Come , perché e quando valutare la composizione cor porea:

valutazioni quantitative e qualitative

Jacopo Talluri - ingegnere biomedico Member of ISEBI, ESPEN, ECSS, ADI ,SINSEB, FIPE

Simposio dinutrizione clinica

Bellinzona – 11 Giugno 2014

La composizione corporea - introduzione

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

20%

7%

24%

36%

13% total body protein

intracellular water

extracellular water

bone tissue

fat mass

Adattato da Thibault, Ronan, Laurence Genton, and Claude Pichard."Body composition: why, when and for who?." Clinical Nutrition 31.4 (2012): 435-447.

Arch Exerc Health Dis 3 (3): 183-187, 2012

La composizione corporea - introduzione

Arch Exerc Health Dis 3 (3): 183-187, 2012

La composizione corporea - evoluzione

La composizione corporea – perché?

Physiological & healthy aging

Pathological Path aging

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.

La composizione corporea – «3D view »

Cambia la quantità Cambia la funzionalità Cambia la qualità

Wroblewski, Andrew P., et al. "Chronicexercise 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

Attenzione: se il soggetto non e’ normopeso ( 18< BMI<32) i valori espressi in % sono difficilmente interpretabili.

Norma su masse

Norme su fluidi

8

BC e valori di normalità: quale applicabilità?

In questi casi “border line” clinica lo studio della composizione corporeaquale vantaggio aggiuntivo offre rispetto al solo approccio clinico?

%M= 95%MG= 5%

MM= 95%

MG= 45%MM= 55%

FFM/FM: quale utilità clinica?

H: 168 cm peso:92 kg eta’:28BMI= 32,6

FFM=90% FM=10%

H: 186 cm peso: 82 kg eta’:32BMI= 23,7

FFM=75% FM=25%

H: 165 cm peso:112 kg eta’:30BMI =41,1

FFM=52% FM=48%

COMPOSIZIONE CORPOREA STANDAD 2C

1 2 3

?

De Lorenzo A., Fidanza F. La valutazione della composizione corporea e rilevazione dei consumi alimentari, 2007, Ed. Idelson Gnocchi.

QUALE METODO PER LA BC ?

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 idra tazione +- 1-2 lt

FFMLa stima sbaglia tanto più ci siallontana dalla condizion e di normoidratazione related (73,2%)

+- 4-7 kg

BCM Le variazioni di peso importanti influenzano la equ azione +- 1-2 kg

BMRStime calcolate con regression lineare rispetto calorim etriaindiretta. Funzioni di FFM o BCM

+-150/230 Kcal

FM È calcolato come peso - FFM +- 4-7 kg

Adapted from M. Von Loan 1999

I limiti metodologici della BIA convenzionale

15

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

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 whenhydration 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

Journal of the International Society of Sports Nutrition 2007, 4:16 doi:10.1186/1550-2783-4-16

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.

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.

18

BIVA patterns: valutazione statica e dinamica

Piccoli, Contrib Nephrol 149:150-61, 2005

a chi assomiglia la tua BC ? cosa cambia con la terapia?

Valutazione stato idratazione

20

Valutazione sensibile e specifica stato nutrizionale

Different 50 kHz BIA Devices Produce DifferentPositions of Reference Ellipses

Phase angle = 5°

Phase angle = 5°

Phase angle = 6,2°

Adapted from Lukaski 2008

AnoressiaPa= 5°

cachessiapa= 3,5°

Adapted from British Journal of nutrition (2007). 97, 182-192 A. Piccoli et al.

Controlli sani normopesoBMI = 20-25Pa= 6,5°

Body builders e rugby eliteBMI = 25-30Pa= 8° – 9°

Pazienti obesi BMI=32-67Pa= 6,5°-7°

Pazienti con sindrome nefrosica edematosi Pa= 3.2°

BIVA : utilità vettore e angolo di fase

2009: ESC consensus conference sindrome cardio-renal e

2012: Consensus paper on the use of BIVA in medici ne for management of body hydration

2013: Bioelectrical phase angle and impedance vecto r analysis – Clinical relevance and applicability of impedance parameters ESPEN CON GRESS 2013

Clinical Nutrition 31, December 2012, 854–861

European Heart Journal 31.6 (2010): 703-711.

