Qu’est-ce que la bioimpédance ?

Les appareils InBody utilisent une méthode appelée la bioimpédance (BIA) pour mesurer la composition corporelle. Cette approche divise le poids en différents composants tels que la masse maigre ou la masse grasse. 

La bio-impédance : le principe de l’impédance appliquée au corps humain

La bio-impédancemétrie (BIA) mesure l’impédance du corps, c’est-à-dire la résistance des différents tissus biologiques et leur capacité de résistance en envoyant des courants alternatifs à travers le corps humain.

Le concept de résistance

Pour illustrer le fonctionnement de ce système, il suffit d’imaginer le flux de voitures dans la circulation. Votre voiture est la source de la tension ou du courant, et l’autoroute sur laquelle vous vous trouvez est l’eau corporelle. S’il n’y a pas d’autres voitures, vous pouvez avancer sans encombre sur l’autoroute. Il en va de même pour le corps. S´il était plein d’eau sans rien d’autre, il n’y aurait pas de résistance.

Or l’eau n’est pas le seul élément du corps humain, tout comme vous n’êtes pas la seule voiture sur l’autoroute. Plus il y a de voitures sur l’autoroute, plus il faut de temps pour parcourir la distance, ce qui crée une résistance. D’autres éléments tels que la graisse, les muscles, les os et les minéraux créent une résistance au courant électrique qui traverse votre corps.

Pour la technologie BIA, plus il y a d’eau dans votre corps, moins il y a de résistance. L’eau est en effet un élément neutre et stable. Comme les muscles de votre corps contiennent de l’eau, plus vous avez de muscles, plus il y a d’eau dans votre corps. Et plus vous avez un volume d”eau corporelle important, moins il y a de résistance au courant électrique.

Le concept de réactance : la capacité de résistance

La réactance est aussi connue sous le nom de résistance capacitive. C’est l’opposition au flux instantané du courant électrique causée par la capacité. La réactance aide à mesurer la capacité de la cellule à stocker l’énergie. C’est une mesure indirecte de la force et de l’intégrité des membranes cellulaires.

Tout rassembler

L’impédance est la somme vectorielle de la résistance et de la réactance. C’est la mesure que les dispositifs BIA utilisent pour déterminer votre composition corporelle. La technologie BIA utilise un modèle de cylindre pour la relation entre l’impédance et le corps humain.

 

L’impédance est calculée à l’aide de deux formules :

  1. Calcul du volume d’un cylindre (Volume = Longueur x Surface)
  2. Caractéristique de l’impédance : l’impédance est inversement proportionnelle à la surface de la section transversale et directement proportionnelle à la longueur.

En connaissant l’impédance et la longueur du cylindre, nous pouvons donc mesurer le volume total de l’eau corporelle.

Dans le corps humain, la même formule s’applique. La longueur est la taille de la personne. Par conséquent, nous pouvons calculer le volume de l’eau corporelle totale en connaissant simplement l’impédance et la taille des patients . C’est aussi la raison pour laquelle il est impératif d’avoir une mesure précise de la taille.

L’histoire de la technologie de bio-impédance

1969 - Hoffer and the Impedance Index

En 1969, le Dr Hoffer a mené une série d’expériences. Il a prouvé que l’eau corporelle totale et l’impédance biologique étaient fortement corrélées. Ce qui suggère que la mesure de l’impédance pourrait être utilisée pour déterminer la quantité d’eau corporelle totale . Il a montré que la valeur au carré de la taille divisée par l’impédance était fortement corrélée avec l’eau corporelle totale.

Dr Hoffer a mesuré l’impédance de la moitié droite du corps, y compris le bras droit, le torse et la jambe droite. La valeur au carré divisée par l’impédance montrait un coefficient de corrélation de 0,92 avec l’eau corporelle totale. Cette valeur était plus élevé que d’autres indices, y compris le poids du corps. L’équation que le Dr Hoffer a résolu est l’indice d’impédance utilisé aujourd’hui dans la technologie de bio-impédance.

Image Credit: RJL Systems

1979 - Le premier impédancemètre de RJL Systems

En 1979, RJL Systems a commercialisé le premier impédancemètre et la méthode de bio-impédance a commencé se populariser. Le dispositif mesurait l’impédance grâce à des électrodes fixées sur le dos de la main droite et sur le dessus du pied droit d’un patient et à un courant de 50kHz émis à travers la moitié droite du corps.

La composition corporelle à cette période ne pouvait être mesurée qu’à l’aide d’un adipomètre ou de la densitométrie hydrostatique (ou pesée dans l’eau). De telles méthodes devaient être réalisées par des personnes qualifiées et l’installation était complexe. De plus, seuls certains types de patients pouvaient en bénéficier. En revanche, la technologie de bio-impédance, plus facile, plus rapide, moins coûteuse et surtout moins invasive a commencé à se développer. De nombreux chercheurs spécialisés dans la composition corporelle, des nutritionnistes et des experts médicaux également ont commencé à utiliser la technologie de bio-impédance.

1980's - Les premières limites de la BIA : les données empiriques

Les recherches de Lukaski, Segal et d’autres chercheurs ont accéléré l’évolution de la bio-impédance. Les études ont prouvé que la bio-impédance présentait une forte corrélation avec les méthodes de référence comme la pesée dans l’eau et avec DEXA. Les limites techniques de la bio-impédance ont toutefois commencé à apparaître à la fin des années 1980.

