Utilità, potenzialità e uso improprio dell`analisi di

Nuove Tecnologie
Giornale Italiano di Nefrologia / Anno 17 n. 1, 2000/pp. 82-93
Utilità, potenzialità e uso improprio
dell’analisi di bioimpedenza in emodialisi
A. Piccoli
Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche, Cattedra di Nefrologia, Università di Padova, Padova
U t i l i t y, potential, and inappropriate use of bioelectrical impedance analysis in
hemodialysis
The use of bioelectrical impedance analysis (BIA) in patients receiving hemodialysis (HD) provides research with an
experimental model of cyclical tissue hydration variation in which the performance of BIA itself can be tested. On the
other hand, BIA may represent a useful tool in the routine prescription of fluid removal. The rationale for using principal
BIA options in the clinical setting is reviewed, as well as the drawbacks of conventional BIA prediction equations of vol umes in HD patients and the advantages of bioimpedance vector analysis (BIVA). It is concluded, from the current litera ture, that BIVA, through the combined evaluation of both components of the impedance vector, resistance (R) and reac tance (Xc) as RXc Graph, allows a reliable semiquantitative evaluation of cyclical tissue hydration without knowledge of
the body weight. A simple algorithm is also provided for interpreting impedance vector position and migration on the RXc
Graph at the patient’s bedside. (Giorn It Nefrol 2000: 17; 82-93)
KEY WORDS: Bioelectric impedance analysis, Dry weight, Hydration, Total body water, Fat-free mass, Hemodialysis
PAROLE CHIAVE: Analisi di impedenza bioelettrica, Peso secco, Idratazione, Acqua corporea totale, Massa magra,
Emodialisi
Introduzione
Con l’analisi di impedenza bioelettrica o di bioimpedenza (BIA) si sono ottenuti risultati molto interessanti
nell’analisi della composizione corporea dell’adulto sano
o, comunque con idratazione normale e costante. Tutti
questi risultati, senza eccezione, non sono applicabili al
paziente uremico, che semplicemente non ha mai un’idratazione normale e costante. Molti nefrologi, peraltro, nella
pratica clinica e in letteratura, hanno utilizzato la BIA convenzionale anche nell’uremico in dialisi, ottenendo risultati contrastanti (soprattutto in piccole casistiche), la cui
accuratezza dipendeva dall’idratazione dei gruppi di
pazienti studiati. La seduta di emodialisi peraltro, rappresenta un eccezionale modello sperimentale di variazione
ciclica dell’idratazione, parafisiologica nella maggior
parte dei pazienti, e pertanto un importante strumento di
validazione clinica della BIA stessa. Nella rassegna,
l’ampio spazio riservato alle basi razionali e all’aspetto
metodologico della BIA, dovrebbe contribuire a recuperare l’interesse dei nefrologi ancora scettici o già delusi da
82
precedenti esperienze di BIA. In breve, l’obiettivo è di
dimostrare la consistenza metodologica e la potenziale utilità clinica di una tecnica finora spesso utilizzata impropriamente in sede clinica.
Analisi della composizione corporea
Semeiotica della composizione corporea
La semeiotica fisica della composizione corporea è
basata sul peso corporeo e sull’esame obiettivo dei tessuti
molli. La semeiotica di laboratorio è di aiuto nell’interpretazione delle variazioni della composizione corporea associate ad alterazioni metaboliche rilevanti, come iper- o
iponatremia e ipodisprotidemia nella valutazione dei compartimenti fluidi. La diluitometria con isotopi trova indicazioni solo a fini di ricerca, è costosa e non può entrare
nella routine. La semeiotica strumentale è in grado di
valutare accuratamente molti compartimenti sfruttando
tecniche complesse come l’idrodensitometria, la densito-
© Società Italiana di Nefrologia
Piccoli
metria (dual energy X-ray absorptiometry, DXA), la risonanza magnetica nucleare (RNM), la tomografia assiale
computerizzata (TAC), e l’attivazione neutronica che però
non possono trovare impiego nella routine, per costo,
invasività, o accessibilità. Queste tecniche non possono
venire eseguite in tutti i soggetti a causa di vincoli tecnici
per la massa corporea o per necessità di collaborazione da
parte del paziente. Tecniche più semplici, come la plicometria, o almeno più accessibili, come l’ecografia, sono
molto dipendenti dall’operatore e accurate solo in condizioni di stabilità e regolarità della composizione corporea.
La BIA per la valutazione della composizione corporea,
in seguito all’evoluzione tecnologica degli anni ’80, ha
raggiunto l’attuale caratterizzazione di metodo non invasivo, poco costoso, di semplice esecuzione in qualsiasi contesto clinico (dall’ambulatorio alla terapia intensiva),
riproducibile e adatto alla routine. Altre applicazioni basate sull’impedenza bioelettrica ed eseguite con strumentazione specifica, nella semeiotica cardiovascolare (flussi e
perfusioni distrettuali), nella semeiotica per immagini ad
impedenza (tomografia), o nel laboratorio di citologia,
seguono evoluzioni parallele ed indipendenti da quelle
orientate alla composizione corporea.
Classificazione dei metodi di analisi della compo sizione corporea
Tutti i metodi di analisi della composizione corporea, di
laboratorio o strumentali, in grado di valutare una trentina
di componenti fisico-chimiche del corpo umano, sono stati
classificati esaustivamente in sei categorie, essendo basati
su tre quantità misurabili (proprietà, componenti, o la
combinazione delle due) e su due tipi di funzioni matematiche, funzioni di tipo I, ottenute da analisi statistica di
misure quantitative, e funzioni di tipo II, basate su equazioni o formule con rapporti costanti di composizione dei
compartimenti (1).
La BIA è un metodo di analisi della composizione corporea basato su una proprietà misurabile (impedenza), che
ha trovato applicazioni cliniche soprattutto come metodo
di tipo II, basato su equazioni di regressione contro altri
metodi di riferimento per la composizione corporea (1-4),
e più recentemente come metodo di tipo I, basato su funzioni statistiche delle misure di impedenza (analisi vettoriale con grafo probabilistico delle misure dirette) (5). I
metodi di tipo II possono produrre ogni sorta di stima a
partire da una variabile correlata con altre (1), perché sono
metodi basati su modelli e assunzioni di struttura del
corpo e dei tessuti che, di fatto, forniscono le informazioni
desiderate dall’utente (valore aggiunto alla BIA). Ad
esempio, la misura di impedenza fornita dall’analizzatore
può venire trattata direttamente utilizzando solo funzioni
statistiche di distribuzione (metodo tipo I, BIA vettoriale),
oppure sfruttando funzioni di regressione con altri metodi
di composizione coporea (tipicamente, diluitometria di
isotopi, pesata idrostatica, DXA, RNM), basati a loro
volta su altre proprietà e assunzioni di modello di compartimenti (metodo tipo II, BIA convenzionale). Le equazioni
di regressione multipla della BIA convenzionale, che
generalmente includono statura, peso, età e sesso, trasformano la proprietà elettrica misurata (impedenza) in volumi (intracellulare, extracellulare), masse (grassa, magra,
cellulare), metabolismo basale, e altre grandezze (Na/K
cellulare, densità coporea) di composizione corporea,
alcune stimabili in modo appropriato solo con l’attivazione neutronica. In generale, più aumenta la complessità e la
dipendenza da altri metodi, più un metodo è fragile di
fronte a violazioni delle assunzioni (tipicamente l’assunzione di idratazione tissutale) (1).
