VALUTAZIONE DELLA COMPOSIZIONE CORPOREA E DENSITOMETRIA

Transcript

1 STRUTTURA, DIMENSIONI E COMPOSIZIONE DEL CORPO VALUTAZIONE DELLA COMPOSIZIONE CORPOREA E DENSITOMETRIA Ø Le dimensioni corporee sono determinate da Peso Altezza Ø La struttura corporea viene determinata da: Muscolarità Linearità Distribuzione dei grassi Ø La composizione corporea fa riferimento alla composizione chimica del corpo, ed è determinata da Massa grassa Massa magra COMPOSIZIONE CORPOREA Descrive le percentuali di grasso, ossa, muscoli, e il fluido che compongono il peso corporeo. DIFFERENZA TRA PESO E Due persone che hanno lo stesso peso possono sembrare completamente differenti perchè hanno una differente composizione corporea VS. PESO CORPOREO Vantaggi Ø Valutazione diretta del grasso corporeo: Sovrappeso Eccessiva massa muscolare Atleti Stabilire le necessità di perdere peso Depositi inadeguati nei pazienti Ø Possibilità di monitoraggio delle modifiche Qualità della perdita di peso Effetti della terapia medica VS. PESO CORPOREO Limiti Ø Informazioni relativamente limitate Ø Tutte le valutazioni sono stime con conseguenti possibili Errori negli algoritmi Errori di calcolo da parte dell operatore Ø Limitata comprensione da parte dei pazienti 1

2 IMPORTANZA DELLA VALUTAZIONE DELLA VARIABILI CHE INFLUENZANO LA ü Stato di salute ü Prestazioni fisiche ü Aspetto ü Longevità VARIABILI (NON TRASMISSIBILI) CHE INFLUENZANO LA Sesso Età Stato nutrizionale Stato idroelettrolitico Distribuzione del tessuto adiposo Condizioni fisiologiche particolari Malattie... E SESSO Esistono differenze legate al sesso ed all età nella composizione corporea. Secondo il National Institute of Health Un maschio adulto in buona salute deve avere una percentuale di grasso tra il 13 e il 18% Una donna sana dovrebbe avere una percentuale di grassi tra il 20 e il 25% Nei giovani, l intervallo ottimale di massa grassa dovrebbe essere del 10-20% per i ragazzi e del 15-25% per le ragazze. Queste differenze sono legate al fatto che il giovane ha un corpo ancora in crescita Valori oltre questi livelli sono indice di un eccesso di grassi corporei : EFFETTO DI SESSO ED ETÀ : CAMBIAMENTI LEGATI ALL ETÀ Massa magra Massa muscolare Tessuto adiposo Percentuale corporea 100% 80% 60% 40% 20% 0% Giovane Adulto Anziano Con l aumentare dell età si ha: Riduzione massa muscolare con riduzione della sintesi proteica Aumento del grasso addominale con riduzione dell ossidazione degli acidi grassi ed aumento del loro accumulo 2

3 MODELLI DI COMPOSIZIONE CORPOREA Modello a due compartimenti Ø Creato da Benke nel 1942 Ø Composto essenzialmente da: Massa grassa Massa magra Ø La massa magra resta costante nel tempo (per fasce di età e di popolazione). Ø La variazione della densità corporea in un organismo è dovuta dalla variazione della massa grassa Ø Metodica di riferimento: Pesata idrostatica Ø Risente di variazioni per l eccessiva semplificazione (p.e. lo stato di idratazione) Ø Create tabelle di riferimento per età e sesso da usare come riferimento Ø Usare tabelle apposite per individui obesi MODELLI DI COMPOSIZIONE CORPOREA Modello a quattro compartimenti Ø Composto essenzialmente da: Acqua, Proteine, Grassi, Minerali Ø Metodiche per lo studio del modello a due compartimenti sono. Assorbimento a doppia emissione di raggi X (DEXA) Tomografia assiale computerizzata (TAC) MODELLI DI COMPOSIZIONE CORPOREA TIPICA Modello a cinque compartimenti Ø La massa non-grassa in questo modello risulta composta differenti compartimenti a densità diverse: Grassi Acqua (73%, densità = 1,00 g/cm 3 ) Proteine (20%, densità = 1,34 g/cm 3 ) Minerali (6%, densità = 3,00 g/cm 3 ) Glicogeno (1%, densità = 1,52 g/cm 3 ) Ø A breve termine i vari componenti non sono costanti, e possono determinare variazioni nella massa magra UOMO DI RIFERIMENTO DONNA DI RIFERIMENTO Composizione corporea (Kg) ,7 (88,1%) Uomo di riferimento Età = anni Altezza = 174,0 cm 31,3 (44,7%) 10,4 (14,9%) 10,5 (15,0%) Grasso corporeo 8,4 (12,0%) 2,1 (3,0%) Composizione corporea (Kg) ,7 48,2 (85,0%) Uomo di riferimento Età = anni Altezza = 163,8 cm 20,4 (36,0%) 6,8 (12,0%) 15,3 (27,0%) Grasso corporeo 8,5 (15,0%) 6,8 (12,0%) 0 Massa corporea Massa magra Muscolo Osso Totale Deposito Essenziali 0 Massa corporea Massa magra Muscolo Osso Totale Deposito Essenziali 3

