biacorpus leitfaden

BODYCOMP V8.5
Leitfaden BIA-Auswertung
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Durchführung und Interpretation von
phasensensitiven
BIA Messungen
mit BodyComp V 8.5
Körperkompartimente
Segmentale Messungen
Hydratationsbeurteilung
BIA-Messungen bei Kindern
Stand: 110922
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Leitfaden BIA-Auswertung
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Inhaltsverzeichnis
1.
Messung von Körperwiderständen ............................................................................................ 3
1.1
Wie führt man einen gültigen Test an einem Patienten durch ? ......................................... 3
1.2
BIA-Kontraindikationen....................................................................................................... 4
2. Physikalische Grundlagen ......................................................................................................... 4
2.1
Resistanz............................................................................................................................ 4
2.2
Reaktanz ............................................................................................................................ 4
2.3
Phasenwinkel PA................................................................................................................ 5
3 Analyse der Körperzusammensetzung...................................................................................... 6
3.1
Körperkompartiment-Modelle ............................................................................................. 6
3.2
Das Zwei-Kompartiment-Modell ......................................................................................... 7
3.3
Das Drei-Kompartiment-Modell .......................................................................................... 8
3.3.1
Körperzellmasse (BCM) und Extrazellulärmasse (ECM):............................................ 8
4. Segmentale BIA-Messungen ................................................................................................... 10
4.1
Segmentale Berechnungen .............................................................................................. 11
4.2
Genauigkeit der Ganzkörperberechnungen mit segmentaler BIACORPUS Messung: .... 12
4.2.1
Segmentalmessung Beispiel 1: Extreme Anorexie.................................................... 12
4.2.2
Segmentalmessung Beispiel 2: Onkologie................................................................ 12
5. BodyComp Nomogramme ....................................................................................................... 13
5.1
Die Normwertverteilung nach Prof. Piccoli, (Univ. Padova).............................................. 13
5.2
Beurteilung des Hydratations- und Ernährungszustandes mit Nomogrammen................ 14
5.2.1
Interpretation von Nomogrammen:............................................................................ 14
5.3
Populationsspezifische Dichteellipsen:............................................................................. 15
5.3.1
Angaben zur Quelldatenbank in BodyComp V 8.5, Beispiele: .................................. 15
5.3.2
Frauen, Alterseinfluss:............................................................................................... 16
5.3.3
Frauen, BMI-Einfluss:............................................................................................... 16
5.3.4
Frauen, Größen-Einfluss: .......................................................................................... 16
5.3.5
Frauen, Einfluss des Körperfettanteiles innerhalb einer BMI-Klasse: ....................... 17
5.3.6
Zielellipsen in BodyComp V 8.5: ............................................................................... 18
5.3.7
Kinderellipsen:........................................................................................................... 18
6. BIA-Messung : Berechnete Parameter .................................................................................... 19
6.1
Gewichtsbezogene Parameter ......................................................................................... 19
6.1.1
Broca Index ............................................................................................................... 19
6.1.2
BMI: Body Mass Index BMI = (kg / m2 ) ................................................................... 19
6.2
BIA-Parameter.................................................................................................................. 19
7.3
BIA-Referenzwerte bezüglich der Muskulatur .................................................................. 20
7.3.1
Zellanteil .................................................................................................................... 20
7.3.2
BCM (BCM = Körperzellmasse) ............................................................................. 20
7.5
BIA-Referenzwerte bezüglich des Fettgehaltes ............................................................... 21
7.6
BIA Parameter und Referenzwerte bezüglich der Körperhydratation:.............................. 21
7.6.1
Gesamtkörperwasser (TBW = Total Body Water) ..................................................... 21
7.6.2
Extrazellulärwasser (ECW) ....................................................................................... 21
7.6.3
Wasserbalance.......................................................................................................... 22
7.6.4
Darstellung der Normalverhältnisse der Impedanzmessung Rz/H - Xc/H:................ 22
8 Die Zelle als Kondensator........................................................................................................ 23
8.1
Zellhydratation und Extrazellulärvolumen......................................................................... 23
8.1.1
Normalverhältnis ECM / BCM: .................................................................................. 23
8.1.2
Extrazelluläre Wassereinlagerung:............................................................................ 23
8.1.3
Dehydratation: ........................................................................................................... 24
8.2
Zellfunktion und Hydratation:............................................................................................ 24
8.3
Möglichkeiten der Hydratationsveränderungen in der FFM:............................................. 25
9. Verlaufsbeobachtungen........................................................................................................... 27
10.
Auswertung von Kindermessungen ..................................................................................... 27
10.1
Datenlage bei Kindern: ................................................................................................. 27
10.2
Auswertungsparameter bei Kindern in BodyComp V 8.5:............................................. 29
11.
Beispielausdrucke: ............................................................................................................... 31
12.
Literaturverzeichnis .............................................................................................................. 35
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Durchführung und Interpretation von BIA Messungen mit
BodyComp V 8.5
1.
Messung von Körperwiderständen
Die Bioimpedanzanalyse nutzt die elektrischen Eigenschaften des menschlichen Körpers. Zur
Messung wird beim phasensensitiven Impedanzanalysator BIACORPUS RX 4000 ein
sinusförmiger Wechselstrom mit 50 kHz Frequenz und konstanter Stromstärke an definierten
Stellen (Handgelenk, Fußgelenk) an den Körper angelegt. Um den Widerstand des gesamten
Körpers zu erfassen, werden im Normalfall Messelektroden an Hand und Fuß der rechten
Körperseite angelegt. [1, 2]
Abb. 1: Körperlage und Elektrodenposition bei der Bioelektrischen Impedanzmessung
1.1
Wie führt man einen gültigen Test an einem Patienten durch ?
Bevor Sie die Impedanz-Messwerte als gültig ansehen können, muss der Patient mindestens
5 Minuten oder länger in der Horizontalen liegen, um eine gleichmäßige Verteilung der Körperflüssigkeiten
zu erzielen. Bei 1-Kanalmessungen wird grundsätzlich die rechte Körperseite gemessen.
(Ausnahmen: Amputationen, Dialysepatienten: hier die Nicht-Shunt-Seite messen)
- Ganzkörper-Impedanz-Werte müssen zwischen den Hand- und Fußgelenken gemessen werden
(ipsi lateral):
- Handfläche mit herkömmlichen Desinfektions-Sprays (Alkohol) entfetten und trocknen.
- Die innere Elektrode des Handgelenkes auf der Handfläche befestigen.
Zur genauen Positionierung bewegen Sie das Handgelenk und ertasten den weichen Punkt auf der
Oberseite des Handgelenkes – auf diesem Punkt muss die innere Elektrode befestigt werden. Die äußere
(rote) Elektrode in einem Abstand von mindestens 5 cm von der inneren (schwarzen) Elektrode in
Richtung Fingerkuppen anbringen.
- Selbiges Vorgehen ist am Fuß durchzuführen.
Achten Sie beim Anbringen der Elektroden
unbedingt auf Präzision!:
2 mm Versatz können Rz um ca. 2-3 Ohm
verändern !!
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- Patientenpositionierung und Kabelzuordnung für
BIACORPUS RX 4000 (1-4 Kanalmessung) :
rechte Hand
Bitte beachten: gut reproduzierbare Daten können
nur bei sorgfältiger Positionierung der Elektroden
erhalten werden !!
linke Hand
linker Fuß
rechter Fuß
Fehlerquellen:
Bei Fieber ist das bioelektrisch extrapolierte Ergebnis ungültig, da die Leitfähigkeit der elektrolytischen
Flüssigkeiten proportional mit der Temperatur variiert und den spezifischen Widerstand verändert
Auch sehr kalte Hände (im Winter) können die Messergebnisse verfälschen(-Hände reiben) !
Da das zu messende Volumen von der gesamten Länge zwischen Fuß und Arm abhängig ist, vermeiden Sie
jeglichen Kontakt, der zu Kurzschluss führen kann (u.a. Bettgestell aus Metall ).
Wenn der Patient nicht bekleidet ist, müssen Arme und Beine getrennt voneinander liegen oder isoliert sein.
1.2
BIA-Kontraindikationen
BIA Messungen gelten allgemein als sicher, wir empfehlen Ihnen jedoch bei Anwesenheit von
Herzschrittmachern, Defribrillatoren oder anderen implantierten automatischen, elektronischen
Geräten (z.B. implantierte substanzverabreichende-Systeme, DDD-Herzschrittmacher etc.) keine
BIA-Messungen durchzuführen!
