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Bioimpedância fundamentos teóricos e aplicabilidade

1. INTRODUÇÃO:

A medição da composição corporal constitui um elemento fundamental na avaliação do estado de nutrição, como também do estado clínico do paciente. É claro que é interessante de avaliar na hora o tipo de excesso ponderável no obeso, o tipo de forma de peso quando o catabolismo é importante (câncer, AIDS,...), nos casos de desnutrição (pessoas adultas, anorexia), a avaliação de um programa de treinamento para o esportista, etc.

Hoje em dia é relativamente fácil dosar substâncias que estão em quantidades ínfimas em nosso organismo (hormônios, oligo-elementos, vitaminas,...) sendo ainda difícil dosar as substâncias e os componentes fundamentais do nosso corpo, ou seja, a massa magra, a massa gordurosa e a água. Sabe-se dosar uma substância que se encontra em nanogramas por mililitros de sangue, mais ainda é difícil medir várias dezenas de quilos de gordura.

A maioria das técnicas desenvolvida divide o organismo em dois componentes principais: a massa magra ( Free Fat Mass: FFM, ou Lean Body Mass: LBM ) e a massa gordurosa ( FAT ). Algumas técnicas calculam a quantidade de massa magra, enquanto outras calculam a proporção entre a massa magra e a massa gordurosa. A maioria das técnicas que calculam a massa magra baseia-se na medida da água corporal total ( Total Body Water: TBW ) admitindo que o medidor seja repartido de maneira homogênea na água corporal. Existe efetivamente uma correlação estreita entre TBW e FFM: por termo médio, a massa magra contem um 73.2 % de água. A água corporal total pode-se calcular, ou seja, por diluição de um isótopo estável (D 2 O) ou por diluição de uma molécula estável (uretra, metanol) que passa pelo compartimento hídrico. É claro, que para que estas medidas sejam válidas é necessário que estes delineadores sejam distribuídos de maneira uniforme no TBW. De maneira semelhante, alguns métodos para medir o volume de distribuição de gases lipossolúveis permitem calcular a massa gordurosa.

O método das pregas cutâneas (plicometria) da um reflexo direto da espessura do panículo adiposo infracutâneo que está em boa correlação com a massa gordurosa total.

As técnicas anatômicas (tomografia transversa, R.M.N., absorciometría bifotónica) medem os componentes de maneira conjunta, enquanto que ás medidas de densidade do corpo humano mede a relação entre os dois componentes.

As medições de TBW e as medições anatômicas são muito caras, necessitam de uma tecnologia alta, assim como de um equipamento adequado, e que usam em geral unicamente com fins de investigação.

Medir a densidade corporal total requer, alem de uma aparelhagem sofisticada, de uma cooperação importante de parte do paciente (imersão total na água) e por isto não pode ser aplicada em varias situações.

Outras técnicas antropométricas, baseadas na medição do peso, e da altura, de diversos perímetros e de outras circunferências são simples, não invasivas e que o paciente suporta bem. Numerosas formulas e tabelas foram publicadas. Mesmo assim a exatidão destes métodos é geralmente limitada a pessoas nos quais a sua distribuição adiposa não se distancia muito da média.. Não se pode usar na Suécia uma tabela que permite conhecer a proporção da matéria gordurosa, se esta tabela se fez a base de dados recolhidos na Itália. Por esta ração, estes métodos geralmente proporcionam resultados pouco confiáveis. Alem disto requerem  um aguçado tato e devem ser rigorosamente normalizados.

A impedanciometria se baseia nas propriedades da condução elétrica do corpo humano. Oferece numerosas vantagens em relação com as técnicas descritas anteriormente de forma breve: aparelho de baixo custo, muito rápido, e transportável. A forma de reproduzir as medidas é muito satisfatória. A medição se realiza com grande facilidade e não necessita treinamento particular. O resultado é direto, já que não é necessário nenhuma tabela de conversão.

