Questa revisione descrive i requisiti e le applicazioni dell'analisi dei vettori di impedenza bioelettrica nella pratica clinica nei pazienti adulti.
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Articolo di revisione
Questa revisione descrive i requisiti e le applicazioni dell'analisi dei vettori di impedenza bioelettrica nella pratica clinica nei pazienti adulti.
La valutazione della composizione corporea è fondamentale nella pratica clinica della nutrizione per lo screening, la diagnosi, il trattamento e la prognosi dei pazienti. L'analisi dell'impedenza bioelettrica (BIA) è ampiamente utilizzata per valutare la composizione corporea. I dispositivi di impedenza misurano la risposta elettrica (resistenza) del corpo quando esposti a una corrente elettrica, stimando così indirettamente la composizione corporea conducendo una bassa corrente elettrica nel corpo. Tuttavia, molteplici fattori, tra cui dispositivi, equazioni, indici e riferimenti di popolazione, influenzano l'interpretazione dei risultati della BIA. L'analisi vettoriale di impedenza bioelettrica (BIVA) è stata sviluppata come metodo alternativo per la valutazione semi-quantitativa dello stato di idratazione, superando alcune limitazioni della BIA tradizionale analizzando i modelli di distanza vettoriale e la loro distribuzione su resistenza e reattanza (R-Xc). Questa revisione descrive la classificazione dei dispositivi BIA, utile per determinare quando l'approccio BIVA è appropriato per l'analisi della composizione corporea. Questa revisione narrativa delinea i requisiti e gli usi medici e nutrizionali dell'analisi dei vettori di impedenza bioelettrica nei pazienti adulti nell'ultimo decennio. Diverse pubblicazioni hanno riportato le applicazioni cliniche di BIVA nei pazienti adulti, inclusa la valutazione dello stato del volume di liquidi, il controllo dei fluidi corporei e la previsione degli esiti negativi in pazienti sottoposti a terapia sostitutiva renale o ricoverati in unità di terapia intensiva. È stato inoltre utilizzato come strumento diagnostico alternativo in adulti con anomalie liquidiche per rilevare sarcopenia, cachesia o malnutrizione, che riflettono una bassa massa cellulare corporea o una diminuzione dei tessuti molli. Tuttavia, alcune implicazioni devono essere considerate per evitare di influenzare l'interpretazione dei risultati, incluse differenze nei dispositivi, nei metodi di analisi e nei riferimenti specifici della popolazione. Pertanto, questa revisione mira a descrivere le differenze tra i dispositivi e le tecniche di analisi utilizzate per BIVA, che saranno discusse in questa revisione.
La valutazione della composizione corporea è uno degli elementi principali da considerare riguardo allo stato nutrizionale. La composizione corporea alterata si verifica quando l'assorbimento e/o l'assunzione di nutrienti, sia la privazione che il sovraccessivo, sono colpite ed è collegata a diverse condizioni mediche, come malattie cardiovascolari, endocrinologiche eossee 1,2. Pertanto, la sua valutazione può fornire informazioni cruciali durante lo screening, la diagnosi, il trattamento e la prognosi di un paziente2. L'analisi dell'impedenza bioelettrica (BIA) è uno dei metodi più diffusi per valutare la composizione corporea sia in ambito clinico che di ricerca, grazie alla sua natura non invasiva, a basso costo, portatile eaffidabile 3,4.
