Come , perché e quando valutare la composizione corporea:
valutazioni quantitative e qualitative
Simposio di
nutrizione clinica
Bellinzona – 11 Giugno 2014
Jacopo Talluri - ingegnere biomedico
Member of ISEBI, ESPEN, ECSS, ADI ,SINSEB, FIPE
La composizione corporea - introduzione
100%
90%
13%
80%
70%
total body protein
intracellular water
36%
60%
extracellular water
50%
40%
24%
30%
20%
10%
7%
bone tissue
fat mass
20%
0%
Adattato da Thibault, Ronan, Laurence Genton, and Claude Pichard.
"Body composition: why, when and for who?." Clinical Nutrition 31.4 (2012): 435-447.
La composizione corporea - introduzione
Arch Exerc Health Dis 3 (3): 183-187, 2012
La composizione corporea - evoluzione
Arch Exerc Health Dis 3 (3): 183-187, 2012
La composizione corporea – perché?
Physiological & healthy aging
Pathological Path aging
La composizione corporea – «3D view »
Cambia la quantità
Adapted from I. Janssen et al., 2000, "Skeletal muscle
mass and distribution in 468 men and women aged
18-88 yr.," Journal of Applied Physiology 89: 81-88.
Cambia la funzionalità
Cambia la qualità
Wroblewski, Andrew P., et al. "Chronic
exercise preserves lean muscle mass in
masters athletes." Phys Sportsmed 39.3
(2011): 172-178.
La composizione corporea: «hot topics»
• Sarcopenia
• Obesità sarcopenica
• cachexia/ anorexia
• Fragilità
• Alterazioni idroelettrolitiche (disidratazione , congestione sistemica)
• Obesità & SM
• Nutrizione artificiale
BC e valori di normalità: quale applicabilità?
Norme su fluidi
Norma su masse
Attenzione: se il soggetto non e’ normopeso ( 18< BMI<32)
i valori espressi in % sono difficilmente interpretabili.
8
FFM/FM: quale utilità clinica?
%M= 95%
MG= 5%
MM= 95%
MG= 45%
MM= 55%
In questi casi “border line” clinica lo studio della composizione corporea
quale vantaggio aggiuntivo offre rispetto al solo approccio clinico?
COMPOSIZIONE CORPOREA STANDAD 2C
1
H: 186 cm peso: 82 kg eta’:32
BMI= 23,7
FFM=75% FM=25%
2
H: 168 cm peso:92 kg eta’:28
BMI= 32,6
FFM=90% FM=10%
?
3
H: 165 cm peso:112 kg eta’:30
BMI =41,1
FFM=52% FM=48%
QUALE METODO PER LA BC ?
De Lorenzo A., Fidanza F. La valutazione della composizione corporea e rilevazione dei
consumi alimentari, 2007, Ed. Idelson Gnocchi.
Applicazioni potenziali BIA nella clinica pratica
Thibault /Pichard et al. Ann Nutr Metab 2012;60:6–16
Bioimpedenza: quale tecnologia ?
Informazioni dal commercio
Bioimpedenza convenzionale: quali errori nelle stime?
Variabile
stimata
Raccomandazioni per interpretazione
SEE
TBW
Evitare di rapportare al peso in bmi >30 o <18
+- 2-7 lt
ECW
La % identifica un anomalia ma non è indice di idratazione
+- 1-2 lt
FFM
La stima sbaglia tanto più ci siallontana dalla condizione di
normoidratazione related (73,2%)
+- 4-7 kg
BCM
Le variazioni di peso importanti influenzano la equazione
+- 1-2 kg
BMR
Stime calcolate con regression lineare rispetto calorimetria
indiretta. Funzioni di FFM o BCM
FM
È calcolato come peso - FFM
+-150/230 Kcal
+- 4-7 kg
Adapted from M. Von Loan 1999
I limiti metodologici della BIA convenzionale
1° la FFM (massa magra) non è sempre normoidratata , quindi la costante
utilizzata dalle formule di BC del 73% non è assolutamente certa
2° L’associazione dei co-predittori (peso, sesso, altezza) nelle formule di
regressione lineare limita la sensibilità della metodica
3° L’anisotropia del corpo umano limita l’uso di modelli approssimativi del
corpo (2,3,4,5 compartimenti??) soprattutto nella applicazione alla
fisiopatologia
15
15
BIA : quale verità?
In conclusion, BIA proved unreliable in calculating the body composition of acutely dehydrated subjects.
S. Dal Cin et al: Role of bioelectrical impedance analysis in acutely dehydrated subjects Clinical Nutrition, Volume 11, Issue 3, June 1992, Pages 128–133
Single Frequency Bioelectrical Impedance is a Poor Method for Determining Fat Mass in Moderately Obese
Women Obesity Surgery Volume 17, Number 2, 211-221, DOI: 10.1007/s11695-007-9032-3
The results indicate that current BIA methodology may not provide valid estimates of total body water when
hydration state is altered.