2.
Physikalische Grundlagen
Der Körper setzt dem Wechselstrom einen Wechselstromwiderstand entgegen, der als Impedanz
bezeichnet wird. Wenn man vom Körperwiderstand spricht, nennt man die Impedanz
„Bioelektrische Impedanz“, die sich aus den beiden Widerständen Resistanz (Rz) und Reaktanz
(Xc) zusammensetzt. Bei der phasensensitiven bioelektrischen Impedanzanalyse werden folgende
Impedanzkomponenten gemessen:
2.1
Resistanz
Die nicht zellulär gebundene Körperflüssigkeit verhält sich im Wechselstrom wie ein einfacher
elektrischer Leiter, der dem Strom einen ohmschen Widerstand entgegensetzt. Dieser Widerstand
wird Resistanz (Rz) genannt [1, 2].
2.2
Reaktanz
Die Körperzellen wirken - bedingt durch die Zellmembranen - wie Kugelkondensatoren, die dem
Wechselstrom einen kapazitiven Widerstand entgegensetzen (Reaktanz Xc). Die Zellmembranen
(Lipiddoppelmembran) nehmen hierbei die Funktion des schlecht leitenden Isolators zwischen zwei
Kondensatorplatten ein. Durch Messung der Reaktanz (Rz) sind Rückschlüsse auf die Zellmasse
und das zellulär gebundene Körperwasser möglich [1, 2].
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Abb.2: Parallelwege des Stromes im Körper:
Rz = Ohmscher Widerstand
(Flüssigkeitsabhängig)
~
~
Bei 50 kHz Messfrequenz durchfliesst der
Messstrom sowohl die Körperzellen als auch
den Extrazellulärraum.
An der Zellmembran entsteht der kapazitive
Widerstand, der vom BIACORPUS RX 4000
gemessen und als Xc im Display angezeigt
wird. Die Messgröße Rz entspricht dem
Realteil des Gesamtwiderstandes Z.
Xc = kapazitiver Widerstand
(Abhängig von Zustand und Masse der Körperzellen)
Die Kenntnis von Resistanz und Reaktanz durch Messung mit dem Bioimpedanzanalysator gibt
Auskunft über die Verteilungsräume des Körpers:
Aus den Messgrößen Resistanz und Reaktanz und Phasenwinkel kann über statistische
Korrelationen zwischen extrazellulären und intrazellulären Körperkompartimenten unterschieden
werden [3].
2.3
Phasenwinkel PA
Im Wechselstromkreis wird ein Kondensator bei jedem Anwachsen der Spannung geladen und
während des Abklingens der Spannung wieder entladen. Da sich Körperzellen modellhaft wie
Kugelkondensatoren verhalten, stellt auch die Zelle dem Anwachsen und Abklingen des Stromes
einen Widerstand entgegen. Der kapazitive Widerstand eines Kondensators (Xc) im
Wechselstromkreis führt zu einer Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung, wobei der
Strom der Spannung vorauseilt [4].
Abb. 3: Phasenwinkel eines seriell geschalteten
ohmschen und kapazitiven Widerstandes:
Phasenverschiebung
Zelle
Phasenwinkel (PA) = arctan Xc / Rz
Der Phasenwinkel im menschlichen Körper ist abhängig von der Masse, Integrität und Hydratation
der Fettfreien Masse und wird häufig als Indikator für den Zustand der Zellmasse herangezogen.
Der Phasenwinkel verringert sich häufig beim Abbau von Zellmasse und kann somit zur
Bestimmung des Ernährungszustandes herangezogen werden.
- abnehmende Phasenwinkel können durch eine zunehmende extrazelluläre Wassermenge (ECW)
verursacht werden. Ein niedriger Phasenwinkel kann demzufolge zwei mögliche Ursachen haben:
Muskelabbau (Kachexie) oder Überwässerung des Extrazellulärraumes als Folge einer Störung
des Wasserhaushaltes (z. B. Niereninsuffizienz).
- steigende Phasenwinkel können durch Dehydratation und/oder Aufbau von Zellmasse erklärt
werden.
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3
Analyse der Körperzusammensetzung
3.1
Körperkompartiment-Modelle
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Auf Basis der oben erwähnten physikalischen Grundlagen lassen sich mit Hilfe der bioelektrischen
Impedanzmessung unter Anwendung von anatomischen und physiologischen Erkenntnissen
Körperkompartimente bestimmen. Die mathematischen Grundlagen hierfür sind in erster Linie vom
bekannten Ohmschen Gesetz abgeleitet:
Abb. 4: Ohmsches
Gesetz
U=R·I
Ohmsches Gesetz
U = Spannung [V], R = Widerstand [Ohm], I = Stromstärke [A]
Der menschliche Körper wird modellhaft als System elektrischer Leiter betrachtet, wobei parallel
und seriell verknüpfte Gewebe die Leiterbahnen darstellen. Für die Auswertung ist entscheidend,
dass verschiedene Gewebs- und Zellarten den Strom unterschiedlich gut leiten. Das Skelett und
die Fettmasse leiten den Strom sehr schlecht, so dass sie bei der Widerstandsmessung mittels
BIA nicht erfasst werden. Das Muskelgewebe und die Extrazellulärräume leiten den Strom
wesentlich besser und machen so den Hauptanteil der Widerstandsmessung mit BIA aus:
Abb. 5: Der menschliche Körper als System elektrischer Leiter
∼
Skelett 3500 Ω/cm
Fett 2500 Ω/cm
Muskel 250 Ω/cm
Blut 120 Ω/cm
In den frühen klinischen Tests (um ca. 1930) wurde deutlich, dass die Widerstände des Körpers
stark mit der Körperhydratation korrelieren. Deshalb wurde die BIA-Messung zunächst für die
Bestimmung des Gesamtkörperwassers (Total Body Water, TBW) eingesetzt. Nyboer et al. haben
hierfür in den 70er-Jahren des 20. Jahrhunderts ein Modell erarbeitet das folgende Annahmen
voraussetzt:
1.)
2.)
Der Körper wird als gleichmäßiger Zylinder betrachtet.
Der Anteil der Reaktanz am Gesamtwiderstand ist für die Gesamtkörperwasserbestimmung zu vernachlässigen. Je nach Untersuchungsmodell kann deshalb auch der
Gesamtwiderstand Z zur Berechnung des Gesamtkörperwassers verwendet werden.
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Mathematisch lässt sich unter diesen Bedingungen folgender Zusammenhang ableiten:
Z = Gesamtwiderstand
ρ= Konstante
Z=ρ·L/A
L = Länge des Leiters (=Körpergröße)
A = Querschnittsfläche des Leiter
(Körperdurchmesser)
multipliziert man beide Seiten mit der Körpergröße (L) erhält man eine Formel die das Volumen V
enthält:
Z = ρ L2 / V
V = ρ ·L2 / Z
bzw. nach Umformung:
und unter der Annahme, dass der Anteil Xc von Z zu vernachlässigen ist (Z2 = R2 + Xc2):
V = Gesamtkörperwasser [l]
R = Resistanz [Ω]
L = Körpergröße [cm]
ρ= Konstante
3.2
V = ρ L2 / R
Das Zwei-Kompartiment-Modell
Auf Basis des Nyboer–Modelles wurden in klinischen Studien zuverlässige Formeln für die
Bestimmung des Gesamtkörperwassers entwickelt [1,2]. Bei Kenntnis des Gesamtkörperwassers
lassen sich unter den nachfolgend aufgeführten physiologischen Annahmen die zwei
Körperkompartimente Fettfreie Masse (FFM) und Fettmasse (FM) bestimmen:
Entscheidend für die Auswertung der fettfreien Masse nach dem Nyboer Modell ist die Einhaltung
einer konstanten Körperhydratation. Das Modell setzt voraus, dass die Hydratation der fettfreien
Masse bei konstant 73,2 % liegt. Zudem wird davon ausgegangen, dass der Wassergehalt der
Fettmasse zu vernachlässigen ist:
Setzt man diese Bedingungen voraus erhält man über einen Dreisatz folgende Gleichungen als
Grundlage des sogenannten Zwei-Kompartiment-Modelles:
Abb. 6:
Das Zwei-Kompartiment Modell
Körpergewicht
Fettmasse
Fettfreie Masse FFM
FFM = TBW / Hydr. FFM [%/100]
=
Gesamtgewicht [kg]
©
+
Fettmasse [kg]
Fettfreie Masse [kg]
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Viele bioelektrischen Messgeräte zur Körperfettbestimmung berechnen bis heute die FFM anhand
der durchschnittlichen Hydration der FFM von 73,2%. Dieses Modell hat folgende
Anwendungseinschränkungen:
1.)
