ángulo de fase

El análisis de impedancia bioeléctrica

En algo más de 30 años, la impedancia bioeléctrica ha dado pasos gigantescos en términos de precisión. Ahora bien, los más importante de todo aquello es que está a disposición del nutriólogo/nutricionista/dietista-nutricionista (dependiendo de la denominación del país). Su uso nos permite dar una mirada no invasiva al interior del paciente y poder evaluar, priorizar, prever y monitorizar cualquier cambio en la composición corporal del individuo. Lamentablemente, el desarrollo del sistema también ha traído consigo el desarrollo de equipos cuya precisión es cuestionable. A continuación, analizaremos brevemente algunos aspectos básicos.

Breve historia

La impedancia eléctrica es una medida física. Esta medida describe la oposición que ejerce un circuito determinado frente al paso de la corriente eléctrica emitida a una tensión (presión) determinada. Esta propiedad fue descrita por primera vez a mediados del siglo XIX y es el fundamento que sirve para entender el funcionamiento de los dispositivos eléctricos y electrónicos. Como es evidente, estos conceptos no tuvieron una motivación sanitaria. Sin embargo, en la década de 1960, el francés Thomasset adapta estos principios a la investigación en tejidos biológicos. Este evento es considerado como el punto de partida de lo que hoy conocemos como Impedancia Bioeléctrica (1) – bio por medirse en seres vivos.

Thomasset demostró que en los seres vivos existen sustancias que presentan mayor o menor resistencia al paso de la corriente eléctrica. El agua contenida en los tejidos, por ejemplo, casi no opone resistencia; mientras que los lípidos u otras sustancias neutras se oponen por completo al paso de la corriente. Mostró también que estructuras con carga eléctrica como la membrana celular pueden actuar como condensadores (una especie de almacén) temporales de corriente eléctrica. Con estos principios, el francés sienta las bases para lo que hoy conocemos como el análisis de impedancia bioeléctrica o BIA (por sus siglas en inglés para Bioelectrical Impedance Analysis).

Fundamentos

Partiendo de lo citado líneas arriba, empecemos por definir la impedancia (Z). La impedancia es la oposición que ejerce un tejido biológico al paso de una corriente eléctrica alterna. Por ejemplo, imaginemos un cilindro lleno de agua.   En la parte superior coloquemos un emisor de corriente alterna y por la parte inferior coloquemos un receptor. Después, desde el emisor, introduzcamos una pequeña carga de corriente alterna en el cilindro y midamos luego cuánto de esa carga llegó finalmente al emisor. La diferencia entre ambas medidas será la impedancia. Solo metafóricamente hablando, si se emite una corriente de valor 5 y se recibe 4, la impedancia será 1. Como el contenido del cilindro es agua, prácticamente no existirá diferencia entre lo emitido y lo recibido porque el agua es un conductor natural. Sin embargo, el cuerpo humano no está formado exclusivamente de agua, por lo cual, es necesario descomponer la impedancia (Z) en más componentes. [Notas. I) La corriente alterna es un tipo de corriente que puede fluir en dos sentidos; mientras que la corriente continúa fluye en un solo sentido. II) La idea del cilindro es la más empleada para explicar los fundamentos de la impedancia, porque luego se asumirá que el cuerpo está formado por 5 cilindros: 2 piernas, 2 brazos y el tronco].

La resistencia (R) representa el valor de oposición, resistividad o mala conductividad del medio; es decir, si un tejido tiene más agua la resistencia al paso de la corriente alterna será mucho menor y si el tejido tiene menos agua la resistencia al paso de la corriente alterna será mayor; el tejido graso y óseo contienen poca agua, son malos conductores (alta resistencia); mientras que el tejido muscular (rico en agua intracelular), los fluidos intra y extracelulares son muy buenos conductores (baja resistencia). Aplicado a los pacientes, una persona con obesidad (contenido elevado de grasa) presentará mayor resistencia que una persona normopeso (menor contenido de grasa) (2).

