Jacopo Talluri Ingegnere biomedico

X° Congresso Nazionale SISDCARoma, 9 -11 Marzo 2017

La Composizione Corporea

Composizione corporea in 30 min

Il ruolo della body composition nella VSN

antropometria

Body

Composition

Esami di

laboratorioTest

funzionaliTest psichici

Dispendio

energetico

Anamnesi

alimentare

Stato Nutrizionale

La composizione corporea - introduzione

E’la scienza che studia il rapporto tra le costituenti del peso corporeo: tessuto

adiposo, massa proteica, minerali, fluidi

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 - storia

Wang, ZiMian, et al. "Hydration of fat-free body mass: review and critique of a classic body-composition constant." The American journal of clinical nutrition 69.5 (1999): 833-841.

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

La composizione corporea funzionale – nuova era

La composizione corporea – 3D view

Cambia la quantità Cambia la funzionalità Cambia la qualità

Body composition: il peso aiuta ?

Body composition: il BMI aiuta ?

Gallagher et al. Am J Clin Nutr 2000;72:694.

0

10

20

30

40

50

60

70B

ody

Fat

(%

)

Body Mass Index (kg/m2)

0 10 30 40 6020 50

Women

Men

Relazione tra BMI e percentuale di massa grassa nell’invidivio

Limiti BMI nella valutazione dello SN individuale

BMI FFM

Kyle, Ursula G., et al. "Contribution of body compo sition to nutritional assessment at hospital admiss ion in 995 patients: a controlled population study." Briti sh journal of nutrition 86.6 (2001): 725-731.

11

Thibault /Pichard et al. Ann Nutr Metab 2012;60:6–16

La composizione corporea – dove?

In questi casi “border line” studio della composizione corporea

quale vantaggio aggiuntivo offre rispetto al solo approccio clinico?

FFM= 95%FM=5%

FM= 5%FFM= 95%

FFM= 45%FM= 55%

FFM/FM: utilità clinica limitata?

Body Composition: ….non è sempre facile

Body Composition: nel paziente ospedaliero … una difficoltà in più

T. Cederholm et al. / Clinical Nutrition 34 (2015) 335e340

Body Composition: classificazione metodi

STIMARE: Valutare approssimativamente il valore numerico di una

grandezza: s. a occhio una distanza, il peso di un oggetto.

Stimare o misurare nella BC ?

MISURARE: Determinare la misura di una grandezza; eseguire una

misurazione; prendere (o trovare, stabilire, calcolare) le misure di qualche

cosa: m. una lunghezza, una distanza, una superficie, un volume, uno

spazio; m. la densità, la pressione, la velocità, la temperatura, la febbre.

Da: Treccani.it - Enciclopedie on line. Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 15 marzo 2011

17

OPINIONARE: valutazione molto soggettiva

Natura diversa degli errori

NELLA STIMA:

In statistica l'errore standard di una misura è definito come la stima della

deviazione standard dello stimatore. È dunque una stima della variabilità dello stimatore, cioè una misura della sua imprecisione.

NELLA MISURA:

L'incertezza di misura è il grado di indeterminazione con il quale si ottiene nella misurazione un valore di una proprietà fisica. Il risultato di misurazione pertanto non è un unico valore bensì l'insieme dei valori probabili che assume il misurando.

H: 168 cm peso:92 kg eta’:28

BMI= 32,6

H: 186 cm peso: 82 kg eta’:32

BMI= 23,7

H: 165 cm peso:112 kg eta’:30

BMI =41,1

TEST ““““OCCHIOMETRICO””””

Quale dei tre soggetti , a vista, e’’’’ il clinicamente piu’’’’ ““““normale””””?

1 2 3

19

«Opinionare» la composizione corporea

Composizione corporea: quali metodi?

