Analiza składu ciała metodą impedancji (BIA)

Jak działa analiza składu ciała metodą BIA?

Analiza BIA opiera się na prawie Ohma, które wiąże napięcie z oporem przewodnika. Dobrze uwodniona masa beztłuszczowa przewodzi prąd, a słabo uwodniona tkanka tłuszczowa działa jak izolator. Im więcej wody w organizmie, tym mniejsza impedancja, czyli całkowity opór ciała wobec prądu zmiennego.

Impedancja ma dwie składowe. Rezystancja to opór, jaki stawiają prądowi płyny wewnątrz- i zewnątrzkomórkowe. Reaktancja jest składową pojemnościową: powstaje w błonach komórkowych, które zachowują się jak niedoskonałe kondensatory^{1, 3}. Z ilorazu reaktancji i rezystancji analizator oblicza kąt fazowy, wyrażany w stopniach.

Wynik zależy od częstotliwości prądu. Prąd o niskiej częstotliwości, na przykład 5 kHz, nie przenika przez błony i odzwierciedla tylko wodę zewnątrzkomórkową, a prąd o wysokiej częstotliwości płynie przez płyny wewnątrz- i zewnątrzkomórkowe. Poniżej 5 kHz i powyżej 200 kHz obserwowano słabą powtarzalność pomiaru, dlatego jako najlepszą zaproponowano częstotliwość pośrednią 50 kHz.

Jakie są rodzaje analizatorów BIA?

Analizatory działają w jednym z czterech układów elektrod:

• ręka–ręka: mierzy impedancję górnej części ciała, resztę szacuje algorytmem;
• stopa–stopa: mierzy impedancję dolnej części ciała, resztę szacuje algorytmem;
• bezpośredni segmentowy: mierzy impedancję całego ciała;
• stopa–ręka: rejestruje impedancję czterema elektrodami dla całego ciała albo ośmioma dla poszczególnych segmentów.

Trzy pierwsze układy korzystają z platformy wagi lub uchwytów z elektrodami.

Za wzorcowy wśród analizatorów uznaje się układ stopa–ręka przy jednej częstotliwości 50 kHz. Wynik zależy w nim od ułożenia elektrod, więc może się różnić zależnie od osoby wykonującej pomiar. Znaczenie ma też pozycja ciała: przy pomiarze tych samych osób tym samym aparatem kąt fazowy był niższy na stojąco niż na leżąco, a wyniki na stojąco wykazywały większy rozrzut.

Co analizator BIA mierzy, a co szacuje?

Bezpośrednim wynikiem pomiaru są rezystancja i reaktancja. Kąt fazowy i analiza wektorowa (BIVA), czyli przedstawienie rezystancji i reaktancji jako wektora na wykresie, również należą do wartości mierzonych, bo powstają bez równań predykcyjnych i modeli składu ciała^{3, 4}. Masa tłuszczowa, jej udział procentowy, masa beztłuszczowa, woda ciała i masa mięśni szkieletowych są natomiast szacunkami z równań predykcyjnych lub modeli^{3, 4}.

Rezystancja często trafia do równania, które przelicza ją na całkowitą wodę ciała. Wodę można dalej przeliczyć na masę beztłuszczową przy założeniu stałego uwodnienia tkanek⁴. Masę tłuszczową wylicza się na końcu jako różnicę między masą ciała a masą beztłuszczową. Każdy etap dokłada własne założenia i źródła niepewności, przez co rośnie ryzyko błędu w wyniku końcowym.

Równania zawierają zwykle wzrost, masę ciała, wiek i płeć. Dają wiarygodne wyniki na ogół tylko w populacjach podobnych do tej, na której je opracowano. Przegląd systematyczny z 2024 roku zebrał 106 równań, w tym 19 dla sportowców⁵. Część analizatorów pokazuje wyłącznie gotowe parametry składu ciała, bez wartości rezystancji i reaktancji. Uniemożliwia to użycie równań dla sportowców i ogranicza analizę jakościową, opartą na kącie fazowym i wektorze impedancji.

Co wpływa na wynik pomiaru BIA?

Stanowisko konferencji Narodowych Instytutów Zdrowia USA (NIH), opublikowane w 1996 roku, wymienia zmienne wpływające na wynik: pozycję ciała, nawodnienie, jedzenie i picie, temperaturę powietrza i skóry, niedawny wysiłek oraz przewodnictwo elektryczne leżanki. Wiarygodny pomiar wymaga ich standaryzacji⁶.

Na wynik wpływa też pora pomiaru względem posiłku. Impedancję 18 zdrowych osób zmierzono 18 razy w ciągu doby, a w tym czasie badani zjedli trzy identyczne posiłki⁷. Po każdym posiłku impedancja spadała na 2–4 godziny, a spadki sumowały się w ciągu dnia. Po pierwszym posiłku spadek był większy, bo dochodził efekt wstania z pozycji leżącej. Obliczony procent tkanki tłuszczowej różnił się między najwyższym a najniższym pomiarem o 8,8% u kobiet i o 9,9% u mężczyzn.

