Bioimpedanzanalyse: Wie die BIA Ihre Körperzusammensetzung misst

Die bioelektrische Impedanzanalyse (kurz BIA) ist ein einfacher, nicht invasiver Test, bei dem mit Hilfe von Elektroden gemessen wird, wie elektrische Ströme mit niedriger Spannung durch den Körper zirkulieren.

BIA: eine Möglichkeit, Ihre Körperzusammensetzung zu beurteilen

Da die BIA dabei hilft, zu unterscheiden, wie Fettkörpermasse, Muskeln und Körperwasser im Körpergewebe verteilt sind, wird sie häufig zur Bestimmung der Körperzusammensetzung verwendet.

Wenn im Verhältnis zur mageren Körpermasse zu viel Fett vorhanden ist, spricht man von einer „veränderten Körperzusammensetzung“. Während sich viele Menschen nur auf das Gewicht konzentrieren, kann eine veränderte Körperzusammensetzung das Risiko für eine Vielzahl von Krankheiten, einschließlich Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Typ-2-Diabetes und Bluthochdruck erhöhen.

Daher kann die BIA eine kritische Beurteilung Ihrer Gesundheit sein. Im Folgenden erfahren Sie mehr über die Methode der BIA, ihre Vorgeschichte, Genauigkeit und mögliche Verfälschung.

Was ist bioelektrische Impedanzanalyse?

Die bioelektrische Impedanzanalyse (BIA), auch Bio-Impedanz genannt, ist die Messung des Widerstands biologischer Gewebe gegenüber dem Durchfluss eines Niederspannungsstroms.

Der menschliche Körper besteht aus verschiedenen Gewebearten, die unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Bei einer Spannung von etwa 70 Mikroampere (μA) fließt der Strom hauptsächlich durch die leitfähigsten Gewebe, wie Wasser oder Muskeln.

Durch Messung des Spannungsabfalls zwischen Quell- und Empfängerelektroden bestimmt die BIA den Widerstandsgrad dieser Gewebe gegenüber dem Stromdurchgang.

Dieser als „Impedanz" bezeichnete Widerstand (Z) entspricht dem Verhältnis der Spannung (V), gemessen zwischen 2 Punkten in Kontakt mit dem Gewebe, zur Stromstärke (I) der auf dieses Gewebe angewendeten Frequenz.

Die Impedanzberechnung lautet dann Z=V/I.

Eine Vier-Elektroden-Konfiguration für die BIA zwischen dem rechten Arm und dem rechten Bein.

Woher stammt die Messung der bioelektrischen Impedanzanalyse?

Obwohl die ersten elektrischen Impedanztests auf Georg Simon Ohm (1788-1854) zurückzuführen sind, wurde die Anwendung am menschlichen Körper und die Messung von biologischem Gewebe erst in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts theoretisiert.

IIn einem Aufsatz von 1962 mit dem Titel „Bioelektrische Eigenschaften von Gewebe. Impedanzmessung in der klinischen Medizin. Signifikanz der erhaltenen Kurven“ stellte der französische Arzt Thomasset zunächst eine Methode vor, bei der zwei Elektroden verwendet und zwei Stromfrequenzen verglichen wurden. Damit hatte nun jeder Arzt die Möglichkeit, die magere Körpermasse zu berechnen und somit den Ernährungszustand eines Patienten zufriedenstellend einzuschätzen.

Mit wachsendem Interesse an der Körperzusammensetzung entstanden mit der Zeit andere Methoden. 1994 einigten sich die National Institutes of Health (NIH) auf eine Technologiefolgenabschätzung, deren Zweck es war, „Ärzten eine verantwortungsvolle Beurteilung der Technologie der bioelektrischen Impedanzanalyse (BIA) zur Messung der Körperzusammensetzung zu ermöglichen“. (Quelle).

Wie gibt die bioelektrische Impedanzanalyse Aufschluss über die Körperzusammensetzung?