La reactancia (Xc), por otro lado, representa la porción de la carga eléctrica emitida que fue retenida temporalmente por las membranas celulares de un tejido determinado. En este sentido, mientras mayor sea el número, el tamaño y la integridad de las membranas celulares del cuerpo, mayor será la reactancia. Aplicado a pacientes, una persona normopeso (membranas celulares de tamaño y número normal) presentará mayor reactancia que una persona con caquexia (membranas celulares de tamaño y número reducido).


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Lamentablemente, los primeros equipos de impedancia no eran capaces de diferenciar entre resistencia y reactancia. Nuevamente y solo metafóricamente hablando, si se emite una corriente de valor 10 y se recibe 4 ¿cómo saber cuánto, del valor 6  que fue retenido, corresponde a resistencia y cuánto corresponde a reactancia? No obstante, esto se solucionó con la aparición de una nueva variable: el ángulo de fase. Esta medida aparece cuando se grafican la resistencia y la reactancia en un plano cartesiano. La relación entre ambas forma un ángulo determinado. A este ángulo se le conoce como ángulo de fase o más corrientemente ángulo fase (φ).  Cabe precisar que el ángulo de fase está directamente relacionado con el valor de la reactancia, es decir, depende de las características de las membranas celulares, por ende, del estado nutricional real del individuo. Los valores máximos y más precisos del ángulo fase se obtienen cuando la medición se lleva a cabo empleando una frecuencia de 50kHz. Esta precisión va descendiendo conforme los valores se alejan para arriba o por debajo de 50kHz. Esto no es poca cosa. Cuando la medición no emplea esta frecuencia, la corriente alterna emitida, no es capaz de ingresar al espacio intracelular donde se almacena el 65% del agua corporal. En estos casos, las mediciones solo se hacen a nivel del espacio extracelular, que solo representa el 35% de toda el agua del cuerpo. Debido a esto, los resultados presentan una alto nivel de error, porque todas las inferencias obtenidas se harán sobre la base del 35% de agua corporal y no solo la totalidad.

Equipos y sistemas de bioimpedancia

Desde la década de 1980 en adelante, tanto los equipos como los sistemas de medición han ido mejorando constantemente.

En relación con los equipos, la oferta de marcas y modelos ha crecido sustancialmente. Su precisión varía en función de 4 criterios básicos: número de frecuencias empleadas, valor de la frecuencia empleada, número de electrodos, posición empleada para la medición. En ese sentido, los equipos deben emplear al menos dos frecuencias, una de las frecuencias empleadas debe ser 50 kHz, deben emplear al menos 4 electrodos y la medición debe hacerse en posición supina. Mientras más de estos criterios emplee el equipo, su precisión será mayor.

En relación con los sistemas, en la actualidad se cuentan con 3: la bioimpedancia convencional (BIAc), la bioimpedancia mono frecuencia vectorial (BIVA) y la bioimpedancia multifrecuencia espectroscópica (BIS). Los tres emplean fórmulas validadas que utilizan las mismas variables básicas: impedancia (Z), resistencia (R), reactancia (Xc) y ángulo de fase (φ), más el peso, la talla, la edad, el sexo de la persona, entre otras. La BIAc es la forma más común de impedancia disponible. Se emplea en balanzas que utilizan diferentes frecuencias, aunque en la mayoría de los casos no emplean frecuencia 50Khz. La mayoría de estas balanzas no están validadas en diversas situaciones clínicas (pacientes desnutridos severos, obesos mórbidos o personas edematizadas). La BIVA es una forma más especializada de impedancia, no obstante, también presenta limitaciones. Requiere de equipos más costosos, que no miden peso como las balanzas. Estos permiten construir un vector de impedancia con la resistencia y reactancia obtenidas a la frecuencia de 50 kHz. Cuando los resultados son comparados con datos de una población sana se puede llegar a conclusiones relativamente seguras sobre el estado de nutrición e hidratación del individuo. Los equipos que llevan a cabo estas mediciones son mono-frecuencia. La BIS es la forma más precisa de impedancia. Requiere equipos mucho más costosos y especializados. Pueden ofrecer hasta 8 electrodos para ser colocados en el cuerpo. Son los denominados bio-escáner. Estos utilizan modelos empíricos de regresión lineal a diferentes frecuencias como 1, 5, 50, 100, 200 500 y más. Estos aparatos son precisos para diferenciar los niveles de hidratación (3).

