BIA interpretazione liquidi corporei: acqua extracellulare e edema

Autore

Dott. Roberto Mele

Dottore biologo nutrizionista e coordinatore dell'équipe di biologia della nutrizione dell'ospedale San Raffaele

Il cuore dell’attività del Nutrizionista, come abbiamo più volte ribadito anche durante i nostri corsi, dovrebbe essere una valutazione dello stato nutrizionale completa, che tenga conto di parametri antropometrici ed ematochimici e degli esiti dell’esecuzione di batterie testali.

Solo dopo aver raccolto questi dati è possibile formulare indicazioni nutrizionali specifiche per il paziente. Che si tratti di piani nutrizionali grammati, percorsi di educazione alimentare o indicazioni all’utilizzo di integratori, nelle modalità e nelle dosi più opportune, non si può prescindere da un corretto inquadramento nutrizionale complessivo. In alcuni casi è naturalmente indispensabile tenere conto di patologie precedentemente diagnosticate dal medico e orientare nel modo più appropriato l’intervento nutrizionale.

La BIVA rientra tra le analisi antropometriche ed è un test semplice, economico e non invasivo, utilizzato per stimare massa e liquidi corporei attraverso misure di impedenza bioelettrica, una grandezza fisica di tipo vettoriale, scomponibile a sua volta nelle componenti resistenza (R) e reattanza (Xc). Queste grandezze rappresentano l’opposizione di liquidi e membrane cellulari al passaggio di una corrente elettrica alternata a bassa intensità. A tutt’oggi sono disponibili in commercio molti strumenti che consentono una stima della composizione corporea, ma è meglio utilizzare apparecchiature validate scientificamente, che prevedano l’esecuzione del test in posizione supina con l’applicazione di elettrodi e che restituiscano sempre i valori di resistenza e reattanza. Ricordiamo che negli studi clinici non vengono mai utilizzate bilance impedenziometriche.

Principi di funzionamento della bioimpedenziometria vettoriale (BIVA)

La bioimpedenziometria vettoriale si basa sul principio che i tessuti biologici oppongono una certa resistenza al passaggio di una corrente elettrica. Quando una corrente alternata a bassa frequenza attraversa il corpo, incontra diverse resistenze dovute alla composizione corporea, principalmente acqua e tessuto adiposo. Le grandezze fondamentali che si ricavano dall’esecuzione di una BIVA sono:

  • Resistenza (R): misura la resistenza opposta dai tessuti alla corrente elettrica. È influenzata principalmente dalla quantità di liquidi nel corpo. I tessuti magri, ricchi di acqua, presentano una resistenza inferiore rispetto ai tessuti adiposi. Si tratta dunque di una grandezza inversamente proporzionale alla quantità di acqua ed elettroliti contenuti in un organismo. 
  • Reattanza (Xc): rappresenta la capacità delle membrane cellulari di accumulare e rilasciare cariche elettriche ed è nota anche come componente capacitiva dell’impedenza. È indicativa della massa cellulare e dell’integrità delle membrane cellulari.
  • Angolo di fase (PA): l’angolo di fase (PA, Phase Angle) è una misura derivata dalla bioimpedenziometria che fornisce informazioni sulla qualità delle cellule e sulla distribuzione dei fluidi corporei. È calcolato utilizzando i valori di resistenza (R) e reattanza (Xc) misurati durante l’analisi bioimpedenziometrica.

Formula dell’angolo di fase

L’angolo di fase è calcolato come l’arcotangente del rapporto tra la reattanza e la resistenza:

PA = arctan (Xc / R)

Dove:

  • PA è l’angolo di fase, misurato in gradi (°).
  • Xc è la reattanza, espressa in ohm (Ω).
  • R è la resistenza, espressa in ohm (Ω).

Interpretazione dell’angolo di fase

L’angolo di fase riflette le proprietà dielettriche delle membrane cellulari e la quantità di fluidi intracellulari ed extracellulari:

  1. Angolo di fase elevato: indica una buona integrità e funzione delle membrane cellulari, così come una distribuzione ottimale dei fluidi corporei. Generalmente, un angolo di fase più alto è associato a una migliore salute cellulare e a una maggiore massa cellulare. Attenzione: un angolo di fase elevato potrebbe indicare anche una possibile disidratazione.
  2. Angolo di fase basso: Suggerisce una compromissione dell’integrità delle membrane cellulari e può indicare un aumento dei fluidi extracellulari rispetto ai fluidi intracellulari. Un angolo di fase basso è spesso associato a condizioni patologiche o disturbi funzionali, inclusi stati di infiammazione, malnutrizione o edema.

