Caso clinico: L’utilizzo della Bia convenzionale e dell’analisi vettoriale (Biva) per la valutazione dello stato nutrizionale di una paziente oncologica post-chirurgica.

Un soggetto si trova in uno stato nutrizionale in equilibrio quando la sua composizione corporea è armonica e quando vi è una corretta funzione di tutti gli organi ed apparati. La valutazione dello stato nutrizionale si può fare con:

– indagini bioumorali;

– indagini strumentali;

Le prime riguardano il dosaggio di parametri ematochimici, ad esempio emocromo (in particolare linfociti), emoglobina, transferrina, ferritina, TIBC (total iron binding capacity), proteine totali, albumina, prealbumina, ICA (indice creatina altezza) per la valutazione della massa muscolare corporea.

Le indagini strumentali riguardano le misure antropometriche (peso, altezza), plicometria, bioimpedenza e la DEXA (Dual Energy X-Ray Absorptiometry).

La valutazione dei parametri sopra menzionati insieme ad un’anamnesi approfondita del paziente può risultare determinante nella diagnosi della malnutrizione nella pratica clinica.

La definizione più recente di malnutrizione è quella dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) nel 1987: “uno stato di squilibrio, a livello cellulare, fra il rifornimento di nutrienti e di energia − troppo scarso o eccessivo − e il fabbisogno del corpo per assicurare il mantenimento, le funzioni, la crescita e la riproduzione”.

Recentemente alla mia visione è giunta una paziente, 55 anni, con un quadro clinico estremamente complesso:

– Sindrome ansioso-depressiva dall’età di 27 anni causa morte del marito in età giovanile con gravidanza da portare a termine;

– Anemia mediterranea. Anemia sideropenica.

– Ipertensione arteriosa. Dislipidemia. Diabete Mellito di tipo 2.

– Nel 2019 diagnosi carcinoma gastrico con carcinosi peritoneale.

– Perdita di peso negli ultimi 10 mesi del 23,5% (è passata da 85 Kg a 65 Kg)

– Complicanze da post-chemioterapia (pleurite e pericardite) nel luglio 2019;

– Ottobre 2019  gastrectomia per trattare chirurgicamente il tumore;

Per la valutazione dello stato nutrizionale della paziente è stata effettuata un’accurata anamnesi alimentare oltre che il questionario PG-SGA© che rappresenta lo standard nella valutazione interdisciplinare preminente del paziente (peso, assunzione, sintomi, stato funzionale, stato della malattia, stress metabolico ed esame fisico nutrizionale) in oncologia e altre condizioni cataboliche croniche.

Esami strumentali nella valutazione dello stato nutrizionale

La parte di esami strumentali ha riguardato l’esame bioimpedenziometrico (BIA) per la valutazione della composizione corporea; metodo non invasivo, poco costoso, di semplice esecuzione in qualsiasi contesto (ambulatoriale e studio privato), riproducibile e adatto alla routine. Questa tecnica consente di trarre informazioni sulla composizione tissutale di un organismo vivente attraverso la determinazione dell’impedenza corporea al passaggio di una corrente alternata.

L’impedenza rappresenta la resistenza che un organismo oppone al passaggio di corrente al suo interno, in relazione alla presenza di ioni liberi (gli elettroliti) presenti nei comparti idrici che caratterizzano tutti gli esseri viventi. Perciò la misura di questa conduttività, o meglio dell’impedenza bioelettrica, dipende dalla presenza di acqua nei vari distretti corporei.

Le soluzioni elettrolitiche intra- ed extracellulari dei tessuti molli, in particolare dei tessuti magri, sono ottimi conduttori, mentre l’osso non viene attraversato dalle correnti utilizzate negli strumenti d’impiego clinico. Nel tessuto adiposo la corrente può attraversare le soluzioni elettrolitiche dell’interstizio e degli adipociti, ad esclusione delle gocce lipidiche che saturano gli adipociti, che sono idrofobiche e per questo non conducono la corrente. Per tale motivo la BIA può analizzare solo il compartimento dei tessuti molli, riconducibili alla massa magra (senza osso) e al tessuto adiposo.

