Composizione corporea in diagnostica nutrizionale

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1 Composizione corporea in diagnostica nutrizionale Definizione e cenni storici Modelli bi e multicompartimentali Livelli di studio e relativi componenti Metodologie di routine e di ricerca Variazioni fisio-patologiche 1

2 METODI COMPOSIZIONE CORPOREA Metodi di laboratorio Densitometria Dilutometria 40 K scanning DEXA Tecniche per immagine IVNA Metodi clinico epidemiologici Indici peso/altezza Plicometria Circonferenze Impedenzometria Escrezione creatinina ANTROP Deurenberg P

3 METODI COMPOSIZIONE CORPOREA Diretti Indiretti Doppiamente indiretti Analisi autoptica Attivazione neutronica in vivo Densitometria Dilutometria 40 K scanning DEXA Tecniche per immagine Indici peso/altezza Plicometria Circonferenze Impedenzometria Escrezione creatinina Deurenberg P

4 Densitometria corporea La densità corporea è il rapporto tra la massa e il volume corporeo e varia in base al rapporto tra tessuti magri e grassi. *Assumendo la costanza della densità del tessuto magro ( 1.1 kg/l) e grasso (0.9 kg /L) è possibile ricavare la percentuale dei relativi distretti a partire dalla misura della densità del corpo. 4

5 Densitometria corporea La densità del corpo viene per lo più misurata con la tecnica della pesata idrostatica, che applica il "principio di Archimede : Un corpo immerso in un fluido riceve una spinta dal basso versol alto pari al peso del volume del fluido spostato In pratica il corpo in acqua pesa meno e la differenza in peso è pari al peso del liquido spostato Il soggetto viene pesato dapprima in aria e quindi in acqua, la differenza in peso viene utilizzata per ricavare il peso ed il volume del liquido spostato Il volume del liquido spostato è il volume del corpo 5

6 Densità totale = M/V dove V = (Peso in aria - peso in acqua)/densità acqua corretto per volumi intestinali e polmonari Massa totale, M = M 1 + M 2 M 1 massa grassa (densità d 1 = 0.9 g/cc) M 2 massa magra (densità d 2 = 1.1 g/cc) dove: Volume totale, V = V 1 + V 2 Assumendo M = 1 e M 2 = 1 - M 1 si ricava: 1 Densità = (M 1 / d 1 ) + (1 - M 1 / d 2 ) Risolvendo per M M 1 1 = 1/D x d 1 d 2 /(d 2 - d 1 ) - d 1 /(d 2 - d 1 ) Grasso corporeo (% peso) = ( ) x 100 D (SIRI 1956) 6

7 Densità corporea totale = massa/volume = peso in aria volume liquido spostato 7

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9 Tecniche di diluizione Presupposto: concentrazione tracciante x volume di distribuzione = costante dose somministrata volume (TBW o ECW) = concentrazione L'acqua corporea (TBW, total body water) può essere misurata utilizzando appositi indicatori, come l'ossido di deuterio ( 2 H 2 O) o di trizio ( 3 H 2 O). Supponendo costante l'idratazione della FFM (0.73) è possibile calcolare quest'ultima dalla TBW. 9

10 Figura 10 Metodica della diluizione isotopica S o lu zio n e d e ll iso to p o A ssu n zio n e Ne lle tre o r e d i a tte sa n e ss u n a a s su n zio n e d i c ib o o b e va n d e R a c c o lta e P r e lie vo e a n a lisi d e lle u r in e p e r d e te r m in a r e la c o n c e n - tra zio n e d e ll iso to p o. P re lie vo e a n a lisi d e l sa n g u e p e r d e te r m in a r e la c o n c e n tr a zio - n e d e ll iso to p o. 10

11 Misurazione del 40 K *isotopo g-emittente del potassio contenuto nel corpo umano in rapporto stabile con il potassio totale corporeo (TBK, total body potassium) * possibile calcolare quest'ultimo dal primo, misurato tramite appositi g-counters. *Supponendo costante il contenuto di potassio della FFM (68.1 meq/kg), è possibile calcolare quest'ultima da TBK. 11

