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2 COMPONENTI
RESISTENZA
REATTANZA
BIOIMPEDENZA ELETTRICA
FONDAMENTO
IMPEDENZA : resistenza di un
conduttore al flusso di una
corrente alternata ed è composta
da due vettori
IMPEDENZA
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RESISTENZA è l’opposizione al passaggio
della corrente alternata attraverso i liquidi
intra ed extra cellulari.
REATTANZA è l’opposizione al passaggio della
corrente alternata determinata dalle proprietà
dielettriche dei tessuti (è un indice della massa
cellulare corporea).
Matematicamente l’impedenza è espressa come:
Z = ( R2 +Xc2 )2
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Per un cilindro la resistenza (R) è proporzionale alla lunghezza (L).
R è inversamente proporzionale all’area della sezione trasversale (A).
Volume è uguale
alla lunghezza per l’area
(L x A).
Conoscendo la resistenza e la lunghezza si può calcolare il volume.
BIA: Bioelectrical Impedence Analysis
V = pL2/R
Volume (V) = TBW or LBM, p = specific resistivity of the conductor,
L = length of conductor, R = tetrapolar measured resistance
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ASSUNZIONI
1. Lunghezza standard (L)
2. Sezione area uniforme (A)
3. Conduttività omogenea (p)
V = pL2/R
V = pL2/R V = Ht2/R uomo
Parametri statistici
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Increasing lean body mass will
reduce resistance which is a positive change.
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When your lean body mass increases
You will increase reactance which is positive change.
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Arm-to-Leg Bioelectrial Impedance Analysis (BIA)
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Biomarkers 2000
• Portable
• Battery powered
• Highly accurate
meter
• Mini-computer
• Inkless printer
(thermal paper)
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STEP 3
Intracellular Water
Healthy cells maintain their integrity and hold their fluid inside
>60% is optimal.
Changes with age
Extracellular Water
Water volume outside of the body cell mass
Higher values may be related to fluid retention
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Tetrapolar Leg-to-Leg Bioimpedance System
Characteristics
• leg-to-leg electrode system
• 50 kHz ; 0.8 mA current
• stainless steel BIA electrodes
• current applied via anterior foot,
• voltage drop via posterior foot
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BIA Scales
Foot & Hand
Advantages
1. Easy to use
Disadvantages:
1. Not portable
2. Cannot be used with
bedbound patients
3. Expensive
4. Accuracy depended on
manufacturer
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BIA Handheld
Disadvantages:
1. Consumer use only
2. Only measures the top half of
the body
3. Not good in clinic situations
4. No ‘added value’
Advantages:
1. Quick
2. Cheap
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Preparazione del soggetto
No attività fisica o sauna (8 ore prima della misurazione).
No alcol (12 ore della misurazione).
No diuretici (7 giorni prima della misurazione)
Non misurare se il soggetto ha la febbre o è umido
Non misurare le donne nel periodo mestruale Misurare accuratamente altezza e peso.
Il soggetto deve essere supino (10’ prima della misurazione)
Il soggetto tiene le braccia a 30° dal corpo
le gambe sono separate
Rimuovere i gioielli nel lato ove si trovano gli elettrodi
BIA Testing Procedure
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Recenti studi dimostrano cambiamenti nella composizione
corporea in donne in periodo premestruale (che non
prendono contraccettivi). Tale variazioni arrivano
all’ordine di 2 litri di TBW.
Anche la gravidanza produce aumento di TBW. In
particolare aumenta l’ICW a discapito della ECW,
soprattutto nell’ultimo trimestre.
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Investigator Equation R2 SEE
Kushner et al. 1992 TBW = 0.59 (Ht2/R) + 0.065(Wt) +1.04 0.99 1.4 kg
(2 - 67 yrs)
TBW
FFM
Hootkooper et al. 1992 FFM = 0.61 (Ht2/R) + 0.25(Wt) +1.31 0.95 2.1 kg
(10 - 19 yrs)
How valid is BIA?
Hootkooper et al. Am J Clin Nutr 64 436s, 1996.