Calcolo dell’angolo di fase

Per esempio, se durante una misurazione BIVA otteniamo i seguenti valori:

  • Resistenza (R) = 500 Ω
  • Reattanza (Xc) = 50 Ω

L’angolo di fase si calcola come segue:

PA = arctan(50/500)

Troviamo dunque che:

PA = arctan(0.1) ≈ 5.71° 

Importanza dell’angolo di fase nella definizione dello stato nutrizionale in condizioni patologiche

L’angolo di fase è un indicatore utile in ambito clinico perché fornisce informazioni rapide e non invasive sulla composizione corporea e sullo stato nutrizionale del paziente. È utilizzato in diverse aree mediche, tra cui:

  • Oncologia: monitoraggio dello stato nutrizionale e della risposta al trattamento nei pazienti con cancro.  La letteratura scientifica afferma che un angolo di fase inferiore a 3° ha un valore prognostico negativo per il paziente oncologico: il paziente va in tal caso subito indirizzato al medico. In generale, ogni qualvolta si rilevi un forte deterioramento dello stato nutrizionale e/o un digiuno prolungato, è opportuno rinviare il paziente al medico, che valuterà se intervenire farmacologicamente e/o attraverso metodiche di nutrizione artificiale.

  • Nefrologia: valutazione dello stato idrico e nutrizionale nei pazienti con insufficienza renale.

  • Cardiologia: monitoraggio della ritenzione di liquidi e della funzione cardiaca nei pazienti con insufficienza cardiaca.

  • Geriatria: valutazione dello stato nutrizionale e della salute cellulare negli anziani.

In sintesi, l’angolo di fase è una misura fondamentale nella bioimpedenziometria per valutare la salute cellulare e la distribuzione dei fluidi corporei. La sua facilità di calcolo e la rilevanza clinica lo rendono uno strumento prezioso nell’esercizio della professione di nutrizionista. Nei software più evoluti è oggi disponibile anche lo sPA (angolo di fase standardizzato), che consente di interpretare il valore di PA di un paziente in relazione al suo sesso e alla sua fascia d’età: questa correzione statistica consente di fare riflessioni su dati confrontabili all’interno di popolazioni eterogenee ed è dunque molto utile nella ricerca.

A partire dalla misurazione della resistenza (R) e della reattanza (Xc) equazioni contenute tipicamente nei software permettono di valutare diversi parametri, tra cui l’acqua corporea totale (TBW), l’acqua intracellulare (ICW) e l’acqua extracellulare (ECW). In particolare, l’ECW è un parametro cruciale per identificare condizioni di sovraccarico di liquidi, come l’edema. L’ICW, auspicabilmente, non varia mai: se variasse, sarebbe compromessa la fisiologia cellulare.

Procedura di misurazione

La procedura standard di esecuzione della BIVA prevede i seguenti passaggi:

  1. Preparazione del paziente: il paziente deve essere in posizione supina, con gli arti superiori abdotti di 30° dalla linea mediana del corpo e quelli inferiori di 45° tra di essi. È utile che il paziente non abbia mangiato, bevuto o svolto attività fisica intensa nelle ore precedenti la misurazione.

  2. Posizionamento degli elettrodi: quattro elettrodi sono posizionati sulla pelle del paziente: due (iniettore e sensore) sul dorso della mano destra (terza articolazione metacarpo-falangea e radio-ulnare) e due (iniettore e sensore) sul dorso del piede (terza articolazione metatarso-falangea e tibio-tarsica). Gli elettrodi devono essere ben aderenti alla pelle per garantire una buona conduzione della corrente, dunque è essenziale porre attenzione all’eventuale presenza di prodotti cosmetici che rischierebbero di alterare la rilevazione. È altresì importante conservare correttamente gli elettrodi durante i periodi più caldi.

  3. Misurazione: una corrente alternata a bassa intensità (solitamente 50 kHz) viene fatta passare attraverso il corpo. Il bioimpedenziometro misura la resistenza e la reattanza del corpo al passaggio della corrente.

  4. Analisi dei dati: i dati raccolti vengono analizzati utilizzando software specifici che elaborano i valori di resistenza e reattanza per determinare i parametri di composizione corporea.

Grafico Biavector

Il grafico Biavector, o vettore di impedenza bioelettrica, è una rappresentazione visiva delle misurazioni di resistenza (R) e reattanza (Xc) in un sistema di coordinate cartesiane. Questo grafico consente di interpretare la composizione corporea e lo stato idrico del paziente.