4 MASSA GRASSA (FM) Composizione corporea = quantità relative di massa grassa e massa magra (ossa, acqua, muscolo, connettivo, organi, denti) del corpo Massa grassa Grassi essenziali = fondamentali per il normale funzionamento del corpo 3-5% del peso corporeo totale nei maschi 8-12% del peso corporeo totale nelle femmine Grassi non essenziali = tessuto adiposo La FM rappresenta la massa lipidica totale del corpo: Trigliceridi, Grassi essenziali Grassi complessi. La FM è espressa in kg e, nell'uomo di riferimento (70kg per 175cm) costituisce circa il 20% del peso corporeo. Il grasso corporeo (anidro) ha una densità costante di 0.9 g/ml. COSA SONO I GRASSI ESSENZIALI? DIFFERENZE LEGATE AL SESSO NEI GRASSI ESSENZIALI Consistono nei grassi immagazzinati negli organi principali, nei muscoli, e nel sistema nervoso centrale Importanti per la gravidanza e le funzioni ormonali Necessari al il normale funzionamento fisiologico: La riduzione del grasso essenziale sotto di un certo importo minimo può compromettere la salute generale. Diete estreme (ed esercizio fisico) possono ridurre le riserve di grassi essenziali Uomo 3% Donne 12% Di questo importo, il 5-9% è dfinito sesso-specifico, e corrisponde al grasso di riserva contenuto nel seno e nelle regioni genitali, al grasso sottocutaneo della parte inferiore del corpo, e ai depositi intramuscolari DIFFERENZE LEGATE AL SESSO NEI GRASSI DI DEPOSITO DISTRIBUZIONE DEL TESSUTO ADIPOSO Il grasso di deposito di accumula principalmente nei tessuti adiposi. Il deposito di grasso include i tessuti adiposi viscerali e il tessuto adiposo depositato sotto la superficie della pelle (chiamato grasso sottocutaneo) Arti superiori Tronco superiore Arti inferiori Polpacci Cosce Uomo 12% Donne 15% Tronco inferiore Le sedi anatomiche comuni per grasso sottocutaneo: tricipiti, regione iliaca, addome, cosce 4

