Assessment of fat mass and skeletal muscle mass by means of conventional anthropometry and bioelectrical impedance analysis

Abstract
Aim: To determine fat mass and skeletal muscle mass (SMM) percentages in children by using two different methods (conventional anthropometry and bioelectrical impedance analysis [BIA]). A secondary purpose was to compare both methods for assessing body composition in this group. Methods: A total of 150 children (75 males; 75 females), aged 12-18 years, were recruited for the trial. Fat mass percentage was assessed by conventional anthropometric technique (Slaughter's equation) and BIA (Houtkooper's equation). Lastly, SMM percentage was determined by Poortman's formula. The Student t test for unpaired data was performed to compare mean values. Furthermore, the Bland-Altman plot was used for assessing the agreement between methods. It should also be pointed out that written informed consent was obtained from parents or legal representatives. Results: No significant differences were found when assessing fat mass percentage by different methods (p > 0.05). Regarding SMM percentage, a significant difference was found between males and females (p < 0.05). The Bland-Altman plot showed slight mean differences between methods in males. The best agreement between methods for assessing fat mass was found in females. Conclusion: Conventional anthropometry and BIA were not interchangeable for assessing fat mass in children given that the Bland-Altman plot demonstrated wide limits of agreement and a systematic proportional bias.

Key words
fat mass, skeletal muscle mass, anthropometry, bioelectrical impedance analysis, body composition

Artículo completo
Introducción

La actual epidemia de la obesidad en niños y adolescentes pone de manifiesto la importancia de realizar estimaciones precisas de la composición corporal mediante métodos de fácil utilización como son la antropometría y la bioimpedancia eléctrica. La validez de los métodos de campo difiere frecuentemente en diferentes poblaciones y en especial en los jóvenes, pues los métodos de campo no tienen en cuenta los diferentes grados de hidratación de la masa libre de grasa (MLG).

El análisis de la composición corporal permite conocer las proporciones de los distintos componentes del cuerpo humano y su estudio constituye el eje central de la valoración del estado nutricional. La estimación del agua corporal total, de la masa grasa (MG), MLG, así como de otros componentes como el mineral óseo, permite la adecuada evaluación de la composición corporal, así como la asociación temprana entre el defecto o el exceso de estos compartimientos, con la aparición del riesgo para algunas enfermedades crónicas.^1,2 Una adecuada evaluación de la composición corporal en los niños y los adolescentes se debe fundamentar en el estudio de sus componentes o compartimientos, así como en el desarrollo y la evaluación de los métodos más precisos e indicados para su estimación.³

Los componentes del cuerpo humano se pueden distribuir en cinco niveles de organización: atómico, molecular, celular, tisular y corporal, y la suma de ellos corresponde al peso corporal total. El nivel atómico está formado principalmente por elementos como los minerales, electrolitos, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. Estos elementos se combinan para formar compuestos químicos que se agrupan en categorías que definen el nivel molecular; sus principales componentes son el agua, los lípidos, las proteínas, los minerales y los carbohidratos. El nivel tisular está formado por el tejido adiposo, el músculo esquelético, el hueso y las vísceras y el nivel corporal total incluye la masa corporal, la estatura, los perímetros musculares y los pliegues de grasa subcutánea.^4-7

La estimación correcta de la composición corporal en los sujetos adolescentes cobra gran relevancia en relación con la evaluación del estado nutricional y en particular con el incremento en la prevalencia de la obesidad y la comorbilidad sobre la salud. Ello requiere de métodos de evaluación precisos, rápidos y reproducibles, tanto en la investigación como en el área clínica. Entre éstos están el análisis de activación de neutrones, las imágenes de resonancia magnética, la densitometría e hidrometría, la pletismografía por desplazamiento de aire, los métodos de dilución isotópica, la absorciometría de rayos X de energía dual (DXA) y, por último, por su fácil aplicación y desarrollo en estudios epidemiológicos, las técnicas antropométricas y el análisis de la bioimpedancia eléctrica.^8-10 La adolescencia es un período decisivo en relación con los cambios debidos a la aceleración del crecimiento y la maduración, con cambios manifiestos entre sexos; la cantidad de grasa es mayor en las chicas adolescentes en comparación con los chicos.¹¹ Un preciso y fidedigno método de estimación de la MG se hace necesario en estudios epidemiológicos y clínicos. Igualmente es importante destacar las conocidas diferencias entre los métodos de campo y los métodos de laboratorio para la estimación de los componentes corporales.^12-13

El objetivo del presente trabajo es la determinación de la MG y sus diferencias determinadas por técnicas de antropometría y bioimpedancia eléctrica, así como presentar datos de masa muscular esquelética en jóvenes en edad escolar.