Mesmo assim é importante esclarecer de antemão dois pontos:

a)   A técnica é simples, mas interpretar os resultados é difícil (como em todos as ramas da medicina).

b)  Lamentavelmente no mercado existem aparelhos que não são nada satisfatórios. Certos aparelhos são mal concebidos e não cumprem com os requisitos mínimos para se obter medições corretas

Com BIOMATRIX, nosso objetivo tem sido ultrapassar estes critérios mínimos, especialmente no caso da precisão da medição da impedância a 100 khz.

II.   PRINCIPIOS DE MEDIÇÃO:

O principio de base é extremamente simples: tanto mais rico é um corpo em água, melhor condutor elétrico ele é. Quanto mais pobre em água (então, rico em gordura), ele se torna pior condutor.

Em 1965, Thomasset descobriu em Lyon as propriedades de condutores elétricos dos tecidos vivos.

A resistência de um condutor deste tipo é proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional a sua seção.

Com a finalidade de facilitar o cálculo e a compreensão, considera-se o corpo humano como composição de diferentes Cilindros (figura 1).

 

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No caso de um simples Cilindro:

Impedância (Z) = k 1   x   W   x    (longitude / seção)

K 1 = constante

W   = condução elétrica específica

Como a massa gordurosa é debilmente hidratada, e por isso é um bom isolante elétrico, a corrente cruza quase que exclusivamente na massa magra. Esta é proporcional ao volume deste condutor:

Massa magra = K 2   x   P   x   Longitude   x   Seção

K 2  =  constante

P      =  densidade (kg/litro)

A começar por estas duas equações, a massa magra pode ser deduzida sem conhecer a seção:

Massa magra = K 1  x   K 2  x  w  x  p  x  (Comprimento 2 / Impedância ).

A medição por B.E.I. consiste então em medir o “ volume de condução elétrica é do tipo iônica assim, essencialmente, a condutividade depende do conteúdo dos diferentes componentes”.

No organismo humano, a condutividade elétrica é do tipo iônica e depende essencialmente do conteúdo eletrolítico dos diferentes componentes.

Como a massa magra contém a parte principal da água e dos eletrolíticos em solução (um adipócito comporta +/- 80 % de triglicérides), esta massa magra é um bom condutor elétrico. O tecido adiposo e o tecido ósseo estão nitidamente menos hidratados e tem como resultado um poder isolante muito importante.O volume de condução elétrica do corpo humano constitui então o índice da massa gordurosa.

A membrana celular está constituída de uma dupla capa de fosfo - lipídios e de proteínas polares separadas por uma capa de lipídios não condutores. Por isso, a zona intracelular ( M.I.T.) está isolada eletricamente da zona extracelular ( M.E.C.).

As células vão agir como capacitores   . O “ circuito elétrico ” do corpo humano conta com uma capacidade e uma resistência em serie ( M.I.C.) colocadas em paralelo com uma resistência ( M.E.C.). Um circuito desse tipo vai provocar uma defasagem e a impedância total será a resultante da freqüência do sinal aplicado. Com      uma freqüência baixa, como a impedância das membranas celulares é importante, o circuito será praticamente meramente resistivo, entretanto  com a freqüência alta, o efeito capacitor das membranas celulares vai permitir que uma parte da corrente passe pelo M.I.C. e que provoque uma importante defasagem. A reativação dependerá da capacidade do “condensador celular” e proporcionará um índice da massa celular.

O volume de condutividade medida com freqüência baixa corresponde essencialmente ao M.E.C. da massa gordurosa, entretanto que o volume de condutividade medido com alta freqüência corresponde aos M.I.C. e M.E.C, ou seja, a massa magra total.

A B.E.I. é a soma vetorial da resistência e da reação. Permite determinar a água corporal e a massa magra. A partir destes parâmetros a massa gordurosa e a porcentagem da massa gordurosa podem-se determinar ( FAT = TBM – FFM ).

