Artículo original
Ecuaciones para la estimación del agua corporal total por el método de análisis de impedancia bioeléctrica a 50 kHz
Equations for the estimate of total body water by the method of bioelectric impedance at 50 kHz
Lic. Idelisa Bergues
Cabrales1
Dr. C. Héctor Manuel Camué
Ciria2* https://orcid.org/0000-0002-1551-7841
Dr. C. Luis Enrique Bergues
Cabrales2 https://orcid.org/0000-0001-8094-392X
Dr. Manuel Verdecia
Jarque3
Dra. Tamara Rubio
González3
https://orcid.org/0000-0002-2059-9802
1Facultad de Ciencias Naturales, Universidad de Oriente. Santiago de Cuba, Cuba.
2Centro Nacional de Electromagnetismo Aplicado, Universidad de Oriente. Santiago de
Cuba, Cuba.
3Hospital Infantil Docente Sur Dr. Antonio María Béguez César, Universidad de
Ciencias Médicas. Santiago de Cuba, Cuba.
*Autor para la correspondencia. Correo electrónico: camuec@uo.edu.cu
RESUMEN
Introducción: El agua mantiene un rango normal en personas aparentemente sanas, el cual
se altera ante la existencia de diversas enfermedades.
Objetivo: Conocer cuánto se diferencian los valores de agua corporal total estimados por
las ecuaciones de agua corporal total, de Kushner, de Deurenberg y de Heitman, con respecto a
los obtenidos clínicamente por el método de impedancia bioeléctrica a 50 kHz.
Métodos: Se realizó un estudio descriptivo y transversal, de abril a diciembre del 2018, en
62 individuos: 31 adultos aparentemente sanos y 31 niños y adolescentes con
diferentes enfermedades, ingresados en el Hospital Infantil Docente Sur Dr. Antonio María Béguez César
de Santiago de Cuba (24 en el Servicio de Misceláneas y 7 en el de Oncopediatría). El agua
corporal total y los parámetros bioeléctricos se estimaron con el analizador de impedancia
bioeléctrica Bodystat® 1500-MDD, a 50 kHz, por el método tetrapolar ipsilateral derecho. Se utilizó el
criterio de Bland-Altman, para un 95 % de confianza, a fin de conocer si las ecuaciones de Kushner,
de Deurenberg y de Heitman podían sustituir a la ecuación de referencia.
Resultados: Las ecuaciones de agua corporal total, de Kushner y de Deurenberg no
mostraron diferencias significativas respecto a la ecuación de referencia, mientras que la ecuación de
Heitman sí presentó diferencias significativas en relación con el resto de las ecuaciones. El método de
Bland-Altman demostró que la ecuación de Kushner posee mayor concordancia con la ecuación
de referencia.
Conclusiones: La ecuación de Kushner es la de mayor exactitud para la estimación del agua
corporal total en personas sanas y en las afectadas por entidades clínicas.
Palabras clave: agua corporal total; impedancia bioeléctrica; método de Bland-Altman.
ABSTRACT
Introduction: The water maintains a normal range in apparently healthy people, which
changes with the existence of diverse diseases.
Objective: To know how the values of total body water estimated by Kushner, Deurenberg
and Heitman equations of total body wáter, differ regarding those obtained clinically by the
method of bioelectric impedance at 50 kHz.
Methods: A descriptive and cross-sectional study was carried out, from April to December,
2018, in 62 individuals: 31 apparently healthy adults and 31 children and adolescents with
different diseases, admitted to "Dr. Antonio María Béguez César" Southern Teaching Children Hospital
in Santiago de Cuba (24 in the Miscellaneous Service and 7 in Oncopediatrics Service). The
total body water and the bioelectric parameters were considered with the analyzer of
bioelectric impedance Bodystat® 1500-MDD, at 50 kHz, for the right ipsilateral tetrapolar method.
The approach of Bland-Altman was used, for 95% of confidence in order to know if Kushner,
Deurenberg and Heitman equations could substitute the reference equation.
Results: Kushner and Deurenberg equations of total body water didn't show significant
differences regarding the reference equation, while Heitman equation presented significant differences
related to the rest of the equations. The Bland-Altman method demonstrated that the equation of
Kushner has higher concordance with the reference equation.
Conclusions: Kushner equation has the highest accuracy for the estimate of total
body water in healthy people and in those affected by diseases.
Key words: total body water; bioelectric impedance; Bland-Altman method.