Lo strumento denominato impedenziometro o bioimpedenziometro eroga una corrente alternata alle frequenze d’impiego clinico diagnostico, in genere da 5 KHz a 1 MHz, che, attraversando materiali biologici conduttori, incontra un’opposizione (impedenza), scindibile in due componenti elettriche misurabili:

– resistenza (Rz), determinata dalla conduzione della corrente attraverso le soluzioni elettrolitiche intra- ed extracellulari;

– reattanza capacitiva o capacitanza (Xc), determinata dalle proprietà dielettriche dei tessuti, ovvero dall’accumulo temporaneo di cariche sulle membrane cellulari o su altre interfacce immerse nella soluzione elettrolitica, strutture citotissutali che si comportano come condensatori al passaggio della corrente a causa del doppio strato lipidico e proteico delle membrane cellulari.

Nella BIA convenzionale si fa riferimento alla massa magra intesa come massa senza grasso. La massa magra è a bassa resistenza a causa del suo grande quantitativo di acqua (circa il 73%) e di elettroliti. La massa grassa ha invece un contenuto di acqua molto basso, essendo costituita quasi esclusivamente da trigliceridi, e quindi è un cattivo conduttore. Pertanto la resistenza totale corporea risulta essere:

– direttamente proporzionale alla quantità di tessuto adiposo;

– inversamente proporzionale al contenuto di acqua corporea totale;

Si ha quindi che l’impedenza che la massa magra oppone al passaggio della corrente elettrica è costituita da due componenti fondamentali:

1. La resistenza (dovuta ai fluidi intra- ed extracellulari);
2. La reattanza capacitativa (dovuta alle membrane cellulari);

mentre il tessuto adiposo oppone al passaggio della corrente elettrica un’impedenza dovuta soprattutto dalla componente resistiva (dovuta ai depositi lipidici).

La BIA convenzionale, a frequenza singola o multipla, ci consente di ottenere stime accurate della massa magra (FFM), della massa grassa (FM) e della TBW (total body water) nell’adulto sano. Purtroppo qualsiasi condizione associata a un’idratazione della massa magra differente al 73% (TBW =0,73 x FFM) introduce una distorsione nelle stime dei compartimenti prima citati e altri ancora, con imprevedibile propagazione dell’errore.

Tra i parametri valutabili in questo caso:

– ECW(extracellular water): rappresenta la frazione di acqua corporea posta esternamente alle cellule. Nel compartimento extracellulare rientrano il plasma, la linfa, la saliva, i compartimenti liquidi dell’occhio, i succhi digestivi, il sudore, il liquido cefalorachidiano ed il liquido dello spazio che circonda le cellule. Nel caso specifico della paziente il valore di ECW, alla prima visita,  è superiore ai valori di riferimento, il che ci può far pensare a possibili edemi, compatibili con il quadro clinico della paziente (la quale presente anche un quadro di ipoalbuminemia, che regola la pressione oncotica del plasma).

– FFM ( Free Fat Mass), più precisamente massa priva di grasso, composta di BCM (Body Cell Mass, massa cellulare) ed ECM (ExtraCellular Mass, massa extracellulare). La qualità della massa magra è data dal rapporto ECM/BCM. In situazioni normali la ECM deve avere un volume leggermente inferiore alla BCM, quindi un rapporto compreso tra 0,9 ed 1.

– FM (Fat Mass), rappresenta il tessuto adiposo e si ottiene sottraendo il peso della massa magra al valore del peso totale. Il peso della massa grassa quindi è ottenuto tramite una modalità propriamente definita doppiamente indiretta, e quindi, se la stima dell’Acqua totale corporea (TBW) può avere un errore del 3%, per quanto riguarda la FM questo errore si porta fino a 5%; perciò questo parametro è corretto solo se siamo in presenza di una normoidratazione della massa magra (TBW/FFM= 0,732).

– BCM (Body Cell Mass), è la massa cellulare; rappresenta l’elemento della composizione corporea che contiene il tessuto ricco di potassio (pari al 97% del potassio totale), con grande capacità metabolica di scambiare ossigeno e che ossida il glucosio. Il consumo di ossigeno della BCM varia da 8 a 10 millilitri per Kg, mentre il dispendio energetico è di 2,7-3,6 Kcal/ora per Kg di BCM. Da questo è facile intuire che il corpo ha un consumo calorico pari a circa 55 kcal/giorno per Kg di BCM.