Estas considerações são técnicas e documentais. Mesmo assim, vão permitir formular as características obrigatórias de um aparelho que permita uma medição correta e confiável da composição corporal por impedanciometría.

III.    LIMITES DESTE MÉTODO:

A B.E.I é então um método de medição indireta. Como todos os métodos deste tipo, a impedanciometría fornece resultados confiáveis somente se o coletivo de pacientes é diretamente comparável com aquele que foi usado para a elaboração das equações de predição.

Além disso, o organismo não está composto de um conjunto de cilindros perfeitamente simétricos em todo seu comprimento. Nosso organismo conta com cinco cilindros, dois compridos e finos para os membros superiores, dois compridos e de complexão média para as pernas, e um, volumoso e curto para o tronco.

Como a resistência é inversamente proporcional a resistência da seção, os quatro membros constituirão a maioria da resistência corporal total (entre um 88% e um 95%), entretanto que o tronco representando o 50% da massa corporal contribui só em uma proporção de um 5% até um 12% da resistência total.

A avaliação de FFM faz intervir a longitude do condutor. Mais a longitude só é usada em poucos casos. Quase as totalidades das equações fazem intervir somente a altura do paciente, e não a longitude real do circuito elétrico (braços + troncos + pernas).

Na primeira equação descrita anteriormente, a resistência específica (w) geralmente considera-se como uma constante física. Mas no meio biológico, esta “constante” pode variar em função do tipo de tecido, o seu grau de hidratação e sua concentração de eletrólitos. Estes eletrólitos dependem fortemente da idade do paciente.

Para estar completo, temos de saber que os sistemas atuais compensam estes problemas por que utilizam equações cada vez mais adaptadas. O software do BIOMATRIX foi concebido para permitir o upgrade permanente do sistema em função da evolução das equações.       

IV.   DESENVOLVIMENTO DA MEDIÇÃO:

A determinação da impedância se realiza graças a dois pares de eletrodos conectados a um “Ohmiometro”. Um par de eletrodos está conectado ao nível da mão direita, o segundo par, ao nível do tornozelo direito.

O uso destes quatro eletrodos permite que se libere da resistência devida aos tecidos cutâneos.   Efetivamente , a   pele apresenta  uma   resistência    que   oscila    entre        300 e 1.000.000 Ohm/cm2, segundo a espessura da capa córnea. Esta medida da resistência cutânea é importante; infelizmente, certos aparelhos não a levam em consideração.

Gera-se uma corrente de pouca intensidade (100 ou 800 ua) entre os dois eletrodos distais. Mede-se a queda da tensão entre os dois eletrodos próximos. Como estes não conduzem corrente, a impedância medida exclui a contribuição da pele.

Segundo a freqüência usada, mede-se o M.I.C e o M.E.C.

Com baixa freqüência (1,5 e 10 kHz), a corrente passa unicamente no M.E.C enquanto que com freqüências mais altas (50 e principalmente 100 kHz), a corrente atravessa o conjunto de fluídos do nosso organismo. A eleição da freqüência depende então do espaço que se deseja medir.

Hoje em dia, sabe-se que a possibilidade de usar uma freqüência de 100 kHz é indispensável

para medir a totalidade das zonas. Ao contrário, experiências com freqüências superiores (Deurenberg: 350 kHz) não parecem mostrar uma vantagem superior.

V.   CONDIÇÕES NECESSÁRIAS PARA UMA BOA MEDIÇÃO POR B.E.I.:

Em teoria, temos aqui as condições ótimas de medida da composição corporal por B.E.I.·

Na prática, geralmente é difícil cumprir com o conjunto destes requisitos. Mais isto conta também para outros tipos de medidas antropométricas. O simples fato de medir o peso de um paciente, por exemplo, geralmente é falsificado por numerosos fatores: bexiga não esvaziada, paciente que não está em jejum, etc.