Material y métodos
Sujetos. La población de estudio estuvo formada por 150 jóvenes (75 niños y 75 niñas). Se eligió el centro escolar Instituto de Educación Secundaria Nuestra Sra. de la Victoria, de la ciudad de Málaga (sur de España), que se consideró representativo de la población escolarizada de esas edades (por su distribución según el nivel socioeconómico y las características demográficas).
Dentro del centro escolar, los sujetos se seleccionaron por muestreo aleatorizado simple para el intervalo de edad de 12 a 18 años. La selección se realizó durante el período de octubre a diciembre de 2006. A todos los sujetos se les realizó una serie de exploraciones médicas y físicas, así como diversas encuestas para caracterizar sus hábitos alimentarios y de actividad física; se encontró que todos los sujetos estaban saludables y exentos de enfermedades agudas o crónicas y en el momento de las exploraciones no estaban tomando medicación alguna.
Se explicaron detallada y extensamente las características y los objetivos de las exploraciones a los profesores, al Consejo Escolar y a las asociaciones de madres y padres de alumnos.
El Comité de Ética de la Facultad de Medicina de la Universidad de Málaga aprobó todos los procedimientos. Antes del estudio, los responsables de la educación de los sujetos procedieron a la firma del consentimiento informado, con posterioridad a la explicación detallada de todos los instrumentos y metodologías que se utilizarían durante la recogida de datos.

Métodos. Valoración de la composición corporal. Evaluación antropométrica. Se midió el peso (en kg) utilizando una balanza digital Seca 770 (Hamburgo, Alemania), con una precisión de 0.1 kg y la estatura (en cm) mediante un tallímetro de pared Seca 208 (Hamburgo, Alemania), con una precisión de 1 mm. Asimismo se obtuvieron los pliegues del tríceps y medial de la pierna con un calibre de pliegues cutáneos, con una precisión de 0,2 mm (Holtain, Crymych, Reino Unido), para derivar la MG según la ecuación de Slaughter.¹⁰ La masa muscular esquelética se estimó a partir de la ecuación de Poortmans,¹⁴ basada en perímetros musculares del brazo, muslo y pierna. Se procedió a la toma por duplicado de todas las medidas antropométricas, según criterios internacionales estandarizados por la International Society for Advancement in Kinanthropometry.¹⁵ La valoración del estado de obesidad se realizó a partir del conocimiento del porcentaje de grasa con valores de > 25% para niños y 30% en niñas.¹⁶

Bioimpedancia eléctrica. Se utilizó el bioimpedanciómetro multifrecuencia MediSystem (Sanocare Human System, Madrid). Todos los sujetos realizaron una micción a la primera hora de la mañana, tras condiciones de ayuno, se retiraron todos los elementos metálicos de su cuerpo, se controlaron los niveles de hidratación normal y sin haber realizado ejercicio físico moderado intenso en las 24 horas anteriores. Permanecieron en posición de decúbito supino sobre una camilla no conductora entre 8 a 10 minutos antes de obtener los valores de impedancia, resistencia y reactancia; se dispusieron 4 electrodos de contacto (PKR 170, Sanocare Human System, Madrid) en el dorso de la mano y pie derechos.^{8, 17} La ecuación de Houtkooper¹⁷ permite estimar la MLG, de la cual al sustraerla del peso corporal total se obtuvo el valor de la MG tanto en porcentaje de grasa, como kilo de grasa.


Análisis estadístico. Todas las variables se expresan como media ± desviación estándar. Se procedió al análisis de la homogeneidad de las variables mediante el test de Kolmogorov-Smirnov.

El análisis de comparación de medias entre valores de grasa corporal por ambos métodos se realizó con un test de la t de Student para muestras independientes y para las variables sin distribución normal se utilizó el test de Mann-Whitney para muestras independientes. El estudio de correlaciones entre variables se realizó mediante los coeficientes de correlación de Spearman. El estudio de concordancia entre métodos se obtuvo a través del análisis de Bland-Altman.¹⁹ En todas las pruebas estadísticas se aceptó como significativo un valor de p < 0.05. El procesamiento de datos se realizó utilizando el programa MedCalc versión 12.1.4.0 (Mariakerke, Bélgica).


