Công nghệ BIA

 1969 - Hoffer và chỉ số trở kháng    

 Năm 1969, Hoffer đã thực hiện một loạt các thí nghiệm để chứng minh tổng trở kháng nước và sinh học của cơ thể có mối tương quan cao, cho thấy phép đo trở kháng có thể được sử dụng để xác định tổng lượng nước trong cơ thể. Ông cho thấy giá trị bình phương của chiều cao chia cho trở kháng có tương quan cao với tổng lượng nước cơ thể.

Hoffer đã thực hiện các phép đo trở kháng của nửa bên phải cơ thể bao gồm cánh tay phải, thân và chân phải. Giá trị bình phương chia cho trở kháng cho thấy hệ số tương quan là 0,92 với tổng lượng nước cơ thể, cao hơn các chỉ số khác kể cả trọng lượng cơ thể. Phương trình mà Hoffer chứng minh là chỉ số trở kháng được sử dụng trong BIA ngày nay.

          1979 - Hệ thống RJL và máy đo trở kháng đầu tiên

Năm 1979, lần đầu tiên, hệ thống RJL đã thương mại hóa máy đo trở kháng và phương pháp BIA bắt đầu phổ biến. Thiết bị đo trở kháng bằng cách gắn các điện cực ở mặt sau của bàn tay phải và đỉnh bàn chân phải của bệnh nhân và dẫn dòng điện 50kHz qua nửa bên phải của cơ thể.

Trước đó, thành phần cơ thể chỉ có thể được đo bằng thước cặp (caliper) hoặc cân dưới nước. Những phương pháp như vậy cần được thực hiện bởi những người có kỹ năng và lắp đặt không dễ dàng. Ngoài ra, chỉ có các bệnh nhân cụ thể có thể được đo từ các phương pháp đó. Tuy nhiên, BIA dễ dàng, nhanh chóng, ít tốn kém và ít xâm nhập. Do đó, nhiều nhà nghiên cứu thành phần cơ thể, chuyên gia dinh dưỡng và chuyên gia y tế bắt đầu sử dụng BIA.

Những năm 1980 - Khám phá những hạn chế đối với BIA với dữ liệu thực nghiệm

Năm 1969, Hoffer đã thực hiện một loạt các thí nghiệm để chứng minh tổng trở kháng nước và sinh học của cơ thể có mối tương quan cao, cho thấy phép đo trở kháng

Nghiên cứu của Lukaski, Segal và các học giả khác đã đẩy nhanh quá trình phát triển của BIA. Các nghiên cứu đã chứng minh BIA có mối tương quan cao với các phương pháp tiêu chuẩn vàng như cân dưới nước và DEXA. Nhưng những hạn chế kỹ thuật của BIA  bắt đầu lộ diện vào cuối những năm 1980.

Một hạn chế là BIA cho rằng cơ thể con người có hình dạng của một hình trụ và sử dụng một tần số duy nhất (50 kHz). Điều này có thể phù hợp cho những bệnh nhân có loại cơ thể tiêu chuẩn, không chính xác cho các bệnh nhân có cơ thể khác. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã đưa ra các phương trình khác nhau ngoài chỉ số trở kháng để bổ sung cho giới hạn kỹ thuật của BIA và đạt được độ chính xác cao hơn cho các nhóm bệnh nhân ở độ tuổi, giới tính khác nhau, v.v.

Những năm 1980 - Lukaski và Kushner phát triển các phương trình thực nghiệm     

Năm 1969, Hoffer đã thực hiện một loạt các thí nghiệm để chứng minh tổng trở kháng nước và sinh học của cơ thể có mối tương quan cao, cho thấy phép đo trở kháng

Để tăng độ chính xác của kết quả, các nhà nghiên cứu đã đưa ra các phương trình thực nghiệm sử dụng dữ liệu thực nghiệm như giới tính và tuổi để tính toán thành phần cơ thể của một người.

Dữ liệu thực nghiệm là kiến ​​thức có được bằng phương tiện quan sát hoặc thử nghiệm. Bằng cách thu thập dữ liệu về một quần thể mẫu đại diện cho phương sai của toàn bộ dân số, các nhà nghiên cứu cố gắng rút ra các chiều hướng có thể được sử dụng để dự đoán kết quả. Trong thành phần cơ thể, các nhà nghiên cứu xác định những chiều hướng trong khối lượng cơ và mỡ; họ sử dụng  dữ liệu này để dự đoán thành phần cơ thể dựa trên các biến số cụ thể (tuổi, giới tính, dân tộc, v.v.)

Năm 1986, Lukaski đã sử dụng các phương trình được công bố sử dụng chỉ số trở kháng, trọng lượng cơ thể và điện kháng; cùng  năm 1986, Kushner đã công bố các phương trình sử dụng chỉ số trở kháng, trọng lượng cơ thể và giới tính.          

Mặc dù các ước tính theo kinh nghiệm có thể cho bạn một ước tính chính xác về thành phần cơ thể người dùng nói chung, song đó có những vấn đề đáng lưu tâm khi chúng được sử dụng cho mục đích y tế.