·        Sujeito em jejum 4 horas (mínimo 2 horas)

·        Nenhum exercício físico nas 12 horas anteriores

·        Nenhuma bebida alcoólica nas 24 horas anteriores

·        Os pontos de localização dos eletrodos devem ser desengordurados (álcool)

·        O sujeito deve estar deitado de costas e relaxado

·        Os membros inferiores não podem estar encostados

·        Os membros superiores não podem tocar o tronco

·        Os eletrodos devem de ser colocados sempre nos mesmos pontos de referência              

VI.  MEDIÇÕES  QUE  PODEM SER FEITAS POR B.E.I.:

·        Massa gordurosa ( FAT )

·        Massa magra ( FFM ou LBM )

·        Água total ( TBW )

·        Água  intracelular ( ICW )

·        Água extracelular (ECW)

Certos aparelhos fornecem somente FAT e FFM (sendo FAT simplesmente determinado pela diferença entre TBM e FFM). Os aparelhos de última geração, ou seja, aqueles que usam a freqüência de 100 kHz (BIOMATRIX), permitem diferenciar ICW e ECW. Expressam-se os valores em cifra absoluta, e também se expressam cada vez mais em cifras relativa (exemplo: 23,56 kg de gordura, ou seja, 37,12 % do peso).

A maioria dos aparelhos mede os cinco componentes denominados anteriormente, mas o BIOMATRIX permite determinar também novas opções: o Body Cell Mass (BCM), o extra celular Mass (ECM), o potássio intercambiável (Ke), e o índice nutricional.

Body Cell Mass:

Determinado por Schizgal em 1990, esta noção de massa celular corporal é extremamente importante nos casos de desnutrição (câncer, anorexia,...) nos quais é muito importante definir a perda de peso, e mais especialmente a massa magra. Em alguns casos, pode-se observar uma perda do BCM compensada por um incremento do ECM, que nos faz pensar em uma falsa estabilização da massa magra.

A correlação que existe entre o BCM determinado pelo BEI e o que está determinado pelas técnicas de diluição isotópica é excelente (r = 0,93 e p< 0.0001 0).

O BCM também é um bom indicativo do metabolismo de base. As pessoas obesas que possuem um BCM inferior ao 60 % lhes são mais difícil em geral o emagrecimento.

Na/K:

Igualmente determinado por Schizgal. Permitiu colocar em evidencia uma boa relação entre Na/K e ECM/BCM (r = 0.93 e p< 0.001). Aqui também, as técnicas de diluições isotópicas foram usadas para determinar a relação.

Na/K parece ser uma excelente forma de determinar o estatuto nutricional. Considera-se que há desnutrição se Na/K é superior a 1.22.

Cuidado, temos de ser prudentes na hora de usar e estudar Na/K. Atualmente a investigação não conseguiu definir ainda equações adaptadas a todos os tipos de populações.

Índice nutricional:

Descoberto por Thomasset é a relação entre a impedância (Z) medida com uma freqüência de 5 kHz e a que se mede com 100 khz.

Este índice nutricional então é um tipo de reflexo entre MIC (100 kHz) e o MEC (um kHz ou cinco kHz)

As variações destes compartimentos consideram-se como conseqüências do estado emocional.

Aqui temos algumas referencias:

1.35 até 1.45               adulto de 50 até 60 anos

1.35 até 1.40               adulto de 60 até 70 anos

< 1.30                         adulto de 80 até 90 anos

< 1.20                         adulto de mais de 90 anos

                                   Ou adulto com nefropatia, diabetes, caquexia, com incremento do MEC.

                                   (edemas, obesidade) desequilíbrios eletrolíticos.

< 1.10                         Indivíduo desnutrido ou por debaixo do peso normal

VII.   EXIGENCIAS MÍNIMAS PARA UM APARELHO DE QUALIDADE:

·       Variação entre medidas consecutivas inferior a 0.5 % (trocando ou não os eletrodos)

·     Se compararmos esta técnica com uma medida de referência (deutério, trício, densiometria, água marcada,...) o coeficiente da correlação é em geral superior ao 0.90 %, significação excelente.