Resultados

Las características antropométricas principales y de composición corporal de la muestra estudiada se muestran en la Tabla 1. Los niños son más altos, más pesados y con mayor masa muscular esquelética que las niñas (p < 0.001). No se encuentran diferencias en la MG ni en la MLG (p > 0.001). Los coeficientes de correlación de Spearman muestran una gran asociación entre métodos considerando el porcentaje y los kilos, respectivamente (rho = 0.64 y rho = 0.82; ambos p < 0.001) entre las ecuaciones de Houtkooper y Slaughter








En los niños, los porcentajes de grasa se hallan entre el 17.5% y 28%, estimados por la ecuación de Slaughter y los valores de Houtkooper se hallan entre el 18% y 22.5%. Los valores medios de la muestra no presentan diferencias estadísticamente significativas entre el método de antropometría y bioimpedancia (p > 0.05) (Tabla 2). Existe un incremento de los valores medios de grasa desde los 12 a los 16 años. Estos valores medios entre los 14 y 15 años se podrían catalogar dentro de la obesidad.









En las niñas, los porcentajes de grasa están entre el 23.8% y 29%, por la ecuación de Slaughter y los valores de Houtkooper se hallan entre el 21% y 34%. Los valores medios entre métodos no presentan diferencias significativas (p > 0.05) (Tabla 3). Las niñas presentan valores estables en todas las edades, con valores medios ligeramente menores al punto del 30% que catalogaría la obesidad, exceptuando la edad de 14 años.









Los valores de masa muscular esquelética que presentan los niños son valores muy estables en el 45%. En las niñas se aprecia una tendencia de aumento de dichos valores desde los 12 a 17 años (Tabla 4). Existen diferencias estadísticamente significativas entre niños y niñas (p < 0.001).









En la Tabla 5 se muestran los parámetros del análisis de Bland-Altman. Este se estableció utilizando el valor medio (eje x) y las diferencias (eje y) entre el porcentaje de la MG de Slaughter y la de Houtkooper (Figura 1). Las diferencias entre métodos para el grupo de los niños es de 2.2%; 0.8% para las niñas y de 1.5% para toda la muestra, sin mostrar significación estadística estas diferencias entre ecuaciones (p > 0.05). El análisis de los gráficos de Bland-Altman muestra un error proporcional entre métodos para los niños (Figura 1A) y para toda la muestra en conjunto (Figura 1C) (tau de Kendall de 0.35; p < 0.001 y 0.15; p = 0.006, respectivamente). En el análisis del grupo de las niñas no se observa error proporcional (tau de Kendall de 0.03; p = 0.70). Las diferencias encontradas siempre son positivas para el valor de la grasa determinada por técnicas antropométricas (Slaughter) sobre las de bioimpedancia eléctrica (Houtkooper). Los límites de concordancia en los tres análisis gráficos son muy amplios (Tabla 5).















Discusión

El objetivo de este estudio ha sido mostrar las estimaciones de grasa corporal mediante métodos de campo (antropométrico y otro de bioimpedancia eléctrica de cuerpo entero) en una muestra de jóvenes en edad escolar del sur de España, mediante métodos de muy amplia utilización en la determinación de la composición corporal, en estudios clínicos y epidemiológicos.^21-24

El índice de masa corporal permite la clasificación de sobrepeso y obesidad de una forma rápida, pues la obtención de los parámetros básicos antropométricos (peso y talla) es de muy fácil obtención, pero son conocidas las limitaciones de este método que no distingue entre la MG y la MLG.^25-26
De acuerdo con los valores del 25% y 30% de MG, para niños y niñas,¹⁶ en los cuales se asocia con alteraciones de la presión arterial y de las lipoproteínas, nuestra muestra presenta, según estos valores, una prevalencia de obesidad en torno a un 29.3% para ambos sexos. Estos valores son ligeramente superiores en varones, en comparación con los del Estudio AVENA (25.7% para varones y muy superiores al encontrado en las niñas, que fue de un 19.1%).²¹ El estudio AVENA fue desarrollado en una amplia muestra de niños españoles y de diferentes ciudades, tanto del centro del país como del arco mediterráneo. Nuestro estudio obtenido de niños mediterráneos del sur de España muestra diferencias destacables.²¹ Esta circunstancia, sin ser categórica, puede indicar que en ciertas zonas de España se apunta un incremento de las tasas de obesidad.

Los resultados del estudio de obesidad infantil y juvenil en-Kid,²⁷ entre 1998 y 2000, revelaron unos porcentajes de obesidad en torno al 26% y mayores en niños que en niñas y una mayor prevalencia en alguna zona geográfica como Canarias y Andalucía. Los valores del presente estudio están en concordancia con los publicados por estos autores, que apuntan a un incremento en las tasas de obesidad y sobrepeso. Si bien pudieran existir diferencias menores, dependiendo de la metodología utilizada para clasificar el estado de sobrepeso y obesidad, mediante el índice de masa corporal o bien el porcentaje de grasa.
Rodríguez y col.²² compararon los valores de grasa corporal obtenidos por DXA y con técnicas antropométricas con la ecuación de Slaughter,¹⁰ basada en los pliegues de grasa, y concluyeron que existen pequeñas diferencias entre métodos, pero no un error proporcional a medida que existe un aumento de la grasa corporal. En el presente estudio, si se halla, tanto en el grupo de niños, como en el de la muestra total, un efecto de error proporcional a medida que aumenta el valor de grasa corporal, al comparar métodos, ninguno de ellos de referencia.

