बायोइलेक्ट्रिकल प्रतिबाधा विश्लेषण

बायोइलेक्ट्रिकल प्रतिबाधा विश्लेषण (बीआईए) शरीर की संरचना का आकलन करने की एक विधि है, विशेष रूप से शरीर में वसा और मांसप्रस्तुतियों में, जहां शरीर के माध्यम से एक कमजोर विद्युत प्रवाह प्रवाहित होता है और शरीर के विद्युत प्रतिबाधा (प्रतिरोध) की गणना करने के लिए वोल्टेज को मापा जाता है। शरीर में अधिकांश पानी मांसप्रस्तुतियों में जमा होता है। इसलिए, यदि कोई व्यक्ति अधिक मांसल है तो इस बात की अधिक संभावना होगी की व्यक्ति के शरीर में पानी की मात्रा अधिक होगी, जिससे प्रतिबाधा कम होती है। 1980 के दशक के मध्य में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरणों के आगमन के बाद से यह विधि अपने उपयोग में आसानी से और उपकरणों के सुवाह्यता के कारण लोकप्रिय हो गई है। यह उपभोक्ता बाजार में शरीर की चर्बी का आकलन करने के लिए एक सरल साधन के रूप में जाना जाता है। बीआईए वास्तव में विद्युत प्रतिबाधा, या शरीर के ऊतकों के माध्यम से विद्युत प्रवाह के विरोध निर्धारित करता है जिसका उपयोग तब शरीर के पानी (टीबीडब्ल्यू) का आकलन लगाने के लिए किया जा सकता है, जिसका उपयोग वसा रहित शरीर द्रव्यमान और शरीर के वजन के अंतर से अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है।

त्रुटिहीनता
कई प्रारंभिक शोधो के अध्ययनों से पता चला है कि बीआईए अधिक परिवर्तनशील था और इसे कई लोगों द्वारा शरीर संरचना की त्रुटिहीनता माप प्रदान करने के रूप में नहीं माना गया था। हाल के वर्षों में तकनीकी सुधारों ने बीआईए को और अधिक विश्वसनीय बना दिया है इसलिए शरीर संरचना को मापने का अधिक स्वीकार्य विधि बना दिया है। फिर भी, यह 4-कम्पार्टमेंट मॉडल (4C) ((डीएक्सए और एमआरआई विकल्प हैं) - और बीआईए नहीं - जिसे शरीर संरचना विश्लेषण में संदर्भ विधि माना जाता है।

यद्यपि उपकरण उपयोग करने के लिए सरल हैं, उपयोग की विधि पर सावधानीपूर्वक ध्यान दिया जाना चाहिए (जैसा कि निर्माता द्वारा वर्णित है)।

शरीर में वसा का मूल्यांकन लगाने के लिए सरल उपकरण, अधिकांशतः बीआईए का उपयोग करते हुए, उपभोक्ताओं के लिए शरीर में वसा मीटर के रूप में उपलब्ध होते हैं। इन उपकरणों को सामान्यतः नैदानिक ​​या पोषण और चिकित्सा पद्धति में उपयोग किए जाने वाले उपकरणों की तुलना में कम त्रुटिहीन माना जाता है। वे क्रमशः महिलाओं और पुरुषों के लिए 0.75 और 0.81 के एमआरआई-आधारित माप के साथ एक रैखिक सहसंबंध दिखाने के अतिरिक्त औसतन लगभग 5 किग्रा (± 7 किग्रा एलओए) से शरीर में वसा प्रतिशत को कम महत्व देते हैं।

