Appunti Antropometria ed Ergonomia - parte 2

Somatotipi e composizione corporea

Nel soggetto endomorfo la massa muscolare si sviluppa con attività aerobiche protratte o footing. Calcio, baseball e sport di lotta.

Nel soggetto mesomorfico presenta la corporatura con spalle larghe e vita stretta, scheletro robusto, buono sviluppo della massa muscolare. Sport di forza e potenza.

Il soggetto ectomorfo o ectoblastico è di taglia medio-alta sottile, dalla corporatura gracile, scarso sviluppo toracico e muscolare, maratona e ciclismo consigliati.

Somatotipo fornisce una sintesi complessiva della struttura corporea considerata come un insieme unitario. Combina tre diversi aspetti della costituzione fisica in una valutazione di tre numeri: adiposità e grasso relativo, muscolarità relativa e robustezza ossea del corpo e linearità (massa/statura).

Il somatotipo potrebbe indicare le differenze corporee tra individui con la stessa altezza, massa corporea e BMI. È un descrittore generale della struttura fisica e non risponde a domande precise riguardanti dimensioni corporee specifiche o la composizione corporea.

Composizione corporea

Viene utilizzata per valutazione dello stato nutrizionale e di salute di un soggetto, nell’invecchiamento, nei soggetti con patologie, a scopo medico, antropologico, nella performance sportiva e per l’accrescimento.

• Identificazione di soggetti a rischio per percentuali eccessivamente alte o basse di grasso corporeo
• Monitoraggio della variabilità della composizione corporea in relazione all’accrescimento, allo sviluppo e all’età
• Formulazione di prescrizioni di attività fisica
• Valutazione dell’effettiva influenza della nutrizione e dell’attività fisica nelle modificazioni della composizione corporea
• Monitoraggio delle variazioni della composizione corporea in relazione a particolari patologie (soprattutto cardiovascolari)

5 livelli di organizzazione della CC

Atomi, molecole, cellule, tessuti, organi, sistemi, organismi, più è alto il livello di organizzazione più il costo e l’invasività calano.

Livello atomico

La massa corporea risulta la somma di tutti gli elementi presenti nel corpo. È un tipo di misura molto costosa e specifica.

Livello molecolare

Gli elementi si uniscono a formare molecole e l’organismo ne contiene più di 100 000 diverse. I componenti principali sono acqua, lipidi (di deposito, primario ed essenziale), glicogeno, proteine e minerali.

Livello cellulare

Si identificano tre principali compartimenti corporei: liquido intracellulare, liquido extracellulare, componente solida extracellulare.

Livello tissutale

Si possono identificare 10 sistemi: circolatorio, respiratorio, nervoso, tegumentario, muscolare, endocrino, linfatico, digestivo, scheletrico e riproduttivo. Dal punto di vista della composizione corporea se ne identificano 4 di principali: tessuto adiposo, muscoli, ossa, sangue. Le tecniche utilizzate sono la tomografia assiale computerizzata (TAC), la risonanza magnetica nucleare e l’ecografia.

Livello corporeo

→ Comuni tecniche antropometriche.

FM → fat mass
FFM → fat free mass (massa magra)
LBM → lean body mass (peso corporeo – grasso corporeo di deposito) massa magra e grasso primario di struttura
TBW → total body water
ECW → acqua extracellulare
BMC → body mineral component
BCM → body cellular mass (componente metabolicamente attiva della massa magra)
MM → minerali
Gn → glicogeno

Il sistema di organizzazione si riduce principalmente ai livelli: molecolare → chimico, tissutale → anatomico.

Modelli di composizione corporea

A livello chimico il corpo umano può essere composto in varie entità molecolari.

Corpo = somma di più componenti (ossa, grasso, muscoli, organi ecc…)

Massa grassa

La Fat Mass (FM) rappresenta la massa lipidica (trigliceridi) totale del corpo. Il compartimento del grasso corporeo, anidro, non contiene potassio ed ha una densità relativamente costante di 0.9 kg/L. È determinata in kg e nell’uomo di riferimento costituisce circa il 15% del peso corporeo.

La massa grassa è divisa in:

• Grasso di deposito: si tratta del grasso che ricopre i visceri (per esempio i reni) e li protegge dal punto di vista meccanico e del grasso sottocutaneo. Si compone di sottocutaneo, intramuscolare, intermuscolare e viscerale. È circa 1/3 del grasso totale.
• Grasso di struttura o essenziale: è contenuta nel midollo osseo, in alcuni tessuti come il cuore, polmone, intestino, reni, muscoli, alcune parti del sistema nervoso. È quella quota utilizzata continuamente dai tessuti. Vi sono differenze legate al sesso per il grasso primario. È circa il 4-7%.