Variazioni cliniche e subcliniche della composi zione corporea
Nella pratica clinica l’espansione dei compartimenti
fluidi, o iperidratazione, viene definita apparente quando
è associata ad aumento di peso di 4-5 kg, corrispondente
ad un’espansione dei volumi fluidi del 30% (edema
apparente) (6). Il laboratorio (natremia) consentirà di
caratterizzare l’espansione in isotonica (extracellulare) o
ipotonica (intracellulare). Un’espansione dei fluidi fino a
4-5 kg non è identificabile clinicamente a causa della
pressione negativa nei tessuti molli (suzione dei fluidi da
parte del gel interstiziale) (6). Nel nefrosico che entri in
remissione completa o parziale, viene considerato il peso
di qualche mese prima della sindrome nefrosica come
riferimento ideale; ma il paziente può avere modificato i
compartimenti della massa magra e grassa per ridotta
attività fisica (edema, ricoveri, astenia, ecc) e terapia
(steroidi, alchilanti, diuretici). La disidratazione più frequente, di grado lieve o moderato, non ha sicuri segni di
riferimento, né clinici né bioumorali, soprattutto nel
paziente con funzione renale ridotta o in terapia sostitutiva con emodialisi o dialisi peritoneale. La disidratazione
estrema non è distinguibile dalla cachessia senza edemi.
La perdita di massa grassa nell’obeso in dieta ipocalorica
viene interpretata attribuendo alle variazioni di peso
ripartizioni teoriche e ideali della massa grassa e della
massa magra. Infine, le variazioni di peso nel paziente
con insufficienza multiorgano non sono interpretabili con
nessuna combinazione di esami bioumorali o di segni
clinici.
Quando variazioni di peso possono essere causate da
molti fattori con dinamiche temporali differenti e a carico di compartimenti differenti, è impossibile fondare una
semeiotica consistente di composizione corporea basata
sulle variazioni del peso stesso. Pertanto, in sede clinica
l’interpretazione delle variazioni di masse specifiche
(compartimenti) può essere fornita solo da metodi capaci
di misurare proprietà fisico-chimiche delle masse stesse,
indipendentemente dal peso corporeo, e con sensibilità
83
Bioimpedenza ed emodialisi
adeguata alle esigenze cliniche.
Attualmente l’unica tecnica non invasiva in grado di
valutare specificamente variazioni di idratazione in qualsiasi condizione clinica e indipendentemente dal peso
corporeo è l’analisi delle variazioni di impedenza dei tessuti. Il successivo trattamento statistico-matematico di
una stessa misura di impedenza può essere di tipo BIA
convenzionale o BIA vettoriale (7).
Impedenza bioelettrica e composizione corporea
Basi razionali e metodi di misura BIA
Una corrente alternata con tensione adeguata e intensità costante viene iniettata nel materiale da studiare (in
vitro o in vivo). Si valuta la caduta di tensione e le caratteristiche della corrente (sfasamento fra tensione e intensità) dopo il transito nel materiale (2-4). Gli analizzatori
a norma non interferiscono con pace-maker, defibrillatori, e altri strumenti biomedici (4).
La BIA è basata sul principio che i tessuti biologici si
comportano come conduttori, semiconduttori o dielettrici
(isolanti). Le soluzioni elettrolitiche intra ed extracellulari dei tessuti molli, in particolare dei tessuti magri, sono
ottimi conduttori, mentre l’osso non viene attraversato
dalle correnti utilizzate nei pletismografi di impiego clinico. Nel tessuto adiposo la corrente può attraversare le
soluzioni elettrolitiche dell’interstizio e degli adipociti,
ad esclusione delle gocce lipidiche, idrofobiche, che non
conducono corrente (1-4). Pertanto la BIA può analizzare solo il compartimento dei tessuti molli, riconducibili
alla massa magra senza osso e alla massa grassa.
Identificare la massa magra con la massa muscolare,
come talora accade, è una semplificazione gratuita. In
letteratura, i termini massa senza grasso (fat-free mass,
FFM), massa magra (lean body mass, LBM), tessuti
molli (soft tissue), tessuti molli magri (lean soft tissue), e
talora massa cellulare (body cell mass, BCM) vengono
frequentemente usati come sinonimi (1, 8). Nella BIA
convenzionale si fa riferimento alla massa magra del
modello bicompartimentale come sinonimo di massa
senza grasso. L’estensione della “massa magra” dipende
dal compartimento di riferimento per la validazione delle
equazioni di predizione: ad esempio, è la massa senza
grasso per i metodi diluitometrici, ma sono i tessuti molli
magri per la DXA (1, 8, 9).
Una corrente alternata, alle frequenze di impego clinico diagnostico, da 5 kHz a 1 MHz, attraversando materiali biologici conduttori, omogenei o eterogenei, incontra una opposizione, misurabile come impedenza (Z) e
scomponibile in due componenti elettriche misurabili,
resistenza (R), determinata dalla conduzione della corrente attraverso le soluzioni elettrolitiche intra ed extra-
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cellulari, e reattanza (Xc), determinata dalle proprietà
dielettriche dei tessuti, ovvero all’accumulo temporaneo
di cariche sulle membrane cellulari o su altre interfacce
immerse nella soluzione elettrolitica, strutture citotissutali che si comportano come condensatori al passaggio
della corrente (1-4). Tutte le attuali tecniche di misura
esterna (superficie cutanea) sono tetrapolari, ovvero utilizzano due elettrodi di ingresso (iniezione transcutanea
di corrente) e due elettrodi di uscita (caduta di potenziale) (10,11). Gli elettrodi (adesivi sulla cute) sono gli stessi utilizzati per l’elettrocardiografia.
Impedenza tissutale misurabile in superficie può essere
generata dal passaggio di corrente alternata a differente
frequenza (frequenza singola o multipla) e posizionando
gli elettrodi su differenti regioni cutanee (posizione
distale, prossimale, segmentale). La tecnica standard è
tetrapolare e distale (due elettrodi sulla mano e due sul
piede omolaterale), con frequenza della corrente a 50
kHz. L’errore di misura (come coefficiente di variazione)
della tecnica standard in monofrequenza è piccolo,
dell’ordine del 2% con lo stesso analizzatore sullo stesso
soggetto in tempi differenti, dell’ordine del 2% fra operatori (variabilità della posizione degli elettrodi) (2-4,
12). Purtroppo è ignota la variabilità fra analizzatori, in
assenza di una regolamentazione fra costruttori. La maggior parte delle validazioni è stata condotta con analizzatori BIA Akern-RJL Systems (Clinton Twp, MI, USA; in
Europa Akern-RJL Systems, Firenze) (12), ma le stesse
formule vengono utilizzate con disinvoltura sulle misure
ottenute da altri analizzatori.
Impedenza dei conduttori di forma cilindrica
Il corpo umano, o i suoi segmenti (arti e tronco), sono
conduttori di forma cilindrica irregolare, con una lunghezza (L, in m) facilmente determinabile, e un’area di
sezione trasversale (A, in m2) difficile da determinare e
da rappresentare con un numero. Nella BIA standard
viene utilizzata come surrogato della lunghezza del
corpo la statura, più semplice da determinare e correlata
alla distanza mano-piede (2-4).