Come leggere il grafico biavector

  1. Asse delle ascisse (X): rappresenta la resistenza (R) normalizzata rispetto all’altezza del soggetto (R/H, in ohm/m).

  2. Asse delle ordinate (Y): rappresenta la reattanza (Xc) normalizzata rispetto all’altezza del soggetto (Xc/H, in ohm/m).

  3. Punto di misurazione: ogni punto sul grafico rappresenta una misurazione individuale di R e Xc normalizzati. La posizione del punto indica la composizione corporea del soggetto.

Interpretazione del grafico biavector

  • Punti all’interno delle ellissi di tolleranza: le ellissi di tolleranza rappresentano la distribuzione statistica dei valori di impedenza in una popolazione di riferimento. Esistono diverse ellissi, generalmente al 50%, 75%, e 95% di confidenza, che indicano quale frazione della popolazione cade all’interno di esse. 

  • Punti fuori dalle ellissi: indicano valori estremi, suggerendo composizioni corporee anomale o stati patologici. Ad esempio, un punto al di fuori dell’ellisse al 95% potrebbe suggerire una condizione clinica significativa: in caso di anomalie di questa portata, a seguito di una rilevazione eseguita correttamente, il paziente va rinviato al medico.

  • Distribuzione dei punti:

    • Punti spostati in basso a sinistra: le persone con medio-basse reattanze e resistenze che si collocano in questo quadrante spesso sono in sovrappeso o obese.

    • Punti spostati verso il basso e a destra: derivano da una minore reattanza e maggiore resistenza, suggerendo una minore muscolarità/integrità cellulare e possibile cachessia.

    • Punti spostati verso l’alto e a sinistra: associati a una maggiore reattanza e minore resistenza, suggeriscono una maggiore quantità di massa cellulare e buona idratazione: spesso si tratta di sportivi o di persone in buona salute.

    • Punto spostati verso l’alto e a destra: con reattanze e resistenze medio-alte, è la collocazione tipica di pazienti magri/malnutriti e tendenti alla disidratazione: è il caso ad esempio dei pazienti che soffrono di anoressia nervosa. 

Applicazioni del grafico biavector

  1. Valutazione dello stato nutrizionale: il grafico può essere utilizzato per identificare stati di malnutrizione o obesità, confrontando i punti individuali con la popolazione di riferimento.

  2. Monitoraggio della terapia: in collaborazione con il medico, può aiutare a monitorare i cambiamenti nella composizione corporea durante trattamenti medici, come la dialisi o la nutrizione artificiale.

  3. Rilevazione dello stato di idratazione: può essere utilizzato per identificare stati di disidratazione o edema, osservando la posizione dei punti rispetto alle ellissi di tolleranza.

  4. Monitoraggio dell’allenamento: può essere utilizzato, in collaborazione con équipe medica e fisioterapista, per valutare il recupero da un infortunio o può preannunciare un affaticamento o una lesione muscolare, non ancora avvertita dal paziente.

Interpretazione dei liquidi corporei

La BIVA permette di valutare in modo accurato la distribuzione dei liquidi corporei, distinguendo tra acqua intracellulare e acqua extracellulare. Questo è particolarmente utile per identificare stati di disidratazione o di sovraccarico di liquidi.

  • Acqua corporea totale (TBW): È la somma dell’acqua intracellulare e dell’acqua extracellulare. Rappresenta circa il 60% del peso corporeo in un adulto sano.

  • Acqua intracellulare (ICW): È l’acqua contenuta all’interno delle cellule. Rappresenta circa il 60-70% della TBW.

  • Acqua extracellulare (ECW): È l’acqua presente all’esterno delle cellule, compresa nei fluidi interstiziali, nel plasma sanguigno e nella linfa. Rappresenta circa il 30-40% della TBW.

Identificazione dell’edema tramite BIVA

L’edema è una condizione caratterizzata da un accumulo eccessivo di liquidi nei tessuti interstiziali. Può manifestarsi in diverse parti del corpo, inclusi gli arti inferiori, le mani, il viso e l’addome. La BIVA è uno strumento efficace per identificare e quantificare l’edema, grazie alla sua capacità di misurare l’acqua extracellulare.

  1. Aumento dell’acqua extracellulare (ECW): un aumento significativo dell’ECW rispetto ai valori normali è indicativo di un accumulo di liquidi tra i tessuti. Questo può essere rilevato come una diminuzione della resistenza (R) complessiva del corpo.

  2. Rapporto ECW/TBW: Un aumento del rapporto ECW/TBW può indicare un aumento relativo dell’acqua extracellulare, suggerendo la presenza di edema.