Recibido: 18/12/2018
Aprobado: 28/05/2019
Introducción
El agua es el componente químico más abundante del cuerpo humano, pues representa entre
45 y 70 % del peso corporal total; variación que depende del sexo, la edad y la composición
corpórea del individuo. Asimismo, constituye un elemento esencial en los diferentes procesos que
ocurren en el organismo.(1) Métodos
Se efectuó una investigación descriptiva y transversal, de abril a diciembre de 2018, a fin de
conocer cuánto se diferencian los valores de agua corporal total en una población adulta
aparentemente sana y en otra infanto-juvenil que padecía diferentes enfermedades, estimados por las
ecuaciones de ACT, de Kushner, de Deurenberg y de Heitman, respecto a los valores obtenidos en la
evaluación clínica por medio del método de análisis de la impedancia bioeléctrica, a 50 kHz. Ecuaciones de estimación para el ACT
Las ecuaciones empleadas para estimar el ACT fueron las siguientes:
Ecuación de referencia (método clínico) Donde S representa el sexo (masculino = 1, femenino = 0) y E la edad (en años); y son el
índice de impedancia y el índice de resistencia eléctrica, respectivamente, y T es la talla (en cm). Resultados
La tabla 1 muestra los valores medios del ACT, con sus respectivas desviaciones estándar y
errores estándar de la media, obtenidos por medio de las ecuaciones de la (0) a la (4) para cada
grupo experimental. Existieron diferencias significativas entre los valores de ACT estimados por
las ecuaciones (1), (2), (3) y (4), respecto a la ecuación de referencia (0), en todos los
grupos experimentales. Asimismo, los valores de ACT estimados por la ecuación (2) presentaron
diferencias significativas respecto a la ecuación (1) en todos los grupos experimentales. Los valores del
ACT estimados por la ecuación (3) difirieron significativamente de los valores estimados por
las ecuaciones (1) y (2) en cada grupo de estudio. Sin embargo, en todos los grupos la ecuación
(4) mostró diferencias significativas con respecto a las ecuaciones (1), (2) y (3). En el G2, G3 y G4,
las desviaciones estándar fueron mayores que las medias del ACT correspondientes. Discusión
Se confirmó que las diferencias significativas entre las ecuaciones (1), (2), (3) y (4)
son independientes del estado de salud del individuo, lo cual concordó con lo expuesto por
Morales González et
al.(9) Lo anterior puede deberse a que estas ecuaciones poseen
estructuras matemáticas diferentes, puesto que involucran distintos parámetros, tales como el peso, la
talla, el sexo, la edad y/o la impedancia; y el término
común entre estas es el , de manera que
también se coincidió con los planteamientos de Brantlov et al.(12) El resto de los parámetros se
tuvieron en cuenta para mejorar la precisión del
pronóstico.(13) No obstante esto, se observó inexactitud
o amplia variabilidad del ACT en personas aparentemente
sanas.(14) Agradecimientos
Los autores agradecen al personal médico y paramédico de los Servicios de Oncopediatría y
de Misceláneas del Hospital Infantil Docente Sur Dr. Antonio María Béguez César, por la valiosa
ayuda brindada.
