Bioimpedancia: principios y aplicacionespara el estudio de la composición

corporal en adultos

PERSPECTIVAS EN NUTRICiÓN HUMANAISSN 0124-4108 Separata. Noviembre de 2005Universidad de Antioquia. Medell in. Colombia págs. 167-176

Juan Carlos Aristizábal Rivera Nutricionista DietistaMagister en Ciencias Básicas Biomédicas.Profesor de Nutrición y Dietética UdeA

María Teresa Restrepo Calle ND UdeA, Magíster en Salud Pública UNAL,Bogotá

INTRODUCCiÓN

La composición corporal se refierea la cuantificación de los componen-tes del cuerpo humano y a la deter-minación de las relaciones cuanti-tativas entre ellos; su estudio se re-conoce hoy en día como una herra-mienta de gran utilidad en áreascomo la nutrición, la medicina, laergonomía, la antropología biológi-ca y las ciencias aplicadas al depor-te (1,2). En la actualidad, para elanálisis de la composición corporalse cuenta con diversidad de mode-los, métodos y técnicas que permi-ten su evaluación desde la formamás simple y práctica; el análisis dedos componentes masa grasa (MG)y masa libre de grasa (MLG) deno-

minada por algunos autores comomasa magra, hasta el método clási-co de disección de cadáveres quepermite una cuantificación detalla-da de cada un de los tejidos queconstituyen el peso corporal (3,4).

La grasa corporal de depósito esuno de los componentes más am-pliamente estudiados del cuerpohumano; ya que representa el resul-tado del balance energético y su in-cremento excesivo conduce a laobesidad, factor de riesgo para eldesarrollo de enfermedades cardio-vasculares (5,6). Por ello, la valora-ción de la composición corporal, yen especial la de los depósitos de

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grasa de reserva, constituye un ele-mento clave en la evaluación y se-guimiento de las intervencionesorientadas a la reducción del tejidoadiposo, la recuperación nutricionalo la ganancia de peso corporal.

En los últimos años se ha incre-mentado el número de métodospara estimar la composición corpo-ral. El análisis de la impedanciabioeléctrica (BIA por sus siglasBioelectrical Impedance Analysis)ha tenido un gran auge por ser unmétodo económico, seguro, rápidoy de fácil aplicación (4,7). Actual-mente, hay en el mercado equipospara el BIA que difieren en el núme-ro de electrodos, intensidad, voltajey frecuencia de la corriente eléctri-ca que generan. De igual forma,existen diferencias en la aplicacióndel método (posición del sujeto, ubi-cación de los electrodos, distanciaentre ellos, etc.). Finalmente, estosequipos se están empleando paravalorar hombres y mujeres de dis-tintos grupos de edad, etnia y gradode actividad física, tanto en perso-nas sanas como con diversas pato-logías (8, 9,10). Lo cual ha genera-do interrogantes acerca de la utili-dad y validez del BIA, por ello, losInstitutos Nacionales de Salud de losEstados Unidos (NIH por sus siglasNational Institutes of Health) y laSociedad Europea para la NutriciónClínica y el Metabolismo (ESPEN porsus siglas The European Society forClinical Nutrition and MetaboJism)han efectuado encuentros de exper-tos para discutir la validez del méto-do y elaborar directrices que permi-tan su estandarización (11,12,13). El

objetivo de éste articulo es presen-tar un resumen de los principios,aplicaciones y limitaciones del BIApara el estudio de la composicióncorporal en adultos, además, pre-sentar las principales conclusionesy recomendaciones elaboradas poréstos grupos de expertos.

PRINCIPIOS DEL BIA

La impedancia es la oposición queofrece un conductor al paso de lacorriente eléctrica alterna, esta opo-sición en los sistemas biológicos seconoce como bioimpedancia (Z) yestá compuesta por dos vectores;la resistencia (R) y la reactancia (X).La resistencia es la oposición "pura"del conductor al flujo de electronesy la reactancia es una oposición"adicional" del conductor que depen-de de su capacidad de almacenarenergía (14).

En un cable de conducción de ener-gía que tiene un área transversaluniforme, que esta compuesto de unmaterial homogéneo y por ello tie-ne una resistividad específica cons-tante, su volumen se puede calcu-lar a partir de la oposición que pre-senta al flujo de la corriente eléctri-ca. Figura 1.