La prima applicazione delle correnti elettriche per la stima della composizione corporea dalla legge di Ohm fu effettuata da Nyboer et al. nel 1950 e da Thomasset nel 1962 per tessuti biologici come conduttorielettrici 1. L'analisi dei compartimenti corporei tramite BIA assume che il corpo umano sia un cilindro formato da materiali conduttivi. Seguendo la legge di Ohm, il volume può essere stimato quando una corrente controllata viene indotta a una frequenza specifica, considerando la lunghezza (L) e l'area della sezione trasversale (A) di un conduttore 2,3. Quindi, R=ρL/A, dove R è la resistenza in Ohm, ρ è la resistività del materiale conduttore, e LA è uguale al volume (V). La trasformazione della formula è V= ρL2/R 3,4. I tessuti biologici presentano due tipi di resistenza (R): resistenza conduttiva (massa magra e fluidi corporei) e R capacitativa o (reattanza, Xc) dagli isolanti (ossa, massa adiposa e membrane cellulari)2,4. La corrente scorre attraverso i fluidi extracellulari e le fibre muscolari con una resistenza relativamente bassa, mentre la capacità di penetrare la membrana cellulare dipende dalla frequenza applicata. La BIA standard utilizza una frequenza di 50 kHz, dove la corrente continua riflette il valore R e la corrente alternata riflette il ritardo sul flusso di corrente dovuto alla proprietà capacitiva della membrana cellulare (Xc); La capacità è definita come la capacità di immagazzinare temporalmente una carica elettrica, che causa il ritardo sul flusso 4,5,6. La relazione tra R e Xc è l'impedenza (Z), formulata come Z2 = R2+Xc2, riflettendo il fluido intracellulare e i componenticellulari 6. L'angolo di fase (PhA) descrive la posizione Z come PhA (grado) = [tangente ad arco (Xc/R)] × (180°/π)5,6. I parametri grezzi misurati dai dispositivi BIA sono R, Xc e PhA (Figura 1). Questi parametri grezzi vengono utilizzati insieme a parametri antropometrici, come l'altezza (corrispondente alla lunghezza del conduttore nel modello del cilindro), peso, età e sesso, per ottenere diversi componenti della composizione corporeaumana 2,6. La BIA può essere meglio compresa classificandola in base alla frequenza, alla regione del corpo e all'analisi dei dati, come descrittodi seguito 7.
Per frequenza, i dispositivi potrebbero essere classificati come 1) I dispositivi a frequenza singola utilizzano una frequenza di 50 kHz e rimangono i più comuni a livello mondiale. I vantaggi di questo metodo includono la disponibilità di dati grezzi per l'analisi, il basso costo e la semplicecalibrazione 2. 2) I dispositivi multifrequenzaoperano a frequenze da 2 a 6 (di solito 1, 5, 50, 100, 200 e 500 kHz); corrente alternata somministrata a frequenze ≥5kHz penetra nelle membrane cellulari in una certamisura 8; tuttavia, frequenze >50 kHz vengono utilizzate per modellare la resistenza a frequenza infinita e prevedere TBW. Questo consente il calcolo TBW e l'estrazione ECW, risultando in ICW e distribuzione deifluidi 9,10. Alcuni dispositivi multifrequenza non forniscono datigrezzi 9. Inoltre, 3) i dispositivi di spettroscopia utilizzano il modello polinomiale di Cole-Cole, che estrapola R0 a R∞seconda delle misure di Z e PhA a frequenze multiple per generare un graficodi Cole 6,9. I parametri elettrici ottenuti sono stati utilizzati per stimare i volumi di composizione corporea utilizzando equazioni basate sulle proprietà elettriche dei tessuti, secondo il modelloHanai 9. Tuttavia, le assunzioni fatte dal modello non si applicano ai pazienti con distribuzione alterata del tessuto adiposo e squilibrio deiliquidi 8. Gli studi su questa tecnologia sono in aumento, ma molti non specificano che siano basati sulla spettroscopia, limitando iconfronti 2. L'accesso ai dati grezzi deve essere preso in considerazione perché non tutti i dispositivi di spettroscopia riportano R e Xc a una frequenza specifica, limitando la possibilità di impiegare altri metodi di analisidei dati 6,10. La ricerca clinica non ha ancora dimostrato i chiari vantaggi della spettroscopia rispetto ai dispositivi a frequenzamultipla 6.