In allen Fällen einer Dehydratation (z.B. nach dem Training, Laxantiengebrauch, geringer
Trinkmenge) ist die Voraussetzung einer konstanten Hydratation von 73,2 % nicht mehr
gegeben. Die Ergebnisse werden in Richtung einer zu hohen Fettmasse verschoben.
2.)
Bei Personen mit krankheitsbedingter Überwässerung (wie z.B. Niereninsuffizienz,
Herzinsuffizienz, Ödembildung/Tumore, Mangelernährung, Hormonschwankungen) ist eine
Hydratation von 73,2 % in der FFM ebenso wenig gegeben, weshalb obige Gleichungen zu
einer Überschätzung der Fettfreien Masse und zur Unterschätzung der Fettmasse führen.
Wichtig: Die Software BodyComp V 8.5 von MEDI CAL nutzt für die Bestimmung der Fettfreien
Masse (FFM) ein statistisches Auswertungsmodell, das die Hydratation der Fettfreien Messe durch
Korrelation mit einem 4-Kompartiment-Referenzmodell berechnet [20] und darauf basierend die
Berechnungen der Fettfreien Masse (FFM) und Fettmasse (FM) durchführt.
BodyComp V 8.5: automatische Berücksichtigung von Wasserschwankungen!!!!
Das Hydration Linked Zwei-Kompartiment-Modell
Körpergewicht
Fettmasse
Fettfreie Masse FFM
FFM = TBW / (HL-Index)
TBW = ρ · L2 / R
Die Berechnung bei MEDI CAL folgt im Prinzip dem Nyboer-Modell, das Hydration Linked System
(HL) nutzt jedoch die international validierte und unabhängige Berechnung von TBW und FFM
über ein 4-Kompartiment-Modell zur Berechnung des aktuellen Hydratationsgrades [20].
Hierdurch wird die Bestimmung der Fettmasse und der Fettfreien Masse auch bei Personen mit
abweichender Hydratation zuverlässiger. Die Auswirkungen der hydrationsgebundenen (Hydration
linked) Bestimmung der Fettfreien Masse und der Fettmasse auf das differenziertere DreiKompartiment Modell werden nachfolgend erläutert.
3.3
Das Drei-Kompartiment-Modell
3.3.1 Körperzellmasse (BCM) und Extrazellulärmasse (ECM):
Die Körperzellmasse und die Extrazellulärmasse bilden zusammen mit den Knochen die fettfreie
Masse.
Die Körperzellmasse (BCM) umfasst alle von einer Membran umhüllten
stoffwechselaktiven Zellen des Körpers und stellt energetisch betrachtet das „Kraftwerk“ des
Körpers dar. Die Körperzellmasse umfasst sowohl die Skelettmuskulatur als auch die Zellen der
Organe (Nicht-Muskel-BCM). Das Verhältnis von Skelettmuskulatur zu Nicht-Muskel-BCM beträgt
beim Gesunden 3,5 : 1 bis 4 : 1. [18] Die Körperzellmasse besteht zu großen Teilen aus Wasser
und schwankt mit der Körperhydratation.
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Die Extrazellulärmasse (ECM) umfasst den nicht zellulär gebundenen Anteil der Fettfreien
Masse und besteht hauptsächlich aus extrazellulärer Flüssigkeit (Plasma, interstitielle Flüssigkeit),
den Knochen und aus Bindegewebe. Kurzfristige Veränderungen der Extrazellulären Masse sind in
der Regel auf Schwankungen der Extrazellulären Flüssigkeiten (ECW) zurückzuführen. In der
Fettfreien Masse läuft der Großteil aller physiologisch wichtigen Prozesse ab, während die
Fettmasse dem Körper hauptsächlich als Energiespeicher dient. Aus diesem Grund ist eine
Analyse der fettfreien Masse besonders bei kranken Personen von Interesse.
Insbesondere die Hydratationsverteilung in der Fettfreien Masse auf die Intra– bzw.
Extrazellulärbereiche (ECW) ermöglicht interessante Schlüsse über den aktuellen
Ernährungszustand. Es existiert eine Vielzahl von wissenschaftlichen Studien, die sich auf die
Hydratationsverhältnisse im Körper beziehen.
Beispielhaft können folgende Forschungsbereiche für das 3-Kompartiment-Modell angeführt
werden:
1.)
Ernährungstherapie:
2.)
3.)
4.)
5.)
Kardiologie:
Nephrologie:
Geriatrie:
Intensivmedizin:
Kontrolle d. Extrazellulärwassereinlagerungen bei
Mangelernährung, Überwachung des Ernährungszustandes
Überwässerung / Ödembildung bei Herzinsuffizienz
Trockengewichtsbestimmung in der Dialyse
Überprüfung von Liegeödemen und Ernährungszustand
Hydratationsmonitoring
Das 3-Kompartiment-Modell unterteilt die Fettfreie Masse in die Unterbereiche
Körperzellmasse (BodyCellMass) und in die Extrazelluläre Masse.
Abb.7: Das Drei–Kompartiment-Modell
Fettmasse FM
Kompartiment 1
Fettfreie Masse FFM (FFM = TBW / HL-INDEX)
Kompartiment 2
ECM: Extrazelluläre Masse
- Extracelluläres Wasser
- Knochen, Bindegewebe
ECM = FFM - BCM
Kompartiment 3
ICM = Körperzellmasse
Körperzellmasse = BCM
BCM = FFM · k · PA
Die korrekte Bestimmung der BCM ist für das Drei-Kompartiment-Modell entscheidend, denn die
ECM wird durch die Differenzbildung zur Fettfreien Masse errechnet. :
ECM = FFM – BCM
Abb. 7: Kreisdiagramm der FFM
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4.
Leitfaden BIA-Auswertung
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Segmentale BIA-Messungen
Das Messgerät BIACORPUS RX 4000
ermöglicht automatische segmentale
Messungen, wobei die Elektroden an allen
Extremitäten gleichzeitig angebracht
werden müssen. (Abb. 8)
Es werden folgende Körpersegmente gemessen:
- Rechte Körperhälfte (RA-RF
- Linke Körperhälfte (LA-LF
- Oberkörper
(RA–LA
- Unterkörper
(RF-LF
= rechter Arm – rechter Fuß)
= linker Arm – linker Fuß)
= rechter Arm – linker Arm)
= rechter Fuß – linker Fuß)
Anhand der Widerstandsverteilungen im Körper berechnet die Software BodyComp V 8.5 die
Verteilung der Fettfreien Masse und der Fettmasse im
Körper. Die Verteilungsmuster werden statistisch über die
Korrelation zu Dexa-Kompartimentmessungen berechnet.
(Dual-Energy-X-Ray). Beim Dexa-Verfahren werden die
Fettfreie Masse und die Fettmasse mit Hilfe schwacher
Röntgenbilder des Körpers ermittelt. Abb.9: Röntgenbild:
Die Software BodyComp V 8.5 zeichnet ein individuelles Fettverteilungsmuster des menschlichen
Körpers. Das Bild der Fettfreien Masse unterscheidet nur männlich/weiblich - variiert jedoch nicht
mit der berechneten Masse an FFM. Die gelb gefärbte Fettmasse mit dem Fettvolumen verändert
sich analog zur berechneten Fettmasse:
Abb. 10: Segmentale Auswertung
Hinweis: die Verteilung des Körperfettes auf die einzelnen Körpersegmente kann mit BIA-Messungen nur
abgeschätzt werden. Die berechnete Fettverteilung auf die einzelnen Segmente kann mit erheblichen
Schwankungsbreiten versehen sein und sollte als Trend betrachtet werden.
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4.1
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Segmentale Berechnungen
Das BIACORPUS RX 4000 Messgerät misst den Widerstand von 4 Strecken (Segmenten) im
Körper :
Die segmentale Auswertung von
Körpermessungen beruht auf
der Feststellung, dass die
Widerstände im Körper nicht
gleichmässig auf die
Körpersegmente verteilt sind.
