Durchführung und Auswertung der BIA-Messung zur Erfolgskontrolle

Durchführung der Bioimpedanzmessung im Liegen

Für die Beob­ach­tung klei­ner Ver­än­de­run­gen, so z.B. zur Erfolgs­kon­trol­le bei Ernäh­rungs­um­stel­lun­gen oder Trai­nings­pro­gram­men, ist die Bio­im­pe­danz­ana­ly­se im Lie­gen die opti­ma­le Metho­de. Neben der ent­spre­chen­den Mess­tech­nik benö­tigst Du selbst­kle­ben­de BIA-Elek­tro­den.

Der Ablauf einer Bio­im­pe­danz­mes­sung ist kurz­ge­fasst:
Kör­per­grö­ße und Gewicht der Test­per­son bestim­men
✅ Test­per­son hin­le­gen, z.B. auf Yoga-Mat­te
✅ Jeweils 2 Elek­tro­den an rech­ter Hand und Fuß befes­ti­gen
✅ Mes­sung am BIA-Gerät star­ten, Ergeb­nis­se able­sen oder an die Soft­ware über­tra­gen


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In wis­sen­schaft­li­chen Stu­di­en kommt es auf beson­ders hohe Repro­du­zier­bar­keit an. Hier folgt des­halb ein Vor­schlag aus der Wis­sen­schaft. Die Stu­die [Cai­ce­do-Era­so2012] beschreibt einen prak­ti­ka­blen Ablauf für die Mes­sung im Lie­gen. Ziel ist es, mit der Test­durch­füh­rung das Mess­ergeb­nis nicht zu beein­flus­sen.

  1. Die Test­per­son legt sich für 5 Minu­ten auf die Lie­ge. In die­ser Zeit kann man bereits die BIA-Elek­tro­den anbrin­gen. Arme und Bei­ne soll­ten dabei mög­lichst etwas gespreizt sein, um eine elek­tri­sche Ver­bin­dung z.B. an den Ober­schen­keln zu ver­mei­den (Hosen tra­gen).
  2. Bei ein­sei­ti­ger Mes­sung wird meist die rech­te Sei­te gemes­sen. Die­se Sei­te wird auch in vie­len Stu­di­en aus denen For­meln für die Kör­per­ana­ly­se abge­lei­tet wer­den ver­wen­det und soll­te des­halb bevor­zugt wer­den. Zwi­schen rech­ter und lin­ker Sei­te (Herz­sei­te) soll es sys­te­ma­ti­sche Abwei­chun­gen in der Resistanz von etwa 10 Ohm geben.
  3. Rei­ni­ge die Haut in dem Bereich, wo die Elek­tro­den ange­bracht wer­den sol­len (sie­he Abbil­dung) mit Alko­hol, um das Haut­fett zu ent­fer­nen und eine bes­se­re Kon­tak­tie­rung der Elek­tro­den zu ermög­li­chen. Bei eini­gen sehr gut haf­ten­den BIA-Elek­tro­den kann man die­sen Punkt weg­las­sen. Aus­pro­bie­ren!
  4. Befes­ti­ge die Elek­tro­den an der Hand und am Fuß wie in der Abbil­dung gezeigt. Für die Wie­der­hol­ge­nau­ig­keit der Mes­sung soll­te die Posi­ti­on der Kör­per zuge­wand­ten Elek­tro­de (Ulna-Knö­chel, Schien­bein­knö­chel) mög­lichst immer an der glei­chen Stel­le plat­ziert wer­den. Der Abstand zwi­schen vor­de­rer Elek­tro­de und kör­per­sei­ti­ger Elek­tro­de soll­te min­des­tens 5 cm betra­gen. Vorn wer­den die Strom­lei­tun­gen ange­schlos­sen — in der Abbil­dung mit I beschrif­tet. An der kör­per­sei­ti­gen Elek­tro­de erfolgt die Ver­bin­dung der Span­nungs­mess­lei­tung — mit V beschrif­tet.
Darstellung der Elektrodenbefestigung an Hand und Fuss.
Befes­ti­gung der Elek­tro­den an Hand und Fuß aus [Cai­ce­do-Era­so2012], S. 3.6. Start der BIA-Mes­sung und je nach Sys­tem Notie­ren der Daten oder auto­ma­ti­sche Über­tra­gung an die Aus­wer­te­soft­ware. Meist wer­den jetzt Alter, Geschlecht, Kör­per­grö­ße und Gewicht in die Aus­wer­tungs­soft­ware ein­ge­tra­gen.