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El contenido de agua entre los distintos tejidos muestra poca variación, aunque en la
musculatura esquelética comprende alrededor de 75 % y en el tejido adiposo cerca de 10 %. Las
diferencias existentes en cuanto a clima, alimentación, actividad física, hábitos culturales y
agentes farmacológicos consumidos, causan la variación entre individuos, mientras que diversos
estados patológicos modifican sus valores
normales.(2)
Cabe destacar que el agua es un componente esencial del medio interno, por lo que su
estimación es necesaria para comprender la composición corporal y la fisiopatología de sus cambios agudos
y crónicos en el organismo. Además, la estimación del agua corporal total (ACT) ayuda al
diagnóstico, tratamiento, seguimiento y mejor comprensión de los estados de hidratación y nutrición; así
como de los mecanismos de determinadas
enfermedades.(3)
Al respecto, el análisis de la impedancia bioeléctrica es uno de los métodos empleados para
la estimación del ACT por ser no invasivo, confiable, portátil, reproducible y de resultados
inmediatos. Este se basa en la relación inversa entre la impedancia eléctrica corporal (Z) y el ACT, que
se establece por medio de diferentes ecuaciones de regresión, las cuales suelen tener en cuenta
la edad, el sexo, el peso, la talla y/o la Z. Dichas ecuaciones permiten estimar el ACT y
sus compartimientos: agua intracelular (AIC) y agua extracelular (AEC). Para la medición de los
fluidos corporales se emplean métodos de dilución de isótopos, en tanto, para la del ACT se utilizan
isótopos estables o radioactivos de tritio o deuterio; en el caso del AEC se utilizan trazadores de bromuro
y para el AIC se usan isótopos de potasio
radioactivo.(2,4)
Por otra parte, el análisis de la impedancia bioeléctrica permite medir los parámetros
bioeléctricos en sistemas biológicos, debido a la estrecha relación existente entre estos y los
parámetros fisiológicos del tejido. Su principio físico consiste en la oposición que ofrece el tejido biológico
al paso de la corriente eléctrica alterna
(i). Esta oposición es alta en la masa grasa y baja en la
masa libre de grasa, donde se encuentran en mayor proporción el agua corporal y los
electrolitos.(5,6) A frecuencias bajas
(f < 10 kHz), la i pasa principalmente a través del medio extracelular y se
obtiene información del agua extracelular. A frecuencias altas
(f > 10 kHz), la i fluye por los medios
intra- y extracelular, lo que permite estimar el ACT. A partir de los valores del AEC y ACT, se puede
calcular el AIC (AIC = ACT – AEC).(7,8)
La Z es un número complejo cuyo componente real es la resistencia eléctrica (R, en Ohm) y
el imaginario, la reactancia capacitiva (Xc, en Ohm). R significa la oposición al paso de i a través de los medios intra- y extracelular, y Xc está relacionada con la acumulación temporal de las
cargas eléctricas en las membranas celulares. A partir de R y Xc se calculan el módulo de
impedancia eléctrica: |Z| (en Ohm), y el ángulo de fase:
q (en grados), por medio de |Z|= y , respectivamente.(9,10)
En un estudio previo, Morales González et al(9) demuestran la existencia de
diferencias significativas entre las ecuaciones de estimación del ACT. Sin embargo, en ese trabajo no
se analiza si esas ecuaciones, u otras, pueden ser empleadas en sujetos aparentemente sanos
y/o enfermos con diversas entidades clínicas, lo cual fue la motivación para llevar a cabo
este estudio.
A tal efecto, se conformaron cuatro grupos: el primero, integrado por 31 adultos
aparentemente sanos (14 hombres y 17 mujeres de entre 19 y 65 años de edad), denominado G1; el
segundo, compuesto por 31 niños y adolescentes que padecían diferentes enfermedades (17 varones y
14 hembras de entre 3 y 15 años de edad), ingresados en el Hospital Infantil Docente Sur Dr.
Antonio María Béguez César, denominado G2, el cual, a su vez, se dividió en dos subgrupos: uno
formado por 24 pacientes provenientes del Servicio de
Misceláneas, denominado G3, y otro, por 7
pacientes con leucemia linfoblástica aguda, atendidos en el Servicio de Oncopediatría, denominado G4.
De esta manera, se persiguió conocer en poblaciones muy heterogéneas en cuanto a sexo, edad
y estado de salud, cuánto difieren los resultados de las ecuaciones de estimación del ACT con
respecto al criterio clínico.
Para seleccionar la población se tuvieron en cuenta criterios de inclusión: edad de 2 a 80 años
y voluntariedad para participar en el estudio, y de exclusión: tener algún miembro amputado,
negativa a participar en el estudio y padecimiento de enfermedades generalizadas de la piel, de
infecciones graves y/o trastornos de los líquidos corporales.
Previamente se había elaborado un protocolo de investigación clínica, aprobado por el Comité
de Ética y el Consejo Científico del mencionado Hospital Pediátrico y por la Universidad de
Ciencias Médicas, ambos de Santiago de Cuba. Se siguieron rigurosamente las recomendaciones y
normas éticas para la investigación médica en humanos, dispuestas en la Declaración de
Helsinki.(11) Todos los integrantes de la serie dieron su consentimiento por escrito, luego de informárseles acerca
de las características y los objetivos del estudio.
Por otra parte, las mediciones fueron realizadas con un equipo analizador de
impedancia bioeléctrica
Bodystat® 1500-MDD, fabricado en EE.UU. (cortesía del Dr. Antonio Gómez Yépez,
de Veracruz, México). Las mediciones de R y Xc fueron efectuadas por un solo operario en
cada individuo, a la frecuencia de 50 kHz y con una amplitud de la corriente de salida de 800 µA.