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13 DEXA - Assorbimetria a raggi x a doppia energia Il doppio raggio fotonico a diversa energia attraversando i tessuti subisce, per diversi fenomeni di interazione atomica, una riduzione di intensità che dipende dallo spessore dei tessuti attraversati e dal loro coefficiente di attenuazione. Dal rapporto fra i due valori di attenuazione (R) è possibile, utilizzando opportune formule, separare il contenuto osseo-minerale dai tessuti molli; questi ultimi possono poi essere distinti in massa grassa e massa alipidica senza componente osseo minerale 13

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17 Modello 3-C mediante assorbimento di raggi x a doppia energia (DXA) 100% 75% 50% 25% Tessuti molli magri Tessuti molli Minerale osseo Tessuti molli magri Grasso 0% 3-C DXA 17

18 Metodologie per immagine costituiscono le metodiche gold standard per la misura del grasso viscerale in particolare la proporzione tra tessuto adiposo viscerale e sottocutaneo a livello addominale (L4-L5) -tomografia assiale computerizzata a causa dell esposizione alle radiazioni, generalmente limitato a pazienti che necessitano di sottoporvisi per altri scopi diagnostici metodo costoso -risonanza magnetica nucleare ulteriore avanzamento diagnostico rispetto alla TAC non espone a radiazioni metodo costoso 18

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20 Attivazione neutronica (IVNAA) unico metodo diretto di studio del corpo umano oltre all analisi chimica del cadavere permette la misura in vivo di : calcio, fosforo, azoto e carbonio e, per derivazione dei compartimenti minerale, proteico e grasso 20

21 Attivazione neutronica (IVNAA) la misura viene effettuata irradiando il soggetto con neutroni veloci di energia nota che interagiscono con gli elementi chimici del corpo (es. calcio o azoto) e provocano emissioni di radiazioni gamma che possono essere misurate per l elevata dose di radiazioni il suo utilizzo viene riservato, insieme all analisi dei cadaveri umani allo sviluppo di modelli di composizione corporea che costituiscono la base dei metodi indiretti di più vasta applicazione 21

22 Composizione corporea in diagnostica nutrizionale Definizione e cenni storici Modelli bi e multicompartimentali Livelli di studio e relativi componenti Metodologie di routine e di ricerca Variazioni fisio-patologiche 22

23 METODI COMPOSIZIONE CORPOREA Metodi di laboratorio Densitometria Dilutometria 40 K scanning DEXA Tecniche per immagine IVNA Metodi clinico epidemiologici Indici peso/altezza Plicometria Circonferenze Impedenzometria Escrezione creatinina ANTROP Deurenberg P

24 ANTROPOMETRIA comprende esami atti a misurare le dimensioni corporee 1-altezza 2-peso 3-pliche 4-circonferenze Misure fondamentali 24

25 Altezza misura di base a cui sono rapportate molte delle misure successive misurata con stadiometro in condizioni standardizzate il soggetto deve essere in posizione eretta con la linea di visione orizzontale, i talloni uniti e le punte divaricate nel bambino lunghezza supino nell anziano arm span 25

26 Peso misura fondamentale che riflette qualunque variazione dei compartimenti corporei misurato con bilancia a pesi mobili su soggetto in biancheria intima sempre alla stessa ora del giorno, con intestini e vescica vuoti variazioni fisiologiche fino a 2-3 kg nell adulto e 1 kg nel bambino 26

27 Valutazione peso corporeo 1) deviazione percentuale % del peso misurato PM rispetto al peso standard PS: % = (PM PS) / PS* 100 2) peso relativo PR: PR = PM / PS * ) indice di massa corporea IMC o body mass index BMI o indice di QUETELET (1869) IMC = PM (in kg) / Altezza (in metri) 2 27

28 Relationship of the mortality ratio for all causes vs body mass index, changes in mortality risk are shown for 5% weight loss (Goldstein 92) 28

29 Mortalità + 30% ogni 5 unità di IMC di cui: 30% malattie vascolari 60% diabete, malattie renali e epatiche 10% tumori 20% malattie respiratorie e altro Lancet, marzo