Was bei Vergleichsmessungen zur Erfolgskontrolle zu beachten ist

Wäh­rend des Tages­ver­laufs kommt es zu erheb­li­chen Ver­schie­bun­gen in der Kör­per­zu­sam­men­set­zung. Die­se wer­den z.B. durch Ver­än­de­run­gen im Was­ser­haus­halt ver­ur­sacht und kön­nen klei­ne Ver­än­de­run­gen z.B. durch Trai­nings­ef­fek­te über­la­gern. Damit ver­bun­den sind auch Ände­run­gen des Kör­per­ge­wichts.

Schlecht durch­blu­te­te Hän­de oder Füße, sowie erhöh­te Kör­per­tem­pe­ra­tur kön­nen das Mess­ergeb­nis ver­än­dern. BIA-Mes­sun­gen nach inten­si­vem Trai­ning oder kurz nach dem Auf­ste­hen zei­gen eben­falls Abwei­chun­gen. Daher ist es für die BIA-Mes­sung emp­feh­lens­wert, die­se am Nach­mit­tag und vor dem Trai­ning durch­zu­füh­ren.

Die Ergeb­nis­se der BIA-Mes­sung wer­den auch durch den Ernäh­rungs­zu­stand und die Stoff­wech­sel­ak­ti­vi­tät der Zel­len beein­flusst. Essen und Trin­ken haben daher auch Ein­fluss auf die Mess­wer­te.

Manch­mal kann es hin­ge­gen gera­de inter­es­sant sein, Trai­nings­ef­fek­te oder den Ein­fluss der Flüs­sig­keits­auf­nah­me zu bestim­men. Dann gel­ten die­se Emp­feh­lun­gen natür­lich nicht.

Wer klei­ne Ände­run­gen zur Erfolgs­kon­trol­le z.B. par­al­lel zu einem Trai­nings­pro­gramm bestim­men möch­te, soll­te daher fol­gen­de Aspek­te berück­sich­ti­gen:

✅ repro­du­zier­ba­re Mess­be­din­gun­gen z.B. durch glei­che Elek­tro­den­po­si­ti­on
✅ Mes­sung zur glei­chen Tages­zeit
✅ ähn­li­cher Abstand zu den Mahl­zei­ten
✅ ver­gleich­ba­re kör­per­li­che Akti­vi­tät vor der Mes­sung

Ergebnis der BIA-Messung

Je nach ein­ge­setz­tem Mess­ge­rät wird die soge­nann­ten Impe­danz bei einer Fre­quenz (meist 50 KHz) oder meh­re­ren Fre­quen­zen bestimmt. Nach der Mes­sung ste­hen je Fre­quenz die Mess­wer­te Resistanz, Reak­tanz und Pha­sen­win­kel zur Ver­fü­gung.
Der Pha­sen­win­kel lie­fert Aus­sa­gen zur Qua­li­tät der Mager­mas­se. Wie das genau funk­tio­niert erfährst Du in fol­gen­dem Arti­kel zur Bio­im­pe­danz­ana­ly­se.

Der Pha­sen­win­kel ist ein Indi­ka­tor für die Vita­li­tät der Mus­keln und Orga­ne. Er lie­fert des­halb direkt wich­ti­ge Infor­ma­tio­nen. Aus Resistanz und Reak­tanz berech­net man mit For­meln die Kör­per­zu­sam­men­set­zung.