L’impedenza (Z, in Ohm) nei conduttori cilindrici è
proporzionale alla lunghezza e inversamente proporzionale alla sezione (legge di Ohm), Z = z L/A, ovvero Z
(Ohm) = z (Ohm . m) x L (m) / A (m 2) = Ohm. La
costante di proporzionalità z viene denominata impeden za specifica o impedività, che viene rappresentata con
un numero complesso. Viene anche denominata resistività complessa e indicata con ρ* (13,14).
Sulla proporzionalità fra Z e dimensioni L e A del
cilindro conduttore è basata la stima del volume elettrico
del cilindro, ovvero del volume dei fluidi e dei compartimenti derivati della BIA convenzionale. L’impedività o
impedenza specifica z dei tessuti è invece valutata
dall’analisi vettoriale.
Piccoli
Proprietà dielettriche dei tessuti
Per frequenze inferiori a 10 GHz, sono stati identificati
tre livelli di frequenza di corrente nei tessuti molli (inclusi
i parenchimi), capaci di modificare sensibilmente il contributo relativo delle componenti dell’impedenza tissutale
(in particolare di Xc), producendo tre fenomeni di dispersione o di rilassamento dielettrico, denominati α, β, e γ.
Alle frequenze di corrente utilizzate a scopo diagnostico
(livello β), in frequenza fissa a 50 kHz nell’analisi standard, o in frequenza variabile fra 5 kHz e 1 MHz nella
spettroscopia ad impedenza, intervengono prevalentemente fenomeni di polarizzazione e rilassamento di interfaccia
(effetto Maxwell-Wagner), con contributo variabile degli
altri fenomeni (15,16). Ogni tessuto contribuisce con le
sue proprietà dielettriche, che possono variare con lo stato
di salute dell’organismo.
Opzioni sull’interpretazione della misura
1. BIA convenzionale. Si assume che il corpo sia un
conduttore isotropo cilindrico a sezione costante, e con
equazioni di regressione si stima il volume elettrico totale
(acqua corporea totale, TBW, in L) dalla componente R, e
da questo, assumendo un’idratazione costante dei tessuti
molli, la massa magra (in kg). Per differenza della massa
magra dal peso corporeo viene stimata la massa grassa (24, 10-12, 17). Nella maggior parte delle equazioni di
regressione (equazioni predittive) viene ignorata la componente Xc (12).
2. BIA vettoriale. Nella BIA vettoriale (BIVA ,
Bioelectrical Impedance Vector Analysis) le due misure R
e Xc, ottenute dalla BIA standard, vengono considerate
simultaneamente come componenti del vettore impedenza
Z. Il vettore di un nuovo soggetto, standardizzato per la
statura, viene confrontato per via grafica (Grafo RXc) con
la distribuzione dei vettori della popolazione sana di riferimento (5, 7, 18-27). Nella BIVA non vengono richieste né
assunzioni di isotropia, né modelli di tessuto o di corpo
(dettagli sul metodo riportati in (7)).
Opzioni per la posizione degli elettrodi
1. BIA distale. È la configurazione BIA standard a
corpo intero (whole body) o mano-piede (2-4, 10-12). In
questa configurazione, l’impedenza totale di un soggetto
ad idratazione normale è determinata per il 50%
dall’impedenza degli arti inferiori, per il 40% dall’impedenza degli arti superiori, e per il 10% dall’impedenza del
tronco (2). Una coppia di elettrodi (un iniettore e un sensore) viene posizionata dorsalmente sulla mano (terza articolazione metacarpo-falangea e articolazione radio-ulnare), e una coppia sul piede omolaterale (terza articolazione
metatarso-falangea e articolazione tibio-tarsica). Il riferimento standard è l’emisoma destro; in emodialisi è l’emi-
soma libero da accessi vascolari. È eseguibile, ma difficilmente interpretabile, nelle amputazioni prossimali alle
dita.
2. BIA prossimale. Per migliorare le stime dei compartimenti della BIA convenzionale, in particolare dei fluidi e
della massa magra, sono state proposte differenti modalità
di posizionamento degli elettrodi cutanei (con le stesse
assunzioni su conduttori cilindrici e isotropi).
Posizionando gli elettrodi sensori sulla fossa antecubitale
e nel cavo popliteo si ottiene una BIA prossimale, secondo
Lukaski e Scheltinga (28). Non è stata confermata la superiorità della BIA prossimale rispetto alla distale nella
stima dei compartimenti nell’adulto sano, anche in multifrequenza (29, 30).
3. BIA segmentale. Posizionando gli elettrodi agli estremi dell’arto superiore, inferiore e del tronco, secondo
varie modalità, si ottiene una BIA segmentale (31-37). La
tecnica, peraltro non ancora standardizzata, si scontra con
difficoltà operative di identificare i punti di repere alla
radice degli arti e sul tronco, soprattutto negli edematosi e
negli obesi. La diffusione della corrente nei tessuti a
cavallo dei segmenti corporei rende forse ragione
dell’insuccesso della tecnica nel discriminare differenti
gradi di espansione dei fluidi (38, 39), anche utilizzando le
misure dirette di R e Xc con l’analisi vettoriale (37).
Opzioni per la frequenza della corrente
1. Monofrequenza. La frequenza standard è a 50 kHz.
Se la frequenza utilizzata è fissa, l’impedenza misurata
dipende solo dalle proprietà elettriche dei tessuti, in
aggiunta all’errore di misura, stabile. La frequenza standard a 50 kHz presenta delle proprietà ottimali, attraversando la maggior parte delle cellule e generando un vettore di impedenza con angolo di fase massimo nello spettro
di frequenze da 5 a 1000 kHz (rapporto massimale segnale/rumore) (2-4, 7, 13-16).
2. BIA in multifrequenza (MFBIA) e spettroscopia ad
impedenza bioelettrica (BIS). Oltre alle assunzioni di
geometria corporea e isotropia della BIA convenzionale,
si assume che la corrente a bassa frequenza segua un percorso extracellulare, e che la corrente a frequenza elevata
transiti liberamente attraverso le cellule ignorando effetti
dielettrici dei tessuti (condizione di membrana cellulare
muta). Nella MFBIA e nella BIS, la resistenza R viene
interpretata come R extracellulare dopo iniezione di
impulsi di corrente alternata a bassa frequenza (Ro, 1-5
kHz), e come R totale (intra ed extracellulare) dopo iniezione di corrente ad alta frequenza (R∞, 100-1000 kHz). Il
volume elettrico intracellulare (R intracellulare) viene
ottenuto dalla differenza dei due volumi elettrici totale ed
extracellulare. Con la BIS (Bioelectrical Impedance
Spectroscopy), nelle stesse asunzioni della MFBIA, la
stima della R extracellulare e della R totale, vengono ottenute per interpolazione con un cerchio (cerchio di Cole,
85
Bioimpedenza ed emodialisi
modello di Cole, o modello di Cole-Cole) di uno spettro di
vettori di impedenza, generalmente 400-500 determinazioni, ottenute facendo variare la frequenza della corrente fra
5 kHz e 1 MHz (4, 13-16, 40-42). Il modello di Cole è
nato in vitro negli anni ’30-’40, per decrivere il percorso
della corrente attraverso una sospensione di uova di riccio
di mare (Arbacia punctulata) o di rana (40-42). Queste
uova sferiche e isolate sono state accettate successivamente (incredibilmente) come buon modello delle cellule dei
tessuti umani, nonostante siano stati dimostrati profili di
distribuzione di corrente completamente differenti anche
in fibre muscolari in sospensione (4,16).