Une des limites était que la bio-impédance considérait le corps humain comme un cylindre et utilisait une seule fréquence (50 kHz). Cette méthode pouvait  fonctionner avec les patients présentant des types corporels standards, mais elle n’était pas précise pour les autres populations. Les chercheurs ont donc proposé diverses équations en plus de l’indice d’impédance afin de compenser la limite technique de la bio-impédance et d’obtenir une plus grande précision chez des groupes de patients d’âges, de sexes, d’ethnies différents.

1980's - Le développement d'équation empiriques de Lukaski et Kushner

Pour accroître la précision des résultats, les chercheurs ont mis au point des équations empiriques qui utilisent des données empiriques comme le sexe et l’âge pour calculer la composition corporelle d’une personne.

Les données empiriques sont des connaissances acquises par l’observation ou l’expérimentation. En rassemblant des données pour un échantillon de population qui (théoriquement) représente la variété de l’ensemble de la population, les chercheurs tentent de dégager des tendances qui peuvent être utilisées pour prédire les résultats. Dans le domaine de la composition corporelle, les chercheurs identifient ces tendances dans la masse musculaire et la masse grasse. Ils utilisent ces données pour prédire la composition corporelle en fonction de variables spécifiques (âge, sexe, origine ethnique, etc.).

En 1986, Lukaski a utilisé les équations publiées en utilisant l’indice d’impédance, le poids du corps et la réactance ; et en 1986, Kushner a publié des équations en utilisant l’indice d’impédance, le poids du corps et le sexe.

Bien que les estimations empiriques puissent fournir une estimation précise de la composition corporelle d’un utilisateur ordinaire, des problèmes importants se posent lorsqu’ils sont utilisés à des fins médicales.

Supposons qu’il existe un appareil qui utilise une équation empirique pour calculer l’eau corporelle totale. Prenons deux personnes qui ont la même quantité de masse corporelle maigre, mais une des deux personnes est âgée de 30 ans et l’autre de 40 ans. Même s’ils ont la même quantité de masse corporelle maigre, les équations empiriques calculerons que ces deux personnes présentent une différence de 0,8 L quant à la quantité totale d’eau corporelle uniquement en raison de l’âge, ce qui n’est ni correct, ni précis.

1980's - Home-use BIA devices

En raison de contraintes technologiques, les appareils de bio-impédance sont devenus des appareils à usage domestique plutôt que des équipements professionnels comme en milieu hospitalier par exemple. C’est à la fin des années 1980 que des fabricants japonais ont mis sur le marché divers types d’appareils de mesure de la composition corporelle basés sur la technologie de bio-impédance qui pouvaient facilement être utilisés par le grand public. Certains appareils mesuraient l’impédance entre les pieds lorsque l’utilisateur se tenait debout sur la balance, tandis qu’un autre mesurait l’impédance entre les mains quand l’utilisateur tenait l’appareil.

1992 - Kushner et sa proposition de technologie multi-fréquences et d'analyse segmentaire

Comme les imprécisions de la technologie bio-impédance sont dues à des limites techniques, beaucoup ont argumenté qu’elle pouvait être améliorée. En 1992, Dr Kushner a soutenu que le corps humain était constitué de cinq cylindres (le bras droit, le bras gauche, le torse, la jambe droite, la jambe gauche) au lieu d’un seul.

Alors que les membres minces affectent l’impédance totale, le torse, qui présente la plus grande section transversale, a peu d’impact sur l’impédance. Cependant, comme le torse représente 50 % de la masse corporelle maigre, le Dr Kushner a insisté sur le fait qu’il est très important de mesurer séparément l’impédance du torse.

La mesure de l’impédance totale seule n’est pas suffisante, mais les cinq segments doivent être mesurés séparément à des fréquences différentes, en différenciant l´eau extracellulaire et l´eau intracellulaire. En d’autres termes, les limites techniques de la technologie de bio-impédance devaient être surmontées en mesurant les différents segments à différentes fréquences.

1996 - Dr. Cha crée l'analyseur de composition corporelle InBody

En 1996, le Dr Kichul Cha, étudiant en bio-ingénierie à la Harvard Medical School, a mis au point le premier système d’électrodes tactiles à 8 points avec l´analyse segmentaire directe qui mesure l’impédance pour les cinq parties du corps à des fréquences multiples.

Mesurer l’impédance en appliquant des courants de multi-fréquences sur les cinq segments du corps requiert une mesure d’impédance spécifique. De plus, cela permet de mesurer l’impédance du torse indépendamment du reste du corps. Grâce à ce système, InBody obtient des résultats très précis sans utiliser de données empiriques. Ainsi, les analyseurs de composition corporelle InBody se sont convertis en des appareils médicaux précis. Les valeurs d’impédance pour tous les cylindres, y compris le torse, se trouvent sur la feuille de résultats InBody.

De nombreux dispositifs de bio-impédance fournissent aujourd’hui des informations sur la masse musculaire pour chaque segment du corps. Cependant, la plupart de ces produits sont incapables de prendre des mesures d’impédance sectionnelle, en particulier l’impédance du torse. Pourtant, comme le montre une feuille de résultats InBody, vous pouvez voir les valeurs d’impédance des cinq segments du corps, y compris le torse, en utilisant à la fois les hautes et les basses fréquences.