O'Brien, C.; Young, A. J.; Sawka, M. N. Bioelectrical Impedance to Estimate Changes in Hydration Status Int J Sports Med 2002; 23: 361-366
It appears that the current method used to estimate %fat (BodyGram™ Version 1.31, Akern Bioresearch)
is an acceptable procedure to estimate the %fat of college-age women.
Journal of the International Society of Sports Nutrition 2007, 4:16 doi:10.1186/1550-2783-4-16
BCM measured with BIS can assist researchers and coaches in more accurately assessing body
composition in athletes, without considerable time and expense.
A. Andreoli , De Lorenzo et al. Acta Diabetol (2003) 40:S122–S125
We concluded that BIA measurements validated for specific ethnic groups, populations and conditions can
accurately measure body fat in those populations………
Nutrition Journal 2008, 7:26
BIA Vettoriale un passo oltre i limiti della BC
Piccoli, Antonio, et al. "A new method for monitoring body fluid variation by bioimpedance analysis: the RXc graph."
Kidney international 46.2 (1994): 534-539.
BIVA patterns: valutazione statica e dinamica
a chi assomiglia la tua BC ?
cosa cambia con la terapia?
Piccoli, Contrib Nephrol 149:150-61, 2005
18
Valutazione stato idratazione
Valutazione sensibile e specifica stato nutrizionale
20
Different 50 kHz BIA Devices Produce Different
Positions of Reference Ellipses
Phase angle = 6,2°
Phase angle = 5°
Phase angle = 5°
Adapted from Lukaski 2008
BIVA : utilità vettore e angolo di fase
Controlli sani normopeso
BMI = 20-25
Pa= 6,5°
Body builders e rugby elite
BMI = 25-30
Pa= 8° – 9°
Anoressia
Pa= 5°
Pazienti obesi
BMI=32-67
Pa= 6,5°-7°
Pazienti con sindrome nefrosica
edematosi
Pa= 3.2°
cachessia
pa= 3,5°
Adapted from British Journal of nutrition (2007). 97, 182-192 A. Piccoli et al.
Bia Vettoriale (BIVA): steps di evoluzione
2004: ESPEN guidelines for BIA
Clin Nutr, 2004, 23.6: 1430-1453.
2009: ESC consensus conference sindrome cardio-renale
European Heart Journal 31.6 (2010): 703-711.
2012: Consensus paper on the use of BIVA in medicine for management of body hydration
Emergency Care Journal 7.4 (2013): 6-14
2013: Bioelectrical phase angle and impedance vector analysis – Clinical relevance
and applicability of impedance parameters ESPEN CONGRESS 2013
Clinical Nutrition 31, December 2012, 854–861
Composizione corporea qualitativa: oltre la FM/FFM
H: 186 cm peso: 82 kg eta’:32
BMI= 25 BF=25%
H: 168 cm peso:92 kg eta’:28
BMI= 32,6 BF= 10%
H: 165 cm peso:112 kg eta’:30
BMI =41,1 BF= 48%
24
DEXA: dual energy X-ray absoptiometry
25
DEXA: 2c assessment
Vantaggi
1. Consente la valutazione di sottoregioni
2. E’ rapido
3. Estremamente diffuso
4. Utilizzato nei grandi trials
5. Non invasivo
6. Molto riproducibile
Fat
Mass
Lean
Body
Mass
Water
FFM
Svantaggi
1. Relativamente costoso
2. Non trasportabile
3. Esposizione radiante
4. Limiti di peso e dimensioni
Protein
TBMC
Attenzione tecnica di BC idratazione
dipendente (Nord and Payne 1990)
Adapted from L.Busetto 2013
26
Limiti Dexa : valutazione prima e dopo
liposuzione a ultrasuoni
27
Busetto et al. NM&CVD 2008;18:112.
Limiti Dexa : valutazione prima e dopo
liposuzione a ultrasuoni
D1
D3
D28
D180
120
65
100
60
kg
90
80
BODY WEIGHT
55
50
45
55
LEAN BODY MASS
50
kg
kg
110
45
40
35
FAT MASS
28
Nota: La perdita di FM è di 7.9±2.5 kg,
corrispondente ad una riduzione del
15.9±2.7% rispetto alla FM iniziale.
Busetto et al. NM&CVD 2008;18:112.
Dexa: gold standard?
29
Santos et al. Nutrition & Metabolism 2010, 7:22
Spassini, 2012
Functional body composition «the holy trias»
BIA, DEXA,
MRI
Handgrip , knee
extension, others
Indirect calorimetry
(RQ)
Adapted from : Sieber Espen congress 2013
Handgrip: functional body composition
Handgrip come indice di QOL
Jakobsen, Lene H., Ingeborg K. Rask, and Jens Kondrup. "Validation of handgrip strength and endurance as a
measure of physical function and quality of life in healthy subjects and patients." Nutrition 26.5 (2010): 542-550.
