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Sumario
Nº 46 >
Medicina Antienvejecimiento
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La importancia de la composición corporal en Anti-Aging. Bases físicas. Bioimpedancia
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D. Juan Pedro Lapuente Fernández
Profesor Titular de la Escuela Universitaria de Fisioterapia GARBI de la Universidad de Gerona
Especialista en Medicina Estética por la Universidad de Baleares
D. Alfonso Amaya Fernández; D. Sergio A. Muñoz Ocaña (Área I+D PROMIS)
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Introducción |
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En los últimos años el interés por llegar a conocer la composición corporal ha sido de especial importancia en el sector de la medicina Anti-Aging.
El conocimiento de la composición corporal permite determinar el estado de salud a partir del análisis de los parámetros aportados por las diversas técnicas que para esta determinación existen en la actualidad.
La técnica de la bioimpedancia (BIA) es una de ellas.
La práctica y el desarrollo de la técnica de bioimpedancia se basa fundamentalmente en la respuesta que los tejidos biológicos presentan, en función de sus propiedades, al paso de una corriente eléctrica alterna de baja intensidad.
Esta idea fue introducida por primera vez en el campo de la ciencia en la década de los 60, por un físico francés, Thomasset, estableciendo la relación existente entre el agua total del cuerpo humano y la impedancia eléctrica.
Las teorías de Thomasset mostraron cómo la impedancia, entendida desde el punto de vista fisiológico, como respuesta del cuerpo humano al paso de una corriente eléctrica, ofrece información relativa a dos componentes:
- Una componente resistiva, correspondiente a los líquidos intra y extracelular.
- Una componente capacitiva, correspondiente a la pared celular.
Estas teorías sirvieron posteriormente como base a otros investigadores que desarrollaron la técnica de bioimpedancia hasta el estado en el que actualmente se conoce.
En la actualidad, la técnica de bioimpedancia es una técnica completamente validada desde el punto de vista académico, que ha logrado desarrollarse, diversificando su campo de actuación debido a las bases tan sólidas de sus principios.
El desarrollo de la técnica de bioimpedancia ha dado lugar a numerosas técnicas analíticas desde el punto de vista de la composición corporal y de la tecnología empleada para ello. Entre ellas se distinguen:
- Análisis de bioimpedancia convencional o monofrecuencia.
- Análisis de bioimpedancia Vectorial.
- Análisis de bioimpedancia Multifrecuencia.
- Otros.
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Principios físicos |
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Los inicios del estudio de la técnica de bioimpedancia comenzaron a partir de la consideración del cuerpo humano como un único cilindro homogéneo.
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Fig.1: Circulación de corriente a través de un cilindro.
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Consideremos un cilindro de longitud L y sección transversal A, al que se le aplica una diferencia de potencial V entre sus extremos y por el cual pasa una intensidad de corriente I.
La impedancia ofrecida por el cilindro al paso de esta corriente se puede escribir como:
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representa la resistividad del cilindro, propia de la naturaleza del material.
Si multiplicamos y dividimos por L tendríamos:
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o lo que es lo mismo: |
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de donde se concluye que: |
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De la ecuación anterior, se extrae por tanto la posibilidad de conocer el volumen del cilindro a partir de la impedancia del mismo.
Si se habla de materiales biológicos, la impedancia Z, representa la oposición que muestran estos materiales al paso de una corriente eléctrica.
La impedancia eléctrica se encuentra formada por dos componentes muy destacadas dentro del análisis mediante bioimpedancia eléctrica: resistencia (R) y reactancia (Xc), relacionados ambos entre sí por el ángulo de fase.
La resistencia determina la respuesta de los materiales biológicos al paso de una corriente eléctrica a través de las soluciones electrolíticas intra y extracelular.
Por otro lado, la reactancia determina las propiedades dieléctricas de los tejidos o bien la acumulación temporal de cargas sobre las membranas celulares o sobre otras interfaces sumergidas en la solución electrolítica (comportamientos capacitivos).
