Geräte zur Bioimpedanzanalyse in der Praxis

BIA-Messgeräte und typische Einsatzgebiete

In die­sem Arti­kel geht es um die wich­tigs­ten BIA-Mess­ge­rä­te und Tech­no­lo­gi­en der Bio­im­pe­danz­ana­ly­se und ihre typi­schen Anwen­dun­gen. Einen Über­blick zur BIA-Metho­de fin­dest Du im Arti­kel über die Bio­im­pe­danz­ana­ly­se.

Dort fin­dest Du auch grund­le­gen­de Infor­ma­tio­nen zu den Begrif­fen Pha­sen­win­kel und Impe­danz, die sich aus Resistanz und Reak­tanz ergibt. Wei­te­re Details zu den phy­si­ka­li­schen und mess­tech­ni­schen Grund­la­gen fin­dest Du hier.

Messung der Resistanz bei einer Frequenz

Die Mes­sung Resistanz ohne gleich­zei­ti­ge Bestim­mung der Reak­tanz gibt es häu­fig in preis­güns­ti­gen Kör­per­ana­ly­se­waa­gen. Meist erfolgt die Mes­sung bei einer Fre­quenz von 50 kHz.

Mit­hil­fe der Resistanz kann man das Kör­per­was­ser und dar­aus die Mager­mas­se ermit­teln. Im Kapi­tel — Wie man aus der Resistanz das Gesamt­kör­per­was­ser bestimmt — erfährst Du genau­er, wie das funk­tio­niert.

Da sich der Kör­per aus Mager­mas­se und Kör­per­fett zusam­men­setzt, ergibt sich aus der Mager­mas­se direkt das Kör­per­fett.

Aller­dings fehlt bei die­sen BIA-Gerä­ten Reak­tanz und Pha­sen­win­kel. Dadurch gibt es kei­ne Mög­lich­keit, Ände­run­gen in der Zusam­men­set­zung der Mager­mas­se zu bestim­men. Es ist bei­spiels­wei­se nicht mög­lich, die Abnah­me der Mus­kel­mas­se im Rah­men einer Diät zu über­wa­chen.

Ent­spre­chend ver­hält es sich mit dem Ver­hält­nis von extra­zel­lu­lä­rem zu intra­zel­lu­lä­rem Was­ser. Daher kann man mit sol­chen Gerä­ten kei­ne Ver­än­de­run­gen die­ser Grö­ßen bei Ver­laufs­mes­sun­gen beob­ach­ten.

Lei­der zei­gen sol­che BIA-Gerä­te den­noch manch­mal Kör­per­wer­te wie z.B. Mus­kel­mas­se an. Die­se wer­den durch sta­tis­ti­sche Schätz­for­meln ohne Berück­sich­ti­gung der Reak­tanz bzw. des Pha­sen­win­kels berech­net. So ist es zwar mög­lich abso­lu­te Wer­te anzu­ge­ben, Aus­sa­gen zu Ände­run­gen sind hin­ge­gen nicht seri­ös mög­lich.

Fak­tisch kann man mit die­ser BIA-Tech­nik nur Gesamt­kör­per­was­ser, Kör­per­fett und Mager­mas­se bestim­men. Da es nicht ohne wei­te­res mög­lich ist her­aus­zu­fin­den, ob nur die Resistanz gemes­sen wird, soll­te man bei Bedarf beim Anbie­ter kri­tisch nach­fra­gen.

Messung der Resistanz bei mehreren Frequenzen

Eine Ver­bes­se­rung die­ser Situa­ti­on bringt die Mes­sung der Resistanz bei meh­re­ren Fre­quen­zen. Typisch sind Wer­te bei 5 kHz und 50 kHz. Die zwei­te zusätz­li­che Fre­quenz ermög­licht Abschät­zun­gen zur Ein­tei­lung des Gesamt­kör­per­was­sers in extra- und intra­zel­lu­lä­res Was­ser.