L'analisi delle regioni corporee, divisa per l'intero corpo, considera il corpo umano come un cilindro simmetrico con composizione omogenea, generando una stima del volume usando le equazioni di popolazione 6,9. La misurazione viene effettuata con la configurazione tetrapolare standard, che prevede il posizionamento di due elettrodi sulla mano (uno sul polso tra i processi stiloidei dell'ulna e del radio e l'altro appena dietro i metacarpi) e due elettrodi sul piede (uno sulla caviglia tra i malleoli mediali e laterali e l'altro appena dietro i metatarsi)9 chiamata anche mano a piede da un lato, rendendola pratica per uso clinico in varie posizioni, con arti bendati o convenosilisi 2. Inoltre, la misurazione segmentaria, che considera il corpo umano come cinque cilindri (braccia, gambe e tronco) con diverse resistività. Richiede sia piedi che braccia per le misurazioni tetrapolari o ottapolari, e la mancanza di standardizzazione nel posizionamento degli elettrodi aumenta il rischio di erroredi misurazione 2,4. I dati di riferimento sono limitati e la somma delle impedenze segmentali differisce dall'impedenza2 a corpo intero.
L'analisi dei dati può essere condotta utilizzando parametri grezzi come l'angolo di fase, che rappresenta la relazione geometrica tra resistenza e reattanza. È un indicatore della distribuzione dell'acqua corporea e dell'integrità della membrana cellulare ed è stato riportato come indicatore prognostico di sopravvivenza, complicazioni, idratazione, nutrizione e qualitàmuscolare 2. Le equazioni di regressione permettono una stima quantitativa dei componenti del tessutocorporeo 3. Queste equazioni usano R come principale predittore, insieme a altezza, Xc, peso edetà 3. I parametri comuni includono la massa priva di grasso, la massa muscolare scheletrica appendicolare, la massa grassa, la massa delle cellule corporee e l'acqua totale, extracellulare eintracellulare 2. Le equazioni assumono una distribuzione uguale delle proprietà conduttive, area di sezione trasversale costante e lunghezza proporzionale del conduttore, permettendo il calcolo del volume quando il flusso di corrente ècontrollato 2,3. I risultati sono influenzati dallo stato di idratazione e dai cambiamenti di massamuscolare 8. Sebbene la maggior parte delle equazioni corrisponda bene ad altri metodi di valutazione nei soggetti sani, non correla bene nei pazienti con malnutrizione, disidratazione o sovraidratazione, come quelli ricoverati con insufficienza renale, epatica e cardiaca. Inoltre, le differenze del dispositivo e le equazioni specifiche per età, sesso ed etnia possono causare incongruenze neirisultati 2,12. In alternativa, l'analisi vettoriale di impedenza bioelettrica (BIVA), introdotta da Piccoli et al. nel 1994 come alternativa alle equazioni di regressione, utilizza misurazioni BIA grezze (R e Xc a 50 kHz) divise per l'altezza in metri. Il vettore di impedenza di una persona normale di solito rientra nella 75ª ellisse di tolleranza nei grafici basati su etnia esesso 13,14,15.
Questa revisione narrativa delinea i requisiti e gli usi medici e nutrizionali dell'analisi dei vettori di impedenza bioelettrica nei pazienti adulti nell'ultimo decennio.
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Requisiti per eseguire l'analisi e l'interpretazione dei vettori di impedenza bioelettrica
Prima di discutere l'applicazione clinica dell'analisi del vettore di impedenza bioelettrica (BIVA), è fondamentale riconoscere che non tutti i dispositivi commerciali disponibili sono adatti a eseguire BIVA. La Figura 2 presenta un algoritmo che dovrebbe essere consultato per garantire che l'impedenza bioelettrica grezza richiesta per l'analisi sia accessibile e che il dispositivo soddisfi i criteri necessari per il suo utilizzo. Inoltre, è essenziale verificare l'affidabilità, la precisione e l'accuratezza del dispositivo attraverso la standardizzazione e il controllo qualità dell'acquisizione dei parametri grezzi, garantendo un'interpretazione affidabile tra i vari metodi e migliorando la qualità deirisultati 7. Il controllo qualità include l'uso dello stesso dispositivo con calibrazione regolare tramite un circuito di prova fornito dal produttore con resistenza o impedenza nota, elettrodi di alta qualità e la loro posizione, temperatura della pelle e del nucleo, adeguata preparazione del soggetto e protocolli di misura coerenti misurati nelle stesse posizioni del corpo e degli arti. González-Correa et al. hanno proposto un protocollo come checklist per standardizzare le misurazioni BIA negliadulti di 16 anni, e come eseguire questo protocollo è stato descritto inprecedenza a 17 anni.