Massa magra (fat free mass)

La FFM rappresenta la massa ottenuta dal peso a cui si sottrae la FM. Rappresenta circa l’85% del peso corporeo, anatomicamente costituita da muscoli scheletrici 40%, muscoli non scheletrici, tessuti magri e organi 25% e scheletro 10-15%.

Chimicamente, la FFM risulta composta di proteine (PM, 19 - 20%), acqua (TBW, 73%), minerali (MM, 6%) e glicogeno (Gn, 1%) e la sua densità è 1.1 kg/L.

Un attento e continuo controllo della FFM, permette di mirare alla conservazione dei costituenti essenziali per lo stato di salute dell'organismo, quali: proteine, acqua, glicogeno, minerale osseo.

Conoscere quale componente del peso corporeo e della FFM si modifica in funzione della malattia, o della terapia, è essenziale ai fini della buona gestione clinica del paziente.

TBW

L'acqua corporea totale (TBW) rappresenta il 60-62% del peso, nell'uomo di riferimento, e il 56-58% nella donna di riferimento. Essa è la componente principale della FFM. In condizioni fisiologiche la percentuale sulla FFM può oscillare dal 67.4% al 77.5% in funzione dell'età e dello stato nutrizionale. In condizioni patologiche, i valori percentuali possono oscillare al di fuori del range sopra indicato, segnalando disidratazione (stress fisico-ambientale) o all'opposto sovra-idratazione (edema, malattie infettive e malnutrizione calorico-proteica, ad esempio).

ICW – ECW

Il 60% circa dell'acqua totale è ripartita nello spazio intracellulare (ICW o Intra Cellular Water) e il restante 40% è extracellulare (ECW o Extra Cellular Water). L'ICW, essendo il costituente principale della cellula, è anche un indicatore della massa metabolicamente attiva dell'organismo (BCM). Le sue modificazioni intervengono nella regolazione del metabolismo cellulare e delle funzioni corporee.

L'ECW comprende l'acqua interstiziale (14% del peso corporeo), plasmatica (4%), linfatica (1%) e transcellulare (1%). I liquidi pleurico, pericardico e peritoneale fanno parte dell'acqua transcellulare e la loro espansione è legata all'evoluzione di alcune condizioni cliniche. Studi recenti hanno inoltre dimostrato che l'espansione dell'ECW si associa spesso a livelli elevati di FAT%.

BCM e ECM

BCM, o body cellular mass, costituisce la massa metabolicamente attiva. In realtà è una componente "teoretica" della FFM, essendo un insieme di ICW, di minerali intracellulari ed extracellulari che vengono scambiati a livello di membrana (Potassio, Sodio, Cloro..), e di macronutrienti (protidi, lipidi e glicidi). È la frazione della FFM che svolge il lavoro cellulare, e quindi consuma ossigeno e produce CO2.

La frazione ECM (40%) viene considerata la massa inerte della FFM, con un costo metabolico nullo. In essa rientrano l'ECW e i minerali di struttura. È difficile associare, a tali definizioni, specifiche componenti anatomiche o tissutali: si pensi al fatto che lo stesso tessuto adiposo ha, in condizioni fisiologiche, un'attività metabolica significativa, pari al 4% del metabolismo basale.

Metodi di valutazione della CC

Tre livelli di valutazione

1) Primo livello diretto: la massa grassa totale è misurata direttamente dalla dissezione dei cadaveri tramite, ad es., estrazione con l’etere. Problematiche da misure su cadavere: dissoluzione del corpo, composizione chimica di campioni di tessuto con estrapolazione alla composizione totale dell’organismo e problemi etici.

2) Secondo livello: alcune quantità vengono misurate (tramite densità o DEXA) e una relazione quantitativa è stabilita per permettere la stima della FM dalla quantità misurata. Si ricava dalle misure del I livello. Si confronta tutto grazie a gold standard.

3) Terzo livello: viene derivata un’equazione di regressione a partire da una quantità (FM, FFM, %F) stimata con un metodo del II livello.

Più un metodo è invasivo e costoso, più sarà accurato.

I due assunti su cui si basano secondo e terzo livello sono:

Densità FM = 0.902 g/ml: il compartimento grasso è costituito principalmente da trigliceridi che hanno una densità costante molto vicina a 0,900 g/ml.

