Analisi dell’Impedenza Bioelettrica Cenni di Fisica

Il principio fisico è quello della diversa conduzione elettrica dei tessuti al passaggio di una micro corrente elettrica alternata (800μA microAmpere e 50 Khz) La caratteristica di tale frequenza (50 kHz) è quella di attraversare gli spazi Intra ed Extracellulari fornendo informazioni attendibili sui relativi fluidi.
In relazione ai fluidi corporei e alle cellule presenti nell’organismo vengono generati i vettori di Resistenza Rz e Reattanza Xc tramite 4 elettrodi superficiali applicati nella mano e nel piede a circa 800μA e 50 Khz di frequenza.
Al passaggio di una corrente 800 ųA e 50 KHz (non invasiva) i Fluidi oppongono una Rz resistenza e le membrane cellulari oppongono una Xc reattanza.

In base alla resistività e alla caduta di tensione tra gli elettrodi i tessuti possono essere classificati in buoni conduttori (bassa resistività – bassi valori di Resistenza R) come ad esempio per i tessuti magri FFM, BCM massa cellulare metabolicamente attiva e i e pessimi conduttori (resistività elevata/molto elevata – elevato valore di R) come ad esempio il tessuto adiposo FM e le ossa.
La misurazione diretta della Resistenza R viene utilizzata per la stima dei fluidi corporei mentre la Xc Reattanza viene elaborata per determinare la Massa metabolicamente attiva o Massa Cellulare (BCM).

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Resistenza (R)
Le strutture biologiche al passaggio di una corrente elettrica generano una Resistenza R. Nel corpo umano, basse resistenze sono associate a grandi quantità di Fluidi corporei mentre elevate resistenze sono associate a livelli di Fluidi inferiori. I fluidi sono il primario conduttore nel corpo umano.
Quando la % di acqua corporea aumenta, la conduttività del corpo aumenta.
Poiché l’acqua corporea è contenuta prevalentemente all’interno della FFM massa magra, la conduttività del corpo è proporzionale alla quantità della massa magra stessa.

Reattanza (Xc)
La Reattanza è l’effetto sulla corrente elettrica causato dalla capacità di un condensatore (membrane cellulari) ad immagazzinare energia.
Nel corpo umano le membrane cellulari si comportano come dei condensatori (immagazzinano energia per poi cederla) La Reattanza è una misura indiretta delle membrane cellulari e viene utilizzata per stimare la BCM Massa cellulare.

L’impedenza (Z): è la somma vettoriale della R Resistenza e della Xc Reattanza.

Attenzione: la misurazione della sola Impedenza corporea Z potrebbe risultare un parametro limitato e non adeguato per eseguire stime della composizione corporea, poiché i valori bioelettrici legati ai fluidi vengono accumunati a quelli legati alle membrane cellulari e quindi alla massa metabolicamente attiva BCM.

Angolo di fase (PA)
L’ Angolo di fase è un indicatore dello stato fisico e dell’integrità cellulare.
Studi e ricerche effettuate in migliaia di soggetti hanno dimostrato che il rapporto tra l’angolo di fase e la salute cellulare aumenta quasi linearmente. Un basso angolo di fase (PA) può essere correlato con una scarsa capacità delle cellule ad immagazzinare energia.
Un elevato angolo di fase invece può essere correlato a grandi quantità di membrane cellulari (BCM Massa cellulare corporea) o a stati di disidratazione.

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La Reattanza Xc solitamente è più elevata nei soggetti che hanno una buona Massa Tissutale Attiva/Cellulare e diminuisce con l’avanzare dell’età. L’avanzamento dell’età o la presenza di patologie provocano variazioni della conducibilità elettrica e della permeabilità delle membrane cellulari ed è strettamente correlato ed è sensibile alle variazioni di ICW e BCM.

La resistenza Rz si comporta in modo inversamente proporzionale aumentando con il diminuire dei fluidi corporei e diminuendo con l’aumento dei fluidi corporei.

In sintesi misurando separatamente i vettori resistivo e capacitivo (Rz e Xc e quindi analizzando il loro rapporto Angolo di Fase PA) è possibile eseguire stime attendibili della composizione corporea.

L’Angolo di Fase PA è il rapporto tra Rz e Xc quindi tra Cellule e Fluidi corporei. Esso ha un valore di normalità che va dai 5° ai 9° a seconda dell’età e del sesso del soggetto. Un angolo di fase alto è sinonimo di buon stato fisico, un angolo di fase basso è associato solitamente a soggetti in stato di malnutrizione o patologici.

Dietro il termine “impedenziometro” spesso vengono classificati tutti gli strumenti che attraverso le bioimpedenze sono in grado di effettuare un’analisi della composizione corporea. Ciò deriva dal fatto che spesso ed erroneamente il valore di Impedenza Z viene intercambiato con il valore bioelettrico di Rz Resistenza. La Rz resistenza come precedentemente evidenziato è in realtà è una componente determinante dell’Impedenza Z. (Lukasky, 1990)

La misurazione diretta di Resistenza (Rz), Reattanza (Xc), e dell’Angolo di Fase (PA) consente un’analisi approfondita della composizione corporea (3 compartimenti) nonché un’analisi dettagliata della massa magra stessa.