BIVA determina lo stato di sovraccarico o disidratazione del fluido in base alla posizione vettoriale nel grafico RXc lungo l'asse verticale R e Xc. I vettori che si trovano al di sotto o sopra l'ellisse di tolleranza 75 nel polo inferiore indicano rispettivamente sovraccarico di fluidi (espansione del volume extracellulare) e disidratazione. Tutti i vettori che rientrano nelle ellissi di tolleranza 50° e 75° specificavano lo stato normale del fluido e della massacellulare 6,13,15 (Figura 3). Esempi di applicazioni cliniche sono descritti nella Figura 4.
Applicazioni cliniche dell'analisi vettoriale di impedenza bioelettrica
Le applicazioni di pratica clinica riportate su PubMed dal 2015 al 2025 sono descritte nella Tabella 1 e includono l'uso di BIVA per valutare lo stato di idratazione dei fluidi (rilevando disidratazione, eccessiva idratazione, accumulo di liquidi e redistribuzione dei liquidi) e lo stato nutrizionale (malnutrizione, cachessia, sarcopenia, massa muscolare e massa grassa). Gli studi che coinvolgevano atleti erano stati esclusi. I filtri applicati includevano specie umane, popolazioni adulte e inglesi.
Valutazione dello stato del volume del fluido
BIVA è stato descritto per valutare lo stato del volume di liquidi, controllare i fluidi corporei, gestire la somministrazione di liquidi endovenosi e rilevare o prevedere esiti negativi. Una delle prime applicazioni cliniche di questo metodo a grafo è stata nei pazienti con emodialisi per monitorare l'idratazione come alternativa alle variazioni di peso prima e dopo ladialisi 18. Mentre Samoni et al.19ne descrivevano l'uso in pazienti criticamente malati nell'unità di terapia intensiva, riportando che l'iperidratazione grave valutata da BIVA era associata alla mortalità. Kammar-García et al.20hanno riferito che i pazienti ricoverati al Pronto Soccorso classificati come in sovraccarico di liquidi da BIVA avevano una probabilità maggiore di mortalità. Pineda-Juarez ha rilevato che i pazienti con malattia ischemica con alterazione dell'idratazione secondo BIVA presentavano una risposta cardiopolmonarepiù bassa 21. Varaldo et al.22hanno riscontrato che i pazienti acromegalici con malattie attive o controllate presentavano uno stato di iperidratazione al di fuori del 75° percentile per la popolazione sana.
Un'altra applicazione è valutare i cambiamenti di liquidi e guidare la terapia fluidica. Costa et al. hanno riportato un aumento progressivo dell'accumulo di liquidi con una significativa riduzione della lunghezza del vettore 24 ore dopo un interventocardiaco 23. Nel frattempo, Maioli et al. hanno riscontrato che la valutazione di BIVA all'ingresso in pazienti con malattia coronarica stabile consente di regolare l'espansione del volume intravascolare, con conseguente riduzione dell'occorrenza di CI-AKI dopo procedureangiografiche 24.