Densità FFM = 1.1 g/ml: la densità della FFM non è stata mai misurata e il valore 1,100 g/ml assegnato da Benke (1942) è solo una stima. Questo valore è ancora in uso, ma solo ultimamente con la misura della densità dei minerali ossei e con studi sui cadaveri si è conosciuta la variabilità della densità della FFM. La D.S. è 0,02 g/ml (corrisponde ad un coefficiente di variazione di meno del 2%).

Metodi indiretti del II livello

Pesata idrostatica o densitometria

Tecnica “gold” standard.

Procedura usata per validare altre metodiche.

La densità del corpo è funzione delle proporzioni e delle relative densità dei suoi componenti.

La densità dell’intero corpo dipende da FM/FFM.

Densità = massa/volume. Massa: misurata con la bilancia.

Volume: doppia pesata, prima fuori dall’acqua poi dentro (Principio di Archimede) con immersione in vasca graduata.

Massa del corpo (M) = FM + FFM. Densità del corpo (Db) = DFFM (dffm) + DFM (df).

V corpo immerso = V acqua spostata → M dell’acqua/densità acqua.

M dell’acqua = M in aria – massa in acqua.

Il corpo è più leggero dell’acqua, perciò la differenza tra il peso in aria e in acqua = peso dell’acqua spostata.

Correzioni volume polmonare residuo = viene frequentemente determinato fuori dalla vasca di immersione, con il soggetto in espirazione massima e successivamente facendo respirare il soggetto in un sistema chiuso che contiene quantità note di ossigeno puro. Gas gastrointestinali = 100 ml.

Formula di Siri e Brozek per calcolare il peso corporeo partendo dalla densità.

DEXA

La Dual-Energy X-ray Absorptiometry (DEXA, emissioni di raggi a doppio fotone) si basa sull’impiego di due fasci di raggi X a livelli energetici differenti. Il principio fondamentale è che i diversi tessuti corporei presentano coefficienti di attenuazione differenti in funzione dell’energia del fascio incidente.

In particolare: il tessuto osseo ha un’elevata attenuazione, il tessuto magro (lean tissue) ha attenuazione intermedia, il tessuto adiposo ha attenuazione inferiore.

La DEXA utilizza un modello tricompartimentale, che rappresenta un’evoluzione rispetto ai modelli bicompartimentali (massa grassa vs massa magra). Il modello DEXA distingue massa ossea, massa magra non ossea e massa grassa. Questo consente una maggiore accuratezza rispetto a metodi indiretti come: plicometria e Bioimpedenziometria BIA. Lo scanner si focalizza principalmente su arti superiori e inferiori, tronco e regioni androide e ginoide.

La DEXA fornisce una serie di parametri quantitativi:

• Fat Mass (FM) assoluta e percentuale
• Lean Body Mass (LBM)
• Bone Mineral Density (BMD)
• Distribuzione regionale del tessuto adiposo
• Rapporto androide/ginoide
• Stima indiretta del grasso viscerale

La DEXA è considerata un gold standard per la composizione corporea in vivo, grazie a:

• Elevata precisione intra- e inter-operatore
• Buona riproducibilità
• Capacità di analisi segmentale

Tuttavia, l’accuratezza può essere influenzata da:

• Stato di idratazione
• Dimensioni corporee estreme (obesità severa)
• Differenze tra software e macchine

Punti di forza: storica precisione densitometrica, costo dell'attrezzatura relativamente contenuto, riferimento metodologico per validare altre tecniche.

Limitazioni: richiede immersione completa e apnea massimale, non adatta a soggetti con paura dell'acqua, anziani fragili, bambini piccoli o disabilità motorie; operatore-dipendente; tempi lunghi; non fornisce distribuzione regionale.

Pletismografia ad aria (ADP)

La pletismografia ad aria è una metodica densitometrica basata sulla legge di Boyle, che consente la stima della composizione corporea attraverso la determinazione indiretta del volume corporeo e il calcolo della densità. Rappresenta un’alternativa non invasiva alla pesata idrostatica, con buona accuratezza ma limitata da un modello bicompartimentale. Anch’essa è un gold standard in alternativa a pesata idrostatica o DEXA. Non è operatore dipendente.

Boyle = volume x pressione = costante. Il sistema misura il volume corporeo tramite lo spostamento dell’aria all’interno di una camera chiusa.

1. Si misura il volume della camera vuota. 2. Si misura il volume con il soggetto all’interno. 3. La differenza → volume corporeo. Il volume è calcolato indirettamente tramite lo spostamento dell’aria.