La relación existente entre ellos viene dada por la siguiente ecuación: |
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En ocasiones, dadas las propiedades de los tejidos biológicos y dada la magnitud de las variables anteriores se suele escribir 
Teniendo en cuenta la ecuación: |
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para el cuerpo humano se puede escribir en términos muy generales que: |
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Esta ecuación ha sido estudiada y analizada por diversos investigadores que han intentado ajustarla con ayuda de otros parámetros tales como la edad, sexo, etc.
La extensión actual y más precisa con respecto a la fisonomía del cuerpo humano de todo el desarrollo anterior, viene determinada por la suposición de considerar a ésta como la suma de varios cilindros conectados eléctricamente en serie, tal y como se puede observar en la siguiente figura.
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Fig.2: Modelo del cuerpo humano como suma de varios cilindros.
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Sin embargo, para obtener una información aún más completa de la composición corporal a partir de esta técnica, es necesario considerar otra propiedad de los tejidos biológicos como es la respuesta de éstos en función de la frecuencia de la corriente aplicada. |
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Parámetros BIA |
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Desde el punto de vista puramente analítico, la impedancia Z se puede tratar como un vector formado por dos componentes como son R y Xc. |
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Fig.3: Obtención del vector impedancia en un eje de coordenadas.
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Matemáticamente, esta configuración vectorial explica la relación existente entre Z, R y Xc de la forma: |
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o lo que es lo mismo: |
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Anteriormente, se definió la resistencia R como la magnitud que determina la respuesta de los materiales biológicos al paso de una corriente eléctrica a través de las soluciones electrolíticas intra y extracelular.
Mientras que por otro lado se definió la reactancia Xc como la magnitud que determina las propiedades dieléctricas de los tejidos o comportamientos capacitivos.
De la figura anterior se extrae que es necesario incluir, como parámetro importante para la utilización de la técnica de bioimpedancia, la magnitud  .
El parámetro define la relación matemática existente entre Xc y R del siguiente modo: |
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El parámetro , también denominado ángulo de fase, se define por tanto como el ángulo que relaciona las componentes Xc y R.
Dado que relaciona las componentes Xc y R, también se puede extraer como conclusión que el parámetro contiene información relativa a los comportamientos capacitivos y a las soluciones electrolíticas intra y extracelular de los tejidos.
Es decir, el parámetro puede servir como fuente de información para definir el conjunto de las propiedades de los tejidos biológicos.
Este hecho destaca la importancia del parámetro dentro de la técnica de la bioimpedancia. |
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Utilización de diferentes frecuencias |
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Como se ha comentado con anterioridad, el análisis de la composición corporal mediante la técnica de bioimpedancia se basa en la inyección de una corriente eléctrica alterna de una intensidad muy pequeña, por debajo de los umbrales de percepción del cuerpo humano.
La respuesta de los tejidos biológicos al paso de esta corriente se puede cuantificar mediante los parámetros R, Xc y .
Sin embargo, es necesario destacar que los valores de estos tres parámetros no son idénticos al paso de corrientes eléctricas de frecuencias distintas.
Esto se puede explicar si se considera la naturaleza y propiedades de los tejidos biológicos.
Supongamos que se dispone de un dispositivo capaz de producir señales eléctricas de bajas y altas frecuencias y de un sistema que nos permitiera ver el recorrido de esta corriente cuando se hace pasar por tejido biológico.
Si se hace pasar en primer lugar la corriente de bajas frecuencias (BF) se observará cómo la corriente eléctrica fluye a lo largo del fluido extracelular sin ser capaz de atravesar las paredes celulares como consecuencia de los efectos capacitivos de las mismas.
Si posteriormente se hacen pasar corrientes de alta frecuencia (AF) se observará cómo el recorrido de la corriente eléctrica es extra e intracelular como consecuencia de que la corriente es capaz de vencer los efectos capacitivos de las membranas celulares. |
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Fig.4: Paso de corrientes eléctricas a través de tejidos biológicos.