Para la aplicación del BIA tradicio-nalmente se emplea un equipo quegenera una corriente eléctrica im-perceptible menor de 1 miliamperio,a una frecuencia de 50 Khz. La con-ducción de la corriente eléctrica enel cuerpo humano ocurre a travésde los electrolitos disueltos en loscompartimientos acuosos del orga-nismo, así los tejidos que contienen

Cilindro

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Longitud

Figura 1. Modelo de cilindro que muestra la relación entre resistencia y volumen. En un cilindro de mate-rial homogéneo que tiene una resistividad especifica constante (p) y un área transversal uniforme (A). laoposición que ofrece al paso de la corriente eléctrica (R) es directamente proporcional a su longitud (L) einversamenle proporcional a su área, R=pUA. Asi el volumen del conductor (V) es igual a V=pL2/R, dadoque V=L*A.

mayor proporción de agua y elec-trolitos disueltos tales como las vís-ceras, el tejído muscular y la san-gre, son buenos conductores de lacorriente eléctrica, por el contrarioel tejido graso y los espacios llenosde aire se oponen al paso de ésta(14,15). Así, la oposición al paso dela corriente eléctrica en el organis-mo es inversamente proporcional alcontenido de agua corporal total(ACT) y de MLG (16).

En la aplicación del BIA a los sereshumanos se asumen los siguientessupuestos, primero que el cuerpopuede ser modelado como un con-ductor cilíndrico de área transversaluniforme, y segundo, que este cilin-dro esta compuesto de un materialhomogéneo y por ello tiene unaresistividad específica constante(14,17). Sin embargo, la ecuaciónV=pL2/R como tal no se utiliza di-rectamente en el BIA, en lugar deello, se asumen estos supuestospara hallar un parámetro estadísti-co de utilidad en los seres huma-nos. Por ejemplo, la longitud del

conductor es reemplazada por laestatura del individuo para construirel índice de bioimpedancia (Estatu-ra2/R) el cual se emplea como unavariable independiente en un proce-so de regresión estadística, usual-mente, contra el ACT o la MLG (18).Dado que la forma de la figura hu-mana difiere del modelo cilíndricoempleado en el BIA, algunos inves-tigadores incluyen en sus ecua-ciones de regresión otras variablescomo la edad, el sexo, el peso cor-poral, el grupo étnico e incluso al-gunos perímetros corporales, con elfin de mejorar la precisión y validezdel método (8,19).

Para estimar la composición corpo-ral el BIA emplea el modelo de doscomponentes que fracciona el cuer-po humano en MG con una densi-dad promedio de 0,9007 g/mL y enMLG con una densidad promedio de1,1000 g/mL. Este modelo asumeuna constante de hidratación de0.73 para la MLG en un adulto eu-trófico, lo cual permite su estimacióna partir del ACT (3,20).

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Las ecuaciones que utiliza el BIA sehan desarrollado, principalmente, enpoblaciones blancas europeas o enindividuos norteamericanos blancosno hispánicos, los datos obtenidosen poblaciones latinoamericanas,negras y asiáticas son escasos(11,12). Es importante considerarque las ecuaciones derivadas deuna población específica, sólo sedeben utilizar en las personas queposeen características similares aésta, especialmente en lo referentea la edad, el sexo, el grupo étnico yel grado de actividad física (11,12).Aunque los equipos de BIA traenincorporadas las ecuaciones paraestimar la composición corporal, al-gunos de ellos generan, además, losvalores de R, X e Z, lo cual haceposible aplicar ecuaciones diferen-tes que se ajusten mejor a las ca-racterísticas de la población en es-tudio. La ESPEN ha publicado un lis-tado de las principales ecuacionesderivadas desde 1990 para el BIAcon sus características más sobre-salientes en G/in Nutr 2004;23:1226-1242.

TÉCNICAS EMPLEADAS

En la medición de la bioimpedanciase utilizan puntos anatómicos dife-rentes para la ubicación de los elec-trodos, este es un aspecto crítico delprocedimiento que se debe estan-darizar, dado que un desplazamien-to de un centímetro en los mismospuede resultar en una variación del2% de la resistencia (11). Por ello,se ha recomendado emplear la téc-nica validada por Hoffer, en la cualal sujeto en posición decubito supi-no se le colocan cuatro electrodossobre el hemicuerpo derecho, dosdístales, en la articulación metacar-pofalángica y metatarsofalángicapara la aplicación de la corrienteeléctrica, y dos proximales, en laprominencia psiforme de la muñe-ca y entre los maleolos medial y la-teral del tobillo para la medición dela impedancia bioeléctrica. Otrospuntos anatómicos empleados parala ubicación de los electrodos sonlas plantas de los pies y las palmasde las manos (21). Figura 2.