Da der Rumpf meist den
größten Durchmesser hat,
entwickelt er den geringsten
Anteil des Körperwiderstandes.
Die Beine hingegen machen
häufig 60-80% des
Ganzkörperwiderstandes aus.
Am Beispiel einer schlanken Läuferin (59 kg Gewicht), können deutlich die unterschiedlich stark
trainierten Körpersegmente aufgezeigt werden:
Der Widerstand Rz von Arm zu Arm
liegt mit 701 Ohm extrem über dem
Widerstand der Beine mit 541 Ohm
Widerstand.
Erklärung: (je höher Rz desto weniger
Körperwasser / Muskulatur) im
Segment.
Der Phasenwinkel der Beine liegt mit
7,0° im oberen Bereich, während der
Phasenwinkel in den Armen mit 5,8°
deutliches niedriger ist.
Bei der Ganzkörpermessung werden
mittlere/gute Werte ermittelt, die eine insgesamt gut trainierte Person mit einem Phasenwinkel von
6,3 (Messung RARF) vermuten lassen. Real ist die FFM der Athletin in den Beinen überdurchschnittlich und im Oberkörper normal bis kräftig ausgeprägt.
Die Software BodyComp 8.5 enthält Berechnungsformeln, die in der Lage sind, die
unterschiedlichen Körper-Symmetrien zu erkennen und die Körperzusammensetzung des ganzen
Körpers entsprechend genau zu berechnen. Hierzu wurden pro Geschlecht über 100
Vergleichsmessungen zwischen DEXA Messungen und segmentalen BIACORPUS RX 4000
Messungen ausgewertet, die zu einer Übereinstimmung der Berechnung des Körperfettes mittels
BIA zu DEXA von über 96% geführt haben.
Bei der Auswahl der Probanden wurde besonders darauf geachtet möglichst viele unterschiedliche
Körper-Symmetrien in die Auswertung aufzunehmen. So wurden stark übergewichtige Personen
ebenso ausgewertet wie anorektische Probandinnen, Extremsportler ebenso wie vollkommen
untrainierte Personen. Die Altersverteilung lag zwischen 20 Jahren und 77 Jahren.
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4.2
Leitfaden BIA-Auswertung
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Genauigkeit der Ganzkörperberechnungen mit segmentaler BIACORPUS
Messung:
Beispiel: 78 Frauen von 20 – 77 Jahren
R (square adj) = 0,983
Durchschnittliche Abweichung: 1,45 kg Fett
Insbesondere bei Proband/Innen mit extremer
Körperzusammensetzung fallen die Unterschiede
besonderst stark auf. Dies betrifft auch Fälle, bei
denen bisher aufgrund von stark abweichenden
Hydratationsverhältnissen in den Extremitäten die
Messungen zu nicht auswertbaren oder vollkommen
unplausiblen Ergebnissen geführt haben.
4.2.1 Segmentalmessung Beispiel 1: Extreme Anorexie
bei Mangelernährung (Ödembildung)
Frau 22 Jahre, Größe 1,76 m, Gewicht 38,2 kg (BMI = 12,3)
Ganzkörpermessung rechte Seite:
Rz = 614; Ohm Xc = 35 Ohm ; Phasenwinkel 3,3
Ergebnis der Körperfettberechnung nach Sun et al. [20]: - 5,85 kg
Fazit: Proband ist mit herkömmlichen Formeln nicht auswertbar!
Ergebnis der Körperfettberechnung nach
MEDI CAL Segmentformel:
Auffällig ist insbesondere die
Beinmessung. Rz = 442 Ohm !
(Hinweis auf Beinödeme) !
4.2.2 Segmentalmessung Beispiel 2: Onkologie
Mangelernährung in der Onkologie mit Beinödem
Mann, 77 Jahre, Größe 1,72 m, Gewicht 50,5 kg (BMI 17,1)
Ganzkörpermessung rechte Seite:
Rz = 493; Ohm Xc = 23 Ohm ; Phasenwinkel 2,7
Ergebnis der Körperfettberechnung nach Sun et al. [20]: - 4,53 kg
Fazit: Proband ist mit herkömmlichen Formeln nicht auswertbar!
Ergebnis der Körperfettberechnung nach
MEDI CAL Segmentformel:
Auffällig ist insbesondere die
Beinmessung. Rz = 437 Ohm !
(Hinweis auf Beinödeme) !
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5.
Leitfaden BIA-Auswertung
Seite 13 von 36
BodyComp Nomogramme
Bivariate Normwertverteilung von BIA-Werten
als graphische Methode zur
Interpretation des Ernährungs- u. Hydratationszustandes (Dichteellipsen)
Abb. 11:
Nomogramm (Dichteellipsen)
95%
75%
50%
5.1
Die Normwertverteilung nach Prof. Piccoli, (Univ. Padova)
(n. Prof. Piccoli, Kidney Int., Vol 46, (1994) S. 534 - 539) :
Das Nomogramm stellt die Normalverteilung der bioelektrischen Widerstände Resistanz (Rx) und
Reaktanz (Xc) geteilt durch die Körpergröße [m] graphisch dar.
Die Messwerte Resistanz und die Reaktanz aus der BIA-Messung werden jeweils durch die
Körpergröße [m] dividiert und die Ergebnisse in die bivarianten Normalverteilungsellipsen
eingetragen. Die Ellipsen umfassen statistisch 50 % (grün), 75 % (blau) und 95 % (rot) Personen
aus der gesunden mitteleuropäischen Population.
Die Auswertung von BIA-Messungen mit Hilfe des Nomogramms ermöglicht Aussagen über den
Hydratationsstatus und den Ernährungsstatus des Probanden bezüglich seiner Fettfreien
Masse.
Wichtiger Hinweis: Da die Körperfettmasse den Messstrom kaum beeinflusst, werden
Änderungen der Fettmasse in den Nomogrammen praktisch nicht sichtbar!
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5.2
Leitfaden BIA-Auswertung
Seite 14 von 36
Beurteilung des Hydratations- und Ernährungszustandes mit Nomogrammen
Abb. 12: Nomogramm - Beurteilungsschema:
Richtung geringerer
Körperwassergehalt
evtl. Dehydratation ?
Messpunkt :
je weiter
links der
Mittelachse
= mehr
Muskulatur
(BCM)
Messpunkt:
je weiter rechts von
der Mittelachse:
= weniger
Muskulatur (BCM)
Richtung Wassereinlagerung
(evtl. ECW ansteigend ?,
Ödeme ?)
5.2.1 Interpretation von Nomogrammen:
Die vertikale Achse der Ellipsen ist als Median für die Zellmasse BCM zu interpretieren:
- Messpunkte links von der Vertikalachse werden bei Personen mit ausreichender
Körperzellmasse gemessen.
- Messpunkte rechts von der Vertikalachse deuten auf eine geringe Körperzellmasse bzw.
Mangelernährung hin.
Zur Beurteilung des Ernährungszustandes gilt:
- je weiter links ein Messpunkt liegt, desto positiver ist der Ernährungszustand zu
beurteilen.
2.) Die horizontale Achse gibt einen Hinweis auf die Körperhydratation. Generell gilt: je höher und
je weiter rechts die Messpunkte liegen, desto weniger Körperwasser enthält der Körper.
Eine Aussage über den Hydratationszustand des Körpers anhand der Dichteellipsen zu treffen, ist
jedoch nur mit viel Erfahrung und mit zusätzlichen Parametern möglich.
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5.3
Leitfaden BIA-Auswertung
Seite 15 von 36
Populationsspezifische Dichteellipsen:
Für die Bestimmung der Piccoli-Dichteellipsen wurden laut Publikation von Prof. Piccoli (Kidney
Int., Vol 46, (1994) S. 534 - 539) insgesamt 218 erwachsene Europäer untersucht:
- 86 gesunde Personen (38 Männer, 48 Frauen, Alter 16-66 Jahre)
- 55 Personen mit schwacher Niereninsuffizienz (31 Männer, 24 Frauen, Alter 18 – 75 Jahre)
- 36 Personen mit schwerer Niereninsuffizienz (19 Männer, 17 Frauen, Alter 17-75 Jahre)
- 41 Personen mit Adipositas (BMI > 31 kg/m2) (9 Männer, 32 Frauen, Alter 24 – 71 Jahre)
Die Datenlage wurde 1995 auf 726 gesunde und ältere Personen erweitert.
