Análisis de impedancia bioeléctrica

El análisis de impedancia bioeléctrica (BIA) es un método para estimar la composición corporal, en particular la grasa corporal y la masa muscular, en el que una corriente eléctrica débil fluye a través del cuerpo y se mide el voltaje para calcular la impedancia (resistencia y reactancia) del cuerpo. La mayor parte del agua corporal se almacena en los músculos. Por lo tanto, si una persona es más musculosa, existe una gran probabilidad de que también tenga más agua corporal, lo que conduce a una menor impedancia. Desde la aparición de los primeros dispositivos disponibles comercialmente a mediados de la década de 1980, el método se ha vuelto popular debido a su facilidad de uso y portabilidad del equipo. Es familiar en el mercado de consumo como un instrumento simple para estimar la grasa corporal. El BIA en realidad determina la impedancia eléctrica, u oposición al flujo de una corriente eléctrica a través de los tejidos corporales, que luego se puede utilizar para estimar el agua corporal total (TBW), que se puede utilizar para estimar la masa corporal libre de grasa y, por diferencia con el peso corporal, la grasa corporal.

Muchos de los primeros estudios de investigación demostraron que el BIA era bastante variable y muchos no lo consideraban una medida precisa de la composición corporal. En los últimos años, las mejoras tecnológicas han hecho que el BIA sea mucho más fiable y, por tanto, una forma más aceptable de medir la composición corporal. No obstante, es el modelo de 4 compartimentos (4C) (la DXA y la MRI son alternativas aceptables), y no el BIA, el que se considera el método de referencia en el análisis de la composición corporal.

Aunque los instrumentos son fáciles de utilizar, se debe prestar especial atención al método de uso (tal como lo describe el fabricante).

Existen dispositivos sencillos para calcular la grasa corporal, a menudo mediante BIA, disponibles para los consumidores, como los medidores de grasa corporal. Estos instrumentos generalmente se consideran menos precisos que los que se utilizan clínicamente o en la práctica médica y nutricional. Suelen medir el porcentaje de grasa corporal en aproximadamente 5 kg (±7 kg de LdA) de media, a pesar de mostrar una correlación lineal con las mediciones basadas en resonancia magnética de 0,75 y 0,81 para mujeres y hombres respectivamente.

La deshidratación es un factor reconocido que afecta las mediciones del BIA, ya que provoca un aumento de la resistencia eléctrica del cuerpo, por lo que se ha demostrado que provoca una subestimación de 5 kg de la masa libre de grasa, es decir, una sobreestimación de la grasa corporal.

Las mediciones de grasa corporal son más bajas cuando se toman poco después del consumo de una comida, lo que provoca una variación entre las lecturas más altas y más bajas del porcentaje de grasa corporal tomadas a lo largo del día de hasta un 4,2 % de grasa corporal.

El ejercicio moderado antes de las mediciones de BIA conduce a una sobreestimación de la masa libre de grasa y a una subestimación del porcentaje de grasa corporal debido a la reducción de la impedancia. Por ejemplo, el ejercicio de intensidad moderada durante 90 a 120 minutos antes de las mediciones de BIA provoca una sobreestimación de casi 12 kg de la masa libre de grasa, es decir, la grasa corporal se subestima significativamente. Por lo tanto, se recomienda no realizar BIA durante varias horas después del ejercicio moderado o de alta intensidad.

Se considera que la BIA es razonablemente precisa para medir grupos y de precisión limitada para hacer un seguimiento de la composición corporal de un individuo durante un período de tiempo, pero no se considera lo suficientemente precisa para registrar mediciones individuales de individuos.

No se ha demostrado que los dispositivos de consumo para medir el BIA sean lo suficientemente precisos para su uso en una sola medición y son más adecuados para medir los cambios en la composición corporal a lo largo del tiempo en personas. La medición con dos electrodos, por ejemplo, de pie a pie o de mano a mano, suele ser menos precisa que los métodos con cuatro electrodos (técnica tetrapolar en la que el circuito de corriente lo proporciona un par de electrodos distales con la impedancia medida como la caída de tensión entre un par separado de electrodos proximales). Se pueden utilizar varios electrodos, normalmente ocho, ubicados en las manos y los pies, lo que permite medir la impedancia de los segmentos corporales individuales: brazos, piernas y torso. La ventaja de los dispositivos con múltiples electrodos es que se pueden medir los segmentos corporales simultáneamente sin necesidad de reubicar los electrodos. Los resultados de algunos instrumentos de impedancia probados encontraron límites de concordancia bajos y, en algunos casos, sesgo sistemático en la estimación del porcentaje de grasa visceral, pero buena precisión en la predicción del gasto energético en reposo (GER) en comparación con imágenes por resonancia magnética (IRM) de cuerpo entero y absorciometría de rayos X de energía dual (DXA) más precisas.

La impedancia es sensible a la frecuencia; a baja frecuencia, la corriente eléctrica fluye preferentemente a través del agua extracelular (AEC), mientras que a alta frecuencia la corriente puede atravesar las membranas celulares y, por lo tanto, fluye a través del agua corporal total (ACT). En los dispositivos de espectroscopia de bioimpedancia (BIS), se puede estimar la resistencia a frecuencia cero y alta y, al menos en teoría, debería proporcionar los predictores óptimos de AEC y ACT y, por lo tanto, de la masa corporal libre de grasa, respectivamente. En la práctica, la mejora en la precisión es marginal. Se ha demostrado que el uso de múltiples frecuencias o BIS en dispositivos BIA específicos tiene una alta correlación con DXA al medir el porcentaje de grasa corporal. La correlación con DXA puede ser tan alta como el 99% al medir la masa libre de grasa, si se cumplen pautas estrictas. Es importante reconocer que la correlación no es una medida de precisión o acuerdo entre métodos; los métodos BIA generalmente muestran límites de acuerdo de 2 desviaciones estándar (2DE) con los métodos de referencia (por ejemplo, DXA, MRI o modelo 4C) de alrededor de ±10%.

