BIOIMPEDÂNCIA APLICADA À ANÁLISE DE TECIDOS Ana Cláudia Carriço, Ana Margarida Ruela, Cecília Nunes, Joana Pinto, Joana Santos, João Dias Semedo Mestrado Integrado em Engenharia Biomédica Os métodos de bioimpedância são não-invasivos, bastante acessíveis do ponto de vista económico além de que os equipamentos utilizados são de fácil transporte. Pode ser utilizado em sujeitos saudáveis ou portadores de doença crónica desde que especificados idade, sexo e raça, não sendo recomendado apenas para patologias agudas ou anomalias na forma corporal (amputações). No entanto, é ainda necessária mais investigação nesta área, nomeadamente na tecnologia, nas equações aplicadas, nas variáveis nelas contidas e no tratamento de resultados. Kyle UG et al., 2004, Bioelectrical impedance analysis – part I: review of principles and methods. Clinical Nutrition, 23: 1226–1243. Kyle UG et al., 2004, Bioelectrical impedance analysis – part II: utilization in clinical practice. Clinical Nutrition, 23:1430–1453. Compartimentos corporais: Índice de gordura (FM); Massa magra (FFM): Índice de massa celular; Quantidade de água extra e intracelular. IntroduçãoCompartimentos corporais Condicionamentos Conclusão Referências Impedância - Definida como a oposição à passagem de corrente eléctrica a uma dada frequência; - Representada por um número complexo. Resistência - Corresponde à parte real da impedância; - Não depende da frequência da corrente; - Relaciona directamente com o comprimento do condutor e inversamente com a área da sua secção. Reactância - Corresponde à parte imaginária da impedância; - Depende da frequência da corrente (corrente alterna); - Divide-se em capacitância e indutância. A medição da bioimpedância é uma ferramenta importante na prática médica e em investigação biomédica, sendo um método de diagnóstico baseado no estudo das propriedades eléctricas passivas dos tecidos biológicos. Na perspectiva da electricidade, pode-se considerar o corpo constituído por um conjunto de resistências e condensadores, em que: A resistência é inerente aos próprios tecidos; A reactância provém dos efeitos capacitivos da membrana (condensador). Para a determinação da bioimpedância aplica-se uma corrente ao corpo, que gera diferentes valores de tensão ao longo do volume do corpo/segmento considerado. Não deve ser muito baixa (AC) devido a dispersões; Não deve ser muito elevada devido a estimular tecidos condutores. Frequência Não deve ser muito baixa por forma a que a tensão supere o ruído; Não deve ser muito elevada para que não seja perceptível. Intensidade A condutividade varia de tecido para tecido, dependendo da quantidade de electrólitos presentes em solução. A resistência aumenta ao longo dos seguintes tecidos: Métodos de análise BIA unifrequência Sinal percorre todo o corpo (membro superior, membro inferior e tronco considerados em série); São colocados quatro eléctrodos de acordo com a imagem (dois geradores e dois detectores); Corrente aplicada possui frequência única de 50 kHz; Dada a frequência, a membrana celular permite a passagem da corrente, fluindo esta pelos meios intra e extracelulares; A impedância obtida é uma associação das resistências destes fluidos e da reactância das membranas, e permite, através do modelo do cilindro, estimar a quantidade total de água corporal. BIA multifrequência A corrente é aplicada a todo o corpo; São medidas diferentes impedâncias variando a frequência do sinal: Baixas frequências: membrana celular funciona como um isolador e a corrente flui apenas no meio extracelular. É medida a impedância extracelular (Z 0 ) que permite calcular, pelo modelo do cilindro, a quantidade de água extracelular. Altas frequências: corrente flui nos meios intra e extracelulares. Obtém-se uma impedância global (Z ∞ ), que permite calcular a quantidade total de água corporal. BIA segmentada Sinal percorre todo o corpo pois os eléctrodos geradores do sinal são colocados no pulso e no tornozelo; Eléctrodos detectores são colocados em vários locais definidos do corpo, de modo a obter as impedâncias de cada componente anatómico (p/ex. braço e tronco); Modelo usado para obter a impedância de cada componente são os mesmos dos métodos referidos anteriormente; Foram feitos estudos para determinar a contribuição de cada componente anatómico com as seguintes conclusões gerais: Braço: 45%; Tronco: 10%; Perna: 45%. Elimina os erros sistemáticos associados à determinação da impedância total entre dois extremos do corpo (como no BIA unifrequência e BIA multifrequência) que têm origem no modelo de resistividade uniforme e área constante, para todo o corpo. BIA localizada Sinal é aplicado localmente, implicando a escolha de o local dos eléctrodos de input; Eléctrodos de detecção estão junto ao local dos de input e variam em número; Baseiam-se nos modelos aplicados a BIA unifrequência e BIA multifrequência; Permitem obter valores de impedância e dados antropométricos muito exactos dada a elevada especificidade. Fase Reflecte as contribuições relativas do fluido (resistência) e das membranas (capacitância); Pode ser interpretada como: indicador da distribuição de água entre os espaços extra e intracelulares indicador para avaliar o estado de nutrição do individuo factor de prognóstico em certas condições em que a integridade das membranas celulares é comprometida e/ou ocorrem alterações ao nível do fluído extra e intracelular (permitindo detectar alterações nas propriedades eléctricas dos tecidos). Depois de medidos os valores da resistência e da reactância, a fase pode ser obtida por: θ=arctg(Reactância/Resistência). Espectroscopia por bioimpedância A corrente é aplicada a todo o corpo; São utilizados modelos computacionais e equações mistas (ex. gráfico Cole Cole e fórmulas de Hanai) para prever o Z 0 e o Z ∞ ou determinar a relação entre Z e os compartimentos do corpo; Gráfico Cole Cole - representação das impedâncias obtidas para cada frequência (de 5 kHz a 1000 kHz), relacionando reactância, resistência, impedância e a frequência. Aproxima-se de uma curva que, prolongada até ao eixo da resistência, permite estimar valores de Z 0 e o Z ∞., para outras frequências. Teoria mista da condutividade de Hanai - tem em consideração o efeito dos tecidos não condutores, quando presentes nos fluidos extra e intracelulares. Existem diversos métodos de Análise de Bioimpedância (BIA): Gráfico Cole Cole. Representação da fase em função da frequência, impedância, reactância e resistência Os resultados dos vários métodos devem ser padronizados por forma a serem precisos. No entanto, estas aproximações estatísticas continuam a representar uma limitação na utilização da BIA por incluírem inúmeras variáveis. A validação das equações utilizadas é feita comparativamente com métodos de referência (absorciometria de emissão dupla de raios X, densitometria, diluição isotópica, modelo multi- compartimentado, ressonância magnética). Actividade física recenteUnifrequência ou multifrequência Algoritmos utilizados na interpretação de resultados Grupo étnico AlturaHidratação Características do equipamento utilizadoNúmero de eléctrodos Consumo de comida ou bebidasPeso Contacto com outros objectosPosição do corpo Estado clínico do indivíduoProtocolos de medição Estado da pele do indivíduoTemperatura corporal e do local Formato do corpoVariações na posição dos eléctrodos Modelo de associação eléctrica das resistências.