- 354 Männer (Durchschnittalter 48 Jahre, 15-85J (davon n= 95 von 65-85J), BMI 16 – 31 kg/m2)
- 372 Frauen (Durchschnittalter 50 Jahre, 15-85J (davon n= 92 von 65-85), BMI 16 – 31 kg/m2)
(Lit.: Am J Clin. Nutr. 1995;61:269-70: Bivariate normal values of the bioelectrical impedance vector in addult and elderly
populations, Piccoli et. al.)
Die Ellipsen nach Prof. Piccoli umfassen demzufolge ein extrem inhomogenes Probandenfeld.
- Vorteil:
die Ellipse bildet eine sehr weit gestreute Normalpopulation ab.
- Nachteil:
keine Referenzellipse für spezifische Populationen (Alter, Größe, BMI usw...) .
Um die Normalverteilung von gesunden Frauen im Alter von 30 mit einer Größe von 165 cm
darzustellen benötigt man demzufolge eine möglichst große Vergleichspopulation von 30-jährigen
gesunden Frauen mit einer vergleichbaren Größe.
Für die populationsspezifischen Dichteellipsen der Software BodyComp V 8.5 wurden insgesamt
ca. 273 000 phasensensitive Messungen gesammelt. Aus diesem Messpool filtert die Software
nach den Parametern Alter, Größe, Geschlecht und Körperfettanteil Messungen und erstellt
automatisch zur untersuchten Person passende Referenzellipsen.
5.3.1 Angaben zur Quelldatenbank in BodyComp V 8.5, Beispiele:
Herkunft der Daten: Nahezu alle Messdaten stammen aus Ernährungsberatungsstellen mit dem
Schwerpunkt Gewichtsreduktion. Daraus resultieren hohe BMI-Durchschnittswerte und ein
massiver Überhang an weiblichen Messungen.
- Anzahl N an Messungen:
273.913 Messungen
davon weiblich:
227.202 Messungen (82,95 %)
davon männlich:
46.711 Messungen (17,05 %)
Abb. 13
Altersverteilung: von 10 bis 90 Jahre
Abb. 14:
BMI-Verteilung: durchschnittlicher BMI: 28,5
Ø Alter: 43,6 J
σ = 13,98 Jahre
Frauen : 29,6
Männer: 28,3
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Die folgenden Normalellipsen zeigen beispielhaft die Abhängigkeit der Normalellipsen von Alter
und BMI:
5.3.2 Frauen, Alterseinfluss:
die blau schattierten Ellipsen sind alterspezifisch, die große Ellipse stellt die Referenzellipse nach
Piccoli dar:
Alter 15 – 20 Jahre,
n = 3.224 Messungen
Alter 31-50 Jahre
n = 65.581 Messungen
Alter 71 – 90 Jahre
n = 2.598 Messungen
5.3.3 Frauen, BMI-Einfluss:
die blauen Ellipsen sind BMI-spezifisch, (große Ellipse = Piccoli)
BMI 20 – 25 kg/m2
n = 32.407 Messungen
BMI 31 – 35 kg/m2
n = 16.044 Messungen
BMI 40 – 45 kg/m2
n = 2.000 Messungen
5.3.4 Frauen, Größen-Einfluss:
die vollfarbenen Ellipsen sind Größen-spezifisch für Frauen im Alter von 25-60 Jahre, die schwach
schattierte Ellipse stellt die Ellipse nach Piccoli dar:
Größe 148 – 152 cm
n = 3.883 Messungen
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Größe 174 – 178 cm
n = 12.333 Messungen
Größe 183 – 187 cm
n = 519 Messungen
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5.3.5 Frauen, Einfluss des Körperfettanteiles innerhalb einer BMI-Klasse:
die vollfarbenen Ellipsen sind Körperfettanteil-spezifisch für Frauen im Alter von 25-60 Jahre, die
schwach schattierte Ellipse stellt die Ellipse nach Piccoli dar:
Frauen: BMI 22-24, Fettanteil < 22 %
Frauen: BMI 22-24, Fettanteil > 20 % und < 35 %
Der Körperfettanteil spielt für die BIA-Messung zwar keine Rolle, aber bei gleicher Größe und
Gewicht sind die Körper unterschiedlich zusammengesetzt:
Der Anteil der FFM der Frauen im linken Bild ist definitiv höher als die der Frauen im rechten Bild
mit höheren Fettanteilen – ergo niedrigerer FFM.
Durch den höheren Anteil der FFM verschiebt sich die Ellipse innerhalb einer engen BMI Klasse
deutlich nach links und die horizontale Achse fällt nach unten ab.
Wichtig: Insbesondere bei den relativ niedrigen BMI
Klassen unterhalb von 25 kg/m2 muss aufgrund der
Herkunft der Daten der Anteil der Personen mit hohem
Fettanteil
für die Erstellung von „Zielellipsen“
herausgefiltert werden. Das Schaubild zeigt die
Verteilung des Fettanteiles bei Männern und Frauen
mit einem BMI von 22-24:
Abb. 15:
Fettmasse in % (M/F)
Verteilung bei BMI 22-24
Die Zielellipsen in BodyComp V 8.5 werden anhand
von Messdaten erstellt, deren berechneter Fettanteil
zwischen
18 und 30% bei Frauen
liegt.
16 – 28 % bei Männern
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5.3.6 Zielellipsen in BodyComp V 8.5:
BodyComp V 8.5 erstellt die Zielellipsen wie folgt:
1.)
Die Daten des aktuellen Probanden werden ausgelesen: Geschlecht, Alter und Größe
2.)
Aus der Datenbank mit 273.913 Messungen werden dazu passende Messungen innerhalb
von festen „Variationsbreiten“ geladen und die Zielellipse berechnet.
Die Kriterien für die Datenauswahl sind: Geschlecht, Alter, Größe, Fettanteil.
3.)
Die Zielellipse wird vollfarbig dargestellt. Ein Klick auf die Ellipse öffnet ein Fenster mit den
statistischen Angaben und den Variationsbreiten zur Zielellipse:
Die Zielellipsen existieren in BodyComp V 8.5 für Personen von 10 bis 90 Jahren. Die Kinderellipsen sind jedoch nur mit zusätzlicher Freischaltung für die Kinderausdrucke zugänglich.
5.3.7 Kinderellipsen:
Die Einteilung der Kinder in Klassen erfolgt nach anderen Kriterien als bei Erwachsenen. Ein
Grund sind die geringeren Messzahlen (die sich hoffentlich in Zukunft erhöhen) und die starke
Abhängigkeit der Messungen von der Körpergröße. Der Focus der Datentrennung liegt in der Tat
nicht nur beim Alter sondern hauptsächlich bei der Körpergröße. Hierzu mehr im Kapitel 10.
Abb. 16: Beispiel
Kinderellipse für Jungen
und Mädchen von 10-13:
(ab 14 Jahren unterscheiden
sich Jungen und Mädchen
signifikant in der BIA Messung
und werden getrennt dargestellt)
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6.
BIA-Messung : Berechnete Parameter
6.1
Gewichtsbezogene Parameter
Seite 19 von 36
6.1.1 Broca Index
Zur Beurteilung des Ernährungszustandes wurden im Laufe der Jahre aus praktischen Gründen
vor allem Referenzwerte mit Bezug auf das Körpergewicht erstellt.
Der französische Chirurg Paul Broca entwickelte den sogenannten Broca-Index indem er das
tatsächliche Gewicht durch das „Broca-Normalgewicht“ dividierte und folgenden Zusammenhang
formulierte:
Normalgewicht Männer [kg]:
Normalgewicht Frauen [kg]:
Körpergröße [cm] – 100
(Körpergröße [cm] – 100) * 0,9
(modifiziert)
Broca-Index: = gemessenes Körpergewicht / errechnetes Broca-Gewicht
Werte über 1 signalisieren Übergewicht, Werte unter 1 deuten auf Untergewicht.
6.1.2 BMI: Body Mass Index BMI = (kg / m2 )
Ein modernerer Parameter nutzt das Verhältnis der Körpergröße zum Gewicht der Person:
Der sog. Body Mass Index [BMI] stellt das Körpergewicht in kg relativ zur Körpergröße2
Es wird also ein Bezug zwischen Gewicht und Körperoberfläche (m2 ) erstellt, wobei man von
starkem Übergewicht (Adipositas) bei Personen mit einem BMI über 30 spricht.