Der Strom fließt bei nied­ri­gen Fre­quen­zen haupt­säch­lich durch das extra­zel­lu­lä­re Was­ser. Dage­gen wird bei höhe­ren Fre­quen­zen der Anteil des Stro­mes durch die Kör­per­zel­len (ins­be­son­de­re Mus­keln) grö­ßer.

Daher kann Mus­kel­trai­ning und Mus­kel­auf­bau eine Erhö­hung des Ver­hält­nis­ses der Impe­danz bei 5 kHz zur Impe­danz bei 50 kHz bewir­ken. Oft wer­den BIA-Mess­ge­rä­te die, die Resistanz bei meh­re­ren Fre­quen­zen mes­sen in Kör­per­ana­ly­se­waa­gen ein­ge­setzt. Damit ist es mög­lich neben Kör­per­was­ser, Mager­mas­se und Kör­per­fett, auch Ände­run­gen in der Mus­kel­mas­se zu bestim­men.

BIA-Messgeräte die Resistanz, Reaktanz und Phasenwinkel bei 50kHz messen

Die zusätz­li­che Mes­sung der Reak­tanz und des Pha­sen­win­kels lie­fert Aus­sa­gen zur Vita­li­tät und dem Ernäh­rungs­zu­stand der Zel­len. Sol­len Ände­run­gen der Vita­li­tät beob­ach­tet wer­den, sind die­se Gerä­te beson­ders inter­es­sant.

Die Mes­sung die­ser Wer­te bei 50 kHz ist fak­tisch der Stan­dard in den meis­ten Stu­di­en mit BIA-Mes­sung. Mit sol­chen Gerä­ten in Kom­bi­na­ti­on mit der Bio­im­pe­danz­mes­sung im Lie­gen wur­den tau­sen­de kli­ni­sche Stu­di­en durch­ge­führt.

Ins­be­son­de­re in der medi­zi­ni­schen Dia­gnos­tik kommt die­se BIA-Tech­nik seit über 30 Jah­ren zum Ein­satz. Für den Ein­satz zur Erfolgs­kon­trol­le beim Trai­ning oder zur Über­wa­chung von Diä­ten zur Ver­mei­dung des Jojo-Effekts, ist die­se Tech­nik zu emp­feh­len.

Die meis­ten BIA-Mess­ge­rä­te zur Mes­sung der Resistanz und Reak­tanz sind für die Mes­sung im Lie­gen kon­zi­piert. Damit ist eine hohe Repro­du­zier­bar­keit erreich­bar.

Für die Mes­sung der Resistanz und Reak­tanz bei 50 kHz gibt es eine spe­zi­el­le Aus­wer­tungs­me­tho­de, die kei­ne For­meln ver­wen­det. Die­se heißt bio­elek­tri­sche Impe­danz-Vek­tor­ana­ly­se (BIVA) und bie­tet für erfah­re­ne Anwen­der inter­es­san­te Vor­tei­le. Im Kapi­tel über die BIVA sind die­se genau­er beschrie­ben.

BIA-Messgeräte die Resistanz, Reaktanz und Phasenwinkel bei 50 kHz und weiteren Frequenzen messen

Durch die Impe­danz- und Pha­sen­win­kel­mes­sung bei meh­re­ren Fre­quen­zen sol­len genaue­re Aus­sa­gen zur Ver­än­de­rung des Kör­per­was­sers mög­lich sein. Aller­dings gibt es auch Wis­sen­schaft­ler [Piccoli2005], die eine Ver­bes­se­rung der Aus­sa­ge­kraft durch Hin­zu­nah­me von wei­te­re Fre­quen­zen bestrei­ten.