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e) Técnica mano a piea) Técnica pie a pie b) Técnica mano a mano

Figura 2. Ubicación de los electrodos y via de la corriente eléctrica en el BIA. a) Técnica pie a pie; lacorriente eléctrica fluye principalmente por el segmento inferior del cuerpo; b) Técnica mano a mano; lacorriente eléctrica fluye principalmente por el segmento superior del cuerpo; e) Técnica mano a pie; lacorriente eléctrica fluye principalmente por el hemicuerpo derecho. (Adaptado con autorización de EllisKJ. Selected Body Composition Methods Can Be Used in Field Studies. J Nutr 2001; 131 :S1589-S1595).

Las principales críticas a la ubica-ción de los electrodos en las plan-tas de los pies se refieren a queestas presentan una mayor resisten-cia al paso de la corriente eléctrica,la cual es afectada por el grosor y lahumedad de la piel; además, se hanencontrado limitaciones de la técni-ca en cuanto a la sensibilidad paraevaluar personas que presentanobesidad androide o una mayor acu-mulación de grasa en el segmentosuperior del cuerpo, ya que la co-rriente eléctrica sigue la vía de con-ducción más corta y esta región se-ría subvalorada (21,22). Limitacio-nes similares se señalan para la téc-nica mano a mano, en donde al con-trario de la técnica pie a pie, la co-rriente eléctrica atraviesa principal-mente el segmento superior y el in-ferior sería subvalorado (21).

Aunque la técnica mano a pie vali-dada por Hoffer es la más recomen-dada de igual forma posee limitacio-nes, dado que la corriente eléctricafluye más fácilmente por áreastransversales grandes como el tron-co, la mayor resistencia es presen-tada por áreas transversales peque-ñas como las extremidades; así elbrazo y el antebrazo que contribu-yen aproximadamente con e14% delpeso corporal pueden generar has-ta e145% de la resistencia total, porel contrario, el tronco que contribu-ye aproximadamente con e145% delpeso corporal puede generar menosaún del 14% de la resistencia total(11,13). Como se puede observarésta técnica brinda un valor despro-porcionado a las extremidades, porello se han realizado estudios con

la aplicación del BIA por segmen-tos corporales, donde en lugar deanalizar el cuerpo como un cilindrode área transversal uniforme, éstese aborda como la unión de cincocilindros de áreas diferentes; dosextremidades superiores, dos infe-riores y el tronco; aún no hay con-senso para la ubicación de los elec-trodos ni de la forma de analizar losvalores del BIA segmentario (13,23,24).

Los resultados del estudio de lacomposición corporal obtenidos enun mismo individuo o grupos de in-dividuos con diferentes equipos deBIA no deben ser comparados en-tre sí; ya que puede haber diferen-cias significativas en las ecuacionesque éstos utilizan para estimar lacomposición corporal, especialmen-te en lo referente a las característi-cas de la población utilizada paradiseñar la ecuación (edad, sexo,grupo étnico y grado de actividadfísica) y en el método de referenciaempleado para la validación de lamisma (18).

APLICACIONES Y LIMITACIONESDELBIA

Las ecuaciones para estimar lacomposición corporal con el BIAson específicas de población, de-bido a que el contenido de ACT yde electrolitos de las personas esmodificado por variables como laedad, el sexo, el grupo étnico y elgrado de actividad física (11,13).Cuando se selecciona adecuada-mente una ecuación y se aplica latécnica con rigurosidad, el BIA hamostrado ser útil para estimar el

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ACT y la composición corporal enadultos saludables, en personascon obesidad leve a moderada yenindividuos con enfermedades queno alteran la homeostasis de los lí-quidos y electrolitos (12,13).

En pacientes con cirrosis hepática,trauma múltiple, enfermedades pul-monares, cardiacas o renales quegeneran ascitis, edema, sobrehidra-tación u otros disturbios hidroelec-trolíticos, los resultados del BIA de-ben ser interpretados con cautelapor la probable violación de sus su-puestos. De igual forma, en los pa-cientes críticamente enfermos en loscuales hay modificaciones en la re-lación entre el ACT y la bioimpe-dancia y entre la proporción del ACTy la MLG, la validez del método hasido cuestionada (13,25).

