BIA - Bioimpedenziometria

La Bioimpedenziometria, o analisi dell'impedenza bioelettrica BIA, è una tecnica non invasiva utilizzata per misurare la composizione corporea, specifici tessuti o distretti, in particolare la quantità di massa grassa, massa magra, acqua corporea totale, intra ed extracellulare e massa muscolare. Funziona misurando la resistenza del corpo al passaggio di una corrente elettrica di bassa intensità. Poiché i tessuti magri, come i muscoli, contengono più acqua e conducono meglio l'elettricità rispetto ai tessuti grassi, l'impedenza elettrica può essere utilizzata per stimare la composizione corporea.

  • Principi di funzionamento
  • Applicazioni
  • Vantaggi
  • Possibili limitazioni
  • Principali tipi
  • Conclusione
  • Approfondimenti

Principi di funzionamento

  1. Corrente elettrica: Una corrente elettrica di bassa intensità (generalmente impercettibile) viene inviata attraverso il corpo.
  2. Resistenza e reattanza: Il dispositivo misura la resistenza (opposizione alla corrente) e la reattanza (resistenza causata dalla capacitanza dei tessuti cellulari).
  3. Stima della composizione corporea: Utilizzando equazioni predittive, dati raccolti o misure dirette, il dispositivo può stimare in base alla tecnologia adottata la percentuale di grasso corporeo, la massa magra, la massa muscolare, ossea e il contenuto di acqua corporea totale intra ed extracellulare.

Applicazioni

  1. Valutazione dello stato nutrizionale: Utilizzata da dietologi e nutrizionisti per valutare lo stato nutrizionale dei pazienti e monitorare i cambiamenti nella composizione corporea nel tempo.
  2. Sport e fitness: Atleti e appassionati di fitness utilizzano la BIA per monitorare i progressi nell'allenamento e ottimizzare le performance fisiche.
  3. Medicina clinica: Utilizzata per monitorare pazienti con condizioni cliniche che alterano o cambiano la composizione corporea, come l'obesità, anoressia, la malnutrizione e malattie croniche e croniche degenerative.

Vantaggi

  1. Non invasiva: Non richiede l'uso di aghi o altre procedure invasive
  2. Rapida e facile: La misurazione richiede solo pochi minuti e può essere eseguita facilmente in ambito clinico o domestico.
  3. Accessibile: I dispositivi per la BIA sono relativamente economici e ampiamente disponibili in base alla tipologia di applicazione.

Possibili limitazioni

  1. Precisione: La precisione può essere influenzata da vari fattori e cambia in base alla tecnologia adottata; esistono BIA di differenti qualità, precisione e applicazioni cliniche e non.
  2. Equazioni predittive: alcune BIA utilizzano equazioni con differenti livelli di errore in base alla popolazione misurata, altre piu precise utilizzano tecnologie a misura diretta tissutale, altre hanno referenze di popolazioni grandi per il confronto clinico utilizzando AI.


La bioimpedenziometria è quindi uno strumento utile per valutare la composizione corporea, con applicazioni in molteplici ambiti, ma è importante essere consapevoli che esistono differenti tecnologie dal low cost per applicazioni home a bassa precisione a high cost con tecnologie di ultima generazione con AI per applicazioni ciniche e di performance molto precise; diverse le limitazioni nelle tecnologie tradizionali e invece molto affidabili e flessibili nelle tecnologie che utilizzano dati referenziati massivi e tecnologia a bi-frequenza di impedenza (BIA-ACC) che permettono una vastità di applicazioni sia cliniche che non anche in ambiti diversi dalla semplice analisi della composizione corporea.

Principali tipi

La bioimpedenziometria può essere suddivisa in diversi tipi a seconda della tecnologia e del livello di precisione utilizzato.