HGS e Pts dialisi peritoneale
Hgs >27kg M; >17 kg F
Hgs 18-27kg M; <10-17kg F
Hgs <18 kg M; <10 Kg F
Wang, Angela Yee-Moon, et al. "Handgrip strength, but not other nutrition parameters, predicts circulatory
congestion in peritoneal dialysis patients." Nephrology Dialysis Transplantation 25.10 (2010): 3372-3379.
Phase Angle, Frailty and Mortality in Older Adults
4,667 persons aged >=60
CONCLUSIONS: Narrow phase angle is associated with frailty and mortality independent
of age and comorbidity
Wilhelm-Leen, Emilee R., et al. "Phase angle, frailty and mortality in older adults."
Journal of general internal medicine 29.1 (2014): 147-154.
BIVA come misura di funzionalità muscolare
44,6 kg
17,3 kg
K. Norman et al. / Clinical Nutrition 28 (2009) 78–82
BIVA DETECTS LOW BODY CELL MASS AND
DEHYDRATION IN PATIENTS ALZHEIMER'S DISEASE
Controls
Mild moderate AD
Severe AD
PhA= 6,1°
5,4°
Np
PhA= 5,9°
4,9°
4,5°
The bioelectrical variables (phase angle and Z/H) were correlated with the nutritional indicators (MNA, albumin)
Moreover, BIVA showed significant differences in the nutritional status between patients with mild moderate AD and controls;
such differences were not detected by BMI.
R. Buffa et al. Bioelectrical impedance vector analysis detects low body cell mass and dehydration in
patients with Alzheimer’s disease The Journal of Nutrition, Health & Aging 10.1007/s12603-010-0115-9
WATER HOMEOSTASIS, FRAILTY AND
COGNITIVE FUNCTION IN THE NURSING HOME
C,D male&female control
A, B male&female NH
Ecw/TBW isotope diluition ratio as
frailty factor (FF)
Kehayias, J. J., et al. "Water homeostasis, frailty and cognitive function in the
nursing home." The journal of nutrition, health & aging 16.1 (2012): 35-39.
BIVA in Anorexia patients
Cut-off di PEM
V. Haas et al. bioimpedance and bioimpedance vector analysis in patients with anorexia nervosa: Eur. Eat. Disorders Rev (2012)
Sistemi di BC : BIA 101 e handgrip
var
Sarcopenia
No sarcopenia
BMI, kg/m²
20,4 ± 4
22,3 ± 4,7
SMI, kg/m²
6,3±1,4
11,7±3,2
Hb, g/dl
12,1
12,2
Albumina, g/dl
3,0
3,2
Landi, Francesco, et al. "Sarcopenia and mortality among older nursing home residents."
Journal of the American Medical Directors Association 13.2 (2012): 121-126.
41
CASE REPORT: paziente anziano obeso malnutrito con BPCO
90kg, BMI 31,5, 73 YO, severe COPD (GOLD stage III)
BIVA Analysis
BIA STANDARD
Primary target: riduzione malnutrizione
Terapia Nutrizionale per aumento della BCM
Adapted from Walter Kroker et al. Nutrition Journal 2011,10:35
42
BIVA: obesità & infiammazione cronica
36aa / 185 cm
• 163,4 kg = BMI 47,7 (17.10.2007)
• obesità : >20 aa
• Diete: 15 x
• Diabete: nessuna
• clinica: obesità grave
17.10.2007: R= 328 / Xc= 34 PA= 5,9°
PRE- dieta
Post dieta -80 Kg
Per concessione di Insumed Gmbh
Germany
75 yo, colon K patient – 70 days followup
1. ospedalizzazione:
Pa= 4,0°peso= 52 kg
Albumina= 3,2 g/dl
2. Dopo 2 settimane:
Pa= 2,9°peso= 53,4 Kg ( +1,4)
Albumina= 3,1 g/dl
3. Post chirurgico e PEG therapy
Pa= 5,1°peso=55 kg (+1,6; +3)
Albumina: 3,5 g/dl
5. Dopo due mesi di ospedalizzazione e
nutrizione artificiale il paziente è stabilizzato
44
Take home message
L’utilizzo di tecniche validate di BC permettono una valutazione sensibile e
precoce delle variazioni latenti o subclinici.
Pazienti fragili con un angolo di fase < 4,5° o sotto 5 th percentile hanno una
sopravvivenza nettamente ridotta
In pazienti con alterazioni idroelettrolitiche evitare uso di stime di BC sia BIA che
DEXA per un controllo longitudinale
Usare BIVA per valutazioni nutrizionali e funzionali del paziente con frequenza
proporzionale alla gravità dello squilibrio
Valutazioni almeno semestrali della SMI per pazienti a rischio sarcopenia
Pazienti in terapia nutrizionale necessitano valutazioni di BC e HGS e stato
nutrizionale individualizzati e contestualizzati al quadro clinico.
“If I have made any valuable discoveries,
it has been owing more to patient attention
than to any other talent”.
Grazie per l’attenzione
46
By Sir Isaac Newton