 Desde hace una década, en el Instituto IIDENUT empleamos un bio-escáner multi-frecuencia y multicanal, de 8 electrodos. Este equipo proporciona más de 40 resultados divididos en varias categorías, volumen, composición de nutrientes, composición somática entre otros. Además, muestra las variables crudas empleadas en la medición: impedancia, resistencia, reactancia, ángulo fase, capacitancia. Con él, hemos podido identificar decenas de situaciones clínicas que serían imperceptibles con la BIAc.

El ángulo de fase

La determinación del ángulo fase es sumamente importante para la evaluación y el monitoreo de la evolución clínico nutricional de un paciente. Aunque todavía no existen valores de referencia ampliamente aceptados, contamos con estudios que han tratado de caracterizar el comportamiento del ángulo fase en poblaciones de individuos aparentemente sanos. En la tabla 1 se pueden observar los resultados de un estudio que comparó los resultados de ángulo fase en una población aparentemente sana de Estados Unidos y Alemania, agrupadas por sexo y grupo etario (4). Vale la pena citar algunos hechos puntuales: a) las diferencias entre las poblaciones son evidentes (la población americana mostró un ángulo fase más alto); b) los hombres siempre tienen un ángulo fase mayor a aquel de las mujeres; c) el ángulo fase va disminuyendo conforme avanza la edad.

 

Tabla 1. Valores ángulo fase en población americana y alemana sana

Edad (años) Varones Mujeres
N Ángulo fase americanos N Ángulo fase Alemanes N Ángulo fase Americanas N Ángulo fase Alemanas
18-19 17 7.90 115 6.82 20 7.04 1052 5.93
20-29 178 8.02 614 6.89 171 6.98 8307 5.98
30-39 178 8.01 639 6.66 242 6.87 10162 6.03
40-49 121 7.76 464 6.46 165 6.91 8691 5.96
50-59 106 7.31 294 6.24 205 6.55 3408 5.73
60-69 111 6.96 218 5.77 180 5.97 1106 5.51
> 70 121 6.19 86 5.11 152 5.64 276 5.12

Fuente: Modificado de referencia 4

 

EL ángulo fase también tiene un valor de evaluación, predicción y monitoreo muy alto. Estudios llevados a cabo en diferentes tipos de pacientes han mostrado, como se describe en la tabla 2, que mientras más alto es el ángulo de fase, las tasas de sobrevida son mucho mayores.

 

Tabla 2. Valores referenciales de ángulo fase en diferentes patologías

Tipo de patología Valor del ángulo fase Correlación
Cáncer colorrectal ≤ 5.7 Media de sobrevida 8 meses
> 5.7 Media de sobrevida 40 meses
Cáncer avanzado de pulmón ≤ 5.3 Media de sobrevida 7.6 meses
> 5.3 Media de sobrevida 12.4 meses
Cáncer de mama ≤ 5.6 Media de sobrevida 23.1 meses
> 5.6 Media de sobrevida 49.9 meses
Cáncer de páncreas ≤ 5.0 Media de sobrevida 6.3 meses
> 5.0 Media de sobrevida 10.2 meses
Infección por VIH > 5.6 Mejor tasa de sobrevida
Enfermedad hepática > 5.4 Mejor tasa de sobrevida

Fuente: Elaborado a partir de referencia 4

 

La potencia del ángulo fase para detectar cambios en la composición corporal de un individuo es capaz de diferenciar una situación patológica de una normal. Las fórmulas empleadas por el BIAc no están validadas para adultos con muy bajo peso (IMC < 17 Kg/m2), obesidad (IMC > 33.8 kg/m2) ni edematizados, por esa razón, un estudio comparó con sus respectivos controles los resultados del ángulo de fase para 3 grupos de mujeres: un grupo de mujeres con anorexia nervosa, un grupo de mujeres delgadas constitucionales y un grupo de mujeres bailarinas de ballet. Los resultados arrojaron un valor de ángulo fase muy bajo para las mujeres con anorexia nervosa, un valor de ángulo fase promedio normal para las mujeres delgadas constitucionales y un valor de ángulo fase alto para las mujeres bailarinas de ballet. Esto hubiese sido imposible con la BIAc.