Die Körperzusammensetzung aus der BIA-Messung bestimmen

Fol­gen­de Wer­te wer­den meist aus den Mess­wer­ten durch die BIA-Soft­ware ermit­telt:

  • Kör­per­fett
  • Mager­mas­se bzw. fett­freie Mas­se
  • Mas­se der Mus­keln und Orga­ne / intra­zel­lu­lä­rer Mas­se bzw. akti­ve Kör­per­zell­mas­se (BCM — body cell mass)
  • Gesamt­kör­per­was­ser (TBW — total body water)
  • extra­zel­lu­lä­res Was­ser, intra­zel­lu­lä­res Was­ser
  • Ver­hält­nis extra­zel­lu­lä­rer Mas­se zu Mus­kel- und Organ­mas­se (BCM — body cell mass): ECM/BCM
  • Stoff­wech­sel Grund­um­satz (BMR — basal meta­bo­lic rate)

Manch­mal kom­men noch ver­schie­de­ne Indi­ka­to­ren hin­zu. Die­se sind meist auf das Qua­drat der Kör­per­grö­ße nor­miert. Der bekann­tes­te ist der Body Mass Index, BMI = (Mas­se in kg)/ (Kör­per­grö­ße in m)². Dar­über hin­aus gibt es noch:

  • fett­freie Mas­se Index — FFMI
  • Ske­lett­mus­kel­mas­se Index SMI
  • Kör­per­zell­mas­se Index BCMI (body cell mass index)
  • Fett­mas­se Index — FMI

Oft­mals geben Her­stel­ler Norm­werte an. Manch­mal gibt es dazu Refe­ren­zen auf wis­sen­schaft­li­che Ver­öf­fent­li­chun­gen oder Insti­tu­tio­nen. In ande­ren Fäl­len wer­den die­se Infor­ma­tio­nen nicht ver­öf­fent­licht und man muss dem Her­stel­ler ver­trau­en.

Die­se Norm­wer­te sind eine gute Ori­en­tie­rung, soll­ten jedoch mit Vor­sicht ver­wen­det wer­den, da es gro­ße indi­vi­du­el­le Unter­schie­de im natür­li­chen Kör­per­bau gibt.

Manch­mal wer­den Norm­wer­te aus Stu­di­en zur Lebens­er­war­tung oder dem Auf­tre­ten bestimm­ter Krank­hei­ten abge­lei­tet. So gibt bei­spiels­wei­se die WHO den Nor­mal­be­reich des BMI zwi­schen 18.5 und 25 an.

In ande­ren Fäl­len lei­ten sich die­se Norm­wer­te aus der Ver­tei­lung in bestimm­ten Bevöl­ke­rungs­grup­pen ab. Die­se müs­sen nicht unbe­dingt dem Opti­mum ent­spre­chen. Die Wer­te sind meist alters­ab­hän­gig.

Auswertung der BIA-Messung mit der BIA App

Was ist die BIA App

Die BIA App ist eine soge­nann­te “pro­gres­si­ve Web App” ‑PWA. Aus den Mess­wer­ten der Bio­im­pe­danz­ana­ly­se (Resistanz und Reak­tanz) ermit­telt sie die Kör­per­zu­sam­men­set­zung und stellt die­se als PDF-Datei dar.

Die For­meln dafür stam­men aus ver­öf­fent­lich­ten wis­sen­schaft­li­chen Stu­di­en. Zugang zur BIA App gibt es hier kos­ten­los. Lite­ra­tur­quel­len und For­meln kannst Du von mir erhal­ten. Set­ze Dich dazu über das Kon­takt­for­mu­lar mit mir in Ver­bin­dung oder reser­vie­re Dir einen Bera­tungs­ter­min.

Mit der BIA App kann man sowohl Ein­zel­mes­sun­gen als auch Ver­gleichs­mes­sun­gen zur Erfolgs­kon­trol­le durch­füh­ren.

Wie funktioniert die BIA App

Zuerst müs­sen Name, Alter, Geschlecht, Kör­per­grö­ße und anschlie­ßend Resistanz, Reak­tanz und Kör­per­mas­se ein­ge­tra­gen wer­den. Nach Drü­cken des Start-But­tons wird die Aus­wer­tung als PDF erzeugt.

Interpretation der Darstellung in BIA App

Bei der Aus­wer­tung mit der BIA App z.B. für den Pha­sen­win­kel ergibt sich beim Ver­gleich zwei­er Mes­sun­gen das fol­gen­de Ergeb­nis.

Auswertung des Phasenwinkels nach 2 Messungen

Der dün­ne Strich zeigt den Wert der frü­he­ren Mes­sung ver­gli­chen zum dicken Strich der den aktu­el­len Pha­sen­win­kel dar­stellt. So ist auf einem Blick erkenn­bar, ob es Ände­run­gen zwi­schen zwei Mes­sun­gen gab und wenn ja in wel­che Rich­tung.