L’inadeguatezza del modello di Cole per il percorso
della corrente nei tessuti, a causa dell’anisotropia degli
stessi, e l’elevata correlazione fra compartimenti fluidi
rendono probabilmente ragione dell’equivalenza fra valutazioni di composizione corporea nell’uomo, ottenute a
frequenza standard di 50 kHz e in multifrequenza (43-47).
L’interpretazione della misura in multifrequenza è molto
complessa e ancora oggetto di ricerca perché l’impedenza
totale e l’impedenza cutanea variano con la frequenza
della corrente oltre che con le proprietà elettriche dei tessuti anche normali. Infine, la misura dell’impedenza alle
frequenze elevate rappresenta un problema tecnico, che in
qualche analizzatore si traduce in instabilità delle misure.
Questo comporta una propagazione dell’errore nelle formule di regressione, annullando eventuali vantaggi
dell’analisi dei compartimenti (dettagli riportati in (7)).
In letteratura si alternano studi a favore della BIS e a
favore della BIA convenzionale in molte condizioni cliniche, inclusa la dialisi.
BIA e volumi dei compartimenti
Le basi razionali della BIA indicano che l’impedenza
tissutale viene generata dalle soluzioni elettrolitiche intra
ed extracellulari (componente R) e dalle strutture cito-tissutali che le contengono (componente Xc), e che la riparti-
zione dei fluidi intra ed extracellulari non può venire direttamente misurata dall’impedenza tissutale, neanche in
multifrequenza, a causa dell’anisotropia dei tessuti
(4,13,16). Pertanto il potenziale diagnostico specifico e
peculiare della BIA è nella valutazione globale e combinata dei fluidi e delle loro strutture tissutali (7).
L’elevata accuratezza delle stime dei compartimenti
fluidi intra ed extracellulari e della massa magra, a partire
dalla misura di impedenza e a dispetto delle basi razionali,
è sostenuta (e spiegata) dall’elevata e stabile correlazione
fra i compartimenti dei tessuti molli nell’adulto con idratazione normale. Si può anche dimostrare che le stime dei
compartimenti diventano inattendibili più rapidamente
con l’espansione rispetto alla contrazione dei fluidi (48).
La BIA convenzionale, in frequenza singola o multipla,
distale o segmentale, di fatto consente di ottenere stime
accurate della TBW, della FFM e della FM nell’adulto
sano, con coefficienti di correlazione sempre prossimi a 1
(r > 0.95) e un errore di stima dell’ordine di 3-4 kg (3, 4,
12, 17, 49, 50). La quantificazione della TBW in L o kg
viene ottenuta a partire dal rapporto fra statura (H) al quadrato e R (indice di impedenza, H2/Z o di resistenza H2/R)
al quale vengono aggiunte altre variabili per aumentare
l’accuratezza della regressione (multipla). Spesso non si
conoscono le formule utilizzate dai software del commercio, che spesso utilizzano equazioni validate con analizzatori differenti.
Nella Tabella I sono riportate equazioni di regressione
raccomandate in letteratura (12) per stimare nell’adulto la
TBW, la FFM, e la FM per differenza della FFM dal peso
corporeo (10, 11, 17, 51-55). Molti stimano la TBW e da
questa calcolano la FFM= TBW/0.73. Comunque, l’eccessiva variabilità delle stime fra le equazioni “più accurate”,
ottenute con lo stesso modello di analizzatore (Akern-RJL
Systems) anche nell’adulto sano, pregiudicano l’utilizzo
clinico delle stime dei compartimenti (Tab. II-IV). Inoltre,
qualsiasi condizione associata ad idratazione della FFM
differente dal 73% (TBW= 0.73 x FFM) introduce una
TABELLA I - EQUAZIONI PER L’ADULTO RACCOMANDATE IN LETTERATURA (12) PER LA LORO ACCURATEZZA E
RIGOROSITÀ DI VALIDAZIONE CONTRO METODI DI RIFERIMENTO
a
Kushner
Kushner
c
Lukaski
d
Lukaski
e
Gray
b
f
Heitman
Deurenberg
h
Stolarczyk
g
TBW= 0.556 H2/R + 0.095 Wt + 1.726
TBW= 0.590 H2/R + 0.065 Wt + 0.040
TBW= 0.377 H2/R + 0.140 Wt - 0.080 Età + 2.90 Sesso + 4.65
FFM= 0.756 H2/R + 0.110 Wt + 0.107 Xc - 5.463
FFM= 0.00108 H2 - 0.02090 R + 0.23199 Wt - 0.06777 Età + 14.59753, femmina
FFM= 0.00132 H2 - 0.04394 R + 0.30520 Wt - 0.16760 Età + 22.66827, maschio
FFM= 0.279 H2/R + 0.181 Wt + 0.231 H + 0.064 Sesso Wt - 0.0777 Età - 14.94
FFM=0.34 104 H2 (m)/R + 15.34 H - 0.273 Wt - 0.127 Età + 4.56 Sesso - 12.44
FFM=0.001254 H2 - 0.04904 R + 0.1555 Wt + 0.1417 Xc - 0.0833 Età + 20.05
TBW= acqua corporea totale, FFM= massa magra, FM= massa grassa, H= statura, Wt= peso corporeo, R= Resistenza, Xc= Reattanza
Kushner (51), b Kushner (17), c Lukaski (11), d Lukaski (10), e Gray (52), f Heitman (53), g Deurenberg(54), h Stolarczyk(55).
a
86
Piccoli
TABELLA II - ACQUA CORPOREA TOTALE (TBW) E MASSA MAGRA (FFM) CALCOLATE CON LE EQUAZIONI DELLA
TABELLA I SU SOGGETTI SANI, OBESI ED EDEMATOSI (20). LA MASSA GRASSA (FM) VIENE OTTENUTA
PER DIFFERENZA DELLA FFM DAL PESO CORPOREO
Gruppo
Genere
Peso, kg
a
TBW, L
b
TBW, L
c
TBW, L
d
FFM, kg
FM, kg
e
FFM, kg
FM, kg
f
FFM, kg
FM, kg
g
FFM, kg
FM, kg
h
FFM, kg
FM, kg
Popolazione sana
Maschi (354)
Media
72.6
41.3
39.4
36.0
52.6
20.0
52.8
19.8
54.8
17.8
51.9
20.7
46.3
26.3
DS
11.5
6.8
6.9
6.0
8.4
8.4
9.7
9.7
7.4
7.4
8.2
8.2
7.0
7.0
Obesi
Femmine (372)
Media
61.5
31.8
29.7
25.8
40.0
21.5
40.5
21.1
41.2
20.3
37.3
24.2
36.0
25.5
DS
9.5
4.6
4.6
4.2
5.6
5.6
5.2
5.2
5.2
5.2
6.2
6.2
6.1
6.1
Maschi (169)
Media
125.1
55.5
52.6
50.2
70.0
55.2
76.2
49.0
73.7
51.4
73.4
51.7
60.4
64.8
DS
24.3
7.6
7.4
7.2
9.8
9.8
11.8
11.8
9.9
9.9
11.0
11.0
7.7
7.7
Edema
Femmine (371)
Media
108.1
42.2
39.1
36.8
52.6
55.5
54.1
54.0
53.1
55.0
54.4
53.7
48.5
59.6
DS
20.8
6.3
6.1
6.0
7.7
7.7
7.3
7.3
7.0
7.0
9.2
9.2
6.7
6.7
Maschi (25)
Media
75.0
50.6
49.2
42.3
62.1
12.9
58.4
16.6
60.3
14.7
58.2
16.8
48.1
26.9
DS
11.4
8.8
9.1
6.6
11.6
11.6
7.4
7.4
6.9
6.9
7.8
7.8
5.9
5.9
Femmine (25)
Media
66.1
40.2
38.5
31.2
48.2
17.9
44.3
21.8
45.9
20.2
42.8
23.3
38.7
27.4
DS
11.9
8.3
8.5
6.3
10.7
10.7
5.6
5.6
6.4
6.4
7.8
7.8
6.7
6.7
TBW= acqua corporea totale, FFM= massa magra, FM= massa grassa, H= statura, Wt= peso corporeo, R= Resistenza, Xc= Reattanza, DS= deviazione standard
Formule di a Kushner (51), b Kushner (17), c Lukaski (11), d Lukaski (10), e Gray (52), f Heitman (53), g Deurenberg(54), h Stolarczyk(55) come in Tabella I.