Badanie 32 trenujących mężczyzn porównało pomiar standaryzowany, po nocnym poście, odpoczynku i przy prawidłowym nawodnieniu, z pomiarem popołudniowym po swobodnym jedzeniu i piciu. W spektroskopii impedancyjnej pomiar popołudniowy dawał duże zmiany masy tłuszczowej i beztłuszczowej⁸. Wpływ wysiłku sprawdzano u 44 zdrowych ochotników w wieku 18–35 lat. Masa mięśni szkieletowych szacowana jednym z dwóch równań była po ćwiczeniach o 0,70 kg mniejsza, a pozostałe parametry z BIA nie zmieniły się znamiennie. Autorzy zalecili, by w miarę możliwości mierzyć po odpoczynku⁹.

Badania wpływu cyklu miesiączkowego na skład ciała dawały sprzeczne wyniki¹⁰. W badaniu 42 kobiet masa ciała w dniach miesiączki rosła o około 0,5 kg, głównie przez zatrzymanie wody zewnątrzkomórkowej. Innych znamiennych statystycznie zmian składu ciała nie stwierdzono. U 36 kobiet, stosujących antykoncepcję hormonalną lub nie, pomiary z czterech dni cyklu różniły się nieznacznie i bez znamienności statystycznej, w BIA i w dwóch innych metodach¹¹.

Jak standaryzuje się pomiar BIA u sportowców?

Zalecenia dla pomiaru u sportowców w układzie stopa–ręka mówią, by powtarzać pomiary o tej samej porze dnia, badać kobiety w tej samej fazie cyklu, zachować stały odstęp od treningu lub zawodów i mierzyć w temperaturze otoczenia 22,3–27,7 °C. Przewidują też interpretację wyniku równaniami i elipsami tolerancji opracowanymi dla sportowców, czyli obszarami na wykresie wektora wyznaczonymi dla danej populacji.

Wyniki z analizatorów różnego typu nie są ze sobą porównywalne. U 30 trenujących mężczyzn pomiary rano na czczo i około 7 godzin później, po swobodnym jedzeniu, piciu i aktywności, powtórzono po 6 miesiącach. Pomiary niestandaryzowane pokazywały na ogół większe zmiany, często w kierunku przeciwnym niż standaryzowane¹². Spektroskopia impedancyjna jako jedyna metoda wykazała dużą zmianę masy tłuszczowej także w pomiarach standaryzowanych. Według wytycznych Europejskiego Towarzystwa Żywienia Klinicznego i Metabolizmu (ESPEN) śledzenie składu ciała w czasie jest możliwe u osób z BMI 16–34 kg/m² bez zaburzeń nawodnienia, ale wymaga ostrożnej interpretacji¹³. Autorzy przeglądu zalecają, by kąt fazowy służył do śledzenia zmian u jednego zawodnika, a nie do porównań między zawodnikami.

Czy BIA jest dokładna u sportowców i dzieci?

W przeglądzie systematycznym 42 badań masa tłuszczowa z BIA zgadzała się z metodami odniesienia niejednolicie, niezależnie od układu pomiaru¹⁴. Układ stopa–ręka z równaniami dla sportowców dawał dobrą zgodność dla masy beztłuszczowej i wody ciała. Równania ogólne zaniżały masę beztłuszczową i płyny ustrojowe.

W przeglądzie 50 badań u dzieci i młodzieży współczynniki korelacji wewnątrzklasowej, czyli miary zgodności powtórzonych pomiarów, wynosiły co najmniej 0,82¹⁵. Różnice między powtórzonymi pomiarami sięgały jednak 7,5–13,4% zmierzonego procentu tkanki tłuszczowej. Według przeglądu 28 badań u dzieci z otyłością w wieku 2–17 lat analiza impedancji zaniża procent i masę tkanki tłuszczowej względem absorpcjometrii rentgenowskiej o dwóch energiach (DXA), a jej dokładność zależy od typu urządzenia¹⁶.

Najczęstsze pytania

Czy posiłek zmienia wynik BIA?

Tak. Impedancja malała po każdym posiłku na 2–4 godziny, a kolejne spadki nakładały się w ciągu dnia. Najwyższy i najniższy pomiar procentu tkanki tłuszczowej z tej samej doby dzieliło 8,8% u kobiet i 9,9% u mężczyzn.

Czy miesiączka wpływa na wynik BIA?

Może, choć wyniki badań nad cyklem miesiączkowym są sprzeczne. U 42 kobiet masa ciała w dniach miesiączki zwiększała się o około 0,5 kg, głównie z powodu zatrzymanej wody zewnątrzkomórkowej, bez innych znamiennych statystycznie zmian składu ciała.

Czy wyniki z różnych analizatorów można porównywać?

Nie, jeśli analizatory są różnego typu. Także kąt fazowy według autorów przeglądu nadaje się do śledzenia zmian u tego samego zawodnika, a nie do zestawiania różnych zawodników.

Czym jest kąt fazowy w BIA?

To wartość w stopniach, którą analizator wylicza z ilorazu reaktancji i rezystancji. Zalicza się ją do wartości mierzonych, bo nie wymaga równań predykcyjnych ani modeli składu ciała^{3, 4}.

Zobacz też: Skład ciała, Metody oceny składu ciała, Wiek metaboliczny, Podstawowa przemiana materii.

Artykuły: Wiek metaboliczny i wiek biologiczny.