Ecco i principali tipi di bioimpedenziometria:
  1. Bioimpedenziometria a Frequenza Singola (BIA 50 KHz):
    • Descrizione:: Utilizza una singola frequenza di corrente per misurare l'impedenza corporea.
    • Applicazioni: Adatta per stime generali della composizione corporea, come il grasso corporeo e la massa magra.
    • Limitazioni: Meno precisa per la valutazione del contenuto di acqua corporea intra ed extracellulare.
  2. Bioimpedenziometria a Frequenze Multiple (MFBIA):
    • Descrizione: Utilizza più frequenze di corrente per misurare l'impedenza corporea
    • Applicazioni: Fornisce stime più accurate del contenuto di acqua corporea, distinguendo tra acqua intracellulare ed extracellulare.
    • Vantaggi: Maggiore precisione rispetto alla BIA 50 KHz.
    • Limitazioni: Può essere più costosa e complessa.
  3. Bioimpedenziometria Spettrometria a bassa e alta frequenza (BIA-ACC):
    • Descrizione: Utilizza una gamma specifica di frequenze per analizzare l'impedenza corporea dei tessuti e dati massivi referenziati.
    • Applicazioni: Altamente precisa per la valutazione dettagliata della composizione corporea (muscolo, osso, organi, tipologie di grasso, matrice extracellulare, OSO) e del contenuto di acqua corporea, minerali, asse HPA (cortisolo) e marker infiammatori cronici
    • Vantaggi: Fornisce una valutazione completa e dettagliata della composizione corporea.
    • Limitazioni: Relativamente più costosa e richiede un minimo di formazione.

Conclusione

In conclusione, la scelta del tipo di bioimpedenziometria dipende dalle esigenze specifiche di precisione e dettaglio richiesti per la valutazione della composizione corporea sia in ambito clinico che non.