Caratteristiche ideali/vantaggi:

• assenza di invasività

• semplicità di esecuzione

• portabilità

• basso costo

• disponibilità di valori di riferimento

• rilevanza funzionale e ripetibilità 21

Svantaggi:

• Errore inter/intra operatore =TEM3-8%

• Errore di stima equazione > 5%

• necessità di calibrazioni costanti

• Training adeguato

• Operatività costante

•Modello 1C o 2C

Misure antropometriche: I° livello

WH/BMI

22

Ricava lo spessore (pliche) del tessuto adiposo in alcuni punti ben definiti del corpo, per

poi stimare con equazioni empiriche il contenuto di Massa Grassa

• Metodica molto economica ma poco accurata e scarsamente ripetibile (operatori diversi =

risultati diversi)

• Esame non particolarmente confortevole per il soggetto esaminato

• Sistema dipendente da troppe “assunzioni”

• Poche informazioni sullo stato clinico del soggetto

Plicometria (SF)

23

Misure antropometriche: II° livello

1. Peso (BW)

2. Statura (BH)

3. Circonferenza del braccio (AC)

4. Plica tricipitale (TSF)

5. Plica sottoscapolare (SSF)

6.

24(protocollo Frisancho)

VALUTAZIONE ANTROPOMETRICA integrata

DXA

� Vantaggi

1. Consente la valutazione di sotto-regioni

2. E’ rapido

3. Estremamente diffuso

4. Utilizzato nei grandi trials

5. Non invasivo

6. Molto preciso e riproducibile

� Svantaggi

1. Relativamente costoso

2. Non trasportabile

3. Esposizione radiante

4. Limiti di peso e dimensioni

Precisioni diverse tra DXA e DXA

e tra metodi di scansione

DXA: limiti applicativi

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 del

15.9±2.7% rispetto alla FM iniziale.

?

!

Computerized Tomography

Prado MM, et al. Clin Cancer Res 2007

Body composition and 5-FU-related toxicity in stage

II and III colon cancerpatients

Toxicity absent Toxicity present

p = 0.022

Prado MM, et al. Clin Cancer Res 2009

Sarcopenia and dose-limiting toxicity in metastatic breast cancer patients

p = 0.039

CT: applicazioni di composizione corporea funzionale

A VFA cut-off value of 100 cm2 is used for risk assessment of obesity-related disorders.

MRI:

Strand R, Malmberg F, Johansson L, Lind L, Sundbom M, AhlstroÈm H, et al. (2017) A concept for holistic whole body MRI data analysis, Imiomics. PLoS ONE 12(2): e0169966. doi:10.1371/journal.pone.0169966

• Improved upon and patented for body composition assessment by LMI (now COSMED)

• ADP technology was developed with the assistance of 7 SBIR grant awards to LMI by NIH

• Through the past 12 years, >130 technical and clinical research papers using ADP have been published, approving its accuracy and reliability

• The first BOD POD was first introduced in 1994

Air Displacement Plethysmography (ADP)

Volume - Volume = Subject

Empty with Subject Volume

ADP: Limiti di un modello a 2C

PRO: Alta ripetibilità del test e alta precisione (SEE=2.2%)

Contro : idratazione dipendente e bassa risoluzione con BMI<18*

*PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0115086 January 21, 2015

ULTRASUONI PER BC

Nieman et al. BMC Sports Science, Medicine, and Rehabilitation (2015) 7:9

ULTRASUONI: applicazioni muscoloscheletriche

Journal of ObesityVolume 2013, Article ID 280713, 9 pages

ULTRASUONI: valutazioni anatomiche

ULTRASUONI: valutazioni funzionali di BC

Armellini F, Zamboni M, Robbi R, et al. Total and intra-abdominal fat

measurements by ultrasound and computerized tomography. Int J Obes

Relat Metab Disord. 1993;17:209–14.

