e 27.6%.

In conclusione si può definire l’esame di bioimpedenziometria (specialmente BIVA) come uno strumento di valutazione molto utile nella valutazione dello stato nutrizionale e di idratazione del paziente e, lo spostamento del vettore (BIVA) come un indice di qualità del dimagrimento (o incremento di peso in funzione degli obbiettivi).

Tuttavia, se utilizzato unicamente con la finalità di conoscere la propria percentuale di grasso corporeo/massa magra bisogna tener conto di tutti i limiti (non solo della BIA, bensì di tutti gli strumenti) che ne derivano.

In ogni caso, viste le potenzialità che vanno oltre le semplici stime, risulta riduttivo effettuare questo tipo di esame unicamente a questo scopo.

Bioimpedenziometria - Conclusioni e Key-points

La stima della composizione corporea è fondamentale nel percorso di dimagrimento/ricomposizione corporea e/o miglioramento della performance, ma si deve avere la consapevolezza che non esistono (ancora) degli strumenti di misurazione economici, non invasivi e allo stesso tempo che garantiscono una precisione assoluta.

L’esame impedenziometrico non deve essere effettuato al fine di conoscere precisamente il livello di massa grassa o magra in termini assoluti o percentuali: queste sono delle stime indirette e doppiamente indirette, calcolate attraverso equazioni, quindi oggetto di errore!

Esistono numerosi vantaggi ottenuti da una corretta interpretazione dell’esame impedenziometrico in particolare vettoriale (attraverso il grafo RXc), il quale, se ben interpretato ed effettuato in condizioni ‘’standardizzate’’ sullo stesso soggetto, può dare idea dello stato nutrizionale e della qualità del dimagrimento/aumento di peso nel tempo.

Durante l’esame e la valutazione della composizione corporea conviene sempre incrociare i dati ottenuti da tutti gli strumenti di misurazione per avere una corretta visione di come stia procedendo il percorso nutrizionale e/o di allenamento.

A tal proposito è bene non trascurare la misurazione delle circonferenze e delle pliche cutanee a favore della sola impedenziometria.

Anche nel caso della plicometria è bene non avvalersi delle formule dalle quali si ottiene la presunta percentuale di grasso corporeo, in quanto oggetto di imprecisioni più o meno significative, questo esame risulta molto utile per identificare la distribuzione topografica del grasso, avere un’idea della sensibilità di una plica ad aumentare o diminuire e monitorare il cambiamento della singola plica o della somma di tutte le pliche nel tempo.

Infine, dal momento che risulta molto difficile avvalersi di esami assoluti, il modo migliore per valutare i progressi è ragionare in maniera relativa: partire da un baseline dei valori misurati e monitorare nel tempo i loro cambiamenti.

Questo articolo è a cura del Dr. Lorenzo Candela

Approfondimenti e riferimenti

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