निर्जलीकरण बीआईए माप को प्रभावित करने वाला एक मान्यता प्राप्त कारक है क्योंकि यह शरीर के विद्युत प्रतिरोध में वृद्धि का कारण बनता है, इसलिए इसे वसा रहित द्रव्यमान के 5 किलो कम करके आंकने के लिए मापा गया है, अर्थात शरीर में वसा का अधिक अनुमान। शरीर में वसा माप कम होता है जब भोजन की खपत के तुरंत बाद माप लिया जाता है, जिससे शरीर में वसा के 4.2% तक शरीर के वसा प्रतिशत के उच्चतम और निम्नतम रीडिंग के बीच भिन्नता होती है। बीआईए माप से पहले मध्यम व्यायाम से कम विद्युत प्रतिबाधा के कारण वसा रहित द्रव्यमान का अधिक अनुमान लगाया जाता है और शरीर में वसा प्रतिशत का कम अनुमान लगाया जाता है। उदाहरण के लिए, बीआईए माप से पहले 90-120 मिनट के लिए मध्यम तीव्रता का व्यायाम वसा रहित द्रव्यमान का लगभग 12 किलो अधिक अनुमान लगाता है, अर्थात शरीर में वसा को अधिक कम करके आंका जाता है। इसलिए, मध्यम या उच्च तीव्रता वाले व्यायाम के बाद कई घंटों तक बीआईए न करने की सलाह दी जाती है। बीआईए को एक निश्चित अवधि में किसी व्यक्ति के शरीर की संरचना पर नज़र रखने के लिए सीमित त्रुटिहीनता वाले समूहों को मापने के लिए उचित रूप से त्रुटिहीन माना जाता है, किन्तु व्यक्तियों के एकल माप की रिकॉर्डिंग के लिए पर्याप्त रूप से त्रुटिहीन नहीं माना जाता है। बीआईए को मापने के लिए उपभोक्ता ग्रेड उपकरण एकल माप के उपयोग के लिए पर्याप्त रूप से त्रुटिहीन नहीं पाए गए हैं, और व्यक्तियों के लिए समय के साथ शरीर संरचना में परिवर्तन को मापने के लिए उपयोग के लिए बेहतर अनुकूल हैं। दो-इलेक्ट्रोड, उदाहरण के लिए, पैर से पैर या हाथ से हाथ माप, सामान्यतः 4-इलेक्ट्रोड (टेट्रा-ध्रुवीय तकनीक जिसमें वर्तमान सर्किट दूरस्थ इलेक्ट्रोड की एक जोड़ी द्वारा प्रदान किया जाता है) की तुलना में कम त्रुटिहीन पाया जाता है। प्रतिबाधा मापा जाता है, समीपस्थ इलेक्ट्रोड की एक अलग जोड़ी के बीच वोल्टेज ड्रॉप के रूप में) विधियों। एकाधिक इलेक्ट्रोड, सामान्यतः आठ, हाथों और पैरों पर स्थित हो सकते हैं, जिससे शरीर के अलग-अलग खंडों - हाथ, पैर और धड़ के प्रतिबाधा का मापन किया जा सकता है। कई इलेक्ट्रोड उपकरणों का लाभ यह है कि इलेक्ट्रोड को स्थानांतरित करने की आवश्यकता के बिना बॉडी सेगमेंट को एक साथ मापा जा सकता है। परीक्षण किए गए कुछ प्रतिबाधा उपकरणों के परिणामों में समझौते की खराब सीमा पाई गई और कुछ स्थितियोंं में आंतों के वसा प्रतिशत के अनुमान में व्यवस्थित पूर्वाग्रह, किन्तु अधिक त्रुटिहीन पूरे शरीर चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) की तुलना में आराम करने वाले ऊर्जा व्यय (आरईई) की भविष्यवाणी में अच्छी त्रुटिहीनता ) और दोहरी-ऊर्जा एक्स-रे अवशोषकमिति (DXA)। प्रतिबाधा आवृत्ति संवेदनशील है; कम आवृत्ति पर विद्युत धारा केवल बाह्य जल ( ईसीडब्ल्यू) के माध्यम से प्रवाहित होती है जबकि उच्च आवृत्ति पर धारा कोशिका झिल्लियों को पार कर सकती है और इसलिए कुल शरीर जल (टीबीडब्ल्यू) के माध्यम से प्रवाहित होती है। बायोइम्पेडेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी उपकरणों (BIS) में शून्य और अनंत आवृत्ति पर प्रतिरोध का अनुमान लगाया जा सकता है और कम से कम सैद्धांतिक रूप से, क्रमशः ईसीडब्ल्यू और टीबीडब्ल्यू के इष्टतम भविष्यवक्ता और इसलिए शरीर में वसा रहित द्रव्यमान प्रदान करना चाहिए। व्यवहार में, त्रुटिहीनता में सुधार मामूली है। शरीर में वसा प्रतिशत को मापते समय विशिष्ट बीआईए उपकरणों में कई आवृत्तियों या बीआईएस के उपयोग को डीएक्सए के साथ उच्च सहसंबंध दिखाया गया है। सख्त दिशानिर्देशों का पालन करने पर वसा रहित द्रव्यमान को मापते समय डीएक्सए के साथ सहसंबंध 99% जितना अधिक हो सकता है।  यह पहचानना महत्वपूर्ण है कि सहसंबंध त्रुटिहीनता या विधि समझौते का माप नहीं है, बीआईए विधियां सामान्यतः लगभग ±10% संदर्भ विधियों (जैसे, डीएक्सए, एमआरआई या 4सी मॉडल) के साथ समझौते की 2 मानक विचलन (2एसडी) सीमा प्रदर्शित करती हैं।

ऐतिहासिक पृष्ठभूमि
1872 से ऊतकों के विद्युत गुणों का वर्णन किया गया है। इन गुणों को आगे ऊतकों की बड़ी श्रृंखला पर प्रतिबिम्ब की विस्तृत श्रृंखला के लिए वर्णित किया गया था, जिनमें वे भी सम्मलित हैं जो क्षतिग्रस्त हो गए थे या मृत्यु के बाद परिवर्तन के दौर से निकल रहे थे।

1962 में, थॉमासेट ने शरीर के कुल पानी (टीबीडब्ल्यू) के सूचकांक के रूप में विद्युत प्रतिबाधा मापन का उपयोग करते हुए, चमड़े के नीचे डाली गई दो सुइयों का उपयोग करके मूल अध्ययन किया।