Abb. 17: BMI-Einteilung:
6.2
BIA-Parameter
Alle gewichtsbezogenen Referenzwerte haben den Nachteil, dass Sie nur das Gesamtgewicht
beurteilen, jedoch nicht unterscheiden können, ob das Gewicht durch Muskulatur oder Fettgewebe
zustande kommt. Muskelgewebe ist beispielsweise wesentlich schwerer als Fettgewebe, weshalb
sehr muskulöse Menschen weit überhöhte Körpergewichte aufweisen. Kraftsportler mit 1,70 Größe
wiegen häufig 90 – 100 kg und weisen in dieser Gewichtsklasse einen BMI von 31,1 bis 34,6 auf,
obwohl Sie definitiv nicht adipös sind.
Umgekehrt gibt es viele Frauen, die an sich normalgewichtig sind, dies jedoch auf einen sehr
niedrigen Muskulatur- und gleichzeitig hohen Fettanteil zurückzuführen ist.
Insbesondere Frauen, die auf Ihre Figur achten und regelmäßig Diäten mit den verschiedensten
„Strategien“ durchführen, laufen (insbesondere bei den sog. „Crash-Diäten“) Gefahr infolge von
Eiweißmangel während der Diät kein Körperfett abzubauen, sondern körpereigene Muskulatur.
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JoJo-Effekt: Nach einem eventuellen BCM-Verlust durch eine Diät oder Hungern kommt es häufig
zu dem bekannten Jo-Jo-Effekt, bei dem durch schnelle Fetteinlagerung häufig wieder das alte
Gewicht erreicht wird. Während der Diät hat sich die Körperstruktur negativ entwickelt: Die
Muskulatur hat sich zurückgebildet, während der Fettanteil gestiegen ist. Der Leistungsumsatz ist
jedoch aufgrund der fehlenden Muskulatur gesunken – und bei normalem Essverhalten wird häufig
mehr Energie aufgenommen als verbraucht werden kann. Aus diesem Grund sollte man während
einer Diät die BCM kontrollieren und durch Sport und Bewegung einem Muskelabbau vorbeugen.
Abb. 18: Crash Diät
7.3
Abb. 13: Optimaler Diätverlauf
BIA-Referenzwerte bezüglich der Muskulatur
7.3.1 Zellanteil
Der Zellanteil beschreibt den Anteil der BCM (Muskulatur) an der Fettfreien Masse. Der
Zellanteil sollte bei 50 – 56 % liegen. (Altersabhängige Variationen sind in der Software
hinterlegt)
BodyComp V8.5 gibt den Zellanteil als Balkendiagramm mit Referenzbereichen an.
Zellanteile unter 50 % sind ein Indiz für eine vorliegende Mangelernährung, können aber
auch durch sehr große Wassereinlagerungen in die fettfreie Masse entstehen.
Zellanteile über 56 % können entweder durch besonders hohe Muskulaturanteile oder
durch starke Dehydration der Fettfreien Masse zustande kommen.
7.3.2 BCM
(BCM = Körperzellmasse)
BodyComp V 8.5 stellt die BCM mit Balkenreferenzwerten dar.
Als Referenzgewicht für die BCM-Grenzwerte wird prinzipiell das Normal-Gewicht verwendet.
(Frauen = Broca*0,95 / Männer = Broca * 1)
BCM Untergrenze:
BCM Normalwerte:
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Normalgewicht X 0,3
> Normalgewicht X 0,4
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7.5
Leitfaden BIA-Auswertung
Seite 21 von 36
BIA-Referenzwerte bezüglich des Fettgehaltes
Für den Fettgehalt des Körpers existieren Empfehlungen der WHO, die in der Datenbank von
BodyComp V8.5 alters- und geschlechtsspezifisch hinterlegt sind.
BodyComp V8.5 stellt den Fettgehalt als Balkendiagramm dar, in dem die Referenzbereiche
automatisch als Begrenzungslinien hinterlegt sind. Der Fettgehalt wird zudem in kg und in % des
Körpergewichtes angegeben:
Abb. 19: Bildschirm und Ausdruckdarstellung
der Referenzbalkendiagramme
7.6
BIA Parameter und Referenzwerte bezüglich der Körperhydratation:
7.6.1 Gesamtkörperwasser (TBW = Total Body Water)
Das Gesamtkörperwasser TBW wird in Liter anhand von validierten Formeln berechnet.
BodyComp V 8.5 nutzt für die Berechnung des Gesamtkörperwassers die Berechnungsformeln
von Sun et. al aus dem Jahr 2003 [siehe Literatur: 20]
Abb. 19: Der Wassergehalt des Körpers wird über eine
Isotopenverdünnungsmethode (mit Deuterium als
Marker) gemessen und parallel die BIA Werte ermittelt.
Die Übereinstimmungen zwischen BIA-TBW und
Deuterium TBW sind meist sehr hoch. Hier eine
Auswertung mit 44 Probanden:
Für den Wassergehalt lassen sich jedoch ohne
weiteres keine Empfehlungen aussprechen, denn der
Fettanteil im Körper beeinflusst den Wassergehalt
extrem.
Körperfett enthält nur ca. 15-20 % Wasser. Je höher
der Fettanteil, desto niedriger der Wassergehalt des
Körpers.
7.6.2 Extrazellulärwasser (ECW)
Der Anteil des Gesamtkörperwassers im Extrazellulärraum gibt Auskunft über die
Hydratationsverhältnisse. Das ECW% bezogen auf das TBW ist ein guter Hinweis auf das
Hydratationsverhältnis, das stark von hormonellen Einflüssen, dem Nährstoffangebot
(insbesondere Eiweiß), Organfunktionen (Niere, Leber, Herz), Venenfunktion usw. beeinflusst wird.
BodyComp V 8.5 stellt das ECW% als Referenzbalken dar:
Problematisch wird die Interpretation, wenn die Person entweder extrem viel - oder wenig
Muskulatur aufweist. Bei niedriger BCM ist das ECW% im Normalfall erhöht . Bei hoher BCM ist
das ECW% im Normalfall niedrig.
Das ECM / BCM Verhältnis weist demzufolge eine Abhängigkeit von der BCM auf.
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7.6.3 Wasserbalance
Je höher die BCM, desto niedriger fällt meist das
ECM/BCM Verhältnis aus. Je weniger Muskulatur ein
Körper enthält („schlanker“), desto weniger Wassermenge
enthält der Körper in der BCM – während das versorgende
ECW anteilig höher ausfällt. Das ECW% steigt bei
schlanken Personen meist an, während das ECW% bei
sehr muskulösen Personen oft auffällig niedrig ist.
Um die Interpretation des ECW% einfacher zu gestalten,
enthält BodyComp V 8.5 die statistisch passende Menge
an ECW% passend zur Menge an BCM = Wasserbalance
Wasserbalance-Werte um den Median (0) sind
unauffällig, Wasserbalance-Werte über +100 zeigen
ein auffällig hohes ECW an, während Werte von
–100 eine relativ eher trockene ECM anzeigen.
Die Wasserbalance stellt die Perzentilen des
Verhältnisses von ECW% zur aktuell vorliegenden BCM als Balken dar.
Perzentile
5 25 50
75
95 %
7.6.4 Darstellung der Normalverhältnisse der Impedanzmessung Rz/H - Xc/H:
Bei phasensensitiven Messungen fällt auf, dass das Verhältnis von Rz zu Xc häufig in der Nähe
von 10:1 liegt. Xc beträgt meist 1-3 Ohm mehr als 1/10 von Rz. Wir haben diese Beobachtung
statistisch ausgewertet und haben aus 273.913 Messungen die Normalperzentilen der Messwerte
RZ/H und Xc/H abgebildet (geschlechtsabhängig, nicht für Kinder).
Abb.23: Rz/H-Xc/H Perzentilen
95%
Median
5%
Am Bildschirm gruppiert BodyComp V 8.5 die
Perzentilen mit dem Zielnomogramm.