5 MASSA MAGRA (FFM, FAT FREE MASS) MASSA MAGRA (2) E' circa l'80% del peso corporeo nell'uomo di riferimento. Anatomicamente costituita da: Muscoli scheletrici (circa 40% sul peso), Muscoli non scheletrici, organi, cervello e sangue (circa il 32,9%), Scheletro (7,1%). Ha una densità di 1.1 g/ml La massa magra contiene potassio (68,1 meq/kg nei maschi, il 10% in meno nelle femmine) La diminuzione della FFM è un importante indice di malnutrizione Può associarsi a aumentata escrezione di urea e diminuzione degli aminoacidi essenziali nel sangue o nei tessuti. Cause di diminuzione della FFM: Catabolismo proteico Ossidazione e usura da sovraccarico fisico del tessuto muscolare, Disidratazione Perdita di calcio dalla matrice ossea (osteoporosi)... ACQUA CORPOREA TOTALE DISTRIBUZIONE DELL ACQUA CORPOREA L'acqua è il costituente principale del corpo umano. Rappresenta il 62% del peso nell'uomo di riferimento e il 58% nella donna di riferimento. L'acqua rappresenta il 67.4% % della FFM in funzione dello stato fisiologico, del grado di sovrappeso, o dell'età. Valori al di fuori del suddetto range indicano condizioni patologiche gravi (disidratazione, sovra idratazione per ascite, scompenso cardiaco, stati edematosi gravi, malattie infettive e malnutrizione calorico-proteica). Schematicamente suddivisa in: Acqua intracellulare 60-65% (ICW, intra-cellular water) Acqua extracellulare 35-40% (ECW, extra-cellular water) L'acqua totale (TBW) può essere misurata direttamente con diluizione dell'ossido di deuterio, o di trizio, o misurata indirettamente dall'impedenziometria TBW: total body water; ECW: extra-cellular water; ICW: intra-cellular water; IW: interstizial water; BIW: blood water; TCW: trancellular water; LW= lymphatic water DISTRIBUZIONE DELL ACQUA CORPOREA ACQUA INTRACELLULARE DISTRIBUZIONE DELL ACQUA CORPOREA ACQUA EXTRACELLULARE Componente principale della cellula. Interviene nella regolazione del metabolismo e delle funzioni cellulari. Rappresenta poco più del 60% dell acqua totale Fisiologica riduzione con l età (circa 3%) associata a espansione della ECW per ridotta attività metabolica. Riduzioni per stato di sofferenza cellulare (fattori patologici osmotici, o elettrolitici) Espansione per difetto di attività delle pompe ioniche di membrana. TBW: total body water; ECW: extra-cellular water; ICW: intra-cellular water; IW: interstizial water; BIW: blood water; TCW: trancellular water; LW= lymphatic water Mediamente meno del 40% della TBW nel soggetto sano è della TBW Comprende Acqua interstiziale (14% del peso corporeo, o 23% circa della TBW), Acqua plasmatica (7% del peso, o 10-11% circa della TBW), Acqiua linfatica (1% del peso, 3% della TBW) Acqua transcellulare (fluidi sinoviali, biliari, urinari, intraoculari, pericardico, intrapleurico e gastrointestinali) (1% circa del peso, o 2% della TBW) L'espansione dell'ecw, oltre al 40% di TBW, risulta associata a edema, o ad obesità morbigena. TBW: total body water; ECW: extra-cellular water; ICW: intra-cellular water; IW: interstizial water; BIW: blood water; TCW: trancellular water; LW= lymphatic water 5

6 MASSA PROTEICA (PM) MASSA MINERALE (MM) Rappresenta il 17% del peso corporeo e il 20% della massa magra nell uomo di riferimento Calcolata dall azoto totale corporeo (TBN, total body nitrogen) misurato attraverso l attivazione neutronica (IVNAA, in vivo neutron-activated analysis). A differenza delle assunzioni fatte dai modelli bicompartimentali, questa si fonda su una relazione chimica ed ha perciò maggior validità. La PM è il compartimento con il maggior significato metabolico. Rappresenta il 5% del peso corporeo e il 6% della massa magra nell uomo di riferimento. Comprende: Massa ossea (Mo) 88% MM Massa extra-ossea (Me) 12% MM La Mo viene misurata con la DXA (assorbiometria a doppio raggio X, dual-energy X-ray absorptiometry), la Me tramite INVAA I minerali svolgono funzioni essenziali per la vita: regolazione dei fluidi extra- ed intra-cellulari, cofattori enzimatici funzione strutturale (calcio osseo) GLICOGENO TECNICHE PER LA VALUTAZIONE DELLA E una componente labile della FFM, essendo una fonte di energia di rapido impiego. Calcolato per differenza, rappresenta l 1% di BW e FFM nell uomo di riferimento. La sua valutazione in vivo è oggi possibile attraverso la spettroscopia in risonanza magnetica In genere non quantizzato negli studi di composizione corporea per via della variabilità. Esistono numerose metodiche per analizzare la composizione chimica e tissutale del corpo umano Tecniche invasive Tecniche non invasive Triangolo di Baumgartner Grado invasività Componenti corporee elettive Grado di accuratezza Antropometria ed impedenzometria sono le tecniche meno accurate ma anche le meno invasive TECNICHE PER LA VALUTAZIONE DELLA TECNICHE PER LA VALUTAZIONE DELLA Tecniche usate nelle strutture cliniche avanzate o per ricerca Dual energy X-ray absorptiometry (DEXA) Risonanza magnetica (MRI) Tomografia computerizzata (CT) Conduttività elettrica del corpo (Total body electrical conductivity, TOBEC) Tecniche di uso più comune Plicometria Misura delle circonferenze Pesata idrostatica Air displacement Bod Pod Impedenzometria 6