– BCMI (Body Cell Mass Index), è il rapporto tra la BCM e l’altezza del soggetto al quadrato. Sono auspicabili valori superiori a 10 nell’uomo e 7,5 nella donna. Nel caso della paziente in questione all’entrata il valore di questo indice si attestava sotto i parametri di riferimento mentre a distanza di 3 mesi il valore rientra nella normalità (7,6 di marzo contro i 6,3 di dicembre 2019).

– ECM (ExtraCellular Mass), comprende la matrice interstiziale e le membrane basali. Il valore della ECM si ottiene sottraendo il peso della BCM al valore del peso totale: ECM = P – BCM (dove P è il peso totale del soggetto, espresso in Kg).  Nel caso della paziente in esame presenta un valore di ECM pari a 48,8 Kg alla prima visita e di un valore di 44.5 Kg all’ultima visita di controllo.

– ECM/BCM, rappresenta la qualità della massa magra. Questo rapporto tra compartimenti extra- ed intracellulari è di aiuto per identificare alterazioni della nutrizione ( soprattutto nei dimagrimenti, nella malnutrizione proteico-energetica e negli sportivi sottoposti ad intenso periodo di allenamento) oltre che lo stato nutrizionale e/o d’idratazione, con ottima sensibilità, ma non elevata specificità. Per valutare questo rapporto si utilizzano i valori di riferimento (0,9-1,0);  valori inferiori a 0,9 caratterizzano soggetti muscolosi o perdita di fluidi extracellulari mentre valori maggiori di 1 sono caratteristici di soggetti in catabolismo o presenza di ritenzione idrica/edema; nel  caso della paziente in questione i valori di questo rapporto sono di molto maggiore ad 1 che confermano lo stato “probabile” di malnutrizione;

La qualità della massa magra può essere valutata anche dal Biagram:

Sull’asse delle ascisse è indicato l’angolo di fase PA (°) mentre su quello delle ordinate è indicata la reattanza Xc (ohm); all’interno della doppia striscia si collocano i soggetti che rappresentano la normalità  (0,9-1,0) come rapporto ECM/BCM; nella parte superiore prevale la BCM e probabile disidratazione; nella parte inferiore prevale l’ECM e possibile iperidratazione (la paziente in questione si colloca qui). Da sottolineare che, al controllo del mese di marzo il Biagram risulta essere leggermente migliorato in termini di qualità di massa magra. Il rapporto ECM/BCM infatti è passato da 3.05 di dicembre 2019 a 2.31 di marzo 2020.

PA (Phase Angle) o angolo di fase, nella BIA esprime il rapporto tra i volumi intra- ed extracellulare. In un essere umano sano il valore di angolo di fase varia tra 6 e 8 °. Nei soggetti sani un angolo di fase basso rappresenta una scarsa massa cellulare e, in genere, poca massa muscolare. Un angolo di fase alto è associato ad alti valori di reattanza (Xc) e può indicare, se maggiore di 10 °, stati di disidratazione o quantità di BCM superiori alla normalità, come ad esempio negli sportivi.

Nel caso della paziente in questione si nota come l’angolo di fase sia aumentato dalla prima visita al terzo controllo. Il peso è sceso leggermente poiché è diminuito il valore di ECW, acqua extracellulare (vedi pagina 3). L’aumento dell’angolo di fase evidenzia un miglioramento dello stato nutrizionale del soggetto e quindi della massa magra, di fatto questo dato è confermato sia dal valore di BCM (anch’esso aumentato)che dalla diminuzione del rapporto ECM/BCM.

La bioimpedenziometria vettoriale (BIVA, Bioelectrical Impedance Vector Analysis)

Come accennato prima, i cambiamenti dell’idratazione, anche negli sportivi, possono portare a definire i compartimenti in modo assolutamente errato. Perciò, a parità di accuratezza della misura bioelettrica, le stime dei vari compartimenti in un soggetto che non sia adulto sano e normoidratato risulteranno tanto meno accurate quanto più la realtà clinica si discosterà dalle assunzioni standard ( p.es., in presenza di edema, disidratazione, cachessia, obesità, ma anche in situazioni fisiologiche come nella crescita del neonato e del lattante). Proprio per questo target di pazienti è stata messa a punto una metodica che utilizza solo i valori rilevati direttamente ( resistenza e reattanza), per calcolare le variazioni sia delle masse (tessuti molli) che dei fluidi.