Una ventana todavía más prometedora se viene desarrollando en la evaluación del estado de hidratación de individuos sometidos a diálisis. El cálculo del peso seco en estos pacientes es una variable de vital importancia para la evolución favorable de los mismos. Estudios han detectado que hasta un 10% de pacientes normotensos podrían presentar sobrehidratación e incluso, la presencia de edema podría ser más alta de lo que se cree; el edema se hace evidente cuando el agua intersticial crece un 30% por encima de lo normal lo que representa un estado de sobrehidratación de entre 4-5 litros (5).

Por otro lado, en pacientes oncológicos también ha demostrado ser una poderosa herramienta en el proceso de atención nutricional. Una revisión sistemática publicada recientemente seleccionó 24 artículos (3606 pacientes) de un universo de 5045 investigaciones. Los investigadores concluyeron que la BIA es un método preciso para detectar la sarcopenia en adultos con cáncer y su valor diagnóstico representa una alternativa viable a la tomografía, el DEXA o la resonancia magnética (6).

 

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Por Robinson Cruz
*Robinson Cruz es Director General del Instituto IIDENUT. Cuenta con 20 años de experiencia como nutricionista clínico y especialista en Bioquímica aplicada a la Nutrición. Es investigador y docente invitado en los programas de nutrición de pre y posgrado de decenas de universidades en 20 países de Iberoamérica. Más de medio millón de profesionales siguen sus publicaciones en diversos medios digitales. En este tiempo ha formado miles de profesionales de la nutrición, ha publicado casi una docena de libros y cientos de comunicaciones relacionadas, entre otras actividades. https://orcid.org/0000-0002-8056-1822

 

Referencias Bibliográficas

  1. Cruz R. Herrera T. Evaluación Nutricional del Niño. En: Cruz R. Fundamentos de la Nutriología Pediátrica I. 1ª Edición. Lima, 2010
  2. Sánchez-Iglesias Andrés, Fernández-Lucas Milagros, Teruel José L.. Fundamentos eléctricos de la bioimpedancia. Nefrología (Madr.)  [Internet]. 2012  [citado  2019  Feb  18] ;  32( 2 ): 133-135. Disponible en: http://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0211-69952012000200001&lng=esSarroca M, Acebes A. Litiasis Renal. AMF 2015;11(6):314-323
  3. Alvero J, Correas L, Ronconi M, Fernández R, Porta J. La bioimpedancia eléctrica como método de estimación de la composición corporal: normas prácticas de utilización. Rev Andal Med Deporte. 2011;4(4):167-174
  4. Llames L., Baldomero V., Iglesias M. L., Rodota L. P.. Valores del ángulo de fase por bioimpedancia eléctrica: estado nutricional y valor pronóstico. Nutr. Hosp.  [Internet]. 2013  Abr [citado  2019  Feb  11] ;  28( 2 ): 286-295. Disponible en: http://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0212-16112013000200004&lng=es.  http://dx.doi.org/10.3305/nh.2013.28.2.6306.
  5. Arias M. La bioimpedancia como valoración del peso seco y del estado de hidratación. Dial Traspl. 2010;31(4):137–139
  6. Aleixo GFP, Shachar SS, Nyrop KA, Muss HB, Battaglini CL, Williams GR. Bioelectrical Impedance Analysis for the Assessment of Sarcopenia in Patients with Cancer: A Systematic Review. 2020 Feb;25(2):170-182. doi: 10.1634/theoncologist.2019-0600. Epub 2019 Nov 12. PMID: 32043785; PMCID: PMC7011645.

 

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