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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 die bioelektrische Impedanzanalyse?
Die bioelektrische Impedanzanalyse (BIA) oder Bio-Impedanzanalyse ist die Messung des Widerstands von Körpergewebe gegen einen schwachen Wechselstrom.
Der menschliche Körper setzt sich aus verschiedenen Gewebetypen zusammen, 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 die Messung des Spannungsabfalls zwischen Quell- und Empfängerelektroden bestimmt BIA den Widerstandsgrad dieser Gewebe gegenüber dem Stromdurchgang.
Dieser als „Impedanz“ bezeichnete Widerstand (Z) entspricht dem Verhältnis der Spannung (V) zwischen 2 Punkten, die sich auf beiden Seiten des Gewebes befinden, zur Intensität (I) der Frequenz des angelegten Stroms.
Die Impedanzberechnung ist dann Z=V/I.
Eine Vier-Elektroden-Konfiguration für BIA-Messungen 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 zeigt die BIA die Körperzusammensetzung an?
Die bioelektrische Impedanzanalyse wird heute in der Medizin eingesetzt, um die Menge an Körperwasser, Körperfett und Skelettmuskulatur in einem Körper zu unterscheiden.
Bei der Analyse wird zunächst das gesamte Körperwasser (TBW = Total body water) ermittelt. Dies ist die Flüssigkeitsmenge, die innerhalb und außerhalb der Körperzellen gefunden werden kann. Bei einem Erwachsenen macht der Anteil des Gesamtkörperwassers 45 bis 60 % des Gesamtkörpergewichts aus.
Die anderen Komponenten - mit stärker isolierenden Eigenschaften wie Körperfett oder Haut - sind „widerstandsfähiger“, d.h. sie leiten den Strom eher schlecht.
Unter Verwendung der Ergebnisse der bioelektrischen Impedanz, wird mit komplexen Gleichungen dann die Menge der fettfreien Masse im Körper abgeschätzt. Die Körperfettmenge wird schließlich vom Gesamtgewicht abgezogen.
Über die Körperzusammensetzung hinaus
Hinweis: Die bioelektrische Impedanzanalyse ist auch eine Methode, die in der Kardiologie zur Beurteilung der Pulswellengeschwindigkeit verwendet wird. Das ist ein weiterer Biomarker, der die Steifigkeit der Arterien bestimmt, um auf die kardiovaskuläre Gesundheit schließen zu können.
Resistenz gemessen im Fettgewebe
Durch das Fettgewebe ist der Widerstand (oder Impedanz Z) hoch, der gemessene Stromfluss (V) ist gering. Resistenz gemessen in fettfreiem Gewebe
Durch Muskeln oder Wasser gibt es weniger Widerstand gegen den Stromfluss, der gemessene Strom (V) ist höher, die Impedanz ist gering.
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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Zu den Faktoren, die die BIA beeinflussen können, gehören:
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 Arten von BIA-Geräten gibt es?
Viele Geräte wurden im Laufe der Jahre entwickelt, um die bioelektrische Impedanz mit erhöhter Genauigkeit und Komfort zu messen. Sie unterscheiden sich vor allem in der Anzahl der Elektroden und bei der Frage, welcher Körperteil gemessen und welcher geschätzt wird.
Neben dem Design dieser Geräte ist die Art und Komplexität des Algorithmus von Bedeutung. Um diese Algorithmen zu erstellen, unterziehen die Wissenschaftler sie einer Vielzahl von Messungen der Körperfettmassen.
Die Verwendung intelligenter Waagen zur Messung Ihrer Körperzusammensetzung kann Ihnen helfen, Ihren Körperfettanteil zuverlässig zu überwachen und gesund zu bleiben.
BIA-Waagen
Über Sensoren in der Trittfläche dieser Waagen wird ein elektrischer Strom durch ein Bein nach oben und durch das andere Bein nach unten geleitet. Vor der Verwendung müssen die Benutzer ihr Alter, ihre Größe und ihr Geschlecht angeben.
Handheld BIA-Geräte
Sie werden auch als Hand-zu-Hand-Impedanzgeräte bezeichnet und messen die Impedanz von Arm und Oberkörper.
Ganzkörper-Impedanzgeräte
Diese gängigen BIA-Geräte bestehen aus vier Elektroden, die jeweils auf einer Körperhälfte (links oder rechts) angebracht werden und einen Strom vom Arm durch den Körper und das Bein hinunter senden.
DSM-BIA
Die Direct Segmental Multifrequenz-BIA (oder DSM-BIA) ist das am weitesten entwickelte und auch teuerste Gerät zur bioelektrischen Impedanzanalyse. Dieses Gerät teilt den Körper in 5 Segmente und misst unabhängig voneinander die Impedanz für jedes Segment.
Die bioelektrische Impedanzanalyse (BIA) ist und bleibt eine schnelle und sichere Methode zur Berechnung der Körperzusammensetzung bei Erwachsenen. Deshalb kommt diese kostengünstige Alternative in Kliniken, in der Sportmedizin und anderen Gesundheitsbereichen häufig zum Einsatz. Die Forschung muss sich nun noch auf einen Standard einigen, der dazu beiträgt, die verbleibenden Interpretationsverzerrungen zu korrigieren. Konsistente Messungen helfen jedoch, Abweichungen genau zu erkennen, so dass Veränderungen der Körperzusammensetzung für jedermann leicht nachzuvollziehen sind.