Confronti di gruppo per fiducia BIVA
D'altra parte, se l'obiettivo è confrontare gruppi di pazienti, la media, la deviazione standard e la correlazione tra R/H e Xc/H possono essere registrate nel software di fiducia BIVA, che consente di determinare differenze significative tramite il test T2 di Hotelling e la distanzageneralizzata 25 di Mahalanobis. La distribuzione vettoriale dei valori medi di gruppo è stata rappresentata in relazione al 95° percentile, chiamato ellisse di fiducia o intervallodi confidenza 26. Il confronto della fiducia BIVA è stato riportato in pazienti post-infarto miocardico con un indice di comorbidità di Charlson di ≥3 contro <2. Coloro che hanno un indice più alto hanno vettori più lunghi spostati a destra, suggerendo una perdita di tessutomolle 27. Guerrini et al. hanno riscontrato differenze significative nelle ellissi di distribuzione vettoriale tra pazienti con sarcopenia o malnutrizione, caratterizzate da un grande spostamento verso destra dei loro vettori di impedenza rispetto a quelli senza malnutrizione o sarcopenia, indicando una massa dei tessuti molli più bassa. BIVA ha inoltre identificato soggetti con miglioramenti maggiori e minori dopo la riabilitazione nei pazienti subacuti post-ictus, mostrando uno spostamento verso sinistra dei vettori di ammissione, che potrebbe essere interpretato come un aumento dei tessuti molli e della massamuscolare 28.
Analisi del vettore di impedenza bioelettrica con punteggio z
Il software BIVA include l'analisi del punteggio Z BIVA, calcolata in base al numero di deviazioni standard da resistenza/altezza e valori di reattanza/altezza di un soggetto rispetto alle medie della popolazione di riferimento, convertendole in un punteggio Z bivariato e tracciandole sul grafico R-XcZ-score 6,29. Se il vettore soggetto si trova nel quarto quadrante (in basso a destra) e fuori dalle ellissi di tolleranza del 75° percentile, cioè -1, il punteggio Xc-Z indica espansione extracellulare e perdita dei tessutimolli 30. L'uso degli z-score è stato poco esplorato in letteratura; È stato riportato per determinare differenze nella composizione corporea in base al tipo e allo stadio del cancro31, valutando lo stato nutrizionale nei pazienti con cirrosidecompensata 32 e nei pazienti subacuti post-ictus29.
Valutazione della massa cellulare corporea, cachesia e sarcopenia
Inoltre, può essere utile per la classificazione della cachexia, determinata da alti valori di resistenza e bassi valori di reattanza, rappresentati da un vettore a destra del grafico, >75esimo dell'ellisse di tolleranza, che indica una massa cellulare corporea inferiore, come nello studio di Santillán-Díaz et al., dove questo approccio è stato utilizzato per valutare la prevalenza della cachexia reumatoide nei pazienti con artritereumatoide 33. Hanno riscontrato che i pazienti con cachexia presentavano una minore forza di presa e funzione fisica inferiori e tassi di prescrizione di metotrexato. Ramos-Vázquez et al. hanno riscontrato una frequenza più elevata di cachexia nei pazienti con disfagia orofaringea che erano stati alimentati esclusivamente con sonda rispetto a quelli con assunzioneorale 34.
Infine, i principali vantaggi di questo approccio BIVA sono l'analisi simultanea dell'idratazione e dei componenti della massa cellulare corporea e la capacità di un'analisi proporzionata continua dello stato di salute, poiché le misurazioni continue possono essere rappresentate sullo stesso grafico per confrontare la modifica della composizione corporea (sia idratazione che stato nutrizionale). Il test T2 di Holanding a un campione abbinato e la distanza generalizzata di Mahalanobis possono essere utilizzati per valutare il fluido e le variazioni nel grafico dR/H-dXc/H 30. Lozada-Mellado et al. hanno valutato i cambiamenti nello stato di idratazione e nella massa cellulare corporea dopo un programma dinamico di esercizio in pazienti con artrite reumatoide in Messico, riscontrando uno spostamento nel quadrante di massa cachessica nei pazienti che non hanno partecipato al programmadi esercizio 35. Quizzini et al. hanno applicato questa analisi agli adulti anziani con sarcopenia per valutare l'effetto di un programma di esercizi di resistenza senzamiglioramento 36.