Clin Nutr, 2004, 23.6: 1430-1453.

Emergency Care Journal 7.4 (2013): 6-14

Bia Vettoriale (BIVA): steps di evoluzione

2004: ESPEN guidelines for BIA

H: 168 cm peso:92 kg eta’:28BMI= 32,6 BF= 10%

H: 186 cm peso: 82 kg eta’:32BMI= 25 BF=25%

H: 165 cm peso:112 kg eta’:30BMI =41,1 BF= 48%

24

Composizione corporea qualitativa: oltre la FM/FFM

25

DEXA: dual energy X-ray absoptiometry

FatMass

TBMC

Protein

WaterLeanBodyMass FFM

� Vantaggi

1. Consente la valutazione di sotto-regioni2. E’ rapido3. Estremamente diffuso4. Utilizzato nei grandi trials5. Non invasivo6. Molto riproducibile

� Svantaggi

1. Relativamente costoso 2. Non trasportabile3. Esposizione radiante4. Limiti di peso e dimensioni

Attenzione tecnica di BC idratazionedipendente (Nord and Payne 1990)

DEXA: 2c assessment

26Adapted from L.Busetto 2013

Busetto et al. NM&CVD 2008;18:112.

27

Limiti Dexa : valutazione prima e dopo liposuzione a ultrasuoni

Busetto et al. NM&CVD 2008;18:112.

80

90

100

110

120

BODY WEIGHT

kg

D1D3D28D180

35

40

45

50

55

FAT MASS

kg

45

50

55

60

65

LEAN BODY MASS

kg

Nota : La perdita di FM è di 7.9±2.5 kg,corrispondente ad una riduzione del15.9±2.7% rispetto alla FM iniziale.

28

Limiti Dexa : valutazione prima e dopo liposuzione a ultrasuoni

Dexa: gold standard?

29

Santos et al. Nutrition & Metabolism 2010, 7:22

Spassini, 2012

Adapted from : Sieber Espen congress 2013

Functional body composition «the holy trias»

BIA, DEXA, MRI

Handgrip , kneeextension, others

Indirect calorimetry(RQ)

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 <18 kg M; <10 Kg F

Hgs 18-27kg M; <10-17kg F

Hgs >27kg M; >17 kg F

Wang, Angela Yee-Moon, et al. "Handgrip strength, but not other nutrition parameters, predicts circulatorycongestion in peritoneal dialysis patients." Nephrology Dialysis Transplantation 25.10 (2010): 3372-3379.

Phase Angle, Frailty and Mortality in Older Adults

CONCLUSIONS: Narrow phase angle is associated with frailty and mortality independent of age and comorbidity

4,667 persons aged >=60

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

K. Norman et al. / Clinical Nutrition 28 (2009) 78–82

17,3 kg

44,6 kg

BIVA DETECTS LOW BODY CELL MASS AND DEHYDRATION IN PATIENTS ALZHEIMER'S DISEASE

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.

Controls Mild moderate AD Severe AD

PhA= 6,1° 5,4° Np

PhA= 5,9° 4,9° 4,5°

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

Ecw/TBW isotope diluition ratio asfrailty factor (FF)C,D male&female control

A, B male&female NH

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.

Cut-off di PEM

V. Haas et al. bioimpedance and bioimpedance vector analysis in patients with anorexia nervosa: Eur. Eat. Disorders Rev (2012)

BIVA in Anorexia patients

41

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.

42

CASE REPORT: paziente anziano obeso malnutrito con BPCO

90kg, BMI 31,5, 73 YO, severe COPD (GOLD stage III)

BIA STANDARDBIVA Analysis

Adapted from Walter Kroker et al. Nutrition Journal 2011,10:35

Primary target: riduzione malnutrizioneTerapia Nutrizionale per aumento della BCM

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

PRE- dietaPost dieta -80 Kg

17.10.2007: R= 328 / Xc= 34 PA= 5,9°

Per concessione di Insumed GmbhGermany

44

1. ospedalizzazione: Pa= 4,0°peso= 52 kgAlbumina= 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 therapyPa= 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

75 yo, colon K patient – 70 days followup

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.

46

“If I have made any valuable discoveries,

it has been owing more to patient attention

than to any other talent”.

By Sir Isaac Newton

Grazie per l’attenzione