BIA

1.Errore intrinseco strumentale (1-2% a 50 kHz)

2.Errori di regressione lineare ( SEE rispetto ai reference method)

3.Errori dei metodi di riferimento (3-6% diluizione isotopica)

4.Errori su modello elettrico del corpo (anisotropia, non - cilynder)

5.Variabilità biologica (composizione individuale + geometria)

BIVA :

Risultato è affetto dalla somma degli errori 1 + 5

BIA: convenzionale Vs vettoriale

. Bioelectrical impedance equations reported in the literature since 1990 for fat-free mass (FFM) classified according to individual category (adults, elderly, overweight) and standard error of the estimate (SEE)

Mirele Savegnago Mialich et al. Analysis of Body Composition: A Critical Review of the Use of Bioelectrical Impedance Analysis. International Journal of Clinical Nutrition, 2014, Vol. 2, No. 1, 1-10. doi:10.12691/ijcn-2-1-1

Population Source N Criterion measure Equation r2 SEE BIA equipmentADULTS

Healthy subjects,(18-94 years)

Kyle et al. (2001) [18] 343 DXA - 4.104 + 0.518 Est2 / R 50 + 0.231 weight + 0.130 Xc + 4.229 sex 0.97 1.8 Xitron

Healthy adults,(18-29 years)

Lohman (1992) [19] 153 Densitometry † Women = 5.49 + 0.476 Est2 / R 50 + 0.295 weight NR 2.1 Valhalla

Healthy adults,(30-49 years)

Lohman (1992) [19] 122 Densitometry † Women = 11.59 + 0.493 Est2 / R 50 + 0.141 weight NR 2.5 Valhalla

Healthy subjects of different ethnic groups Kotler et al. (1996) [20] 126 DXA Women = + 0.07 + 0.88 (Est1.97 / Z 50 0.49 ) (1.0/22.22) + 0.081 weight 0.71 6.56% (≈2.6) RJL-101

Healthy individuals,> 16 years

Deurenberg et al. (1991) [21]†‡¶§ 661Multi – C

Densitometry‡-12.44 + 0.34 Est2 / R 50 + 0.1534 height + 0.273 weight – 0.127 age + 4.56

sex0.93 2.6 RJL-101

Healthy individuals,12-71 years

Boulier et al. (1990) [22] 202 Densitometry6.37 + 0.64 weight + 0.40 Est2 / Z 1 MHz - 0.16 age – 2.71 sex (man = 1.

woman = 2)0.92 2.6 IMP BO-1

Women (18-60 years) Stolarczyk et al. (1994) [23] 95 Multi- C20.05 – 0.04904 R50 + 0.001254 Est2 + 0.1555 weight + 0.1417 Xc – 0.0833

age0.75 2.8 Valhalla

Healthy adults(50-70 years)

Lohman (1992) [19] 72 Densitometry ‡ Women = 6.34 + 0.474 Est2 / R 50 + 0.180 weight NR 2.8 Valhalla

Healthy adults(18-29 years)

Lohman (1992) [19] 153 Densitometry ‡ Homens = 5.32 + 0.485 Est2 / R 50 + 0.338 weight NR 2.9 Valhalla

Healthy individuals(12-94 years)

Sun et al. (2003) [24] 1095 Multi-C Women: - 9.529 + 0.696 Est2 / R 50 + 0.168 weight + 0.016 R 50 0.83 2.9Healthy subjects of different ethnic groups Kotler et al. (1996) [20] 206 DXA Men: + 0.49 + 0.50 ( Est1.48 / R 50

0.55 ) (1.0/1.21) + 0.42 weight 0.92 5.45% (≈3.2) RJL-101

Healthy adults(30-49 years)

Lohman (1992) [19] 111 Densitometry‡ Men = 4.51 + 0.549 Est2 / R 50 + 0.163 weight + 0.092 Xc NR 3.2 Valhalla

Healthy individuals(35-65 years)

Heitmann (1990) [25] 139Multi-C, doubly labeled water, total

potassium count- 14.94 + 0.279 Est2 / R 50 + 0.181 weight + 0.231 height + 0.064 (sex weight)

– 0.077 age0.90 3.6 RJL-103

Healthy adults(50-70 years)