7 DEXA Frequentemente usata per ricerca e in strutture mediche Da molti considerata tecnica di eccellenza per la valutazione della composizione corporea Utilizza fasci a bassa dose di raggi X Massa magra, grassa e ossea determinano ciascuna una riduzione (attenuazione) caratteristica del segnale a raggi X Computer analizza punto per punto la scansione per determinare la composizione corporea misurando la massa grassa, il pattern di distribuzione del grasso e la densità ossea Metodica semplice: si completa in min Apparechio non disponibile a tutti DEXA: VANTAGGI Accurata Permette valutazione della massa ossea (osteoporosi) Sicura Rapida Minima cooperazione da parte del soggetto (che deve solo sdraiarsi ) DEXA: SVANTAGGI Costosa Accesso limitato PESATA IDROSTATICA Considerata per anni la tecnica di riferimento per la misurazione della composizione corporea Oggi sostituita da DEXA Si basa sul principio di Archimede Consiste nel pesare il soggetto prima in aria e successivamente in acqua PRINCIPI GENERALI La pesata idrostatica si basa sul principio di Archimede: un corpo immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l alto pari al peso del volume del fluido spostato. Ossa e muscoli sono più densi dell'acqua, quindi una persona con una maggiore percentuale di massa magra avrà un peso maggiore in acqua. Al contrario, il grasso galleggia. Pertanto, una grande quantità di massa grassa renderà il corpo più leggero in acqua. PESATA IDROSTATICA ASSUNZIONI Sono costanti: La densità del grasso La densità del tessuto magro, determinata da: Densità ossera Densità muscolare Stato di idratazione Il volume dei gas nell apparato intestinale 7

8 PROCEDURA 1. Indossare abiti leggeri (costume da bagno) 2. Utilizzare bagno prima della pesata 3. Calibrare la bilancia 4. Pesare la sedia o sedile e attrezzature 5. Misurare la temperatura dell'acqua 6. Rimuovere tutta l'aria dai vestiti PROCEDURA 7. Fare accomodare il soggetto 8. Immergere 9. Espirare tutta l'aria dai polmoni e rimangono ancora 10.Ripetere il test 3-10 volte e fare la media delle tre pesate maggiori 11.Sottrarre il peso di apparecchi dalla media delle pesate subacquee ESEMPIO PRATICO CALCOLI Peso dell acqua spostata = volume acqua spostata Peso dell acqua spostata = volume del corpo (Vol) Poichè il peso dell acqua spostata = peso fuori dall acqua peso in acqua Vol. corporeo (BV)= peso fuori dall acqua peso in acqua Per calcolare la densità corporea Densità(BD) = Peso corporeo (BW) / Vol. corporeo (BV) Calcolare quindi la % grasso dalla densità ESEMPIO DI CALCOLI DATI Peso coropreo (aria) = BW = 81.6 kg Peso corporeo (acqua)= UWW = 3.6 kg Volume polmonare residuo (RV) = 1.30 L Volume stimato di gas intestinali = 0.1 L Densità dell 25 C = kg/l CALCOLI Vol Corporeo (BV) = (BW-UWW)/.997 (RV +0.1) Vol Corporeo= ( )/.997 ( ) Vol Corporeo= = L ESEMPIO DI CALCOLI CALCOLI Vol. Corporeo (BV) = (BW-UWW)/.997 (RV +0.1) = ( )/.997 ( ) = = L Densità (BD) = BW/BV = 81.6/76.83 = kg/l % Massa grassa = (495*/BD)- 450* = (495/1.062) 450 = = 16.09% = 16% Massa grassa = 16% x 81.6kg = 13.1 kg Massa magra = = 68.5 kg (*) Valori basati su razza/sesso/età. Fare riferimento a tabelle specifiche 8