distorsione nelle stime di questi compartimenti, con
imprevedibile propagazione dell’errore non solo nella BIA
convenzionale e nella plicometria, ma anche nei metodi di
riferimento (1, 8, 9, 56, 57).
Analisi vettoriale
Il vettore impedenza Z può essere rappresentato in coordinate polari con modulo e angolo di fase, oppure nelle
usuali coordinate rettangolari Z= (R, Xc), ovvero Z= R + j
Xc. La rappresentazione rettangolare (R, Xc) con R in
ascisse e Xc in ordinate fornisce oltre al modulo |Z|=√(R2
+ Xc 2) anche l’angolo di fase come arcotangente di Xc/R
(dettagli riportati in (7)).
Il metodo di analisi vettoriale, denominato G r a f o
Resistenza-Reattanza (Grafo RXc) confronta il vettore
misurato in un individuo con l’intervallo di riferimento
della popolazione normale, di forma ellissoidale, espresso
in percentili della distribuzione normale (gaussiana) bivariata (grafo probabilistico) (Fig. 1) (5, 18-27). Una proprietà importante del metodo è di operare indipendentemente dalla conoscenza del peso corporeo.
La correlazione fra R e Xc determina la forma ellissoidale delle distribuzioni di probabilità bivariate (intervalli di
confidenza per i vettori medi e di tolleranza per i vettori
singoli), correlazione che invalida molti risultati della letteratura, ottenuti da analisi univariate condotte separatamente
su R o su Xc. La distribuzione normale bivariata del vetto-
Fig. 1 - BIA vettoriale con Grafo RXc. Gli intervalli bivariati di riferimen to per il soggetto sano adulto (età 15-85 anni, BMI 17-31) sono disegnati
come ellissi di tolleranza al 50%, 75% e 95%, specifiche per genere. Le
ellissi di confidenza al 95% dei vettori medi all’inizio e alla fine della
seduta di emodialisi nei pazienti con stabilità e instabilità emodinamica
durante la dialisi sono disegnate sopra le tre ellissi di tolleranza di riferi mento normale. La rimozione di fluidi (2.5 kg) è associata ad allungamen to del vettore lungo l’asse maggiore delle ellissi di tolleranza in entrambi i
gruppi. Il vettore medio dei pazienti instabili è traslato a destra, con ango lo di fase ridotto rispetto ai pazienti stabili (21).
re impedenza nella popolazione sana, con tre percentili di
riferimento (ellissi di tolleranza al 50%, 75% e 95%) e specifica per genere, è nota per la popolazione adulta italiana
(726 soggetti, 15-85 anni, BMI 17-31) (Tab. V, Fig. 1) (18).
87
Bioimpedenza ed emodialisi
Fig. 2 - Le due direzioni principali del vettore impedenza sul Grafo RXc.
Variazioni dell’idratazione senza alterazioni della struttura tissutale sono
associate a un accorciamento (iperidratazione) o un allungamento (disi dratazione) del vettore lungo l’asse maggiore delle ellissi di tolleranza.
Variazioni della massa-struttura dei tessuti molli (magri e grassi) sono
associate a migrazione del vettore nella direzione dell’asse minore delle
ellissi, con aumento dell’angolo di fase (obesi, atleti) o con riduzione
dell’angolo di fase (malnutrizione-cachessia, anoressia). Variazioni com binate di idratazione e nutrizione sono associate a migrazioni del vettore
lungo la combinazione delle due direzioni principali (7).
TABELLA III - CARATTERISTICHE DI SOGGETTI OBESI
TRATTATI CON DIETA IPOCALORICA E
DI UREMICI OBESI TRATTATI CON
EMODIALISI. MEDIE BASALI E VARIAZIONI MEDIE DOPO TRATTAMENTO
(VALORE POST - VALORE PRE) (20)
Gruppo
Genere
Soggetti, N
Dieta ipocalorica
Maschi
Femmine
Seduta di emodialisi
Maschi
Femmine
18
30
13
19
143.4
112.9
100.1
80.5
DS
18.2
12.8
10.3
8.8
Variazione media, kg
-10.9
-7.3
-3.6
-2.9
Peso, kg
DS
3.2
2.1
1.0
1.0
BMI, kg/m2
45.8
42.9
33.9
34.3
DS
4.9
3.3
2.7
2.6
Variazione media, kg/m2
-3.5
-2.8
-1.2
-1.2
1.1
0.8
0.3
0.4
R/H, Ohm/m
DS
234.3
308.3
248.1
325.9
DS
27.9
37.7
24.9
40.2
Variazione media, Ohm/m
9.8
-3.1
49.0
62.0
DS
19.2
28.5
16.5
19.7
Xc/H, Ohm/m
24.6
31.4
23.2
26.7
DS
4.6
5.8
5.1
6.4
Variazione media, Ohm/m
0.7
-0.3
8.6
9.3
DS
4.8
4.9
3.2
5.4
DS= deviazione standard
R/H= Resistenza/Statura, Xc/H= Reattanza/Statura
I valori in corsivo indicano variazioni significative (P < 0.05) di una variabile,
con il test t di Student per dati appaiati, o del vettore (R/H e Xc/H), con il test
T2 di Hotelling per dati appaiati
88
Il metodo del Grafo RXc potrebbe anche essere utilizzato come test statistico preliminare per un’applicazione corretta delle formule di regressione della BIA convenzionale: più il vettore di un soggetto cade vicino al centro della
distribuzione (dentro all’ellisse di tolleranza al 50%), più
dovrebbe essere elevata l’accuratezza delle formule di
regressione convenzionali (validate su soggetti normali)
per la stima dei volumi (TBW, in L) e delle masse (FFM e
FM, in kg). È verosimile che l’accuratezza si mantenga
soddisfacente entro l’ellisse di tolleranza al 75% (48).