El equipo fue calibrado antes de cada medición con un calibrador (circuito eléctrico
patrón) puramente resistivo y de precisión de 0,1 %, el cual fue proporcionado por el fabricante.
Las características eléctricas del
Bodystat® 1500-MDD, su estabilidad temporal, así como los
factores de corrección para R (- 3 Ω) y Xc (9 Ω) que se deben introducir a este equipo, ya habían
sido analizados por Lara et
al.(10) Los valores de los parámetros eléctricos de los calibradores y del
equipo, emitidos por el fabricante, fueron verificados por la Oficina Territorial de Normalización de
Santiago de Cuba.
El mismo personal paramédico llevó a cabo el interrogatorio y el examen físico de los
participantes. La talla (T, en cm) y el peso corporal (P, en kg) fueron medidos en una balanza SMIC, de
fabricación china, con un margen de error de ± 0,1 cm y ± 0,5 kg, respectivamente.
En una consulta previa a la medición de los parámetros bioeléctricos, se les indicó a los
participantes que debían estar en ayunas (dos horas como mínimo antes de las mediciones), mantener la
vejiga vacía y no practicar ejercicio físico en las 12 horas previas.
Las mediciones de los parámetros bioeléctricos se realizaron en horas de la mañana, en un local
a temperatura ambiente (30 ± 2 ºC) y con humedad relativa entre 60 y 65 %. Para ello, los
sujetos fueron colocados sobre una superficie no conductora, sin prendas, sin almohada bajo la
cabeza, en posición decúbito supino, con los brazos separados 30° del tórax y las piernas separadas
en ángulo de 45°.
Se empleó el método tetrapolar ipsilateral derecho. Para su aplicación, primeramente, se limpió
la piel con alcohol a 70 %; luego, se ubicaron cuidadosamente en la zona limpia los electrodos
de plata/cloruro de plata (con una superficie de 4
cm2), para garantizar una adecuada
conducción eléctrica. Los electrodos inyectores se colocaron en posición medial de las superficies dorsales
de las manos y de los pies, próximas a la tercera articulación del metacarpo y a las
articulaciones metatarsofalángicas, mientras que los electrodos detectores fueron ubicados entre las epífisis
distales del radio y del cúbito, al nivel de la eminencia pisciforme, así como en el punto medio entre
ambos maléolos. La distancia entre los electrodos inyectores y detectores fue de 5 cm y el tiempo
de medición fue de 2 minutos.
(0)
Ecuación de ACT
(1)
Ecuación de Kushner
ACT = 0,556 + 0,095 P + 1,726 (2)
Ecuación de Deurenberg
ACT = 0,42836 + 7,0 (3)
Ecuación de Heitman
ACT = 0,266 + (0,186 P) + 4,702 S 0,081 E 12,44 (4)
La ecuación (0) se toma como referencia por ser el criterio clínico empleado en el
Sistema Nacional de Salud en Cuba. Las ecuaciones de la (1) a la (4) fueron seleccionadas al azar.
Los resultados se expresaron como media, desviación estándar (error estándar de la media).
A fin de conocer si las ecuaciones de la (1) a la (4) pueden sustituir a la ecuación (0), se utilizó
el criterio de Bland-Altman, para un 95 % de confianza.
La información fue recogida en planillas y en una hoja de cálculo desarrollada en el
programa Microsoft Excel; luego, fue incorporada en una base de datos creada a tal efecto. Los datos
sobre las personas participantes en el estudio no se harán públicos en ningún caso, sino que
serán archivados y conservados durante 15 años por el Grupo Cubano de Bioelectricidad.
Al analizar las bondades de ajuste y los factores de corrección obtenidos por el método de
Bland-Altman en la comparación de las ecuaciones de la (1) a la (4) respecto a la ecuación de
referencia (0), se reveló que el factor de corrección para el ACT depende del estado de salud del
individuo (sano aparentemente o enfermo) y del tipo de enfermedad que padece (tabla 2). Este factor
de corrección es independiente de si la R en las ecuaciones de la (1) a la (4) es corregida o no.
Los valores de ACT obtenidos con la ecuación (2) son los más próximos a los registrados por la
ecuación de referencia (0). Sin embargo, los valores de ACT resultantes de la ecuación (4) son los que más
se diferencian de los registrados en la ecuación de referencia (0). Los resultados indican para
la corrección y/o ajuste de los valores de ACT obtenidos con la ecuación respecto a la ecuación
de referencia (0), se deben añadir 1,2 L en el G1 y extraer 1,02; 0,61 y 1,72 litros en el G2, el G3 y
G4, respectivamente.