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De la descripción anterior se concluye que utilizando un dispositivo que sólo emitiera señales eléctricas de bajas frecuencias se podría disponer de información extracelular mientras que con un dispositivo que emitiera señales de corrientes eléctricas de altas frecuencias se dispondría de información conjunta extra e intracelular.
En la práctica, los analizadores de la composición corporal, mediante la técnica de bioimpedancia, pueden utilizar una sola frecuencia o varias. Esta diferenciación explica la separación tecnológica existente entre los dispositivos denominados monofrecuencia (limitados en cuanto a información del tejido biológico que pueden presentar) y los multifrecuencia (capaces de mostrar información completa de tejido biológico). |
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TÉCNICAS DE MEDICIÓN |
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Las diferentes técnicas de medición mediante bioimpedancia se pueden clasificar por tanto, en función del número de frecuencias utilizadas para la medición o en función de si la medición es de cuerpo completo, parcial o segmental. |
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Clasificación en función del número de frecuencias |
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Monofrecuencia
Este tipo de sistemas fueron los primeros en desarrollarse.
Su principio se basa en la utilización de una corriente eléctrica con frecuencia fija (generalmente 50 KHz.), para medir la resistencia y la reactancia del cuerpo.
Estos datos se ajustan mediante regresión lineal y se comparan con otros métodos como la densitometría o el empleo de disoluciones de átomos trazadores.
El análisis mediante bioimpedancia vectorial surge a partir de esta tecnología.
Su principal desventaja con respecto a los métodos multifrecuenciales se encuentra en la imposibilidad de calcular el parámetro ICW (agua intracelular), ya que únicamente puede realizar estimaciones de dicho valor, lo cual da lugar a errores importantes en la obtención del modelo de composición corporal completo.
Multifrecuencia
Representa el método que mejor se correlaciona con los resultados obtenidos a partir de densitometría o el empleo de átomos trazadores.
Consiste en la utilización de varias frecuencias para determinar las características de los fluidos corporales, aprovechando que a bajas frecuencias el camino recorrido por la corriente es extracelular, mientras que a altas frecuencias la corriente sigue un camino mixto. |
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Clasificación según el tipo de medición |
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Medición cuerpo entero
Este método realiza un análisis corporal considerando el cuerpo humano como un único cilindro, en vez de la composición de cinco cilindros imperfectos (brazos, piernas y tronco).
En este método la medición se realiza desde la muñeca hasta el tobillo y representa el estándar en este campo. |
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Fig.5: Informe BIA correspondiente a medición de cuerpo entero.
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Algunos de los problemas que los investigadores encuentran en este método se centran en la alta impedancia que muestran los miembros frente a la que presenta el tronco o la suposición que se realiza de que el cuerpo es simétrico de izquierda a derecha.
Algunos sistemas eluden estos inconvenientes midiendo con un mayor número de electrodos colocados estratégicamente. De este modo es posible medir posibles edemas o diferencias entre miembros.
Medición segmental
Para resolver el problema de medición como consecuencia de la diferencia en la geometría de los miembros y la baja impedancia que muestra el tronco, se desarrolló la medición segmental.
En ésta se miden zonas o miembros del cuerpo para obtener en detalle la fisonomía del mismo.
Existen muchos estudios sobre la conveniencia de la medición segmental frente a la de cuerpo entero, encontrándose un problema fundamental: el movimiento interno de los fluidos.
En este sentido cabe destacar que al cambiar la posición del cuerpo se producen desplazamientos de fluidos, cambiando por consiguiente el volumen, y la resistencia que éstos presentan.
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Fig.6: Informe BIA correspondiente a medición segmental.
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Medición cuerpo parcial
Este método consiste en realizar mediciones de pie a pie, o de brazo a brazo.
Existen grandes dudas acerca de la representatividad de los datos obtenidos, ya que no describen adecuadamente las zonas mas alejadas de la medición (torso en el primer caso, cintura y piernas en el segundo).
Nota: Bibliografía en la segunda parte de este trabajo.
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