En los individuos obesos el agua yla masa corporal están ubicadas enuna alta proporción en el tronco conrelación a las extremidades, sin em-bargo, como el tronco contribuyepoco a la impedancia corporal total,esta situación podría conducir a unaestimación inadecuada de la com-posición corporal y de sus variacio-nes, cuando se aplican a sujetosobesos ecuaciones de BIA deriva-das de poblaciones saludables. Deigual forma, el BIA no parece ser degran utilidad para medir los cambiosa corto plazo en la composición cor-poral de los sujetos obesos que ha-cen dieta, probablemente por la pér-dida desproporcionada de agua cor-poral en relación a la pérdida de MG(11).

A sí mismo, el BIA tiene aplicaciónlimitada en poblaciones con fuertesasimetrías como amputaciones,semiparálisis y condiciones neuro-musculares que producen cambiosen la perfusión o atrofia de los teji-dos corporales. Para superar estaslimitaciones están en desarrollootras aplicaciones del BIA como sonlos métodos multi-frecuencia, es-pectrometría de frecuencias y aná-lisis de los vectores de R y X. Estasaplicaciones han mostrado ser demayor utilidad bajo condiciones pa-tológicas y además permiten esti-mar la distribución del ACT en loscompartimientos intracelular y extra-celular, pero aún se requiere mayorinvestigación, validación yestanda-rización de sus protocolos (15,25).

En el área del deporte ha habido ungran interés en el uso del BIA, dadoque la composición corporal tieneun efecto significativo sobre el ren-dimiento deportivo. Sin embargo, laaplicación del método a los depor-tistas presenta algunas dificultades.Primero es necesario controlar va-riables como el grado de hidrata-ción, la temperatura corporal, losdepósitos de glucogeno y la activi-dad física reciente que modifican losresultados del BIA (26). Segundo, lanecesidad de una ecuación especí-fica diseñada para un grupo parti-cular de deportistas que posea ca-racterísticas similares en cuanto ala edad, el sexo, el peso, la estatu-ra, la proporcionalidad y la compo-sición corporal (27). Por ello, el BIAen el área deportiva es de mayorutilidad para la descripción de gru-

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pos de deportistas que para el se-guimiento y la evaluación indivi-dual de los cambios en la composi-ción corporal (27).

Finalmente, dado que el BIA mideuna propiedad del cuerpo humanoque depende de la homeostasis delos líquidos y electrolitos corporales;la impedancia del organismo pue-

El BIA ha demostrado ser validopara estimar la composición cor-poral en sujetos saludables queno presentan delgadez ni obesi-dad extrema, cuando se aplicauna ecuación apropiada y se si-guen los procedimientos esta n-darizados.

Las ecuaciones que utiliza el BIAson específicas de cada pobla-ción, por ello, sólo se deben apli-car a las personas que poseencaracterísticas similares a lapoblación de la cual fueron deri-vadas, especialmente en lo re-ferente a la edad, el sexo, el gru-po étnico y el grado de actividadfisica.

La técnica recomendada para laaplicación de los electrodos es lavalidada por Hoffer, en la cual alsujeto en posición decubito su-pino se le colocan 4 electrodossobre el hemicuerpo derecho,dos en la mano y dos en el pie.

de ser modificada por variablescomo el consumo de alimentos ybebidas, la actividad física resien-te, la temperatura y posición delcuerpo en el momento de realizarla prueba, entre otras. Por lo tanto,se deben estandarizar los protoco-los y procedimientos para minimizarlos errores en la medición (11, 12,16).

Las aplicaciones del BIA multi-frecuencia, espectrometría defrecuencias y análisis de los vec-tores de resistencia y reactanciahan mostrado ser de mayor uti-lidad bajo condiciones patológi-cas que el método tradicional de50 kHz, pero aún se requieremayor investigación y validaciónde éstas técnicas.

El BIA es afectado por un sinnú-mero de variables que modificano alteran el balance de los líqui-dos y electrolitos, por ello es in-dispensable seguir los protoco-los estandarizados para obtenerresultados confiables.

El BIA no parece ser de gran uti-lidad para medir los cambios acorto plazo en la composicióncorporal de los sujetos obesosque hacen dieta, probablemen-te por la pérdida despropor-cionada de agua corporal en re-lación a la pérdida de MG.

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