Bioimpedenziometria: come funziona davvero

Ti è mai capitato, in palestra o in farmacia, di salire su una bilancia un po' strana? Non quella normale che usi a casa: questa ha in più una pedana con dei sensori sotto i piedi, a volte anche due maniglie da tenere in mano. Oppure, se sei stato da un nutrizionista o in uno studio specializzato, magari ti sei ritrovato sdraiato su un lettino, con degli elettrodi attaccati a mano e piede, collegati a uno strumento professionale: è lo stesso principio, applicato in modo più sofisticato. In entrambi i casi, dopo pochi secondi lo strumento ti restituisce un piccolo elenco di numeri: percentuale di massa grassa, massa magra, acqua corporea, a volte anche una stima del metabolismo basale. Ha tutta l'aria di un verdetto preciso, quasi come un esame medico.

Questo strumento si chiama bioimpedenziometria (in breve, BIA). Vediamo qui nel dettaglio come funziona davvero: cosa misura, come arriva ai numeri che vedi sul display, e cosa fanno di diverso i dispositivi professionali.

Come funziona, in pratica

Il principio fisico alla base della BIA è relativamente semplice. Lo strumento fa passare attraverso il tuo corpo una corrente elettrica alternata, di intensità talmente bassa da essere completamente innocua e impercettibile.

Per capire cosa succede dopo, prova a immaginare il tuo corpo come un conduttore elettrico: un po' come i cavi e i componenti che ci sono dentro un qualsiasi elettrodomestico di casa, solo che qui il "conduttore" sei tu. Alcuni tessuti del corpo lasciano passare la corrente facilmente, altri le oppongono resistenza:

• conducono bene la corrente (ottimi conduttori): i muscoli e tutti i tessuti ricchi di acqua ed elettroliti;
• conducono male la corrente (pessimi conduttori): il tessuto adiposo (il grasso) e le membrane delle cellule.

Il motivo è semplice: l'acqua, con i sali minerali disciolti al suo interno, lascia passare la corrente elettrica molto bene (in quanto polare). Il grasso, che contiene pochissima acqua, no (in quanto apolare).

Misurando quanto "fatica" la corrente ad attraversarti, lo strumento ottiene un valore grezzo chiamato impedenza (espresso in ohm), che dipende dalla composizione dei tessuti incontrati lungo il tragitto.

L'impedenza, in realtà, è composta da due parti che lo strumento misura separatamente:

• la resistenza: la difficoltà che i liquidi corporei (acqua ed elettroliti) oppongono al passaggio della corrente;
• la reattanza: la difficoltà aggiuntiva dovuta alle membrane delle cellule, che si comportano un po' come tanti piccoli ostacoli che la corrente deve attraversare.

Mettendo in relazione resistenza e reattanza, lo strumento calcola un terzo valore, l'angolo di fase: un numero che riflette lo stato delle membrane cellulari, e che in ambito clinico viene usato anche come indicatore generale della salute delle cellule.

Impedenza, resistenza, reattanza e angolo di fase sono gli unici dati che lo strumento misura davvero. Tutto il resto — la percentuale di massa grassa, la massa magra, l'acqua corporea — non è una misura diretta, ma il risultato di un calcolo successivo. Vediamo ora come funziona questo calcolo.

Le formule: come si arriva alla percentuale

Per trasformare impedenza, resistenza, reattanza e angolo di fase nella percentuale di massa grassa che vedi sul display, lo strumento applica un'equazione, anzi delle equazioni, costruite con metodi statistici.

Come sono state costruite queste equazioni? Non misurando la tua massa grassa, ma quella di migliaia di altre persone. I ricercatori hanno misurato l'impedenza di un grande gruppo di persone, hanno confrontato quel dato con la loro composizione corporea reale (misurata con metodi più diretti, come la DEXA), e da questo confronto hanno ricavato una formula statistica che "in media" funziona bene su quel gruppo. Quando sali sulla bilancia, lo strumento applica quella stessa formula a te, assumendo che tu somigli abbastanza al gruppo di persone su cui è stata costruita.

Il metodo vettoriale (BIVA): il grafico al posto dell'equazione

I dispositivi professionali multi-frequenza, che trovi in ambito clinico o in contesti sportivi avanzati, lavorano in modo più sofisticato: usano più elettrodi posizionati su mani e piedi e misurano l'impedenza a frequenze diverse — tipicamente in un intervallo che va da circa 5 kHz fino a 1000 kHz (1 MHz), con valori comuni come 5, 50, 100, 250, 500 e 1000 kHz, a seconda del dispositivo. La ragione per cui si usano più frequenze non è un dettaglio tecnico casuale: alle basse frequenze la corrente fatica ad attraversare le membrane cellulari e passa soprattutto nei liquidi extracellulari; alle frequenze più alte riesce ad attraversarle, raggiungendo anche i liquidi intracellulari. Misurare a più frequenze permette quindi di stimare separatamente l'acqua intra- ed extra-cellulare: una distinzione che un dispositivo a singola frequenza non può fare.

In alcuni casi — come nella BIA vettoriale (BIVA) — questi dispositivi non convertono nemmeno il dato in una percentuale di massa grassa tramite equazione: lo interpretano come un vettore su un grafico, evitando così il passaggio più fragile del processo classico, cioè l'equazione predittiva basata su popolazioni di riferimento.

Il dispositivo disegna il tuo risultato come un punto su un grafico a due assi (il cosiddetto RXc graph): la resistenza su un asse, la reattanza sull'altro, entrambe rapportate alla tua altezza. Su quello stesso grafico sono disegnate delle "ellissi di riferimento", costruite sui dati di grandi popolazioni di persone sane: segnano, per esempio, l'area in cui cade il 50%, il 75% o il 90% di quelle persone.