Typi­sche Wer­te bei Frau­en lie­gen zwi­schen 5° und 6°, bei Män­nern zwi­schen 6° und 7°. Der Bal­ken ist des­halb bei Frau­en ober­halb von 5° und bei Män­nern ab 6° grün. Wich­ti­ger als der abso­lu­te Wert sind die Ände­run­gen des Pha­sen­win­kels.

Ent­spre­chend ist die Dar­stel­lung für Kör­per­fett, Mus­kel- und Organ­mas­se, ECM/B­CM-Ver­hält­nis und Gesamt­kör­per­was­ser. Hier ist ein Bei­spiel für die Aus­wer­tung der BIA App.

Auswertung mit der bioelektrischen Impedanz-Vektoranalyse (BIVA)

Wie das BIVA-Diagramm aufgebaut ist

Die Bio­im­pe­danz-Vek­tor­ana­ly­se (BIVA) kommt ohne sta­tis­ti­sche For­meln aus. Auf der lin­ken Sei­te in der unte­ren Abbil­dung ist ein BIVA-Dia­gramm für zwei Mess­punk­te abge­bil­det. Im Ver­gleich dazu sind rechts die mit For­meln berech­ne­ten Wer­te der Kör­per­zu­sam­men­set­zung.

Bioimpedanzvektoranalyse-Diagramm mit Ergebnissen von 2 Körperanalysen
Ergeb­nis­se von zwei Kör­per­ana­ly­sen im BIVA-Dia­gramm (links) und die mit For­meln berech­ne­te Kör­per­zu­sam­men­set­zung (rechts).

Das BIVA-Dia­gramm ver­wen­det Resistanz, Reak­tanz und Pha­sen­win­kel direkt. Dadurch erfolgt die direk­te Dar­stel­lung der BIA-Mess­ergeb­nis­se. Der ita­lie­ni­sche Arzt Pic­co­li hat das BIVA-Dia­gramm zuerst vor­ge­schla­gen. [Piccoli1994].

An der x‑Achse ist die Resistanz und an der y‑Achse die Reak­tanz jeweils divi­diert durch die Kör­per­grö­ße auf­ge­tra­gen. Durch die Divi­si­on der Impe­danz­wer­te mit der Kör­per­grö­ße ent­steht eine Ver­gleich­bar­keit zwi­schen unter­schied­lich gro­ßen Men­schen.

Jede Mes­sung lie­fert genau einen Punkt in die­sem Koor­di­na­ten­sys­tem. Bei der Unter­su­chung einer gro­ßen Zahl von Men­schen ergibt sich also eine Punk­te­wol­ke. 50 % aller Punk­te lie­gen inner­halb der grü­nen Ellip­se. 75 % lie­gen inner­halb der roten Ellip­se und 95 % aller Men­schen lie­gen inner­halb der schwar­zen Ellip­se.

Je näher der Mess­punkt dem Mit­tel­punkt der Ellip­se ist, des­to grö­ßer ist die Über­ein­stim­mung mit dem Mit­tel­wert der gewähl­ten Grup­pe. Die Lage bezo­gen auf die Haupt­ach­se von links unten nach rechts oben beschreibt den Zustand des Kör­per­was­sers. Unten links befin­det sich der Kör­per in einem über-hydrier­ten Zustand mit Nei­gung zur Ödem­bil­dung, wäh­rend oben rechts der Kör­per dehy­driert ist.

Die Neben­ach­se beschreibt den Zustand der Kör­per­zel­len. Oben links ist der Kör­per mit viel Mus­kel- und Organ­mas­se aus­ge­stat­tet, wäh­rend unten rechts die­ser Wert sehr gering ist.

Das heißt, nach einer län­ge­ren auf­bau­en­den Pha­se (ana­bol) ver­schiebt sich der Mess­punkt nach links oben. Hin­ge­gen bewegt sich der Mess­punkt durch abbau­en­de Pro­zes­se (kata­bol) nach rechts unten.

Verwendung des BIVA-Diagramms zur Auswertung

Durch Zuord­nung von Men­schen zu unter­schied­li­chen Grup­pen — z.B. Frau­en zwi­schen 40 und 60 Jah­ren, erge­ben sich ver­schie­de­ne Punk­te­wol­ken. Die­se Grup­pen haben im BIVA-Dia­gramm meist unter­schied­li­che Ver­tei­lun­gen und sta­tis­ti­sche Eigen­schaf­ten.