Lohman (1992) [19] 74 Densitometry‡ Men = - 11.41 + 0.600 Est2 / R 50 + 0.186 weight + 0.226 Xc NR 3.6 Valhalla

Healthy individuals(12-94 years)

Sun et al. (2003) [24] 734 4 Compartments Men = - 10.678 + 0.652 Est2 / R 50 + 0.262 weight + 0.015 R 0.90 3.9 RJL-101

OVERWEIGHT

Overweight women(25-45 years)

Jakicic et al. (1998) [26] 123 DXA2.68 + 0.20 Est2 / R 50 + 0.19 weight + 2.55 ethnicity (Caucasian = 0. African

American = 1) + 0.1157 height0.65 8.8 RJL-101

Overweight women(25-45 years)

Jakicic et al. (1998) [26] DXA2.04 – 0.02 R 50 + 0.19 weight + 2.63 ethnicity (Caucasian = 0. African

American = 1) + 0.2583 height0.65 8.8

ELDERLY SUBJECTS

Elderly women(62-72 years)

Haapala et al. (2002) [27] 93 DXA- 128.06 + 1.85 BMI – 0.63 weight +1.07 height – 0.03 R50 + 10.0 waist-hip

ratio0.83 1.6 RJL-101

Elderly subjects Roubenoff et al. (1997) [28] 294 DXA Women: 7.7435 + 0.4542 Est2 / R 50 + 0.1190 weight + 0.0455 Xc 0.77 2.09 RJL-101

Elderly subjects (65-94 years) Baumgartner et al. (1991) [29] 98 Multi-C ¶ - 1.732 + 0.28 Est2 / R 50 + 0.27 weight + 4.5 sex + 0.31 thigh circumference 0.91 2.5 RJL-101

Dey et al. (2003) [30] 106 4 compartments 11.78 + 0.499 Est2 / R 50 + 0.134 weight + 3.449 sex 0.91 2.6 RJL-101

Elderly subjects (60-83 years) Deurenberg et al. (1990) [31] 72 Densitometry ‡ 7.0 + 0.360 Est2 / R 50 + 4.5 sexo + 0.359 weight – 0.20 thigh circumference 0.92 2.5 RJL-101

Elderly subjects (60-83 years) Deurenberg et al. (1990) [31] 72 Densitometry ‡ 3.9 + 0.672 Est2 / R 50 + 3.1 sex 0.88 3.1 RJL-101

Elderly subjects (65-94 years) Baumgartner et al. (1991) [29] 98 Densitometry ‡ 15.44 + 0.34 Est2 / R 50 + 0.36 weight + 4.3 sexo – 0.57 ankle circumference 0.87 3.2 RJL-101

Elderly subjects Roubenoff et al. (1997) [28] 161 DXA Men: 9.1536 + 0.4273 Est2 / R 50 + 0.1926 weight + 0.0667 Xc 0.72 3.4 RJL-101

Elderly subjects Roubenoff et al. (1997) [28] 445 DXA 5.741 + 0.4551 Est2 / R 50 + 0.1405 weight + 0.0573 Xc + 6.2467 sex RJL-101Adapted from: Bioelectrical impedance analysis - part I: review of principles and methods. Clinical Nutrition 2004; 23: 1226-43.BIA equations are presented in increasing order of standard error of the estimate ( ). They are limited to studies conducted on healthy individuals with a sample of at least 40 subjects and validated against the criterion measure.*R: resistance; Est2 / R 50: height2/resistance; Xc: reactance; Z: impedance; Z5: impedance at 5 kHz; Z100: impedance at 100 kHz; Multi-C: multi= compartments; 1 for men, 0 for women, except when the opposite is indicated; NR: not reported, height in cm; weight in kg; thigh circumference in cm; resistance in Ohms, reactance in Ohms. RJL Systems, Inc, Clinton Twp, MI; Xitron Technologies, San Diego, CA; Valhalla Scientific, San Diego, CA; BIA-2000-M, Data Input, Hofheim, Germany; IMP BO-1, (2 subcutaneous electrodes), I’Impulsion, Caen, France. All subjects are Caucasians except those reported by Jakicic (Caucasian and African American), Stolarczyk et al. (Native American), and Sun (Caucasian and African American).†% Fat mass = ((4.570/body density) – 4.142) 100.‡% Fat mass = (4.95/body density) – 4.5) 100.§% Fat mass = (6.38/body density) – 3.961 bone mineral mass – 6.090) 100.¶ % Fat mass = ((1.34/body density) – 0.35 age + 0.56 mineral content -1) 205