Come mostrato nella Tabella 1, diversi studi hanno riportato l'analisi BIVA; tuttavia, sono stati utilizzati solo parametri BIA, come massa muscolare (kg), ECW, TBW ePhA 19,20,21,22,23,24,28,32,33,34,35,36,37,38,39,40, 41. Non sono state utilizzate o riportate 37,38,39,40,40,41 classificazione vettoriale o spostamento del vettore secondo elissi di tolleranza o assi R-Xc.
Prospettive
Ricerche future potrebbero valutare se i pazienti con anomalie nei fluidi corporei, tornando al 75° riferimento, cioè stato liquido normale, abbiano una prognosi migliore o un'incidenza più bassa di esiti peggiori, oltre a quantificare questo cambiamento nel punteggio Z.
Nei pazienti con sovraccarico di liquidi o squilibrio di liquidi, i valori della massa muscolare sono distorti a causa della relazione fisiologica con l'idratazione dei tessutimolli, che sovrastima i valori della massa muscolare e ostacola la rilevazione dell'obesità sarcopenica. Per rilevare la presenza di alterazioni dei fluidi e determinare se si possano applicare equazioni di regressione, il punteggio BIVA Z-score potrebbe essere utile per valutare lo stato dei fluidi, discriminando contro pazienti con iperidratazione che potrebbero essere classificati erroneamente senza sarcopenia o cachexia. Pertanto, è necessario condurre nuove ricerche focalizzate su questo metodo.
La valutazione dell'effetto della terapia nutrizionale medica per differenziare tra accumulo di liquidi e aumento della massa cellulare corporea, che può essere combinata con un test di capacità funzionale, come la forza della presa della mano, è un'altra applicazione clinica per ulteriori ricerche. Le principali sfide includono la mancanza di standardizzazione nell'applicazione del metodo, la necessità di distinguere tra differenze statisticamente significative e quelle di rilevanza clinica, e il fraintendimento o la mancanza di volontà ad accettare i limiti e l'ambito di questa tecnica. Questi aspetti sono critici quando la bioimpedenza viene utilizzata come strumentodi valutazione 7. È importante considerare che le misurazioni BIA grezze differiscono tra i dispositivi e possono influenzare i risultati BIVA, cosa che deve essere considerata nel confronto degli studi e nella selezione di una popolazione di riferimento, poiché ciò può influenzare l'interpretazione dei risultati, soprattutto se confrontata con altre popolazioni di riferimento provenienti da dispositividiversi 42. Inoltre, le categorie di classificazione potrebbero essere problematiche in alcune popolazioni, come le donne sopra i 60 anni, poiché potrebbero esserci differenze dovute ai dispositivi o ad altri fattori che giustificanol'interpretazione 43.
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L'analisi dell'impedenza bioelettrica (BIA) fornisce diversi parametri grezzi, come resistenza, reattanza e angolo di fase, che possono essere visualizzati e interpretati utilizzando BIVA. Questi componenti sono rappresentati graficamente tramite RXc-graph, dove la posizione e lo spostamento del vettore di impedenza all'interno delle ellissi di tolleranza offrono informazioni sullo stato di idratazione e sulla massa cellulare corporea. Tuttavia, la maggior parte degli studi finora si è c...
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Gli autori dichiarano di non esserci conflitti di interesse.
Gli autori desiderano ringraziare il/i Prof/i. Piccoli e Pastori del Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche dell'Università di Padova, Italia, per aver fornito il software BIVA.
Questa ricerca non ha ricevuto sovvenzioni specifiche da enti finanziatori nei settori pubblico, commerciale o non profit. Questo protocollo/ricerca fa parte della tesi di dottorato di Yunuen Reyes-Paz, supportata da una borsa di studio del National Council of Science and Technology (CONACYT) (CVU 1076076).
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