Aus mei­ner Sicht ist es in jedem Fall rele­vant Reak­tanz und Pha­sen­win­kel bei meh­re­ren Fre­quen­zen zu ken­nen. Bei­spiels­wei­se ist der Ein­fluss des Mem­bran­po­ten­ti­als bei 5 kHz noch stär­ker als bei 50 kHz. War­um das so ist, erfährst Du im Arti­kel zu den phy­si­ka­li­schen und Mess­tech­ni­schen Grund­la­gen der Bio­im­pe­danz­ana­ly­se.

Dadurch ist es mög­lich, ver­schie­de­ne Ein­fluss­fak­to­ren auf den Pha­sen­win­kel zu unter­schei­den. Aller­dings gibt es dazu noch einen erheb­li­chen For­schungs­be­darf.

Wich­tig ist auch, dass das BIA-Mess­ge­rät die Reak­tanz auch hin­rei­chend genau misst. Im Gegen­satz zu Resistanz ist das deut­lich schwie­ri­ger.

Neben BIA-Mess­ge­rä­ten für die Anwen­dung im Lie­gen, gibt es auch Kör­per­ana­ly­se­waa­gen im Pre­mi­um­be­reich für Fit­ness­stu­di­os, die mit die­ser Mess­tech­nik arbei­ten.

Bioimpedanzspektroskopie (BIS) durch Messung der Impedanz und des Phasenwinkels bei sehr vielen Frequenzen

Die­se Gerä­te mes­sen Impe­danz und Pha­sen­win­kel (bzw. Resistanz und Reak­tanz) in einem grö­ße­ren Fre­quenz­be­reich. Dabei ergibt sich eine hohe Anzahl von Mess­punk­ten mit gerin­gem Fre­quenz­ab­stand.

Neben der Ana­ly­se der Mess­ergeb­nis­se mit Model­len wie dem Cole-Modell lie­fern auch Ver­än­de­run­gen in den Maxi­ma der Mess­wer­te wich­ti­ge zusätz­li­che Infor­ma­tio­nen [Bartels2015].

Damit ermög­licht die Bio­im­pe­danz­spek­tro­sko­pie Aus­sa­gen zur Kör­per­zu­sam­men­set­zung, aber auch zu Ver­än­de­run­gen im Maxi­mum der fre­quenz­ab­hän­gi­gen Reak­tanz. So ver­schiebt sich die­ses Maxi­mum bei­spiels­wei­se zu höhe­ren Fre­quen­zen, wenn Mus­keln ver­spannt sind [Fener2016].

Aus mess­tech­ni­scher Sicht lie­fern BIS-Gerä­te die meis­ten Infor­ma­tio­nen. Aller­dings soll­te der Anwen­der auch wis­sen, wie in der Aus­wer­tungs­soft­ware die Mess­wer­te wei­ter ver­wen­det wer­den. Meist wer­den BIS Gerä­te in der For­schung ein­ge­setzt. Dann ist es wich­tig, dass die Roh­mess­wer­te bequem expor­tier­bar sind.

BIA-Messgeräte zur segmentalen BIA

Zusätz­lich zur Mes­sung der Impe­danz und des Pha­sen­win­kels bei einer oder meh­re­ren Fre­quen­zen erlau­ben die­se Gerä­te die gleich­zei­ti­ge BIA-Mes­sung in der rech­ten und lin­ken Kör­per­hälf­te, von Fuß zu Fuß und von Hand zu Hand.

Gerä­te mit die­ser zusätz­li­chen Mess­funk­ti­on gibt es sowohl bei hoch­wer­ti­gen Kör­per­ana­ly­se­waa­gen für Fit­ness­stu­di­os, als auch für Pre­mi­um-Mess­ge­rä­te zur BIA-Mes­sung im Lie­gen.

Prin­zi­pi­ell kann man seg­men­ta­le BIA-Mes­sun­gen mit jedem BIA-Mess­ge­rät, das zur BIA-Mes­sung im Lie­gen geeig­net ist, durch­füh­ren. Aller­dings sind die­se Mes­sun­gen dann etwas umständ­li­cher.