Im Ausdruck „Messprotokoll“ werden nur die
Perzentilen dargestellt:
Werte im blauen Bereich stammen von Messwerten
mit relativ niedrigem Xc: (Trend = ECW hoch)
In Richtung gelb sind die Xc-Werte höher als der
Durchschnitt. (Trend = ECW niedrig)
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8
Leitfaden BIA-Auswertung
Seite 23 von 36
Die Zelle als Kondensator
Die Körperzellmasse kann mit der bioelektrischen Impedanzmessung bestimmt werden, da sich
die Zelle wie ein Kugelkondensator im Wechselstromfeld verhält. Die Körperzellmasse wächst
proportional zum Phasenwinkel und zur Reaktanz (Xc). Validierungsstudien nutzen die
Ganzkörperkaliumbestimmung, denn das Körperkalium befindet sich zu 98% im Zellinneren. Durch
Korrelation von Ganzkörperkalium mit BIA-Messergebnissen erhält man Gleichungen zur
Bestimmung der Körperzellmasse (BCM).
Abb. 24: Zelle als Kondensator:
Extrazellulärvolumen:
mit Natriumionen - leitet
den Strom !
Zellwand: besteht aus
Lipid-Doppelschicht:
sperrt den Stromfluss!
Na+ Na+
Na+
Na+
K+ K+ K+ K+
Na+
K+ K+ K+ K+
Na+
K+ K+ K+ K+
Na+
K+ K+ K+ K+
Na+ Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Zellinneres: mit Kalium als
Leition - leitet den Strom!
8.1
Zellhydratation und Extrazellulärvolumen
Die Hydratationsverhältnisse zwischen ECM und BCM können sich wie folgt verändern:
8.1.1 Normalverhältnis ECM / BCM:
Die Zellen sind normal hydriert, das Extrazellulärvolumen
beträgt ca. 45% des Zellvolumens. Der Parameter
Wasserbalance liegt in der Nähe des Medians. ECM/BCM ist
dann meist = 0,9:
8.1.2 Extrazelluläre Wassereinlagerung:
Das extrazelluläre Volumen kann sich durch äußere Einflüsse
enorm vergrößern. Beispielhaft seien folgende Ursachen
genannt: Ödembildung bei Herzinsuffizienz, hormonell bedingte
Wassereinlagerung (z.B. Östrogene), Niereninsuffizienz,
Hungerödeme, Venenschwäche, Lymphödeme usw...
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Leitfaden BIA-Auswertung
Seite 24 von 36
Die Hydratation der Körperzellen ist im pathologischen Fall meist ebenso verändert. Bei
Mangelernährung und hormonellen Veränderungen verlieren die Zellen Ihr Körperwasser an die
ECM und sorgen so für die Ausdehnung des ECW. Bei äußeren Ursachen wie z.B.
Niereninsuffizienz staut sich zusätzliches Wasser im Extrazellulärraum. In jedem Fall werden die
Phasenwinkel der BIA Messung absinken.
Ein typisches Bild bei Beinödemen. Die Wasserbalance liegt weit über 100 und zeigt die
Ausdehnung des ECW mit extrem überhöhten Werten:
8.1.3 Dehydratation:
Bei Flüssigkeitsmangel kann das Extrazellulärvolumen stark
verringert sein. Extremes Training oder Hormoneinfluss von
Testosteron kann die normale Wasserbalance in Richtung
Zellinneres verschieben. In allen Fällen von Dehydration steigen
die Phasenwinkel deutlich an. Dehydratation tritt bei allen
Zuständen der Zellmasse auf. Zur weiteren Interpretation
verweisen wir auf die Beispielauswertungen.
Die Wasserbalance ist meist in Richtung negativer Werte
verschoben:
8.2
Zellfunktion und Hydratation:
Die Hydratation der Körperzellen ist nach Heussinger [19] als Maß für die Zellfunktion geeignet.
Die Körperzellmasse kann innerhalb von Tagen um mehrere Kilogramm schwanken, was nicht
bedeuten muss, dass tatsächlich Zellen abgebaut werden, sondern meist sind Umstellungen der
Zellfunktionen für erhebliche Hydratationsschwankungen in den Zellen verantwortlich.
Sinkende Körperzellmassenwerte sind ein Indiz für Mangelernährung oder Dehydration des
Körpers. Oft sind abnehmende Körperzellmassenwerte auch verbunden mit starken Einlagerungen
von Wasser in die Extrazellulärbereiche. Bei dieser Entwicklung ist es möglich, dass bei
zunehmendem Körperwasseranteil die Körperzellmasse abnimmt.
Bei extremer Mangelernährung besteht die Gefahr, dass der Körper seine eigenen Zellen als
Energielieferanten abbaut und somit die Fähigkeit des Körpers, Energie zu verbrennen, abnimmt.
Deshalb ist es unbedingt notwendig die Körperzellmasse besonders zu beachten und zu erhalten.
Dies kann durch eine bedarfsgerechte (evtl. eiweißangereicherte) Ernährung in Verbindung mit
einem angepassten Bewegungsprogramm erreicht werden. Die Körperzellmasse sollte
insbesondere bei konsumierenden Erkrankungen wie Krebs und Niereninsuffizienz, aber auch bei
geringer Nahrungszufuhr während einer Diät beachtet werden.
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8.3
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Seite 25 von 36
Möglichkeiten der Hydratationsveränderungen in der FFM:
Zellzustand:
Auswertungsparameter in BodyComp V 8.5:
1.) Normalhydratation:
Nomogramm: Messpunkte zentral
Wasserbalance:
nahe Median
BCM und Phasenwinkel: normal
2.) ECW vergrößert
Nomogramm: Messpunktetrend: untere Hälfte
Wasserbalance:
> 50
BCM und PA: PA niedrig, BCM o.k.
BCM normal hydriert
3.) ECW vergrößert
Beispiel: Wassereinlagerung
Nomogramm: Messpunkte: Trend in Richtung Abschnitt D (rechts unten)
Wasserbalance:
> 100
BCM und PA: PA niedrig, BCM niedrig
BCM reduziert
4.) ECW vergrößert
mögliche Ursache (Beispiel): Kachexie (Hunger) ...
Nomogramm: Messpunkte: Trend in Abschnitt A (links unten)
Wasserbalance:
> Median
BCM und PA: PA normal, BCM hoch
BCM vergrößert
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mögliche Ursache (Beispiel): Metabol. Syndrom, Hyperinsulinämie ...
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Leitfaden BIA-Auswertung
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Zellzustand:
Auswertungsparameter in BodyComp V 8.5:
5.) ECW verringert
Nomogramm: Messpunkte: Trend in Richtung Abschnitt A/B (links)
Wasserbalance:
< Median
BCM und PA: PA hoch, BCM hoch
BCM vergrößert
Beispielursachen: Ausdauertraining, Sport
5.) ECW verringert
Nomogramm: Messpunkte: Trend in Richtung Abschnitt B/C (oben)
Wasserbalance:
< Median
BCM und PA: PA hoch, BCM normal
BCM normal
6.) ECW verringert
Beispielursachen: Trinkvolumen nicht ausreichend ...
Nomogramm: Messpunkte: Trend in Richtung Abschnitt C (rechts oben)
Wasserbalance:
< Median
BCM und PA: PA normal, BCM niedrig
BCM verringert
Beispielursachen: Anorexie, Hungerphasen ...
Die bis hier aufgeführten Fälle sind selbstverständlich beispielhaft und in keiner Weise vollständig.
Der menschliche Körper kann sich in vielen Parametern deutlich von den vorgelegten
Standardfällen unterscheiden, weshalb diese Auflistung nur exemplarisch sein kann. Zudem sei an
dieser Stelle darauf hingewiesen, dass alle BIA-Messergebnisse auf statistischen Grundlagen
beruhen und wie bei jeder Statistik Ausnahmen die Regel bestätigen. Im Zweifelsfall sollte daher
allein aufgrund der vorliegenden BIA-Messdaten keine Diagnose abgeleitet werden, sondern
weitere diagnostische Mittel zur Absicherung der Ergebnisse hinzugezogen werden.
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9.
Leitfaden BIA-Auswertung
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Verlaufsbeobachtungen
Besonders wertvoll ist die Beobachtung der Patientenentwicklung im Verlauf einer Behandlung:
z.B. Adipositasberatung: Ausdruck Balkenverlauf Abb. 25: Balkenverlauf
Im Verlaufsausdruck wird die Gewichtsentwicklung
immer im Zusammenhang mit der Entwicklung der
BCM, des ECW% und des Fettanteiles dargestellt, so
dass sofort erkannt werden kann, wie sich die
Körperzusammensetzung im Lauf der Zeit verändert.
Das nebenstehende Beispiel zeigt an sich einen
positiven Diätverlauf mit nahezu konstantem PA, Von
Messung 2 auf 3 ist jedoch schön zu erkennen, dass
eine kurze Hungerphase zum Anstieg des
Extrazellulärwassers führt, während die Körperzellmasse in dieser Zeit abnimmt.