Una volta ottenuto il volume si trova la densità corporea da cui grazie a Siri o Brozek si stimano FM e FFM.

Punti di forza: gold standard clinico e di ricerca, 3 compartimenti, distribuzione regionale, densità ossea, rapido, bassa dose radiante, riproducibile.

Limitazioni: costo elevato dell'apparecchiatura, non portatile, limite di peso del lettino (~204 kg), lo stato di idratazione influenza la stima della massa magra, presenza di metalli nel corpo può artefattare l'immagine.

BOD POD

Camera per il test ampia tanto da contenere un adulto.

1. Misurazione del peso corporeo. 2. Il soggetto entra nella camera (pletismografo). 3. Si effettuano piccole variazioni di pressione. 4. Si calcola il volume corporeo. 5. Si stima la composizione corporea. Spesso si misura anche il volume di gas toracico (TGV) per maggiore precisione. Non è operatore dipendente. Correzioni (area di superficie, vestiti, peli, volume residuo).

Idrometria

Valutare la composizione corporea a partire dal volume dei liquidi corporei, che si basano sul principio della diluizione di sostanze solubili.

TBW: acqua corporea totale.

• Il tracciante si distribuisce unicamente nell’acqua corporea
• Il tracciante è distribuito equamente in tutti i compartimenti di acqua anatomici
• La velocità di diffusione del tracciante è rapida
• Né il tracciante né l’acqua corporea sono metabolizzati durante la fase di diffusione del tracciante
• L’idratazione della FFM è costante: 0.73

Escrezione di creatinina urinaria

Principio fisiologico. Nel muscolo scheletrico la fosfocreatina si degrada spontaneamente e in modo irreversibile a creatinina a una velocità costante (~1,7%/die), indipendentemente dall'attività fisica o dall'apporto proteico. Poiché la creatinina è filtrata liberamente dal rene ed escreta nelle urine senza riassorbimento significativo, la sua quantità nelle urine delle 24 h riflette direttamente la massa muscolare dell'individuo. In base alla quantità di creatinina che viene raccolta si stima la quantità di massa muscolare.

1) Dieta standardizzata: eliminare carni rosse e esercizio intenso nelle 48 h precedenti.

2) Raccolta urine delle 24 h (svuotare la vescica a inizio raccolta, raccogliere tutto fino al mattino seguente incluso).

3) Misurare il volume totale, prelevare un'aliquota per il dosaggio.

4) Dosaggio: risultato in mg/die.

Metodi indiretti del III livello

Utilizzano un’equazione che rappresenta la relazione matematica tra la %F stimata con i metodi del II livello (quasi sempre la pesata idrostatica) e i parametri misurati.

BIA: analisi dell’impedenza bioelettrica

Misura l’impedenza offerta da un corpo al passaggio di una corrente elettrica alternata di bassa intensità (800μA) e frequenza fissata (singola o multifrequenza).

Nyober 1943: applicazione di una corrente alternata a basso voltaggio che fluisce attraverso strutture biologiche. Si usano i fluidi intra ed extracellulari come conduttori e le membrane cellulari come condensatori. La FFM contiene virtualmente tutta l’acqua e gli elettroliti del corpo ed è perciò responsabile della conduttanza della corrente elettrica. I tessuti possono comportarsi da buoni o cattivi conduttori, non conduttori oppure da dielettrici (trattengono cariche).

Vantaggi BIA: non richiede tecnici molto esperti, non è invasiva, può essere usata per calcolare la CC anche in obesi e soggetti patologici (anche se può essere meno precisa a causa di variazioni di acqua intra ed extracellulare) ed è portatile ed economica.

Tipologie di BIA:

• BIA vettoriale con analisi grafica
• Spettroscopica ad ampio range di frequenza, gold standard clinico

Regional BIA

Evoluzione da un modello geometrico ad una configurazione anatomica. Sviluppato da AKERN elimina le assunzioni geometriche di distribuzione della corrente alla base della metodica segmentale.

1. Sul lato destro del corpo con il soggetto disteso supino su una superficie non conduttrice, in una stanza a temperatura ambientale normale (22°), gambe distanziate 45°, arti superiori scostati dal corpo 30°.

2. Pulire la pelle nei siti in cui gli elettrodi devono essere attaccati con alcool.

3. La disposizione degli elettrodi.

Dalla misurazione effettuata si ricavano i valori di Resistenza (Rz) e