Approfondimenti





Fonti bibliografiche

Alcune referenze bibliografiche sulla bioimpedenziometria e i suoi differenti tipi:
  • Prasad, A., & Roy, M. (2020). Bioimpedance analysis of vascular tissue and fluid flow in human and plant body: A review. Biosystems Engineering. Link
  • Khalil, S. F., Mohktar, M. S., & Ibrahim, F. (2014). The Theory and Fundamentals of Bioimpedance Analysis in Clinical Status Monitoring and Diagnosis of Diseases. Sensors (Basel, Switzerland), 14, 10895 - 10928. Link
  • Aroom, K., Harting, M., Cox, C., Radharkrishnan, R. S., Smith, C. T., & Gill, B. (2009). Bioimpedance analysis: a guide to simple design and implementation. The Journal of surgical research, 153(1), 23-30. Link
  • Soulier, F., Lamlih, A., Kerzérho, V., Bernard, S., & Rouyer, T. (2019). Very Low Resource Digital Implementation of Bioimpedance Analysis. Sensors (Basel, Switzerland), 19. Link
  • Martinsen, Ø., & Grimnes, S. (2000). Bioimpedance and Bioelectricity Basics. Link
  • Caytak, H., Boyle, A., Adler, A., & Bolic, M. (2019). Bioimpedance Spectroscopy Processing and Applications. Encyclopedia of Biomedical Engineering. Link
  • Gracia, J., Seppä, V.-P., Viik, J., & Hyttinen, J. (2012). Multilead Measurement System for the Time-Domain Analysis of Bioimpedance Magnitude. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 59, 2273-2280. Link
  • Lukaski, H. (2013). Evolution of bioimpedance: a circuitous journey from estimation of physiological function to assessment of body composition and a return to clinical research. European Journal of Clinical Nutrition, 67, S2-S9. Link
  • Batra, P., & Kapoor, R. (2015). Electrical Bioimpedance: Methods and Applications. International Journal of Advance Research and Innovation. Link
  • Qiao, G., Wang, W., Duan, W., Zheng, F., Sinclair, A., & Chatwin, C. (2012). Bioimpedance Analysis for the Characterization of Breast Cancer Cells in Suspension. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 59, 2321-2329. Link
  • Peppa, M., Stefanaki, C., Papaefstathiou, A., Boschiero, D., Dimitriadis, G., & Chrousos, G. (2017). Bioimpedance analysis vs. DEXA as a screening tool for osteosarcopenia in lean, overweight and obese Caucasian postmenopausal females. Hormones, 16, 181-193. Questo studio valuta l'efficacia del dispositivo avanzato di Analisi Bioimpedenziometrica (BIA-ACC®) come strumento di screening per determinare il grado di obesità e osteosarcopenia in donne in postmenopausa. Link
  • Tsigos, C., Stefanaki, C., Lambrou, G., Boschiero, D., & Chrousos, G. (2015). Stress and inflammatory biomarkers and symptoms are associated with bioimpedance measures. European Journal of Clinical Investigation, 45, 126-134. Questo studio multi-centrico valuta l'associazione delle misurazioni della composizione corporea effettuate con un dispositivo bioimpedenziometrico a doppia frequenza (BIA-ACC) con biomarcatori di stress cronico/infiammatorio e la presenza di sintomi medici inspiegabili. Link
  • Cvijetic S, Macan J, Boschiero D, Ilich JZ. Body fat and muscle in relation to heart rate variability in young-to-middle age men: a cross sectional study. Ann Hum Biol. 2023 Feb;50(1):108-116. doi: 10.1080/03014460.2023.2180089. PMID: 36786451.
  • Cvijetić S, Keser I, Boschiero D, Ilich JZ. Osteosarcopenic Adiposity and Nutritional Status in Older Nursing Home Residents during the COVID-19 Pandemic. Nutrients. 2023 Jan 1;15(1):227. doi: 10.3390/nu15010227. PMID: 36615884; PMCID: PMC9824423.
  • Cvijetic S, Keser I, Jurasović J, Orct T, Babić Ž, Boschiero D, Ilich JZ. Diurnal Salivary Cortisol in Relation to Body Composition and Heart Rate Variability in Young Adults. Front Endocrinol (Lausanne). 2022 Mar 9;13:831831. doi: 10.3389/fendo.2022.831831. PMID: 35355570; PMCID: PMC8959541.
  • Chrousos GP, Papadopoulou-Marketou N, Bacopoulou F, Lucafò M, Gallotta A, Boschiero D. Photoplethysmography (PPG)-determined heart rate variability (HRV) and extracellular water (ECW) in the evaluation of chronic stress and inflammation. Hormones (Athens). 2022 Sep;21(3):383-390. doi: 10.1007/s42000-021-00341-y. Epub 2022 Jan 14. PMID: 35028916.
  • S G, Bacopoulou F, Boschiero D, Chrousos GP. Stress System Activation Analysis in Greek Female Adolescents: A Bioimpedance Study. Adv Exp Med Biol. 2021;1339:105-110. doi: 10.1007/978-3-030-78787-5_14. PMID: 35023096.
  • Keser I, Cvijetić S, Ilić A, Colić Barić I, Boschiero D, Ilich JZ. Assessment of Body Composition and Dietary Intake in Nursing-Home Residents: Could Lessons Learned from the COVID-19 Pandemic Be Used to Prevent Future Casualties in Older Individuals? Nutrients. 2021 Apr 29;13(5):1510. doi: 10.3390/nu13051510. PMID: 33947099; PMCID: PMC8146998.
  • Ilich JZ, Gilman JC, Cvijetic S, Boschiero D. Chronic Stress Contributes to Osteosarcopenic Adiposity via Inflammation and Immune Modulation: The Case for More Precise Nutritional Investigation. Nutrients. 2020 Apr 2;12(4):989. doi: 10.3390/nu12040989. PMID: 32252359; PMCID: PMC7230299.
  • Stefanaki C, Bacopoulou F, Kandaraki E, Boschiero D, Diamandi-Kandarakis E. Lean Women on Metformin and Oral Contraceptives for Polycystic Ovary Syndrome Demonstrate a Dehydrated Osteosarcopenic Phenotype: A Pilot Study. Nutrients. 2019 Sep 2;11(9):2055. doi: 10.3390/nu11092055. PMID: 31480705; PMCID: PMC6769734.
  • Kelly OJ, Gilman JC, Boschiero D, Ilich JZ. Osteosarcopenic Obesity: Current Knowledge, Revised Identification Criteria and Treatment Principles. Nutrients. 2019 Mar 30;11(4):747. doi: 10.3390/nu11040747. PMID: 30935031; PMCID: PMC6520721.
  • Stefanaki C, Pervanidou P, Boschiero D, Chrousos GP. Chronic stress and body composition disorders: implications for health and disease. Hormones (Athens). 2018 Mar;17(1):33-43. doi: 10.1007/s42000-018-0023-7. Epub 2018 Apr 27. PMID: 29858868.
  • Stefanaki C, Peppa M, Boschiero D, Chrousos GP. Healthy overweight/obese youth: early osteosarcopenic obesity features. Eur J Clin Invest. 2016 Sep;46(9):767-78. doi: 10.1111/eci.12659. Epub 2016 Aug 11. PMID: 27434725.
  • Straub RH, Ehrenstein B, Günther F, Rauch L, Trendafilova N, Boschiero D, Grifka J, Fleck M. Increased extracellular water measured by bioimpedance and by increased serum levels of atrial natriuretic peptide in RA patients-signs of volume overload. Clin Rheumatol. 2017 May;36(5):1041-1051. doi: 10.1007/s10067-016-3286-x. Epub 2016 Apr 26. PMID: 27112146.