Die bioelektrische Impedanzanalyse wird heute im medizinischen Bereich weit verbreitet eingesetzt, um die Menge an Körperwasser, Körperfett und Skelettmuskulatur im Körper zu unterscheiden.

Die Analyse ermittelt zunächst das Gesamtkörperwasser (TBW). Dies ist die Flüssigkeitsmenge, die sich inner- und außerhalb Ihrer Körperzellen befindet. Bei einem Erwachsenen macht das Gesamtkörperwasser 45 bis 60 % des Gesamtkörpergewichts aus.

Die anderen Bestandteile – mit stärker isolierenden Eigenschaften wie Körperfett oder Haut – sind „widerstandsfähiger", d. H. Sie leiten Strom weniger effektiv.

Anhand von Verhältnissen der bei verschiedenen Frequenzen gemessenen bioelektrischen Impedanz schätzen komplexe Gleichungen die fettfreie Masse im Körper. Der Körperfettanteil wird schließlich vom Gesamtgewicht abgezogen.

Über die Körperzusammensetzung hinaus

Hinweis: Bioelektrische Impedanz ist auch eine in der Kardiologie verwendete Methode zur Beurteilung der Pulswellengeschwindigkeit, eines weiteren Biomarkers, der die Steifigkeit der Arterien zur Beurteilung der kardiovaskulären Gesundheit bestimmt.

Widerstand gemessen in Fettgewebe

In Fettgewebe ist der Widerstand (oder die Impedanz, oder "Z") hoch, und der gemessene Stromfluss (V) ist niedrig.

Widerstand gemessen in fettfreiem Gewebe

In Muskeln oder Wasser gibt es weniger Widerstand gegenüber dem Stromfluss, sodass der gemessene Strom (V) höher und die Impedanz niedrig ist.

Wie genau ist die bioelektrische Impedanzanalyse?

Das bei der bioelektrischen Impedanzanalyse verwendete Signal ist sowohl für Erwachsene als auch für Kinder völlig sicher und schmerzfrei. Jedoch wird die bioelektrische Impedanzanalyse für Menschen mit Herzschrittmachern nicht empfohlen.

Einerseits bezeugen viele wissenschaftliche Publikationen die Zuverlässigkeit, Präzision und Genauigkeit der BIA-Methode bei der Bereitstellung valider Schätzungen des Gesamtkörperwassers von Einzelpersonen.

Andererseits gibt es immer noch Bedarf an Standardisierung und Konsens bei bestimmten Faktoren, die die Testergebnisse verändern können. Einige dieser Faktoren werden in einer im American Journal of Clinical Nutrition veröffentlichten Studie mit dem Titel „Klinische Merkmale, die die Messungen der bioelektrischen Impedanzanalyse beeinflussen“ beschrieben.

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Umgebung

Es wird angenommen, dass Änderungen der Hauttemperatur aufgrund der Umgebung, in der die Messung durchgeführt wird, die Impedanz der Hautoberfläche beeinflussen, wie in einer wissenschaftlichen Arbeit im Journal of Applied Physiology ausführlich beschrieben wird: „Kontrollierte Umgebungs- und Hauttemperaturen sollten in die Standardisierung von BIA-Messungen einbezogen werden."

Hydratisierung

Da die Muskeln weitgehend aus Wasser bestehen, senkt eine Dehydrierung die Menge an Flüssigkeiten und Elektrolyten, die die Leitfähigkeit dieser Gewebe verringern könnten. Folglich würde die fettfreie Masse eher unterschätzt. Die Hydrationswerte schwanken im Laufe des Tages stark, weshalb ein wichtiger Faktor für eine genaue BIA-Schätzung die Konstanz ist.

Alter

Eine in 2017 veröffentlichte Studie im Journal of Bodywork and Movement Therapies, "Schätzung der Körperzusammensetzung bei Kindern und Jugendlichen durch bioelektrische Impedanzanalyse: Eine systematische Übersicht" zeigte eine perfekte Korrelation zwischen der BIA-basierten Schätzung der Körperzusammensetzung bei Kindern mit Referenzmethoden. Die Unterschätzung der fettfreien Masse ist jedoch nach wie vor ein Problem bei den BIA-Ergebnissen bei Kindern und Jugendlichen.