9 PESATA IDROSTATICA PRECISIONE Se il test viene eseguito correttamente e secondo le linee guida, vi è una precisione del +/- 1,5% La precisione deriva dalla capacità del soggetto in esame di espellere tutta l aria dai polmoni Sia durante la spirometria pre-esame Sia durante la prova L aria, infatti, rende galleggiante il corpo, e l incapacità da eliminarla aumenterà l approssimazione dell esame PESATA IDROSTATICA VANTAGGI Metodo considerato il gold standard per la misurazione della percentuale del grasso corporeo Test ripetuti forniscono in genere risultati costanti: è utilizzabile come tecnica per valutare i risultati di una dieta PESATA IDROSTATICA LIMITI PESATA IDROSTATICA POSSIBILI CAUSE DI ERRORE Metodica che richiede ampio spazio Necessaria attrezzatura dedicata L esame richiede un certo tempo e collaborazione del paziente Necessaria buona esperienza dell operatore Alcuni soggetti non riescono a restare sommersi il tempo necessario allo svolgimento del test Necessità di tabelle con valori specifici per la popolazione in esame Espirazione non completa Errori nella lettura della pesata Utilizzo di equazione non idonea Anomala stima del volume residuo PLETISMOGRAFIA AD ARIA PLETISMOGRAFIA AD ARIA PRINCIPIO Anche nota come Air Displacement Plethysmography o ADP Si basa è basata sugli stessi principi scientifici della pesata idrostatica, ma attraverso una tecnica densitometrica che utilizza lo spostamento di aria piuttosto che l immersione in acqua Procedura di misura veloce, comoda, automatica, noninvasiva e sicura Permette di effettuare la misura della composizione corporea su varie tipologie di soggetti (bambini, pazienti obesi, anziani e disabili) Il volume del soggetto viene definito indirettamente misurando il volume diaria che si sposta dentro una camera chiusa (pletismografo). Il volume corporeo è calcolato indirettamente sottraendo il volume di aria rimasta dentro la camera (quando il soggetto è dentro) dal volume di aria nella camera vuota. L aria dentro la camera è misurata applicando le principali leggi fisiche dei gas. La legge di Boyle:a temperatura costante Volume (V) e la Pressione (P) sono inversamente proporzionali. 9

10 PLETISMOGRAFIA AD ARIA METODICA PLETISMOGRAFIA AD ARIA VANTAGGI Il soggetto si siede all interno della camera (Bod Pod) Sensori computerizzati determinano il volume di aria spostato dalla persona Il volume corporeo è calcolato sottraendo il volume della persona all interno della camera dal volume della camera vuota (il volume residuo polmonare non viene considerato) Si calcolano la densità corporea e la percentuale di massa grassa Vantaggi rispetto alla pesata idrostatica Maggiore accessibilità Maggiore precisione Volume residuo polmonare non influenza la misurazione Richiede solo 5 minuti Minore ingombro dell apparecchiatura Possibilità di essere applicata anche a pazienti particolari (neonati, ecc.) PLETISMOGRAFIA AD ARIA SVANTAGGI (BIA, BODY IMPEDANCE ANALYSIS ) Costo elevato ( ) Assume che siano costanti la densità di massa magra e massa grassa Nel 1994 la NIH Technology Assessment Conference ha indicato che: BIA provides a reliable estimate of total body water under most conditions. It can be a useful technique for body composition assessment in healthy individuals Am J Clin Nutr September 1996 vol. 64 no S-532S I COMPARTIMENTI IDRICI DEL CORPO UMANO Metodica di valutazione della composizione corporea basata sulla diversa conduzione elettrica dei tessuti in base al contenuto di acqua ed elettroliti (maggiore nella massa magra rispetto alla massa grassa) L impedenza è funzione di: Resistenza elettrica del tessuto Capacità elettrica del tessuto (reattanza) Viene calcolato il contenuto di acqua totale (TBW) dopo aver applicato al corpo o a suoi segmenti una debolissima corrente elettrica alternata (non percettibile dal soggetto) e aver rilevato l impedenza presentata dal corpo al passaggio della corrente Kg ECW = acqua extra-cellulare ICW = acqua intra-cellulare TBW = acqua totale 10