Gerä­te zur seg­men­ta­len BIA lie­fern eine höhe­re Trans­pa­renz zur indi­vi­du­el­len Ver­tei­lung von Mus­keln und Kör­per­fett. Wich­ti­ge Anwen­dungs­ge­bie­te sind die Phy­sio­the­ra­pie und die Ver­mei­dung von Schä­den durch unaus­ge­wo­ge­ne oder ein­sei­ti­ge Belas­tung.

Körperanalysewaagen versus Bioimpedanzmessung im Liegen

Bei BIA-Gerä­te zur Bio­im­pe­danz­ana­ly­se im Lie­gen wer­den selbst­kle­ben­de Elek­tro­den an Hän­den und Füßen ange­bracht. Bei Kör­per­ana­ly­se­waa­gen sind die Elek­tro­den in einer Waa­ge inte­griert.

Bei­de Typen haben unter­schied­li­che Vor- und Nach­tei­le und kön­nen unter­schied­lich kom­ple­xe Mess­me­tho­den beinhal­ten. Wich­ti­ge Vor- und Nach­tei­le von BIA-Waa­gen und BIA-Ana­ly­se­ge­rä­ten zur Anwen­dung im Lie­gen sind:

Kör­per­ana­ly­se­waa­genBio­im­pe­danz­mes­sung im Lie­gen
+ kei­ne zusätz­li­chen Kle­be­elek­tro­den erfor­der­lich+ sehr hohe Repro­du­zier­bar­keit und Genau­ig­keit
+ lie­fert gleich­zei­tig das Kör­per­ge­wicht+ Mess­sys­tem ist kom­pakt und por­ta­bel
- schlech­te­re Repro­du­zier­bar­keit der Mes­sung (Posi­ti­on der Füße, Andruck der Hän­de an den Elek­tro­den)+ hygie­ni­sche Anwen­dung durch ein­mal ver­wend­ba­re Elek­tro­den
- ungleich­mä­ßi­ge Ver­tei­lung des Kör­per­was­sers im Ste­hen- bei jeder Mes­sung neue Kle­be­elek­tro­den erfor­der­lich
- Des­in­fek­ti­on der Elek­tro­den erfor­der­lich- Lie­ge­mög­lich­keit erfor­der­lich
- Kör­per­ge­wicht muss ander­wei­tig bestimmt wer­den

Der Ver­gleich zeigt, dass Kör­per­ana­ly­se­waa­gen für die selbst­stän­di­ge Mes­sung z.B. zu Hau­se oder im Fit­ness­stu­dio kom­for­ta­bler sind. Für die­se ent­ste­hen auch kei­ne zusätz­li­chen Kos­ten durch die Elek­tro­den.

Dort wo es um eine genaue Ver­laufs­kon­trol­le z.B. in der Ernäh­rungs­be­ra­tung oder beim Mus­kel­trai­ning geht, liegt die BIA-Mes­sung im Lie­gen vorn. Ins­be­son­de­re für medi­zi­ni­sche Anwen­dun­gen ist die höhe­re Repro­du­zier­bar­keit aus­schlag­ge­bend.

Literatur

[Bartels2015]: Bar­tels, Else Marie, Emma Rud­bæk Søren­sen, and Adri­an Paul Har­ri­son. “Multi-frequency bio­im­pe­dance in human mus­cle assess­ment.” Phy­sio­lo­gi­cal reports 3.4 (2015): e12354.

[Fener2016]: Fener, D. K., et al. “Chro­nic Neck Pain Assess­ment using Mul­ti-Fre­quen­cy Bio­im­pe­dance.” Phy­sio­ther Reha­bil 1.113 (2016): 2.

[Piccoli2005]: Pic­co­li, Anto­nio, et al. “Equi­va­lence of infor­ma­ti­on from sin­gle ver­sus mul­ti­ple fre­quen­cy bio­im­pe­dance vec­tor ana­ly­sis in hemo­dia­ly­sis.”

Scroll to Top