BIA Vettoriale: lo stato dell’arte della applicazione clinica

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.

The use of quantitative BIA is limited in adolescents with AN. Our results confirm the lower limit of BMI 16 kg/m2 for BIA validity suggested for adults [2]. Graphic representation of BIVA may be advantageous in monitoring nutritional progress in adolescent AN patients.

BIA in DCA

Saladino, Journal of Eating Disorders 2014, 2:34

The literature indicates that the use of Bioelectrical Impedance Analysis (BIA) in eating

disorder patients to be efficacious in determining body composition during the

treatment period,

Also, utilizing BIA has the advantage of using each patient as his/her own “control”,

potentially allowing for a more individualized nutrition regimen according to the body

composition changes observed during treatment

Otten L, Boschmann M, Pfeiffer E, Haas V. Pp164-Sun Bioimpedance

Vector Analysis (Biva) in Adolescents With Anorexia Nervosa. Clin Nutr.

2013;32:S84-S85.

BIA in DCA

A negative conclusion about standard BIA was reported by Haas et al. [30] recently who studied 57 AN women with BIA and Bioimpedance vector analysis (BIVA). The authors suggested that because 47% of the patients showed “implausible” results, BIA had “little utility” in these patients, whereas BIVA could be an alternative modality reflecting ECW volume changes and later real tissue mass increases.

Mattar et al. compared BIA and Dual x-ray absorptiometry (DXA) to measure FFM and FM in 50 female, underweight patients with anorexia nervosa. It was concluded

that the best estimates of FFM and FM in the anorexic study group was when the

Deurenberg equation was used with BIA, because it took into account height, weight, and

age, and it was applicable in adults and adolescents ages 13.4 up to 36.9 and for BMI

values of 12.8 - 21.

European Eating Disorders Review 20(5):400-5 · September 2012

DOI: 10.1002/erv.1166

Mattar, Lama, et al. "Anorexia nervosa and nutritional assessment: contribution of body composition measurements." Nutrition research reviews 24.01 (2011): 39-45.

0

10

20

30

40

50

60

70

0 100 200 300 400 500 600 700

R/H, Ohm/m

Xc/

H, O

hm

/m

0.81 vs 0.69 ECW/ICW

Quale strategia

alimentare su

questo caso?

Quale

trattamento

farmacologico o

percorso

nutrizionale?

BIA Vettoriale analisi qualitativa di BC in soggetti OBESI

Cut-off di PEM

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

BIVA in pazienti DCA e sottopeso

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

H: 186 cm peso: 82 kg eta’:32BMI= 25 BF=20%

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

47

6.1 Oltre la BC: è sempre questione di massa grassa?

DCA & composizioni corporea

quali campi di applicazione?

• Digiuno � BC alterazioni

• restrizione dell’alimentazione � CACHESSIA , DISIDRATAZIONE

• crisi bulimiche � long term effetti su BC

• vomito autoindotto � PROBLEMI DI IDRATAZIONE ISOTONICA

• alcalosi metabolica --> MALNUTRIZIONE

• assunzione impropria di lassativi e/o diuretici al fine di contrastare l’aumento

ponderale � DISIDRATAZIONE IPOTONICA

• intensa attività fisica finalizzata alla perdita di peso � FM troppo bassa anche in

presenza di FFM conservata

‘Nothing is measured with greater error

than the human body’…

Beneke 1878