11 PRINCIPI BASI TEORICHE A basse frequenze (< 5 khz), la corrente attraversa principalmente i liquidi extracellulari, fornendo una misura di ECW Ad alte frequenze (>50 khz), la corrente supera le membrane cellulari penetrando nelle cellule, offrendo in tal modo una misura di TBW Il corpo può essere considerato come una serie di cilindri La resistenza è proporzionale alla lunghezza del cilindro La resistenza è inversamente proporzionale al diametro della sezione BASI TEORICHE BASI TEORICHE Il volume è uguale alla lunghezza del cilindro moltiplicato la sua area. Quindi, conoscendo resistenza e lunghezza possiamo calcolare il volume. Supponendo che la corrente scorre attraverso il percorso di minore resistenza (acqua), il volume così determinato è quella dell acqua corporea. Assumendo che la massa magra ha una proporzione costante di acqua (73%) è quindi possibile calcolare la massa magra dall acqua corporea Poiché BW = FFM + FM E possibile calcolare la massa grassa e la % di grasso corporeo PROTOCOLLO POSIZIONAMENTO DEGLI ELETTRODI Molto sensibile ai cambiamenti dell acqua corporea: idratazione normale Evitare alimenti e liquidi per 4 ore No attività fisica per 12 ore No alcool per 48 ore No diuretici e caffeina prima del test Sensibile alla temperatura corporea Evitare esercizio fisico Sensibile al posizionamento di elettrodi Elettrodi iniettori: su dorso mano e dorso piede, in posizione centrale e preferibilmente distanti almeno 2 cm dagli elettrodi misuratori Elettrodi misuratori: esattamente sulla bisettrice degli epicondili radio e ulna per l arto superiore, sulla bisettrice tra malleolo e caviglia per gli arti inferiori 11

12 EQUAZIONI Ogni apparato di bioimpedenzometria viene fornito con le sue equazioni per il calcolo dellamassa corporea In base a dati statistici sono state svilupate equazioni specifiche per genere, età, razza, Le equazioni indicate nel NHNES III sono: Uomini: FFM = H 2 /R W R Donne: FFM = H 2 /R W R In cui: FFM = massa magra (kg) H = altezza (cm) W = peso corporeo (kg) R = resistenza (ohms) % BF = 100 x (BW-FFM)/BW Dati ESEMPIO DI CALCOLO BW = 77.3 kg h = 178 cm R = 520 ohms Calcolo FFM = (0.65 x h 2 /R)+(0.26 x BW)+(0.02 x R) = (0.65 x /520)+(0.26 x 77.3)+(0.02 x 520) = = 59.5 kg FM = BW FFM = = 17.8 kg %BF = (17.8/77.3)x100 = 23% 520 Oh LA NORMALE % DI GRASSO CORPOREO? POSSIBILI FONTI DI ERRORI Classificazione Maschi Femmine Range di malattia (troppo baso) Range accettabile (limiti inferiori) Range accettabile (limiti superiori) Range di malattia (troppo alto) < 5% < 8% 6-15% 9-23% 16-24% 24-31% > 25% > 32% Idratazione del soggetto (problema in caso di esercizio fisico, disidratazione, ) Geometria del corpo (ci possono essere altezze uguali a cui corrispondono volumi molto diversi) Errato posizionamento del soggetto Errati tempi di esecuzione (attendere minuti da quando il soggetto si è steso prima di fare il test) Errato posizionamento degli elettrodi Nieman, 1999 (p195) VANTAGGI E LIMITI CONCLUSIONI Vantaggi Costo contenuto ( ) Apparecchiatura portatile Non invasiva Rapida Non richiede collaborazione dal soggetto Limiti Accuratezza e precisione Tendenza alla sovrastima nei soggetti magri e alla sottostima negli obesi La distribuzione dell acqua nei bambini è diversa rispetto agli adulti Lo studio della composizione corporea: risulta più accurata se effettuata attraverso l esecuzione di più metodiche è fondamentale per un adeguato inquadramento dello stato nutrizionale, dello stato di salute e di accrescimento di un bambino sul versante clinico, risulta determinante per l impostazione di un approccio razionale ai problemi nutrizionali del paziente 12