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Razionale alla base dell'impedenziometria


Rappresentazione del corpo umano come un conduttore geometrico

La BIA è basata sul principio che i tessuti biologici si comportano come conduttori, semiconduttori, o dielettrici (isolanti).

In particolare, le soluzioni elettrolitiche intra- ed extracellulari dei tessuti magri sono ottimi conduttori, mentre il tessuto osseo e i grassi (FAT, o fat adipose tissue) rappresentano componenti dielettriche, cioè tendono a “trattenere” le cariche.

La stessa membrana citoplasmatica, data la sua struttura bilayer costituita da un doppio strato di fosfolipidi, può essere vista come elemento dielettrico, dal comportamento simile a quello di un condensatore.

Nyboer scoprì che il corpo umano si comporta approssimativamente come un conduttore isotropico, ovvero in un'estrema semplificazione geometrica, come un cilindro di lunghezza l e di sezione trasversa S, sul quale si può misurare la risultante impedenza, come parametro fisico direttamente proporzionale alla lunghezza del conduttore e inversamente proporzionale alla sua sezione.

 

Z = z l/S

 

Moltiplicando entrambi i fattori per la lunghezza 

 

Z = z l2/Sl

 

 

e tenendo conto che lS = V (volume), secondo la Legge di Nyboer si ottiene che la misura dell'acqua corporea è inversamente correlata alla misura dell'impedenza:

1)   V (TBW) = z l2/Z

Sebbene il corpo non sia assimilabile a un cilindro uniforme e la sua conduttività non sia costante, l'equazione 1) permette di ricavare empiricamente la relazione tra i fluidi corporei (TBW) e un quoziente impedenziometrico (l2/Z), definito “best predictor”.

Di fatto l'equazione regge matematicamente sull'esistenza del parametro z (ohms-cm) che esprime la resistività specifica dei tessuti corporei, ovvero la peculiare conduttività degli stessi.

A puro titolo esemplificativo: i tessuti, se ben idratati e ricchi di elettroliti, hanno una bassa resistività, cioè conducono meglio la corrente e mostrano, infine, una bassa resistenza al passaggio della corrente. All'opposto, se poco idratati e ricchi di trigliceridi, mostrano valori alti di Z.

Con la misura dell'impedenza, sfruttando le equazioni di regressione si arriva alla stima della TBW e della FFM. La ricerca ha inoltre prodotto numerose equazioni specifiche per il contenuto di acqua extracellulare (ECW), per quello di acqua intracellulare (ICW), per la  massa cellulare corporea (BCM) e per la massa grassa (FM).

 


Compartimenti corporei: rapporti percentuali sul peso dell'uomo di riferimento.

 

Riguardo alla BCM non v'è ancora consenso sul significato fisiologico della medesima. Essa, infatti, costituirebbe una frazione della FFM (60% nel sano), ma la sua duplice definizione – massa cellulare, oppure massa metabolicamente attiva - appare confondente.

Il termine “massa cellulare” esprime un concetto ponderale, cioè la quantità delle cellule del corpo; ma anche quelle del tessuto adiposo? Se si dovessero considerare tutte le cellule del corpo intero, implicherebbe che gli adipociti dovrebbero essere privati dei trigliceridi, notoriamente appartenenti alla FM nel modello teoretico bicompartimentale. Vista la definizione di BCM si dovrebbe includere l'acqua intracellulare degli stessi adipociti. La domanda, comunque,  rimane aperta. Il termine “massa metabolicamente attiva” esprime invece un concetto di funzione; ma è corretto esprimere una funzione in kg? Al di là della definizione più verosimile, si assume che la BCM rappresenti un compartimento ricco di proteine, all'interno del quale si debba collocare l'ICW. Su quest'ultima assunzione si articola quella parte di ricerca che è indirizzata all'analisi del decadimento della BCM: esso appare correlabile agli stati catabolici da malnutrizione e all'espansione patologica dell'ECW da sovra-idratazione. Le risultanze sperimentali, tuttavia, portano alla conclusione che in condizioni estreme, quali le grandi variazioni nella geometria corporea,  o le grandi alterazioni dello stato idro-elettrolitico, la stima della BCM non sia attendibile. In conclusione: nei soggetti con ascite, nella malnutrizione grave, nei cachettici e nei terminali, lo studio della BCM apparirebbe improprio.

Di converso, nelle restanti condizioni fisiopatologiche, la BIA convenzionale consente stime accurate di TBW, FFM e BCM, con coefficienti di correlazione quasi sempre prossimi all'unità (r>0.95) e con un errore di stima dell'ordine di 1-2 Kg, tale da far rientrare la metodica nel novero di quelle attendibili per accuratezza del risultato: errore <  2%


I parametri impiegati sono altezza (H), peso (Wt), Età e Sesso.

Oltre 4000 lavori scientifici confermano la validità del  metodo impedenziometrico e grossi sforzi sono stati rivolti alla sua standardizzazione ed alla ripetibilità dell'analisi. Le equazioni predittive pubblicate in letteratura sono l'evidenza del suo vasto impiego a scopo diagnostico.

 

Il best predictor (H2/R) rimane tale solo nelle equazioni  predittive la TBW dove rappresenta più dell'80% del risultato finale.