I vari compartimenti sono stati quindi messi in relazione in un unico grafico, denominato grafo resistenza/reattanza o grafo RXc, messo a punto dal Prof. Antonio Piccoli, direttore della Scuola di Specializzazione in Nefrologia, Dip. di medicina, Università degli Studi di Padova.

La BIVA confronta, attraverso i grafo RXc, il vettore misurato in un individuo con l’intervallo di riferimento della popolazione normale, di forma ellissoidale, espresso in percentili della distribuzione normale (gaussiana) bivariata (grafo probabilistico). Un’importante proprietà di questo metodo è quella di svolgere la sua funzione in modo indipendente dalla conoscenza del peso corporeo. La distribuzione normale bivariata del vettore impedenza nella popolazione sana, con tre percentili di riferimento ( ellissi di tolleranza al 50%, 75% e 95%) e specifica per genere, è nota per la popolazione adulta italiana, e per questo confrontabile con tutti i soggetti da esaminare. La struttura delle ellissi di confid enza è facilmente comprensibile se si osserva il grafo RXc in modo tridimensionale (vedi sopra): la curva gaussiana relativa ai fluidi (Rz) s’interseca a 90° con quella delle massa (Xc).

Un accorciamento del vettore lungo l’asse maggiore è associato a variazioni dell’idratazione verso l’iperidratazione;

Un allungamento del vettore lungo l’asse maggiore è sempre associato all’idratazione ma tendente alla disidratazione;

Uno spostamento del vettore nella direzione dell’asse minore e associato a un aumento dell’angolo di fase indica variazioni verso un incremento della massa (p.es. negli sportivi di potenza);

Uno spostamento del vettore nella direzione dell’asse minore, ma associato a una riduzione dell’angolo di fase indica variazioni verso un decremento della massa (come nella cachessia, nella malnutrizione e nell’anoressia).

In ambito clinico sono state individuate delle soglie che consentono di determinare i limiti oltre i quali lo stato generale potrebbe essere compromesso ( cfr. Antonio Piccoli, Santi Nigrelli, Adriana Caberlotto, Stefano Bottazzo, Barbara Rossi, Luana Pillon, Quirino Maggiore. Bivariate normal values of the bioelectrical impedance vector in adult and elderly populations.)

– Il polo inferiore dell’ellisse di tolleranza al 75% è stato identificato come soglia per l’edema apparente nell’adulto.

– Per la disidratazione, evidenza più difficile da riconoscere, non è stata ancora identificata una soglia di utilità clinica sulle ellissi di tolleranza. È probabile però che il polo superiore dell’ellisse al 75% rappresenti un confine importante, consistente anche nella distribuzione dei vettori nei soggetti misurati con Bia malati di colera e nei soggetti al termine di una seduta di emodialisi.

– Nel caso dei soggetti obesi, i vettori saranno corti;

– Nei casi relativi a soggetti muscolosi, i vettori saranno lunghi oppure con riduzione progressiva dell’angolo di fase, dove, in corrispondenza dei vettori corti, vi sarà presenza di cachessia, mentre, per i vettori lunghi, anoressia.

Il caso clinico presentato si colloca all’entrata nel quadro dei cachettici (PA= 3,2°) per poi risalire lungo l’ellissi (quindi  torna a livelli “normali” di idratazione) con conseguente allungamento del vettore e miglioramento delle masse. In questo caso sia la Bia convenzionale che Biva presentano dei dati comparabili e sovrapponibili.

Fattori di errore tra Bia e Biva

Gli errori che si possono verificare in una valutazione con bioimpedenza sono:

– errori intrinseci strumentali (che si collocano tra l’1 ed il 2% a 50 kHz);

– errori di regressione lineare (stime degli errori standard rispetto al metodo di riferimento);

– errori dei metodi di riferimento (che si collocano tra il 3 ed il 6%);

– errori sul modello elettrico del corpo;

– variabilità biologica;