Por otro lado, las diferencias entre las ecuaciones de la (1) a la (4) no solo son explicadas a
través de sus diferentes estructuras matemáticas, sino también mediante los coeficientes
(o constantes específicas de proporcionalidad), que son el resultado de un análisis de
regresión lineal de los datos obtenidos en sus respectivas poblaciones de referencia
(sujetos aparentemente sanos).(15)
A pesar de que las ecuaciones de la (1) a la (4) difirieron significativamente de la ecuación
de referencia (0), el criterio de Bland-Altman reveló que la ecuación (2) resulta la de
mayor concordancia con la ecuación de referencia (0), lo cual puede explicarse en que el peso y
la altura del individuo son parámetros antropométricos que esencialmente contribuyen al ACT,
de acuerdo con lo registrado por Wickramasinghe et al.(16) Esto sugiere que el análisis por
separado del índice de impedancia o del peso no permite predecir correctamente el agua corporal
total; sin embargo, su combinación mejora notablemente la precisión de la ecuación en la
estimación de este parámetro, con lo cual se corrobora lo referido por
Lingwood.(17)
Los valores medios de la corrección en la ecuación (2) son menores de 2 L, en
correspondencia con lo recomendado por el Instituto Nacional de Salud de
EE.UU;(18) entidad que sugiere que el error estándar del cálculo aproximado del ACT por el análisis de impedancia bioeléctrica
debe ser generalmente menor de 2 L. Todo ello corrobora y explica el alto grado de
concordancia existente entre los resultados obtenidos con esta ecuación respecto a los de la ecuación
de referencia (0), a pesar de la heterogeneidad y variabilidad en cuanto a sexo, edad y estado
de salud, existente entre los individuos de un mismo grupo y/o grupos diferentes, incluidos en
el estudio.
Por el contrario, con la ecuación (4) —la más completa al incluir el índice de impedancia y
el peso, el sexo y la edad del individuo— no se estimó correctamente el ACT, en contraste con
lo comunicado por Seoane et
al,(19) quienes sugieren que la inclusión de estos parámetros en
las ecuaciones de estimación del ACT permite predecir mejor su valor.
Desde el punto de vista clínico, esto se confirma porque los rangos de agua total
corporal establecidos para sujetos aparentemente sanos varían en ambos sexos, con
aproximadamente 60 % del peso corporal en hombres y 50 % en mujeres. Conforme avanza la edad, estos
valores disminuyen y llegan a ser de 55-50 % del peso corporal en el hombre adulto y de 47-45 % en
la mujer adulta. Ello ocurre debido al aumento de la grasa corporal y a la disminución
proporcional de la masa muscular.(20)
La ecuación (4) subestima el ACT en relación con la ecuación de referencia (0), para todos
los grupos experimentales. Tal suceso puede explicarse en que esta ecuación es
multiparamétrica y/o la dependencia del ACT con el peso, el sexo y la edad, es lineal, en concordancia con
lo obtenido por Brantlov et
al,(12) quienes adicionalmente aseguran que la talla y el peso
son parámetros asociados significativamente al agua corporal total, lo cual no ocurre con la edad
y el sexo. Esta afirmación es demostrada con los hallazgos de este estudio.
La mayoría de las ecuaciones de estimación han sido desarrolladas para predecir la
composición corporal de sujetos aparentemente sanos. En ellos el contenido de agua varía en
cantidades insignificantes y solamente existe una diferencia dinámica que el organismo se encarga
de compensar. Por esta razón, se pueden producir errores impredecibles cuando las ecuaciones
son aplicadas a sujetos enfermos.
Con los resultados de esta investigación se confirma la necesidad de realizar estudios
adicionales en personas enfermas (en las cuales debe existir un balance anormal de fluidos y
electrolitos, debido a la alteración del ACT), a fin de lograr establecer el parámetro de ACT como patrón
de referencia del estado de salud del individuo.
Para dar por concluido, la ecuación de Kushner es la de mayor exactitud en la estimación
del agua corporal total en individuos sanos y en pacientes con diversas enfermedades. Por
otra parte, los autores del presente artículo opinan que se deben dirigir los esfuerzos al desarrollo
de ecuaciones de estimación del ACT específicas para la población cubana.
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