30 Classificazione del peso corporeo secondo il BMI (kg/m2) Sottopeso grave < 16 Sottopeso moderato Sottopeso lieve Normopeso Sovrappeso Obesità I II Obesità grave III > 40 Clinical Guidelines

31 Peso desiderabile definito in base all altezza corrisponde ad un IMC compreso tra 18.5 e 25.0 (valore medio 22) IMC = peso/ ( altezza in metri) 2 peso desiderabile = IMC desid. * ( altezza in metri) 2 Esempio : uomo di altezza m 1.70 e peso 85 kg IMC = 85/ (1.70 * 1.70) = 29.4 peso desiderabile medio = 22 * (1.70*1.70) = 63.6 minimo = 18.5 * (1.70*1.70) = 53.5 massimo = 25 * (1.70*1.70) =

32 Plicometria -metodo piu comunemente usato a livello clinicoepidemiologico per stimare il grasso corporeo Presupposti lo spessore del tessuto adiposo sottocutaneo riflette una proporzione costante del grasso corporeo totale le aree selezionate per la misurazione rappresentano lo spessore medio del tessuto adiposo sottocutaneo 32

33 Plicometria - misurazione effettuata con plicometro calibrato a esercitare una pressione costante di 10 g/mm 2. ripetuta in doppio o in triplo in ogni sito per migliorare l accuratezza generalmente effettuata sul lato non dominante del corpo 33

34 1 = plica bicipitale; 2 = plica pettorale; 3 = plica addominale; 4 = plica soprailiaca; 5 = plica della coscia anteriore; 6 = plica sottoscapolare; 7 = plica tricipitale; 8 = plica della coscia posteriore. 34

35 Plicometria -sedi di misura piu utilizzate plica tricipitale: sul lato posteriore del braccio a meta distanza tra l estremita dell acromion e dell olecrano plica bicipitale : sul lato anteriore del braccio alla stessa altezza della precedente plica sottoscapolare : al di sotto della punta inferiore della scapola, a 45 circa rispetto alla verticale plica sovrailiaca : al di sopra della cresta iliaca lungo la linea ascellare media 35

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39 Plicometria - validazione la metodologia di riferimento è stata la densitometria mediante pesata idrostatica (UWW) nel 1974 Durnin e Womersley hanno formulato le equazioni per stimare la densità corporea nell adulto (16-72 anni): densità corporea UWW = c m x log pliche il grasso corporeo può essere ricavato dalla formula di Siri (1956) grasso (% peso) = (4.95/densità 4.50) x 100 l errore della metodica varia dal 3 al 5% rispetto alla densitometria (Body fat assessed from total body density and its estimation from skinfold thickness: measurements on 481 men and women aged from 16 to 72 years by JVGA Durnin and J Womersley Institute of Physiology, Glasgow)(Br J Nutr 1974, 32:77) 39

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41 Circonferenze esprimono le dimensioni trasversali dei vari segmenti corporei indici dello stato di nutrizione(es. circonferenza del braccio) o della distribuzione del grasso (es. circonferenze della vita e dei fianchi) Sedi maggiormente utilizzate : braccio vita fianchi coscia polpaccio 41

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43 Antropometria braccio Circonferenza del muscolo Cm = π diametro muscolo dm Diametro muscolo dm = db - 2 (spessore cute + sottocute ) = db - plica tricipitale se diametro braccio db = Cb (circonferenza braccio) π Diametro muscolo = Cb - plica tricipitale π Circonferenza muscolo Cm= π (Cb - π plica tricipitale) π Circonferenza del muscolo = Cb - π plica tricipitale 43

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45 Circonferenza vita,fianchi e rapporto vita/ fianchi o WHR (waist /hip ratio ) il WHR e l indice antropometrico è stato utilizzato per valutare la distribuzione del grasso corporeo valori elevati di questo indice sono associati a maggior rischio di malattie cardiovascolari e diabete piu precisamente viene considerata a maggior rischio la distribuzione del grasso di tipo addominale o androide identificata da valori di WHR > 1 nell uomo e > 0.8 nella donna 45