Massive Fettleibigkeit

Da die Gleichungen, die die fettfreie Masse aufgrund der Ergebnisse des Gesamtkörperwasseranteils interpretieren, auf Referenz-Bevölkerungsgruppen basieren, könnte die Schätzung der Körperzusammensetzung bei Personen, die als überfettet gelten, ungenau sein. Eine Studie mit dem Titel „Bewertung des viszeralen Fetts bei massiver Adipositas“ zeigte „eine Unterschätzung der Fettmasse bei adipösen Personen und steigende Fehlerquote mit zunehmendem BMI.“

Metallimplantate

Bei Personen, die Metallimplantate tragen, kann es vorkommen, dass der Körperfettanteil unterschätzt wird. Dieser Wert bleibt jedoch im Laufe der Zeit konstant, so dass sie ihre Veränderungen in der Körperzusammensetzung erfolgreich verfolgen können.

Welche verschiedenen Arten von BIA-Geräten gibt es?

Im Laufe der Jahre wurden viele Geräte entwickelt, um die bioelektrische Impedanz mit zunehmender Genauigkeit und Benutzerfreundlichkeit zu messen. Sie verwenden dieselbe Messmethode und unterscheiden sich hauptsächlich hinsichtlich der Anzahl der Elektroden und des Körperbereichs, der gemessen bzw. Geschätzt wird.

Neben dem Design dieser Geräte ist auch die Art und Komplexität des Algorithmus entscheidend, der zur Schätzung des Gesamtkörperwassers und der fettfreien Masse anhand der empfangenen Frequenzen eingesetzt wird. Zur Entwicklung dieser Algorithmen verwenden Wissenschaftler Körperfettstandards, die variieren können.

Die Verwendung smarter Waagen zur Messung Ihrer Körperzusammensetzung kann Ihnen helfen, Veränderungen zuverlässig und kostengünstig zu verfolgen, sofern die Messung auf einem gleichbleibenden Niveau bleibt.

BIA-Waagen

Diese Waagen sind in der Lage, den elektrischen Strom ein Bein hinauf- und das andere Bein hinunterzuleiten. Vor der Verwendung müssen die Nutzer ihr Alter, ihre Körpergröße und ihr Geschlecht eingeben.

Handgeführte BIA-Geräte

Auch als Hand-zu-Hand-Impedanzgeräte bezeichnet, messen sie die Bioimpedanz von Arm und oberem Rumpf.

Ganzkörper-Impedanzgeräte

Diese gängigen BIA-Geräte bestehen aus vier Elektroden, von denen jede auf einer Körperhälfte (links oder rechts) platziert wird und einen Strom vom Arm durch den Körper und das Bein leitet.

DSM-BIA

Die direkte segmentale Multifrequenz-BIA (oder DSM-BIA) ist das fortschrittlichste und zugleich teuerste Gerät zur bioelektrischen Impedanzanalyse. Dieses Gerät unterteilt den Körper in 5 Segmente und misst die Impedanz jedes Segments unabhängig voneinander.

Die Bioelektrische Impedanzanalyse (BIA) ist nach wie vor eine schnelle und sichere Methode zur Schätzung der Körperzusammensetzung bei Erwachsenen. Deshalb ist diese kostengünstige Alternative in Kliniken sowie in der Sportmedizin und anderen gesundheitsbezogenen Bereichen weit verbreitet. Viele Forschungsanstrengungen haben sich noch nicht auf einen Standard geeinigt, der die verbleibenden Fragen zu Interpretationsverzerrungen bei der BIA-Methode klären könnte. Dennoch hilft die Konsistenz der Messungen dabei, Veränderungen zuverlässig zu erkennen, was es für jeden einfach macht, Veränderungen in der Körperzusammensetzung nachzuverfolgen.

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