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Plicometria
pliche D Fat%
1 volta al mese
Presenta valori di
riferimento
Parte dalla misurazione
del grasso sottocutaneo
(1/3 del totale)
Impedenziometria
Z H2O FFM
Anche 1 volta alla
settimana ma solo per
monitorare l’acqua
Misura la massa magra
totale
Le due metodiche sono complementari, ma non sovrapponibili
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BIA non adatta per i soggetti che hanno placche metalliche di stabilizzazione vertebrali. I soggetti che possiedono pacemaker possono sottoporsi all’analisi BIA, ma sotto monitoraggio medico.
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Vantaggi: grazie al calcolo dell’angolo di fase, può
essere utilizzata anche in casi di condizioni fisiologiche
alterate o patologie quali: trapianti di cuore, fegato e
polmone, anoressia nervosa, anziani, deperimento
dovuto ad AIDS, patologie croniche renali, diabete e
cancro.
Svantaggi: non è stata validata alcuna equazione
specifica per pazienti con BMI estremi (<17 o >33,8) o
con alterata idratazione.
Ma visti i costi e la semplicità d’uso continua ad essere
una delle tecniche più utilizzate
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NIR (interattanza all’infrarosso vicino)
Il Futrex emette una luce vicino all’infrarosso (938 e 948 nm) che penetrano i tessuti fino a
una profondità di 4 cm. Il grasso corporeo assorbe la luce, la massa magra la riflette.
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Near-Infrared Interactance (NIR)
Absorptiometry of infrared Light.
Process:
1. Single site (anterior of bicep)
2. Wand delivers low-energy near-infrared
light
3. Wand measures intensity of re-emitted light
4. Uses mass % height to calculate % BF
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Near-Infrared Interactance (NIR)
Advantages of infrared Light.
• Easy
• Quick to perform
• Low risk
• Low cost
• Non Invasive
![Page 23: IMPEDENZA 2 COMPONENTI RESISTENZA REATTANZApeople.unica.it/carlamariacalo/files/2019/05/11.composizione-corporea-2.pdf · of whole body composition Skill Not suitable for Very lean](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040716/5e2024013d1ef144f6226ec8/html5/thumbnails/23.jpg)
Near-Infrared Interactance (NIR)
Disadvantages:
Not representative
Questionable validity
Low accuracy
of whole body composition
Skill
Not suitable for Very lean / obese
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Equazione
Sembra che tale equazione sottostimi il grasso corporeo in modo sistematico del 2-10%
![Page 25: IMPEDENZA 2 COMPONENTI RESISTENZA REATTANZApeople.unica.it/carlamariacalo/files/2019/05/11.composizione-corporea-2.pdf · of whole body composition Skill Not suitable for Very lean](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040716/5e2024013d1ef144f6226ec8/html5/thumbnails/25.jpg)
DEXA (Dual Xray Absorptiometry )
![Page 26: IMPEDENZA 2 COMPONENTI RESISTENZA REATTANZApeople.unica.it/carlamariacalo/files/2019/05/11.composizione-corporea-2.pdf · of whole body composition Skill Not suitable for Very lean](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040716/5e2024013d1ef144f6226ec8/html5/thumbnails/26.jpg)
DEXA: Dual-Energy X-ray Absorptiometry
Vengono usati due livelli di raggi
Il tessuto osseo attenua il passaggio, mentre i tessuti molli
vengono da essi attraversati. Viene generata un’immagine
computerizzata.
