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L’Impedenza Bioelettrica (BIA) Tradizionale e Vettoriale (BIVA)

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Nel 1950 un lavoro pionieristico del cardiologo americano Hans Nyboer (1950) mise per primo in evidenza le correlazioni tra segnale d’impedenza e volume conduttivo in relazione al flusso ematico. Dopo gli studi di Nyboer, le evidenze fornite dal Dott. Thomasset, medico francese, iniziarono a indirizzare la ricerca verso l’impiego dell’analisi di bioimpedenza (Bioelectric Impedance Analysis […]

L’Impedenza Bioelettrica (BIA) Tradizionale e Vettoriale (BIVA)
11 maggio 2021

Nel 1950 un lavoro pionieristico del cardiologo americano Hans Nyboer (1950) mise per primo in evidenza le correlazioni tra segnale d’impedenza e volume conduttivo in relazione al flusso ematico. Dopo gli studi di Nyboer, le evidenze fornite dal Dott. Thomasset, medico francese, iniziarono a indirizzare la ricerca verso l’impiego dell’analisi di bioimpedenza (Bioelectric Impedance Analysis = BIA) nello studio dei fluidi corporei (Thomasset, 1962). La tecnica BIA, con metodo di rilevazione foot-to-hand, è stata introdotta per la prima volta dal Dott. Hoffer et al. (1969).

 

Da allora, grazie alle successive ricerche del Prof. Henry Lukaski e del Prof. Antonio Piccoli, le basi della BIA sono state chiaramente definite e, dagli anni ’90, è reperibile in commercio un’ampia varietà di analizzatori. Il concetto di impedenza generalizza la Legge di Ohm, estendendola ai circuiti funzionanti in regime sinusolidale; il principio su cui si fonda la BIA presuppone, infatti, che i tessuti dell’organismo si comportino come conduttori (fluidi), semiconduttori o dielettrici (osso e grasso) (Figura 80)

 

Figura 80 – Un circuito elettrico adattato a un modello biologico

 

Modello a 5 Cilindri

Non essendo in realtà il corpo umano un conduttore isotropico di forma cilindrica, dove l’impedenza risulta essere direttamente proporzionale alla sua lunghezza e inversamente proporzionale alla sua area di sezione, esso può essere meglio rappresentato secondo il modello a 5 cilindri proposto da Kushner nel 1992 (Figura 81).

 

Figura 81 – Modello a 5 cilindri proposto da Kushner nel 1992

 

L’interpretazione di Kushner, tuttavia, nasconde dei limiti da un punto di vista teorico.
Poiché gli arti presentando un’area trasversa ridotta, essi dovrebbero contribuire all’impedenza totale in maniera diversa rispetto al tronco. Sulla base di queste considerazioni, lo sviluppo della BIA segmentale, in cui arti e tronco vengono misurati distintamente, rappresenta un approccio innovativo e più accurato.

 

Non meno rilevante è il problema della composizione e delle proprietà elettriche dei diversi tessuti, come quello muscolare e adiposo. Ad ogni modo, interpretare il corpo umano equiparandolo a un cilindro di lunghezza, pari all’altezza, ha prodotto risultati soddisfacenti nel tempo, portando alla definizione dell’indice di resistenza come rapporto tra il quadrato dell’altezza e la resistenza bioelettrica (H2/R); questo indice è presente infatti in molte equazioni di regressione utilizzate nella stima della composizione corporea.

 

Altri Parametri Misurabili

Oltre alla misura dell’impedenza (Z), gli altri parametri misurabili attraverso BIA includono i valori bioelettrici di resistenza (R), reattanza (Xc) e angolo di fase (Phase Angle = PhA).

 

Secondo le basi teoriche delle proprietà bioelettriche, R rappresenta l’opposizione offerta dal corpo al flusso di una corrente elettrica alternata ed è inversamente correlata al contenuto di acqua ed elettroliti nei tessuti, mentre Xc, è correlata alle proprietà capacitive della membrana cellulare e alle variazioni che possono verificarsi a seconda della sua integrità, funzione e composizione (Baumgartner, Chumlea e Roche, 1988; Norman et al., 2012).