Dadurch ist es mög­lich, das Ergeb­nis einer Mes­sung als Mess­punkt in die­sem Dia­gramm dar­zu­stel­len und mit der ent­spre­chen­den Popu­la­ti­on zu ver­glei­chen. Aller­dings benö­tigt man dafür Soft­ware, die für ver­schie­de­ne Grup­pen die ent­spre­chen­den Ellip­sen anzeigt.

Als Alter­na­ti­ve kannst Du selbst die Daten aus Ver­öf­fent­li­chun­gen her­aus­su­chen und z.B. in Excel ent­spre­chend auf­be­rei­ten. Pic­co­li ver­öf­fent­lich­te dafür vor eini­gen Jah­ren mit Visu­al Basic pro­gram­mier­te Excel-Vor­la­gen inklu­si­ve Doku­men­ta­ti­on.

Ändern sich bei wei­te­ren Mes­sun­gen die Impe­danz­wer­te, so erge­ben sich ver­schie­de­ne Punk­te im Dia­gramm. Die­se erlau­ben somit Rück­schlüs­se auf Ände­run­gen in der Kör­per­zu­sam­men­set­zung.

Da jeder Punkt alle Mess­wer­te der BIA-Ana­ly­se als Infor­ma­ti­on ent­hält, kann man zu die­sem auch die Kör­per­zu­sam­men­set­zung wie Mager­mas­se (FFM) und Mus­kel- und Organ­mas­se (BCM) ange­ben. Die­se ist in der Abbil­dung 1 rechts für Mes­sun­gen an zwei ver­schie­de­nen Tagen dar­ge­stellt.

In den letz­ten 30 Jah­ren wur­den vie­le For­meln ent­wi­ckelt, um die­se Wer­te mög­lichst genau zu berech­nen. Vie­le die­ser For­meln ent­stan­den im Rah­men wis­sen­schaft­li­cher Stu­di­en. Für die meis­ten Kör­per­wer­te gibt es eine grö­ße­re Zahl ver­schie­de­ner For­meln.

Es gibt daher nicht DEN Kör­per­ana­ly­se­wert, son­dern es kön­nen je nach ver­wen­de­ter For­mel Unter­schie­de auf­tre­ten. Die Ver­wen­dung des BIVA-Dia­gramms umgeht die­se Schwie­rig­kei­ten, da es die Mess­ergeb­nis­se direkt sicht­bar macht.

Ein Team der ita­lie­ni­schen Uni­ver­si­tät Caglia­ri hat das Kon­zept des BIVA-Dia­gramms wei­ter­ent­wi­ckelt und stellt auf ihrer Web­site umfang­rei­che Daten und Tools zur Ver­fü­gung. Neben der Nor­mie­rung der Impe­danz­wer­te mit der Kör­per­grö­ße wer­den zusätz­lich die Kör­per­quer­schnit­te der Tail­le, Wade und des Arms berück­sich­tigt. Ein Bei­spiel wur­de in [Buffa2013] ver­öf­fent­licht.

Literatur

[Buffa2013]: Buf­fa, Rober­to, et al. “Accu­ra­cy of spe­ci­fic BIVA for the assess­ment of body com­po­si­ti­on in the United Sta­tes popu­la­ti­on.” PLoS One 8.3 (2013): e58533.

[Cai­ce­do-Era­so2012]: Cai­ce­do-Era­so, J. C., C. H. Gon­zá­lez-Cor­rea, and C. A. Gon­zá­lez-Cor­rea. “Use of elec­tro­car­dio­gram (ECG) elec­tro­des for Bioelec­tri­cal Impe­dance Ana­ly­sis (BIA).” Jour­nal of Phy­sics: Con­fe­rence Series. Vol. 407. No. 1. IOP Publi­shing, 2012.

[Piccoli1994]: Pic­co­li, Anto­nio, et al. “A new method for moni­to­ring body fluid varia­ti­on by bio­im­pe­dance ana­ly­sis: The RXc graph.” Kid­ney inter­na­tio­nal 46 (1994): 534–539.

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