·       Para o adulto, o erro padrão para FFM é geralmente de 2.5 até 3.5 quilos (+/- 4% do peso corporal) e de 1.5 até 2.5 kg para TB.

Tabela 1

                                   VALIDADE DA IMPEDANCIOMETRÍA

1)      Variação entre medições consecutivas: inferior ao 0.5%

2)      Comparação com outras técnicas de análise corporal

AUTORES

ANOS

MEDIDAS

REFERENCIAS

RESULTADOS

         

SHIZGAL

1990

LBM

Various Isotopic Solutions

r  =  0.84 - 0.88

p  <  0.0001

         
   

BCM

idem

r  =  0.93

p  <  0.0001

         
   

Na/K

idem

r  =  0.65

p  <  0.0001

         
   

Nae

idem

r  =  0.71

p  <  0.0001

         

SEGAL

1985

LBM

Densitométry

r  =  0.912

p  =  ?

         

BATTISTINI

1992

TBW

Dilution D2O

r  =  0.96

p  =  ?

         

KUSHNER

1990

TBW

Dilution D2O

r  =   0.971

p  =  0.007

         
   

FFM

Dilution D2O

r  =  0.971

p  =  0.007

         

SEGAL

1991

TBW

3H2O

r  =  0.931

p  <  0.001

3)      Para um adulto, o erro padrão é de um 3 – 4 %.

VIII.  CARATERÍSTICAS ESSENCIAIS DO BIOMATRIX:

As suas caraterísticas tiram-se diretamente das explicações dadas anteriormente. Baseiam-se então em fatos científicos e práticos.

1.      O sistema de captação conta com dos pares de eletrodos. O primeiro par coloca-se no pulso e o outro no tornozelo Existe no mercado um aparelho no qual seus eletrodos colocam-se na plataforma da balança. Por isto, somente as abóbadas das plantas estão em contato com estes eletrodos. Como conseqüência, a corrente elétrica passa unicamente pelas pernas e pela pélvis (uma corrente elétrica toma sempre o caminho mais curto). Disto resulta uma apreciação muito ruim da composição corporal por ignorar o tronco e os membros superiores, e um exagero da proporção da água se a pessoa tem celulite (ou edemas) ao nível dos membros inferiores, ou se simplesmente a sua bexiga não está vazia.

2.     Os eletrodos são do tipo “Adesivo” ou similar. Durante certo tempo, um aparelho usava eletrodos subcutâneos. Temos de rechaçar totalmente este sistema visto que a reprodutibilidade e a fiabilidade são medíocres. Simplesmente explica-se pelo fato de que se o eletrodo está colocado no tecido adiposo subcutâneo ou em um vaso sangüíneo, assim modificando a condução elétrica totalmente.

3.     O sistema leva em conta a resistência elétrica cutânea .

4.     Ele usa várias freqüências . A freqüência de 100 kHz é a fundamental.

5.    Biomatrix tem na sua memória uma quantidade muito importante de equações que o sistema selecionará automaticamente, ou que o usuário selecionará manualmente. Efetivamente, não se pode usar uma mesma equação para determinar a massa gordurosa de um desportista de alto nível e a de um obeso.

De uma maneira acessória, o sistema pode facilitar o trabalho diário:

·       sistema conectado a um computador para colocar na memória e administrar os dados,

·       sistema transportável,

·      sistema independente do nível energético ( alimentação mais por acumulador do que pelo sistema direto na rede) .

Euromi do Brasil Ltda

Calçada dos Antares, 71 – Conjunto 01 – Centro de Apoio II CEP 06483-515 – Alphaville - Santana de Parnaíba - SP Tel. 11-4153-8348 – Fax. 11-4153-8425

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