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Alcuni risultati con il DEXA
![Page 28: IMPEDENZA 2 COMPONENTI RESISTENZA REATTANZApeople.unica.it/carlamariacalo/files/2019/05/11.composizione-corporea-2.pdf · of whole body composition Skill Not suitable for Very lean](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040716/5e2024013d1ef144f6226ec8/html5/thumbnails/28.jpg)
![Page 29: IMPEDENZA 2 COMPONENTI RESISTENZA REATTANZApeople.unica.it/carlamariacalo/files/2019/05/11.composizione-corporea-2.pdf · of whole body composition Skill Not suitable for Very lean](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040716/5e2024013d1ef144f6226ec8/html5/thumbnails/29.jpg)
DXA Lumbar Spine Measurement
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DXA for Whole Body Composition
![Page 31: IMPEDENZA 2 COMPONENTI RESISTENZA REATTANZApeople.unica.it/carlamariacalo/files/2019/05/11.composizione-corporea-2.pdf · of whole body composition Skill Not suitable for Very lean](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022040716/5e2024013d1ef144f6226ec8/html5/thumbnails/31.jpg)
Metodi pletismografici: Bodpod
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Metodo del Bod-pod
D= Massa (peso)/ volume
Correlazione con la pesata in immersione: r= 0,96
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The BOD POD offre:
• Accuratezza e precisione della determinazione della
composizione corporea
• Rapidità di utilizzo (circa 5 minuti).
• Possibilità di adattarlo a tutta la popolazione (incluso
bambini, anziani e disabili).
• Possibilità di utilizzarlo per gli obesi (fino a 220 kg)
• Metodica non invasiva.
• Facilità di utilizzo.
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Per i bambini: Pea Pod
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Gold standard~ specialist use Portable methods~ daily use
Hierarchy of Accuracy BM
I
Infr
a
red Skin
Fold
calli
pers
Tetr
apolo
r BIA
Air-d
ispla
cem
ent
Ple
thysm
ogra
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(Bodpod)
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g
Dual Conta
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Il TOBEC
(Total Body Electrical Conductivity)
Come il BIA, si basa sulla conducibilità dei tessuti, ma il flusso di corrente elettrica è generata da un campo elettromagnetico
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Risonanza Magnetica Nucleare (RMN) Basata sull’interazione tra gli atomi di H e i campi magnetici. Protoni e neutroni
assorbono energia e la riemettono in funzione della composizione del tessuto.
RMN Scanner: 1.5 Tesla “Open” RMN
RMN Mobile
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Immagini della Risonanza Magnetica (MRI)
Ross et al., J Appl Physiol 72:787-795, 1992
Image 1 Image 45
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Tomografia Assiale Computerizzata (TAC)
Con l’emissione di Raggi X permette di osservare sezioni trasverse del corpo umano. Utile per la valutazione della distribuzione del grasso. Per definire l’obesità il sito migliore è tra la L4 e L5.
Utile per la determinazione della massa muscolare del braccio e della gamba. Differenze significative con i metodi antropometrici.
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ULTRASUONI
Le onde sonore ad alta frequenza attraversano i tessuti omogenei, ma una porzione dell’energia emessa viene riflessa ad ogni interfaccia tra i diversi tessuti. L’onda riflessa viene poi trasformata in segnale elettrico. In base al tempo tra la trasmissione e il ritorno viene calcolato lo spessore del pannicolo adiposo
Negli obesi può sostituire efficacemente la plicometria
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Dosaggio dei cataboliti muscolari (creatinina)
Si misura l’escrezione urinaria della creatinina nell’arco delle 24 h La creatinina deriva dalla degradazione (più o meno costante) della creatina, che si trova principalmente nella massa muscolare. La creatinuria ci dà un’indicazione della quantità totale di creatina e quindi di massa muscolare. Ogni grammo di creatinina nelle urine delle 24 h corrisponde a 17,9-20 kg di muscolo scheletrico. FFM= (29,08 x creatinuria g/die) + 7,38
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Metodo del potassio (K)
FFM= TBK/68,1
Il K è costante in tutti i tessuti (2,5g/kg), ma i grassi di riserva ne sono privi. L’isotopo 40K è naturalmente presente nell’organismo.
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Metodo del Calcio (Ca)
Attivazione neutronica ritardata
48Ca + n 49Ca
-
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Attivazione neutronica immediata:
misura dell’azoto (N)
14N + n 15N (inst) 15N (stab) +
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Vantaggi e svantaggi delle metodiche più utilizzate
Precisione Velocità Sicurezza Specificità x
popolazione
BOD POD ***** ***** ***** ***
DEXA ***** *** ** **
PESATA
IDROSTATICA
***** * *** **
BIA * ***** *** ****
PLICOMETRI
A
* *** ***** *****
BMI * ***** ***** *