 

Perché misurare la Resistenza e la Reattanza – esempio di misurazioni su vari soggetti:

L’impedenza Z di un soggetto sano potrebbe esse simile a quella di un soggetto scompensato, tuttavia la misurazione diretta dei vettori bioelettrici che compongono un’impedenza (Resistenza R e Reattanza Xc) consente di valutare anche attraverso l’angolo di Fase le differenze di stato fisico, idratazione e nutrizione.
I valori di Resistenza Rz, Reattanza Xc tra un soggetto sano ed uno scompensato sono completamente differenti, così come l’Angolo di Fase – i soggetti malnutriti o scompensati possono avere un angolo di fase inferiore ai valori di normalità.

 

Esempio di valori bioelettrici su un soggetto sano

Z = 451,4 Ohm  (con la sola misura dell’impedenza)
Rz = 448 Ohm  Xc 55 Ohm   PA 7°  (misurando direttamente Resistenza e Reattanza)

Il valore della Reattanza e dell’angolo di fase rientrano in un range di normalità confermando un buono stato fisico generale e nutrizionale

 

Esempio di valori bioelettrici su un soggetto malnutrito o scompensato:

Z = 448,9 Ohm  (con la sola misura dell’impedenza)
Rz = 448 Ohm  Xc 28  Ohm   PA  3,6°  (misurando direttamente Resistenza e Reattanza)

Il valore di Reattanza basso, associato ad un Angolo di Fase basso, indica un probabile stato di malnutrizione causato da una scarsa quantità di  BCM Massa cellulare.

La misurazione della sola Impedenza corporea Z potrebbe risultare un parametro limitato e non adeguato per eseguire stime della composizione corporea, poiché i valori bioelettrici legati ai fluidi vengono accumunati a quelli legati alle membrane cellulari e quindi alla massa cellulare BCM.
A parità di impedenza Z, a seconda dello stato fisico del soggetto è possibile rilevare dei valori di Rz Resistenza e Xc Reattanza ed Angolo di Fase molto diversi.

A confermare tale teoria vi sono appunto numerosi studi scientifici dove attestano e validano ad esempio una delle principali equazioni per la determinazione dell’Acqua Totale Corporea (TBW)

TBW = Ht2/R x 0,714
dove:
Ht2 = rappresenta l’altezza del soggetto in metri al quadrato
Rz  = rappresenta la R Resistenza coporea
0,714 = coefficiente

Da notare che l’altezza del soggetto (al quadrato) viene divisa per la Rz Resistenza e non per la Z (impedenza).

Si ritiene pertanto fondamentale la misurazione diretta e non calcolata di entrambi i vettori R ed Xc che generano l’impedenza Z.
L’utilizzo di analizzatori in grado  di  misurare separatamente  Rz e Xc consente di ottenere una stima della composizione corporea secondo un modello a 3 compartimenti avanzato, di  determinare la Massa Cellulare BCM, , il  contenuto di Acqua Totale TBW e la relativa distribuzione intra-extra cellulare.
La stima di tali compartimenti è determinante per valutare le condizioni fisiche, lo stato di nutrizione e di idratazione del soggetto.

… non una semplice misura dell’Impedenza (impedenziometria), ma un’analisi dell’impedenza bioelettrica

 

La metodica

Il soggetto deve essere disteso sulla schiena in posizione completamente supina con braccia e gambe leggermente divaricate senza che si venga a creare un contatto tra gli arti per 3-5 minuti circa.

Assicurarsi che gli arti superiori ed inferiori del paziente non siano incrociati (per non causare un corto circuito al percorso elettrico) e che le gambe siano completamente separate.
Se il paziente non riesce a separare il lato interno delle cosce in modo corretto, può essere necessario utilizzare del materiale isolante (ad es. tessuto asciutto/cuscino) per separarle.

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Il posizionamento degli elettrodi

Mano destra o sinistra
Sulla mano destra fra le due ossa sporgenti sul dorso della mano a circa 1 cm dalla giuntura (articolazione metacarpo-falangea) del dito medio. Assicurarsi che i due elettrodi sulla mano siano  Ad almeno 5cm di distanza l’uno dall’altro

Piede destro o sinistro
Sul piede destro sulla caviglia a livello dei malleoli mediale e laterale (le grandi ossa sporgenti sul lato della caviglia) e tra essi sul dorso del piede ad 1 cm dall’articolazione metatarso-falangea del secondo dito (accanto all’alluce). Assicurarsi che i due elettrodi siano ad almeno 5 cm di distanza l’uno dall’altro.

Si accende l’analizzatore e si esegue la misurazione. In 5 secondi circa vengono rilevati i valori di Rz e Xc che andranno inseriti nei vari software.

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