Data l’inclinazione dell’asse maggiore delle ellissi di
tolleranza, dovuta alla correlazione fra R e Xc, l’accumulo
di fluidi è associato a vettori più corti con angolo di fase
minore. Finora è stato identificato il polo inferiore
TABELLA IV - VARIAZIONI MEDIE (VALORI POST VALORI PRE) DEI VALORI DI TBW, FFM
E FM CALCOLATE CON LE FORMULE
DELLA TABELLA I SUI DATI DELLA
TABELLA III, NEI SOGGETTI OBESI
DOPO DIETA IPOCALORICA O EMODIALISI (20)
Gruppo
Genere
Peso, kg
DS
a
TBW, L
DS
b
TBW, L
DS
c
TBW, L
DS
d
FFM, kg
DS
FM, kg
e
FFM, kg
DS
FM, kg
f
FFM, kg
DS
FM, kg
g
FFM, kg
DS
FM, kg
h
FFM, kg
DS
FM, kg
Dieta ipocalorica
Seduta di emodialisi
Maschi
Femmine
Maschi
Femmine
-10.9
3.2
-2.7
3.7
-2.4
3.9
-2.6
2.5
-3.3
4.9
-7.6
-4.0
1.8
-6.8
-3.5
2.0
-7.4
-4.0
2.4
-6.9
-2.3
1.8
-8.5
-7.3
2.1
-0.4
3.0
-0.1
3.1
-0.8
2.0
-0.4
3.6
-6.9
-5.9
2.4
-13.1
-1.1
1.6
-6.1
-1.8
2.0
-5.5
-0.9
1.9
-6.3
-3.6
1.0
-6.6
1.9
-6.9
1.9
-4.8
1.3
-7.4
2.4
3.8
-4.8
1.3
1.2
-4.0
1.1
0.4
-4.8
1.3
1.2
-2.6
1.0
1.0
-2.9
1.0
-4.5
1.6
-4.7
1.6
-3.3
1.1
-4.6
2.1
1.7
-3.4
2.4
0.5
-2.7
0.9
-0.2
-3.4
1.1
0.5
-3.1
1.4
0.2
I valori in corsivo indicano variazioni significative (P < 0.05, test t di Student
per dati appaiati)
TBW= acqua corporea totale, FFM= massa magra, FM= massa grassa, DS=
deviazione standard
Formule di a Kushner (51), b Kushner (17), c Lukaski (11), d Lukaski (10),
e
Gray (52), f Heitman (53), g Deurenberg(54), h Stolarczyk(55) come in Tabella I.
Piccoli
dell’ellisse di tolleranza al 75% come soglia per l’edema
apparente nell’adulto, con 100% di Sensibilità, 92% di
Specificità (5, 20, 25). Pertanto l’analisi vettoriale può
identificare l’iperidratazione subclinica (prima della comparsa dell’edema) nel paziente che sta accumulando fluidi.
Per la disidratazione, più difficile da stabilire clinicamente, non è stata ancora identificata una soglia precisa
sulle ellissi di tolleranza. È probabile che il polo superiore
dell’ellisse al 75% rappresenti un confine importante (7),
consistente anche con la distribuzione dei vettori nel colera (58) e al termine di una seduta di emodialisi (21).
Le indicazioni della BIA vettoriale sono risultate complementari a quelle fornite dalla pressione venosa centrale,
perché consentivano di identificare la differente idratazione tissutale nei pazienti con lo stesso livello di ipovolemia
(pressione venosa 0-3 mmHg) (22).
Dalla validazione clinica condotta finora (5,19-22, 47,
48) può essere formulata una regola di lettura molto semplice del Grafo RXc (7) (Fig. 2):
a) Variazioni dell’idratazione senza alterazioni della
struttura tissutale (tipicamente variazioni in acuto come in
HD) sono associate a un accorciamento (iperidratazione) o
un allungamento (disidratazione) del vettore impedenza
lungo l’asse maggiore delle ellissi di tolleranza. Sfruttando
i percentili delle ellissi di tolleranza di riferimento (50%,
75% e 95%) può essere assegnata una scala ordinale a 7
punti (da 0 a ± 3) per l’idratazione.
b) Variazioni della quantità dei tessuti molli (massa cellulare e proteine strutturali interstiziali idrofile, ovvero
stato nutrizionale), senza alterazioni dell’idratazione tissutale, sono associate a una migrazione del vettore nella
direzione dell’asse minore delle ellissi, con aumento progressivo dell’angolo di fase (obesità per i vettori corti,
massa muscolare per i vettori lunghi), o con riduzione progressiva dell’angolo di fase (cachessia per i vettori corti,
anoressia per i vettori lunghi).
c) Variazioni combinate di idratazione e struttura dei tessuti sono associate a migrazioni del vettore lungo la combinazione delle due direzioni principali.
BIA convenzionale e vettoriale in emodialisi
Nell’uremico in terapia dialitica, la variazione continua
dell’idratazione tissutale può essere considerata una proprietà caratteristica. È praticamente impossibile individuare nell’arco della giornata dell’uremico in dialisi un’ora di
stato stazionario dell’idratazione, anche se l’entità e i ritmi
TABELLA V - CARATTERISTICHE DEI SOGGETTI SANI E UREMICI IN EMODIALISI (MEDIA E DS) PER GENERE
Prima della seduta HD
Gruppo
Genere
Soggetti, N
Età, anni
DS
Età dialitica, anni
DS
Statura, cm
DS
BMI, kg/m2
DS
Peso, kg
DS
R, Ohm
DS
R/H, Ohm/m
DS
Xc, Ohm
DS
Xc/H, Ohm/m
DS
r
Popolazione sana
M
354
49
17
–
–
170
8
24.9
2.9
72.6
11.5
507.0
77.7
298.6
43.2
52.3
14.0
30.8
7.2
0.47
F
372
48
18
–
–
158
7
24.5
3.3
61.5
9.5
587.4
78.7
371.9
49.0
54.3
14.1
34.4
7.7
0.41
Stabili
M
680
58
14
6
6
169
8
23.6
2.9
68.6
10.0
492.9
65.7
292.6
40.6
44.4
10.0
26.3
5.8
0.32
Dopo la seduta HD
Instabili
F
436
60
14
6
5
157
7
23.5
3.1
59.4
9.1
554.1
66.1
353.6
44.9
45.9
11.6
29.3
7.3
0.38
M
118
63
14
5
5
168
7
24.1
2.9
69.2
9.5
505.0
73.8
302.0
46.0
39.9
13.4
23.8
8.0
0.31
F
133
65
14
6
6
156
7
24.3
3.1
60.1
8.3
577.4
94.2
371.5
61.1
42.9
14.5
27.6
9.1
0.28
Stabili
M
680
58
14
6
6
169
8
23.6
2.9
65.8
9.7
577.6
74.6
343.0
47.1
59.6
13.4
35.4
8.0
0.35
Instabili
F
436
60
14
6
5
157
7
23.5
3.1
56.8
9.0
655.6
77.9
418.5
53.8
62.2
15.7
39.7
10.0
0.42
M
118
63
14
5
5
168
7
24.1
2.9
66.3
9.0
587.5
80.7
351.3
50.4
51.3
17.7
30.6
10.6
0.36
F
133
65
14
6
6
156
7
24.3
3.1
57.7
8.1
673.2
103.4
433.2
67.6
56.7
18.3
36.5
11.8
0.33
HD= emodialisi, DS= deviazione standard, M= maschi, F= femmine
R/H= Resistenza/Statura, Xc/H= Reattanza/Statura
r = coefficiente di correlazione fra le componenti del vettore
Il BMI dei pazienti in HD è il valore medio pre e post seduta
89
Bioimpedenza ed emodialisi
di variazione sono differenti nelle due tecniche di depurazione, e soprattutto in emodialisi, si possono alternare stati
di iperidratazione a disidratazione.