Derartige Entwicklungen (katabole Stoffwechsellage)
sind durch ausreichende Eiweisszufuhr aufzuhalten
und können sogar zu einem BCM- Aufbau (anabole
Stoffwechsellage) umgekehrt werden.
Der sinkende Fettanteil ist für den Patienten der Lohn
für die geleistete Ernährungsumstellung.
Das Männchen im oberen Bereich symbolisiert das
Geschlecht und zeigt blau eingefärbt die
Messstrecke. In diesem Fall immer die rechte
Körperhälfte.
10.
Auswertung von Kindermessungen
Kinder verändern sich während des Wachstums rasant. Mit den Veränderungen der
Körperproportionen ändert sich auch die BIA-Messung. Im Zeitbereich der Pubertät verändert sich
durch den hormonellen Einfluss offensichtlich auch die Leitfähigkeit des Gewebes. Um BIAReferenzwerte für Kinder zu erhalten, benötigt man demzufolge ein sehr engmaschiges
Datenspektrum mit möglichst vielen Messungen. Die erforderliche Datenmenge übersteigt die der
erforderlichen Menge bei Erwachsenen um ein Vielfaches, denn theoretisch sollte sowohl die
Größe, das Alter und das Geschlecht in möglichst engen Abständen berücksichtigt werden.
10.1
Datenlage bei Kindern:
Eine erste Sichtung von Kinderdaten im Jahr 2007 ergab einen sehr hohen Anteil an
Übergewichtigen unter den gemessenen Kindern. Hier offenbart sich ein praktisches Problem: ein
Grossteil der Messungen stammt aus Beratungsstellen für Übergewichtige und Kinder kommen
meist nur dorthin, wenn Sie übergewichtig sind.
An dieser Stelle wollen wir uns für viele tausend Messungen an Schulen und Kindereinrichtungen
bedanken, die uns den Aufbau eines repräsentativen Datenkollektives ermöglicht haben. Im
Moment liegen insgesamt ca. 9500 Messungen von Kindern im Alter von 10-19 Jahren vor. Es
bleibt zu hoffen, dass im kommenden Jahr noch ca. 5000 Messungen von Schulkindern
hinzukommen.
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Von den insgesamt ca. 9500 Messungen mussten mehr als 4000 ausgefiltert, da sie von stark
übergewichtigen Kindern stammen, die weit außerhalb der 97 % BMI-Perzentilen liegen (nach K.
Kromeyer, M. Wabitsch, D. Kunze et al.: Monatsschr. Kinderheilk. 149 (2001)). Es bleiben für die
Auswertung derzeit ca. 5200 Messungen übrig!
Abb. 26: Größenspektrum von Kindern (Alter 10-19,m,w, n= 5270):
Die Größendifferenzen betragen in
jeder Altersstufe mindestens 30
cm, ab 14 Jahren sogar bis zu 50
cm Größendifferenz innerhalb
eines Jahres.
Die Größe ist neben dem Alter ein
wichtiges Auswahlkriterium für die
Referenzklassen.
Abb. 27: Korrelation von Rz/H zur Größe von Kindern (Alter 10-19,m,w, n= 5270) :
Die Statistik zeigt den Median der Resistanz
geteilt durch die Größe in Metern. Es ist
deutlich erkennbar, dass zwischen der Größe
und Rz/H eine enge Korrelation besteht, die
jedoch nicht linear verläuft.
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Abb. 28: mittlerer BMI
Kinder 10-19 Jahre – Mädchen+Jungen:
Bei den 10-jährigen ist die Anzahl N noch gering
(n = 124). Bei den anderen Altersgruppen liegt
n > 200.
Insgesamt liegen die mittleren BMI Werte über
denen von Kromeyer/Wabitsch. Allerdings liegen
zwischen den Datenerhebungen auch mehr als 8
Jahre Differenz. Die nebenstehenden Daten
stammen aus norddeutschen Schulen aus dem
Jahr 2008.
Abb. 29: mittlere Rz und mittleres Xc nach Alter :
Kinder 10-19 Jahre – Mädchen+Jungen:
Der Einfluss der Pubertät ist deutlich zu
erkennen, insbesondere wenn man parallel dazu
die Reaktanz Xc nach Alter betrachtet:
Rz-Alter
Xc-Alter
10.2
Auswertungsparameter bei Kindern in BodyComp V 8.5:
Basierend auf den bisherigen Auswertungen haben wir uns dazu entschlossen, in die Software die
Berechnungen BCM und Fettmasse für die Kinder aufzunehmen. Allerdings muss man anführen,
dass es für diese Auswertungen nahezu keine Validierungsmessungen gibt. DEXA Messungen an
Kindern sind ethisch nicht vertretbar, was die Körperfettvalidierung bei Kindern sehr erschwert. Für
die Körperfettbeurteilung ist sicher die Verlaufsbeobachtung zuverlässiger als die
Absolutwertbestimmung.
10.2.1 Für die BCM gibt BodyComp V8.5 keine Referenzwerte aus, denn in der Literatur gibt es
keine gesicherten Daten zu BCM bei Kindern.
10.2.2 Die Perzentilen für den Zellanteil und das ECM/BCM Verhältnis wurden berechnet und
werden in den Ausdrucken für Kinder angegeben.
10.2.3 Dichteellipsen für Kinder: die Nomogramme für Kinder wurden berechnet und in Größen
und Altersklassen dargestellt. Die Stufen werden neben dem Nomogramm angezeigt:
10.2.4 Bauchumfang: basierend auf ca. 600 Messungen des Bauchumfanges von Kindern
wurden die BU-Perzentilen erstellt.
Falls der Bauchumfang in BodyComp V 8.5
eingegeben wird, werden die 25 und 75 % Perzentilen im Ausdruck dargestellt.
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Abb. 30: Kindernomogramme
Die Daten von 10- und 11-jährigen
Kindern lassen sich zu einer Gruppe
zusammenfassen, da parallel die Größe
zwischen 150 – 154 cm festgelegt
wurde. So kann erreicht werden, dass
trotz der 2-Jahres Spanne eine
homogene Wachstumsgruppe entsteht.
Insgesamt zeigt sich, dass bei der
Auswahl der Daten eine Kombination
der Parameter Alter und Größe zu
einem homogenen Datensatz führt.
Sortiert man die Kinderdaten nur nach
Größe, Alter oder gar BMI entstehen
häufig unförmige Ellipsen, die die
inhomogenität der Daten deutlich zeigen.
Abb. 31
Messprotokoll
für Kinder:
Das Messprotokoll enthält für Kinder
von 10-18 Jahren spezifische
Zielellipsen, die nach Größe und Alter
gestaffelt errechnet wurden.
Das Protokoll enthält die BMIPerzentilen nach nach K. Kromeyer,
M. Wabitsch, D. Kunze et al.:
Monatsschr. Kinderheilk. 149 (2001).
Das 3-Kompartiment-Modell zeigt das
Verhältnis der berechneten BCM zur
ECM. Die Absolutwerte an BCM und
ECM sind nicht angegeben, das
mittlere Verhältnis lässt sich jedoch
anhand der großen Anzahl an
Messungen berechnen.
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11.
Leitfaden BIA-Auswertung
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Beispielausdrucke:
Abb. 32: Messprotokoll: enthält möglichst viele Informationen der BIA Messung
Die blaue
Figur zeigt
an, dass alle
4 Segmente
gemessen
wurden.
Ist nur eine
Körperhälfte
gemessen,
bleibt eine
Hälfte weiss
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Abb. 33: Status-Bericht: mit erklärenden Texten
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Abb. 34:
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Segmentalbericht
Der Segmentalbericht enthält
eine Grafik, mit
der
die Fettverteilung
des Körpers veranschaulicht
werden
kann.
Die Fettverteilung
ändert sich je
nach
Fettanteil, die
Figur der FFM
bleibt
unverändert.
Das 3Kompartimentmodell und die
Zielnomogramme
sind identisch
zum
Messprotokoll.
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Abb 35:
Trend-Bericht ( 6 Messungen mit Trendkurven) zur deutlichen Darstellung der
Entwicklungsrichtung werden immer nur die Unterschiede zur Vormessung aufgetragen und als
Trend berechnet:
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12.
Leitfaden BIA-Auswertung
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