Las propiedades eléctricas de los tejidos se han descrito desde 1872. Estas propiedades se describieron con más detalle para un rango más amplio de frecuencias y de tejidos, incluidos aquellos que resultaron dañados o sufrieron cambios después de la muerte.

En 1962, Thomasset realizó los estudios originales utilizando mediciones de impedancia eléctrica como índice del agua corporal total (ACT), utilizando dos agujas insertadas por vía subcutánea.

En 1969, Hoffer concluyó que una medición de la impedancia de todo el cuerpo podía predecir el agua corporal total. La ecuación (el valor al cuadrado de la altura dividido por las mediciones de impedancia de la mitad derecha del cuerpo) mostró un coeficiente de correlación de 0,92 con el agua corporal total. Hoffer demostró que esta ecuación se conoce como el índice de impedancia utilizado en el BIA.

En 1983, Nyober validó el uso de la impedancia eléctrica de cuerpo entero para evaluar la composición corporal.

En la década de 1970 se establecieron las bases del BIA, incluidas las que sustentaban las relaciones entre la impedancia y el contenido de agua corporal. Luego, se comercializaron diversos analizadores BIA de frecuencia única, como RJL Systems y su primer medidor de impedancia comercializado.

En la década de 1980, Lukaski, Segal y otros investigadores descubrieron que el uso de una única frecuencia (50 kHz) en el BIA suponía que el cuerpo humano era un solo cilindro, lo que creaba muchas limitaciones técnicas en el BIA. El uso de una única frecuencia era inexacto para las poblaciones que no tenían el tipo de cuerpo estándar. Para mejorar la precisión del BIA, los investigadores crearon ecuaciones empíricas utilizando datos empíricos (género, edad, etnia) para predecir la composición corporal de un usuario.

En 1986, Lukaski publicó ecuaciones empíricas utilizando el índice de impedancia, el peso corporal y la reactancia.

En 1986, Kushner y Scholler publicaron ecuaciones empíricas utilizando el índice de impedancia, el peso corporal y el género.

Sin embargo, las ecuaciones empíricas sólo eran útiles para predecir la composición corporal de la población promedio y eran imprecisas para fines médicos en poblaciones con enfermedades. En 1992, Kushner propuso el uso de múltiples frecuencias para aumentar la precisión de los dispositivos BIA para medir el cuerpo humano como 5 cilindros diferentes (brazo derecho, brazo izquierdo, torso, pierna derecha, pierna izquierda) en lugar de uno. El uso de múltiples frecuencias también distinguiría el agua intracelular y extracelular.

En la década de 1990, el mercado incluía varios analizadores multifrecuencia y un par de dispositivos BIS. El uso de BIA como método de cabecera ha aumentado porque el equipo es portátil y seguro, el procedimiento es simple y no invasivo y los resultados son reproducibles y se obtienen rápidamente. Más recientemente, se ha desarrollado BIA segmentario para superar las inconsistencias entre la resistencia (R) y la masa corporal del tronco.

En 1996, se creó un dispositivo BIA de ocho polos, InBody, que no utilizaba ecuaciones empíricas y que demostró "ofrecer estimaciones precisas de TBW y ECW en mujeres sin necesidad de fórmulas específicas para la población".

En 2018, AURA Devices lanzó el rastreador de actividad física AURA Band con BIA incorporado.

En 2020, BIA estuvo disponible para los usuarios de Apple Watch con el accesorio AURA Strap con sensores incorporados.

A principios de la década de 2020, los relojes inteligentes como el Samsung Galaxy Watch 4 incluían BIA integrados.

La impedancia del tejido celular se puede modelar como una resistencia (que representa el camino extracelular) en paralelo con una resistencia y un condensador en serie (que representan el camino intracelular: la resistencia la del fluido intracelular y el condensador la membrana celular). Esto da como resultado un cambio en la impedancia en función de la frecuencia utilizada en la medición. La impedancia de todo el cuerpo generalmente se mide desde la muñeca hasta el tobillo ipsilateral y utiliza dos (raramente) o cuatro (abrumadoramente) electrodos. En la configuración de 2 electrodos (bipolar) se pasa una pequeña corriente del orden de 1 a 10 μA entre dos electrodos, y se mide el voltaje entre los mismos, mientras que en la disposición tetrapolar la resistencia se mide entre un par separado de electrodos ubicados proximalmente. La disposición tetrapolar es la preferida, ya que la medición no se confunde con la impedancia de la interfaz piel-electrodo.

En el análisis de impedancia bioeléctrica en humanos, se puede obtener una estimación del ángulo de fase que se basa en los cambios en la resistencia y reactancia a medida que la corriente alterna pasa a través de los tejidos, lo que provoca un cambio de fase. Por lo tanto, existe un ángulo de fase para todas las frecuencias de medición, aunque convencionalmente en BIA se considera el ángulo de fase a una frecuencia de medición de 50 kHz. Por lo tanto, el ángulo de fase medido depende de varios factores biológicos. El ángulo de fase es mayor en los hombres que en las mujeres y disminuye con el aumento de la edad.

• Porcentaje de grasa corporal
• Espectroscopia de impedancia
• Tomografía de impedancia eléctrica

• The International Society for Electrical Bioimpedance
• Bioimpedance Analysis Electronic Media Review