Como se ha comprobado y aunque existen diferencias de estimación entre métodos,^28-29 dichos métodos presentan entre sí coeficientes de correlación significativos, lo cual no debe ser interpretado como que esos métodos puedan ser utilizados indistintamente o de forma intercambiable, pues algunos métodos no sólo presentan diferencias medias, sino errores proporcionales, como podemos comprobar con esta investigación. La utilización de métodos de evaluación de la composición corporal, no fiables, ni capaces de poder comprobar los cambios en los diferentes grados de hidratación de la MLG, así como los diferentes minerales, hace que los errores en la estimación de los componentes corporales aumente.¹⁶ Las frecuentes diferencias encontradas entre estos dos métodos radican en la propia utilización de los métodos y algoritmos de cálculo de la estimación de la composición corporal, así como de las variaciones interindividuales, del sexo y la maduración de los adolescentes.^28-29 En el caso de la utilización de diferentes métodos de evaluación de la composición corporal como DXA y pletismografía por desplazamiento de aire, aunque presentan diferencias, éstas no son significativas en jóvenes adolescentes.²⁹
Las determinaciones de grasa corporal mediante la ecuación de Slaughter y de impedancia bioeléctrica en jóvenes obesos y con sobrepeso subestiman la grasa corporal, frente a la DXA como método referencia,²⁴ en torno a 3 ± 2 kg. Otras diferencias entre el método DXA y el método antropométrico con la ecuación de Slaughter se cifra en torno a -3.7% en chicas y 2.4% en chicos, como valor medio, aunque este estudio se realizó en prepúberes,²⁸ con límites de concordancia entre métodos en torno al ± 7%. Los límites de concordancia entre el método antropométrico y de bioimpedancia son muy amplios, estimando que esto se debe a la utilización de métodos doblemente indirectos.

En adolescentes varones, Slaughter sobreestimó en torno a 2 ± 5 kg y en chicas existió una subestimación de 2.3 ± 3.5 kg. Estos autores muestran la bioimpedancia como la alternativa a la utilización de DXA, siempre y cuando se empleen ecuaciones derivadas con variables independientes como el sexo, el peso, el índice de impedancia y la reactancia.²⁹ Gran número de este tipo de ecuaciones de bioimpedancia eléctrica como la de Houtkooper, son recomendadas en el Documento de Consenso para la valoración de la composición corporal en adolescentes,²⁰ pero necesitarían ser validadas en la población española.

En Portugal, país vecino de España, parece que la tasa de obesidad no afecta de forma igual a los niños que a las niñas. Mientras que en los varones parece existir una caída del 22% a 15% de prevalencia de obesidad, en las chicas la tendencia es inversa, pasando del 14.5% a 19.5%.³¹ Estos hallazgos y diferentes tendencias deben hacer que vigilemos las diferencias que se presentan entre sexos, comunidades y países, pues ello puede ser importante de cara al diseño de programas de prevención y tratamiento de la obesidad, en el período de la niñez a la adolescencia.

La limitación del presente estudio, en cuanto a la precisión de las ecuaciones utilizadas para la estimación de la composición corporal, radica principalmente en que, aunque son ecuaciones recomendadas,¹⁸ no son derivadas en la misma población, aunque sean éstas de características similares. Existen evidencias de cambios en la composición corporal a través del tiempo.³²


Conclusiones

Como se confirma con otros estudios, los métodos de estimación de la composición corporal por técnicas antropométricas y de bioimpedancia eléctrica, aunque presentan pequeñas diferencias, estas técnicas no son intercambiables, no sólo en el momento de las determinaciones sino como método de evaluación longitudinal de los cambios, que se presentan en el período de crecimiento y maduración en la adolescencia.

En el presente estudio, sólo en el grupo de las niñas, los datos indican que las técnicas antropométricas y de bioimpedancia podrían ser intercambiables, pero no en el grupo de los chicos.
Por fin consideramos necesario en el futuro que puedan ser derivadas ecuaciones precisas y fiables para la estimación y valoración de la composición corporal fundamentalmente con métodos multicompartimentales.

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