In generale, la posizione del punto si legge lungo due direttrici:

• la lunghezza del vettore (la distanza dal punto di origine del grafico) è collegata allo stato di idratazione: un vettore più lungo tende a indicare uno stato di maggiore disidratazione, un vettore più corto uno stato di maggiore ritenzione di liquidi;
• l'inclinazione del vettore è collegata alla massa cellulare, cioè in pratica ai tessuti molli, muscolo compreso: un'inclinazione più ripida tende a indicare più massa cellulare, un'inclinazione più bassa tende a indicare meno massa cellulare.

Un grafico simile, chiamato Biagram, mette in relazione l'angolo di fase con la reattanza espressa in gradi, dando una lettura visiva analoga. Questo metodo, proposto per la prima volta da Piccoli e colleghi nel 1994, ha il vantaggio di saltare il passaggio più fragile della BIA classica — non serve convertire il dato in una percentuale di massa grassa tramite equazione predittiva — ma resta comunque un confronto con una popolazione di riferimento: quanto il tuo profilo (età, etnia, livello di attività fisica) assomiglia alle persone su cui sono state costruite quelle ellissi, tanto più quel confronto ha senso per te.

Secondo la convenzione grafica usata da Akern (tra i produttori più diffusi in ambito professionale in Italia), il grafico si può leggere anche per quadranti, combinando le due direttrici viste sopra:

Attenzione: questa è la convenzione più diffusa, ma altri produttori possono normalizzare o orientare il grafico in modo leggermente diverso: per una lettura precisa del proprio referto vale sempre la pena fare riferimento alla guida specifica dello strumento usato.

I parametri che un dispositivo multifrequenza può stimare

Oltre alla percentuale di massa grassa, un dispositivo professionale multifrequenza restituisce spesso un intero pannello di parametri, utile soprattutto in ambito clinico o sportivo. Vediamoli in dettaglio.

Le masse principali

• la massa magra (FFM): tutto ciò che nel corpo non è grasso — muscoli, organi, ossa, acqua — complementare alla massa grassa;
• la massa cellulare (BCM): il peso dei tessuti metabolicamente più attivi del corpo — muscoli e organi in primis — la componente "viva e funzionante" dei tessuti;
• la massa extracellulare (ECM): la parte restante della massa magra, cioè tutto ciò che sta fuori dalle cellule — liquidi extracellulari e strutture di sostegno come ossa e tessuto connettivo (il rapporto tra massa extracellulare e massa cellulare, ECM/BCM, è un indicatore che nella popolazione sana si mantiene tipicamente tra 0,85 e 1,00: valori più alti possono segnalare un equilibrio meno favorevole tra tessuti "di sostegno" e tessuti metabolicamente attivi).

I liquidi corporei

• l'acqua corporea totale (TBW): tutta l'acqua presente nell'organismo;
• l'acqua extracellulare (ECW) e l'acqua intracellulare (ICW): le due componenti dell'acqua corporea totale, la cui distribuzione — come visto sopra — è proprio ciò che la misurazione multifrequenza permette di stimare separatamente (l'ICW viene espressa spesso anche come percentuale sul totale, ICW%);
• l'idratazione tissutale: la percentuale di acqua contenuta nella massa magra, un valore che permette una lettura più precisa dello stato di idratazione rispetto alla sola posizione del vettore sul grafico BIVA.

La massa muscolare

• la massa muscolare totale (MM): il peso complessivo del tessuto muscolare scheletrico;
• la massa muscolare scheletrica secondo Janssen (SMM): una stima specifica della massa muscolare scheletrica, ottenuta con una formula alternativa (quella di Janssen) rispetto al calcolo standard della massa muscolare totale;
• la massa muscolare appendicolare (ASMM): la quota di massa muscolare presente su braccia e gambe, l'indicatore di riferimento più usato nella valutazione della sarcopenia.

Gli indici normalizzati per altezza

Alcuni di questi parametri vengono espressi anche come indice, cioè divisi per il quadrato dell'altezza: lo stesso principio del BMI, ma applicato a un singolo compartimento corporeo invece che al peso totale. Questo permette di confrontare persone di statura diversa in modo più corretto:

• l'indice di massa magra (FFMI) e l'indice di massa grassa (FMI): rispettivamente massa magra e massa grassa divise per l'altezza al quadrato: permettono, per esempio, di distinguere chi ha un peso elevato per via della muscolatura da chi lo ha per via del grasso, cosa che il solo BMI non può fare;
• l'indice di massa cellulare (BCMI): lo stesso principio applicato alla massa cellulare;
• l'indice di massa muscolare scheletrica (SMI): la massa muscolare scheletrica divisa per l'altezza al quadrato, uno dei parametri usati nei criteri clinici per la diagnosi di sarcopenia.

Altri parametri

• il metabolismo basale (BMR) e il dispendio energetico totale (TDEE): una stima di quante calorie il corpo consuma a riposo e nell'arco dell'intera giornata, calcolata a partire dalla composizione corporea stimata;
• l'angolo di fase standardizzato (SPA): lo stesso angolo di fase descritto sopra, ma corretto per età e sesso e confrontato con i valori di una popolazione di riferimento: un modo per capire se il tuo angolo di fase è "normale" per la tua fascia d'età, non solo in assoluto;
• il rapporto sodio/potassio (Na/K): una stima del rapporto tra i due principali elettroliti distribuiti rispettivamente fuori e dentro le cellule, talvolta riportata come ulteriore indicatore dell'equilibrio idro-elettrolitico: un parametro più specialistico, con un'interpretazione meno standardizzata rispetto agli altri elencati qui.

Anche questi restano valori stimati, non misurati direttamente, con gli stessi limiti di fondo di ogni altro parametro ricavato dalla BIA.