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47 Lean ME, Han TS, Seidell JC. Lancet, marzo 1998: Peggioramento della qualità di vita e delle condizioni di salute in soggetti con una larga circonferenza della vita indagine su circa 6000 uomini e 7000 donne in Olanda riguardante: -sintomatologia respiratoria -fattori di rischio cardiovascolare -diabete -mal di schiena -difficoltà nella vita quotidiana 47

48 identificate tre classi di individui in base alla circonferenza della vita in cm: classe 1 uomini < cm 94 e donne < cm 80 classe 2 uomini cm e donne cm classe 3 uomini cm 102 e donne cm 88 Conclusioni : Una circonferenza vita > 94 cm nell uomo e 80.0 cm nella donna aumenta molto il rischio di malattia con particolare riguardo a disturbi respiratori, ipercolesterolemia, ipertensione e peggiora la qualità di vita. 48

49 ME Lean et al.,

50 Regressione lineare tra grasso viscerale ottenuto mediante TAC e misure antropometriche in 90 soggetti adulti ambosessi con BMI compreso tra 22 e 50.(Armellini et al, 1998) 50

51 Valutazione distribuzione depositi adiposi Vague J. 1947: androide, diabetogenica, aterogenica ginoide Attualmente: sottocutanea viscerale 51

52 VALUTAZIONE GRASSO VISCERALE In ordine di accuratezza: Tecniche per immagine a scansione multipla Tecniche per immagine a scansione singola ecografia tecniche antropometriche 52

53 VALUTAZIONE GRASSO VISCERALE Tecniche antropometriche: rapporto tra circonferenza vita e fianchi (waist/hip ratio, WHR): androide per valori 0.85 (F) e 1.00(M) circonferenze vita : alto rischio per valori 88 cm(f) e 102 cm (M) 53

54 Definizione BMI (Body Mass Index) Sottopeso <18.5 Rischio relativo Circonferenza vita Uomini 102cm 102cm Donne 88cm 88cm Normopeso aumentato Sovrappeso aumentato Alto Obesità >40 Grado I alto Molto alto Grado II Molto alto Molto alto Grado IIIEnormemente altoenormemente alto 54

55 misure bioelettriche: analisi dell impedenza corporea (BIA) premesse: il corpo umano segue le leggi di Ohm quando e sottoposto al passaggio di una corrente alternata, in particolare secondo la II legge di Ohm : Resistenza = ρ lunghezza Resistenza =ρ lunghezza sezione volume nel caso del corpo umano : lunghezza del conduttore = altezza del soggetto in esame volume del conduttore = acqua corporea totale da cui Acqua Corporea Totale = ρ altezza 2 resistenza 55

56 Impedenza corporea: misura applicando al corpo (total body) o ai suoi segmenti (modalità segmentale) una debolissima corrente elettrica alternata ( 800 µa) a frequenza fissa ( 50 khz) (monofrequenza) o variabile (da 1 Hz a 300 khz )(multifrequenza) rilevando la resistenza elettrica con modalità strettamente standardizzate 56

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58 Impedenza corporea: validazione misura dei compartiemnti idrici con metodica di riferimento tecniche di diluizione l acqua corporea totale (TBW) può essere stiamta mediante appositi indicatori, isotopi stabili dell idrogeno come l ossido di deuterio ( 2 H 2 O) l acqua coprorea extracellulare (ECW) può essere stimata mediante altre sostanze che si distribuiscono solo nello spazio extracellulare come il bromuro di potassio o di sodio In pratica si ricavano apposite equazioni predittive nella forma: Acqua Corporea Totale = a H 2 + b R 58

59 Impedenza corporea: conclusioni la metodologia può essere utilizzata per stimare i compartimenti idrici in situazioni fisiologiche utilizzando equazioni di predizione popolazione specifiche l utilizzazione in situazioni cliniche e dinamiche deve prevedere una accurata validazione la stima della massa magra a partire dai valori bioelettrici presuppone che l idratazione sia costante e pari a circa il 73% l errore della metodica varia dal 3 al 5% rispetto a misure di diluizione o densitometriche 59