  3. Angolo di fase (PA) ridotto: Un angolo di fase basso può indicare una compromissione dell’integrità delle membrane cellulari, spesso associata a condizioni edematose.

Cause di edema

L’edema può essere causato da una varietà di condizioni mediche e situazioni. Di seguito sono elencate alcune delle cause più comuni:

  1. Insufficienza cardiaca: l’incapacità del cuore di pompare sangue in modo efficace può causare un accumulo di liquidi nei tessuti, specialmente a livello delle estremità inferiori (es. edema perimalleolare e peritibiale).

  2. Insufficienza renale: se la funzionalità renale è compromessa, i reni non riescono a eliminare adeguatamente i liquidi e i sali dal corpo, portando all’accumulo di liquidi.

  3. Cirrosi epatica: la ridotta produzione di albumina, la proteina che regola la pressione osmotica necessaria per la corretta distribuzione dei liquidi corporei, per via della compromissione della funzione epatica può causare un accumulo di liquidi nell’addome (ascite) e negli arti inferiori.

  4. Sindrome nefrosica: una condizione renale caratterizzata da una perdita eccessiva di proteine attraverso le urine, che riduce la pressione oncotica e provoca edema.

  5. Linfedema: un blocco o una compromissione del sistema linfatico può impedire il drenaggio adeguato dei liquidi, causando gonfiore localizzato, spesso agli arti.

  6. Gravidanza: i cambiamenti ormonali e la pressione dell’utero in crescita sui vasi sanguigni possono causare ritenzione di liquidi e gonfiore, specialmente nelle gambe.

  7. Farmaci: alcuni farmaci, come i calcio-antagonisti, gli anti-infiammatori non steroidei (FANS) e i corticosteroidi, possono causare ritenzione di liquidi e edema.

  8. Infezioni e infiammazioni: le infezioni e le infiammazioni localizzate possono causare un aumento della permeabilità capillare, portando a un accumulo di liquidi nei tessuti.

  9. Problemi venosi: le condizioni che ostacolano il ritorno venoso, come le vene varicose o la trombosi venosa profonda, possono causare accumulo di liquidi nelle gambe.

Nel caso si rilevi un sovraccarico di liquidi extracellulari, il nutrizionista può raccomandare al paziente:

  1. Di idratarsi adeguatamente, per favorire il flusso e il ricambio dei fluidi corporei.

  2. Di migliorare generalmente la qualità dell’alimentazione, per ridurre il rischio di accumuli adiposi che possono favorire un inestetismo noto come lipodistrofia ginoide, volgarmente chiamata cellulite. Attenzione: lipodistrofia ginoide, che non è una patologia, e ritenzione idrica sono fenomeni diversi e non necessariamente associati. Spesso i pazienti confondono i due quadri, sta al nutrizionista orientarli correttamente. 
  3. Di valutare l’utilizzo di prodotti a base di bromelina, rispetto alla quale alcuni studi hanno suggerito un possibile effetto su stati infiammatori e/o edematosi. Attenzione: la bromelina non va suggerita a pazienti in terapia antibiotica, per via di una possibile interazione, né a soggetti in terapia anticoagulante o antiaggregante, per la stessa ragione.

  4. Di indirizzare il paziente sano a professionisti in grado di effettuare correttamente massaggi linfodrenanti, meglio se condotti manualmente e non attraverso la tecnologia della pressoterapia.

Conclusioni

L’analisi bioimpedenziometrica vettoriale (BIVA) è uno strumento prezioso per la valutazione della composizione corporea e dello stato idrico dei tessuti. La capacità di misurare con precisione l’acqua intracellulare e extracellulare rende la BIVA particolarmente utile per identificare condizioni di sovraccarico di liquidi, come l’edema. Grazie a una comprensione approfondita dei principi di funzionamento della bioimpedenziometria e all’interpretazione accurata dei dati, è possibile utilizzare questa tecnica per diagnosi precise e per monitorare lo stato di nutrizione e di idratazione dei pazienti nel tempo.

L’edema, essendo un sintomo di molte condizioni patologiche, può richiedere anche una valutazione medica per determinarne la causa sottostante. La BIVA, con la sua capacità di fornire dati dettagliati sulla distribuzione dei liquidi corporei, rappresenta un complemento importante agli altri strumenti diagnostici, supportando i medici a pianificare e monitorare efficacemente le strategie di trattamento.

L’implementazione clinica della BIVA e la formazione continua degli operatori sanitari su questa tecnica possono migliorare significativamente la gestione dei pazienti con disturbi legati alla ritenzione di liquidi, contribuendo a migliorare la qualità della vita e gli esiti clinici.

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