In emodialisi, il peso raggiunto dal paziente alla fine di
una seduta che abbia rimosso il massimo di fluidi senza
indurre ipotensione viene considerato un obiettivo terapeutico e definito convenzionalmente peso secco. Il raggiungimento dello stesso peso nel paziente con un aumento di massa magra e grassa, conseguente ad una migliore
nutrizione nelle settimane precedenti, indurrà la comparsa
di progressiva intolleranza dialitica da eccessiva disidratazione. In dialisi peritoneale non c’è neppure un riferimento a un peso secco. Nell’uremico in terapia conservativa è
praticamente impossibile stabilire il peso ideale di un
paziente anche in assenza di edema.
Un problema tecnico peculiare dell’emodialisi è la scelta dei tempi di misura dell’impedenza. Fortunatamente
dopo una seduta di HD non c’è nessun rimbalzo elettrico
(del tipo dell’urea), e pertanto le misure possono essere
prese subito prima e subito dopo la seduta. Dopo 90 e 180
minuti dopo lo stacco, si potevano osservare rispettivamente riduzioni trascurabili solo di R (1.5%) (59) o incrementi trascurabili di Z (1.9%) (60).
BIA convenzionale
Le rassegne della letteratura riconoscono quattro settori
di ricerca per la BIA convenzionale in emodialisi: identificazione del peso secco (dalla TBW), determinazione dei
trasferimenti transcompartimentali durante l’ultrafiltrazione (ripartizione intra-extracellulare), stima del volume di
distribuzione dell’urea (dalla TBW) per il calcolo accurato
del Kt/V, e valutazione nutrizionale (stima di FFM e FM)
(60). In letteratura si alternano articoli a sostegno e contro
l’utilità della BIA in emodialisi su ognuno dei quattro
campi di ricerca. Recentemente è stata proposta un’equazione con dieci variabili (incluso il diabete) per stimare
meglio la TBW nell’uremico in HD, senza peraltro riuscire a ridurre l’errore di stima sotto 4 kg (61). Il monitoraggio in linea dell’impedenza durante la seduta non compare
fra gli argomenti di ricerca attuale.
Purtroppo quando l’idratazione dei tessuti è variabile, la
BIA convenzionale, in frequenza singola o multipla, come
gli altri metodi di analisi della composizione corporea di
tipo II, inclusi alcuni cosiddetti di riferimento, produce
stime inaccurate dei compartimenti (1, 8, 9, 56, 57). Più
precisamente, la BIA convenzionale può produrre anche
stime accurate se l’idratazione è normale (anche in HD,
come risulta da una parte della letteratura), ma l’utente
non ha la possibilità di valutare l’accuratezza delle stime
stesse. Questa circostanza, peraltro, è la ragione del lecito
disappunto dei nefrologi di fronte a stime assurde di compartimenti in contrasto con valutazioni cliniche inconfutabili. Con l’analisi vettoriale si può dimostrare che si tratta
di uso improprio e non di una invalidazione clinica della
90
tecnica BIA.
Esempi di stime distorte in emodialisi: la BIA convenzionale forniva stime “peggiori” della FFM rispetto alla
DXA, e le pliche cutanee (FM) venivano ridotte del 5%
dopo la seduta HD; la DXA evidenziava una riduzione
post-HD non solo della massa magra ma anche della densità ossea (0.6%) (56). Con la DXA in HD (6 mesi) si
determinava un aumento di FM di 2.1 kg, un calo di
massa magra di 1.2 kg, a fronte di un aumento di peso del
paziente di 0.96 kg (e ipotensione) (57). In obesi uremici
in HD (Tab. III), prima e dopo una seduta standard con
rimozione di 2.9-3.6 kg di fluidi si ottenevano risultati
assurdi in HD, ove una seduta avrebbe aumentato la massa
grassa dei pazienti (20) (Tab. IV). Il risultato assurdo è
dovuto all’assunzione di idratazione costante dei tessuti
molli, sottintesa nelle formule di predizione, che quindi
indicano una perdita di FFM dovuta alla rimozione di fluidi (la FM viene calcolata per differenza della FFM dal
peso corporeo) prima della comparsa dell’edema. Inoltre
la distorsione delle stime era maggiore nei maschi, fenomeno osservabile anche negli obesi, e dovuto alla differente posizione del vettore dei due generi sul piano R-Xc:
le migrazioni di un vettore più corto nei maschi vengono
interpretate dalle formule di predizione come variazioni
significative di fluidi e quindi di FFM (48).
Per la valutazione della malnutrizione in emodialisi, che
è associata a maggiore morbilità e mortalità, vengono
ripetutamente proposte formule specifiche per la massa
cellulare in HD (62), oppure criteri basati sull’angolo di
fase (in media < 4.5°) (59, 63) o sulla sola componente Xc
(< 43 Ohm) (64). Valori ridotti di angolo di fase (in coordinate polari) o di Xc (in coordinate rettangolari), sono
effettivamente associati a malnutrizione e cachessia, non
solo in HD, solo se i valori della componente R sono normali (per genere e razza) o aumentati (26, 65). Infatti
angolo di fase e Xc, che sono correlati a R, aumentano
dopo una seduta di dialisi (o per disidratazione) e diminuiscono nei soggetti con edema indipendentemente dallo
stato nutrizionale (5, 7, 19-22, 25, 48, 58). Ignorare questa
proprietà porta ad errori grossolani di valutazione e di prognosi, errori che possono essere evitati considerando
simultaneamente le due componenti del vettore con la
BIA vettoriale. Del resto, i pazienti nefrosici hanno vettori
con angolo di fase spesso < 3° e certamente non hanno un
rischio di morte maggiore degli uremici in HD con instabilità cardiocircolatoria, o dei pazienti con AIDS (21).
BIA vettoriale ed equivalente bioelettrico del
peso ottimale in emodialisi
Un gruppo di studio nazionale (Italian HD-BIA study
group, 39 Centri dialisi) ha determinato su 1116 pazienti
(età 16-89 anni, BMI 24 kg/m2) che raggiungevano il peso
secco senza sintomi (stabili), la distribuzione del vettore
impedenza all’inizio e alla fine della seduta HD (Tab. V)
Piccoli
(21). Il vettore medio migrava dal polo inferiore (pre-HD)
al polo superiore (post-HD) dell’ellisse di tolleranza
mediana della popolazione di riferimento (726 adulti sani
con lo stesso BMI). I vettori singoli migravano, in circa il
50% dei pazienti stabili, entro l’ellisse di tolleranza al
75%, dal polo inferiore (inizio seduta) al polo superiore
(fine seduta), indicando che la terapia HD riusciva a mantenere le caratteristiche bioelettriche normali dei tessuti in
almeno la metà degli uremici. Queste migrazioni cicliche
del vettore di impedenza sul Grafo RXc (accorciamentoallungamento), accoppiate al ciclo delle variazioni di peso
(ciclo del peso umido-secco), rappresentano una base
razionale per modificare la prescrizione dialitica nei
pazienti con migrazione del vettore all’esterno dell’ellisse
di tolleranza al 75%; sia del peso secco da raggiungere
allo stacco, che del peso umido da portare all’inizio della
seduta HD, fino ad ottenere un ciclo di peso ottimale
ovvero accoppiato a un ciclo vettoriale entro l’ellisse di
riferimento (21).