Hãy giả sử rằng có một thiết bị sử dụng phương trình thực nghiệm để tính tổng lượng nước cơ thể. Và có hai người có cùng khối lượng nạc cơ thể, nhưng một người 30 tuổi và người kia 40 tuổi. Mặc dù chúng có cùng khối lượng nạc cơ thể, nhưng các phương trình thực nghiệm sẽ tính toán rằng hai người này sẽ có chênh lệch 0,8 L trong tổng lượng nước cơ thể chỉ vì tuổi tác, điều đó hoàn   toàn không chính xác

 Những năm 1980 - Các thiết bị BIA sử dụng tại nhà     

Do những hạn chế về công nghệ, các thiết bị BIA trở thành thiết bị sử dụng tại nhà thay vì thiết bị bệnh viện. Vào cuối những năm 1980, các nhà sản xuất Nhật Bản đã phát hành nhiều loại thiết bị cấu tạo cơ thể dựa trên BIA có thể dễ dàng sử dụng phổ biến cho  công chúng. Một số thiết bị đo trở kháng giữa hai chân khi người dùng đứng trên bàn cân, trong khi một số khác sẽ đo trở kháng giữa hai tay trong khi cầm thiết bị.

1992 - Kushner và đề xuất đa tần số với phân tích phân đoạn

Độ chính xác chưa cao của BIA là do sự hạn chế kỹ thuật, nhiều người biện luận điều này có thể được cải thiện. Năm 1992, Kushner  tuyên bố rằng cơ thể con người được tạo thành từ năm hình trụ (cánh tay phải, cánh tay trái, thân, chân phải, chân trái) thay vì một.

Trong khi các chi nhỏ ảnh hưởng đến tổng trở kháng, thân có diện tích mặt cắt lớn nhất, ít có tác động đến trở kháng. Tuy nhiên, vì  thân hình chiếm 50% khối lượng nạc cơ thể, Kushner nhấn mạnh việc đo trở kháng của thân thể riêng biệt rất quan trọng.

Chỉ riêng việc đo trở kháng sẽ không đủ nhưng tất cả năm phần phải được đo riêng ở các tần số khác nhau, tạo ra sự khác biệt giữa nước ngoại bào và nước nội bào.

Nói cách khác, những hạn chế kỹ thuật của BIA cần được khắc phục bằng cách đo các phần khác nhau ở các tần số khác nhau.

Các thiết bị BIA khác 

Khả năng phân biệt giữa nước ngoài tế bào và tổng lượng nước trong cơ thể là rất quan trọng để xác định sự mất cân bằng chất lỏng liên quan đến tình trạng viêm cấp tính hoặc phù nề. Nhiều thiết bị BIA chỉ sử dụng một tần số ở 50 kHz để đo trở kháng, trở kháng không đi qua đầy đủ các tế bào cơ thể và khiến việc đo chính xác tổng lượng nước trong cơ thể là không thể. Do đó, những bệnh nhân bị tằn lượng nước bên ngoài tế bào có thể bị bỏ qua các vấn đề về sức khỏe.

Thiết bị InBody

InBody kết hợp tần số thấp và tần số cao để xác định chính xác lượng nước ngoại bào, nội bào và tổng lượng nước trong cơ thể. Việc sử dụng nhiều tần số cho phép các thiết bị InBody đạt được mức độ chính xác cao. Các nhà y học có thể sử dụng InBody để đo thành phần cơ thể và tình trạng chất lỏng trong cơ thể.

Các thiết bị BIA khác 

Nhiều thiết bị BIA thiếu điện cực ngón tay cái hoặc đặt các điện cực tay gần nhau. Những thiết kế này có thể khiến phép đo bắt đầu trong lòng bàn tay, có trở kháng cao và kết quả có thể không chính xác hoặc dẫn đến điểm bắt đầu đo không nhất quán, làm giảm độ tin cậy của kết quả.

Thiết bị InBody

Thiết kế điện cực tay InBody tạo ra một vị trí cầm đơn giản dễ tái tạo. Khi người đo nắm vào tay cầm, dòng điện chạy từ điện cực lòng bàn tay và dòng điện hoặc điện áp được bắt đầu ở điện cực ngón tay cái. Điểm đo nhất quán để có kết quả tái lập cao.

Các thiết bị BIA khác 

BIA truyền thống xem cơ thể con người như một hình trụ. Tuy nhiên chiều dài ngắn và diện tích bề ngang lớn của phần thân, điều đó có nghĩa là ngay cả một sai sót nhỏ trong phép đo cũng có thể dẫn đến sai số đáng kể. Để có kết quả đo chính xác nhất, thiết bị BIA nên đo phần thân riêng biệt 

Thiết bị InBody

Phân tích trở kháng điện sinh học đo lường phân đoạn trực tiếp coi cơ thể con người như năm hình trụ: cánh tay trái, cánh tay phải, thân, chân trái và chân phải. InBody đo độc lập từng hình trụ để cung cấp các phép đo chính xác cho toàn bộ cơ thể.

Các thiết bị BIA khác 

Nhiều thiết bị BIA sử dụng các phương trình thực nghiệm để bù đắt các sai sót bề mặt công nghệ, bao gồm cả việc thiếu trở kháng thân (do đo trở kháng toànn thân), các phép đo tần số đơn (không thể phân biệt giữa các bộ phận) và thiếu khả năng tái lập (từ vị trí đặt điện cực hoặc định vị). Các phương trình thực nghiệm này sử dụng dữ liệu, chẳng hạn tuổi, giới tính và dân tộc để tính toán thành phần cơ thể dựa trên xu hướng chung thay vì chỉ dựa vào thành phần cơ thể thực tế của cá nhân.

Thiết bị InBody

InBody đo thành phần cơ thể mà không dựa trên các giả định thực nghiệm dựa trên độ tuổi, giới tính, dân tộc hoặc hình dạng cơ thể, tạo ra kết quả chính xác và được xác nhận theo tiêu chuẩn vàng. Nói một cách đơn giản, InBody cung cấp kết quả được cá nhân hóa để theo dõi tiến độ nhằm giúp bạn đạt được mục tiêu của mình.