 

PHA

Il PhA è attualmente un parametro molto utilizzato nel monitoraggio della composizione corporea e nello stato di forma fisica, in quanto riflette fedelmente il rapporto tra ICW/ECW. La relazione tra PhA e ICW/ECW ratio è riportata in diversi studi scientifici, nei quali vengono comparati i dati bioelettrici alle misure ottenute tramite tecniche di diluizione (Campa et al., 2020; Marini et al., 2020).

 

Attualmente, esistono in commercio vari dispositivi che operano in multifrequenza oppure utilizzando una singola frequenza di solito pari a 50 kHz. Inoltre, questi device si basano su protocolli di misura e aspetti metodologici notevolmente diversi (Figura 82).

 

Figura 82 – I dispositivi attualmente in commercio per la valutazione dell’impedenza bioelettrica

 

Teoricamente, a basse frequenze la corrente alternata non penetra nelle membrane cellulari e la resistenza misurata è rappresentativa soltanto della componente extracellulare. Al contrario, ad alte frequenze la corrente attraversa sia i fluidi intracellulari che quelli extracellulari, pertanto entrambi risultano responsabili della resistenza misurata (Figure 83-84).

 

Figura 83 – La risposta dei tessuti organici al passaggio di un flusso di corrente elettrica ad alta e bassa frequenza

 

Figura 84 – Rappresentazione del modello di Cole (1940) adattato nell’analisi della composizione corporea attraverso bioimpedenza

 

Con una frequenza pari a 50 kHz è possibile ottenere una misura accurata e rappresentativa per entrambi i fluidi extracellulari e intracellulari, fornendo di conseguenza una valida misura del PhA; per questo motivo, questa frequenza viene comunemente utilizzata per misurare l’impedenza bioelettrica in vivo (Kyle et al., 2004).

 

Purtroppo, l’analisi dell’impedenza in posizione eretta trova scarsa validità clinica e ciò è dovuto anche all’effetto gravitazionale dei fluidi corporei sulle misure bioelettriche.
Ad oggi, la metodica foot-to-hand risulta essere quella più accurata e utilizzata nella ricerca scientifica. Essa viene inoltre citata come analisi di riferimento nella guida ESPSN (Kyle et al. 2004).

 

Protocollo di Misura con Metodo Hand-To-Foot

Il protocollo di misura richiede che le analisi vengano svolte secondo procedure precise e standardizzate. Le condizioni richieste dai protocolli di valutazione richiedono un ambiente con una temperatura pari a 22° C e la corretta calibrazione dell’analizzatore, che deve essere testata prima di ogni sessione di misurazione.

 

In aggiunta, il soggetto da misurare deve urinare entro 30 minuti prima del test, evitare di mangiare o bere nelle 4 ore precedenti, evitare di svolgere esercizio fisico nelle 12 ore antecedenti alla prova, astenersi dal consumo di alcool nelle 48 ore precedenti e di diuretici nei sette giorni prima del test.

 

Durante la misurazione dell’impedenza il paziente è posizionato supino sul lettino da visita, con gli arti inferiori distanziati a 45° e gli arti superiori separati dal corpo con un angolo di 30° (Figura 85). Le misure sono rilevate sul lato destro del corpo e sulla pelle sana e pulita.

 

Figura 85 – Protocollo di misura con metodo foot-to-hand

 

Posizione degli Elettrodi

  • Mano: l’elettrodo prossimale, nero, è posizionato sulla superficie dorsale del polso, a livello del processo stiloideo dell’ulna, mentre l’elettrodo iniettore è applicato in posizione distale, è di colore rosso ed è posizionato all’estremità distale del terzo metacarpo.
  • Piede: l’elettrodo rivelatore (posizione prossimale, nero) è posizionato sulla superficie dorsale del piede, nel punto mediano dell’articolazione tibiotarsica, e l’iniettore (distale, rosso) alla base del secondo e terzo metatarso.
  • La distanza tra gli elettrodi deve essere di almeno 5 cm.

 

Articolo tratto dal libro: Valutazione Antropometrica

 

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