La distribuzione dei vettori di 251 pazienti instabili (ipotensioni sintomatiche in oltre il 30% delle sedute negli
ultimi tre mesi), con lo stesso BMI degli stabili, era traslata a destra (Fig. 1) (20-25% dei vettori erano più lunghi e
con un angolo di fase minore degli stabili). L’analisi del
follow-up di mortalità a due anni (in corso) stabilirà se i
pazienti con vettore oscillante entro o fuori l’ellisse di tolleranza al 75% siano sottoposti a un rischio di morte differenziato. L’angolo di fase del vettore medio del gruppo di
instabili era prossimo a 4.5°, valore al di sotto del quale in
letteratura è stata riportata una mortalità più elevata in HD
(59, 63). Negli instabili peraltro, concentrazioni minori di
albumina e Hb rispetto ai pazienti stabili, hanno riproposto
il ruolo della nutrizione sulla patogenesi dell’instabilità
emodinamica in HD.
Nei pazienti uremici e obesi in HD (BMI 34 kg/m2) le
migrazioni pre- e post-HD del vettore medio, a fronte
della stessa rimozione di fluidi, erano della stessa entità e
lungo la stessa direzione (asse maggiore delle ellissi), ma
con vettori medi pre-HD più corti e con traiettoria traslata
a sinistra rispetto ai pazienti stabili (BMI 24 kg/m2) (20).
Pertanto anche nell’uremico in HD, a parità di idratazione,
la distribuzione dei vettori è risultata prevalente nella metà
sinistra delle ellissi di riferimento a fronte di un aumento
della massa dei tessuti molli, e prevalente nella metà
destra a fronte di una riduzione dei tessuti molli.
Ipotesi di lavoro
La struttura bidirezionale del Grafo RXc (dovuta alla
correlazione fra R e Xc), rappresentante i fluidi lungo
l’asse maggiore e la massa dei tessuti molli lungo l’asse
minore delle ellissi di tolleranza, indica che variazioni di
ultrafiltrazione possono riportare entro l’ellisse di riferimento solo vettori esterni caratterizzati da riduzione o
aumento proporzionale (concorde) di R e Xc, ma non i
vettori con R aumentata e Xc ridotta (malnutrizionecachessia), ove solo interventi combinati sulla nutrizione e
sull’ultrafiltrazione possono avere successo (7, 21). Solo
studi longitudinali sulle due categorie di pazienti (vettori
interni, vettori esterni) trattati con le due strategie (idratazione, idratazione e nutrizione) potranno dimostrare la
consistenza clinica dell’ipotesi.
Altri metodi
Un metodo grafico denominato Biagramma (Akern,
Firenze), con angolo di fase (gradi) (ovvero arctan Xc/R)
in ascissa e Xc (Ohm) in ordinata, è stato proposto per la
valutazione dell’idratazione e della ripartizione intraextracellulare (67). I punti nel diagramma non sono vettori, ma coordinate di due grandezze mutuamente dipendenti. A parte problemi statistici di dipendenza fra le due
coordinate, ambedue funzioni di Xc, e con unità di misura
non congruenti, il Biagramma, negli adulti risulta sensibile
all’espansione dei volumi fluidi, ma assolutamente insensibile alla disidratazione, anche estrema. Il peso secco di
un paziente in HD può venire ridotto a piacere senza indicazioni di disidratazione da parte del Biagramma (68).
La costruzione di intervalli di tolleranza univariati
(media ± 2 DS), ovvero distribuzioni delle singole componenti R, Xc, e angolo di fase, più semplici da gestire statisticamente rispetto alle distribuzioni bivariate, è inutile e
pericolosa. È inutile perché variazioni di R senza considerare Xc, e viceversa, hanno significato solo in conduttori
differenti dai tessuti umani. È pericolosa perché, ignorando la correlazione fra R e Xc, porta gli utenti a creare
degli intervalli di tolleranza bivariati rettangolari e perpendicolari, anziché elissoidali ed inclinati, e pertanto validi
solo per le regioni prossime alla media di R e Xc (dettagli
riportati in (7)). Infine, tipicamente queste distribuzioni
univariate non considerano la normalizzazione dell’impedenza per la statura, anche se costruite su ampia casistica
multirazziale (69).
Conclusioni
Sfruttando le misure dirette di impedenza con l’analisi
vettoriale è possibile ottenere una valutazione semiquantitativa (in percentili) dello stato di idratazione di un soggetto in qualsiasi condizione clinica, confrontando il vettore
impedenza misurato con la variabilità della popolazione di
riferimento, descritta da ellissi di tolleranza, specifiche per
genere. Il metodo non richiede alcuna assunzione di
modello, di composizione corporea, o di idratazione, ed
essendo indipendente dal peso corporeo ne può spiegare le
variazioni.
L’analisi vettoriale BIA, alla stregua dell’ECG, non solo
in HD potrebbe effettivamente diventare uno strumento di
91
Bioimpedenza ed emodialisi
routine nella valutazione dell’idratazione di tutti i pazienti.
Un’ulteriore e più ampia validazione clinica dovrà confermarne l’utilità nell’analisi della composizione corporea
nelle situazioni più complesse con variazioni combinate di
idratazione e nutrizione.
La BIA convenzionale potrebbe avere impiego clinico
in poche situazioni a composizione corporea normale e
stabile. Viene sconsigliato l’uso sistematico della BIA
convenzionale, che producendo inevitabilmente stime
assurde dei compartimenti nei pazienti con idratazione
anomala, prima e dopo la seduta HD, aggiungerebbe scetticismo al disinteresse per una tecnica dalle grandi potenzialità, se utilizzata correttamente.
sentare uno strumento utile nella prescrizione della rimozione di fluidi nella routine della HD. Vengono considerate le basi razionali delle principali opzioni BIA nella pratica clinica, le incongruenze delle equazioni di predizione
dei compartimenti della BIA convenzionale in HD, e i
vantaggi dell’analisi vettoriale di bioimpedenza (BIVA). I
dati della letteratura indicano che la BIVA, potendo valutare simultaneamente le due componenti del vettore impedenza, ovvero resistenza (R) e reattanza (Xc) con il Grafo
RXc, consente una valutazione semiquantitativa appropriata dell’idratazione ciclica dei tessuti indipendentemente dal peso corporeo. Viene presentato anche un semplice algoritmo, da utilizzare nella pratica clinica, per
l’interpretazione della posizione e della migrazione del
vettore impedenza sul Grafo RXc.
Riassunto
Eseguire l’analisi di impedenza bioelettrica (BIA) nei
pazienti in emodialisi (HD) costituisce un’opportunità di
ricerca su un modello sperimentale di variazione ciclica
dell’idratazione tissutale ove è possibile testare la performance della stessa BIA. D’altra parte la BIA può rappre-
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Indirizzo degli Autori:
Prof. Antonio Piccoli
Dipartimento Scienze mediche e chirurgiche
Nefrologia, Policlinico IV piano
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e-mail: [email protected]
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Giunto in Redazione il 25.10.1999
Accettato il 12.11.1999
Software gratuito per l’analisi vettoriale all’indirizzo
e-mail: [email protected]
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