1969 में, हॉफ़र ने निष्कर्ष निकाला कि एक संपूर्ण शरीर प्रतिबाधा माप कुल शरीर के पानी की भविष्यवाणी कर सकता है। समीकरण (शरीर के दाहिने आधे हिस्से के प्रतिबाधा माप से विभाजित ऊंचाई का वर्ग मान) ने शरीर के कुल पानी के साथ 0.92 का गुणांक अनुपात दिखाया। हॉफ़र ने प्रमाणित किया कि यह समीकरण, बीआईए में प्रयुक्त प्रतिबाधा सूचकांक के रूप में जाना जाता है।

1983 में, न्योबेर ने शरीर की संरचना का आकलन करने के लिए पूरे शरीर के विद्युत प्रतिबाधा के उपयोग को मान्य किया।

1970 के दशक तक बीआईए की नींव स्थापित हो गई थी, जिसमें प्रतिबाधा और शरीर के शरीर की जल सामग्री के बीच संबंधों को रेखांकित करने वाले भी सम्मलित थे। विभिन्न प्रकार की एकल-आवृत्ति वाले बीआईए विश्लेषक तब व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हो गए, जैसे कि आरजेएल सिस्टम्स और इसका पहला व्यावसायिक प्रतिबाधा मीटर।

1980 के दशक में, लुकास्की, सेगल और अन्य शोधकर्ताओं ने पाया कि बीआईए में एकल आवृत्ति (50 kHz) के उपयोग ने मानव शरीर को एक एकल सिलेंडर माना, जिसने बीआईए में कई तकनीकी सीमाएँ बनाईं। एकल आवृत्ति का उपयोग उन आबादी के लिए गलत था जिनके पास मानक शरीर का प्रकार नहीं था। बीआईए की त्रुटिहीनता में सुधार करने के लिए, शोधकर्ताओं ने उपयोगकर्ता के शरीर संरचना की भविष्यवाणी करने के लिए अनुभवजन्य डेटा (लिंग, आयु, जातीयता) का उपयोग करके अनुभवजन्य समीकरण बनाए।

1986 में, लुकास्की ने प्रतिबाधा सूचकांक, शरीर के वजन और प्रतिक्रिया का उपयोग करते हुए अनुभवजन्य समीकरण प्रकाशित किए। 1986 में, कुशनर और शोलर ने प्रतिबाधा सूचकांक, शरीर के वजन और लिंग का उपयोग करते हुए अनुभवजन्य समीकरण प्रकाशित किए।

चूँकि, अनुभवजन्य समीकरण केवल औसत जनसंख्या की शारीरिक संरचना की भविष्यवाणी करने में उपयोगी थे और बीमारियों से पीड़ित आबादी के लिए चिकित्सा उद्देश्यों के लिए गलत थे। 1992 में, कुशनर ने मानव शरीर को अतिरिक्त 5 अलग-अलग सिलेंडरों (दाएं हाथ, बाएं हाथ, धड़, दाएं पैर, बाएं पैर) के रूप में मापने के लिए बीआईए उपकरणों की त्रुटिहीनता बढ़ाने के लिए कई आवृत्तियों के उपयोग का प्रस्ताव दिया। एकाधिक आवृत्तियों का उपयोग भी इंट्रासेल्युलर और बाह्य पानी को अलग करेगा।

1990 के दशक तक, बाजार में कई बहु-आवृत्ति विश्लेषक और कुछ बीआईएस उपकरण सम्मलित थे। बेडसाइड विधि के रूप में बीआईए का उपयोग बढ़ गया है क्योंकि उपकरण पोर्टेबल और सुरक्षित है, प्रक्रिया सरल और गैर-आक्रामक है, और परिणाम पुनरुत्पादित और तेजी से प्राप्त होते हैं। हाल ही में, खंडीय बीआईए को प्रतिरोध (आर) और ट्रंक के शरीर द्रव्यमान के बीच विसंगतियों को दूर करने के लिए विकसित किया गया है।

1996 में, एक आठ-ध्रुवीय स्टैंड-ऑन बीआईए उपकरण, InBody, जिसने अनुभवजन्य समीकरणों का उपयोग नहीं किया था और महिलाओं में टीबीडब्ल्यू और ईसीडब्ल्यू के त्रुटिहीन अनुमानों कों जनसंख्या-विशिष्ट सूत्रों की आवश्यकता के बिना प्रस्तुत किया गया था ।

2018 में एयूआरए डिवाइसेज ने बिल्ट-इन बीआईए के साथ फिटनेस ट्रैकर एयूआरए बैंड प्रस्तुत किया। 2020 में बीआईए एप्पल वॉच यूजर्स के लिए एक्सेसरी एयूआरए स्ट्रैप के साथ बिल्ट-इन सेंसर्स के साथ उपलब्ध हो गया।

2020 की प्रारंभिक में सैमसंग गैलेक्सी वॉच 4 जैसी स्मार्टवॉच बीआईए में निर्मित थीं।

माप विन्यास
सेलुलर ऊतक के प्रतिबाधा को श्रृंखला में एक प्रतिरोधी और संधारित्र के साथ समानांतर में एक प्रतिरोधी (बाह्य कोशिकीय पथ का प्रतिनिधित्व) के रूप में तैयार किया जा सकता है (इंट्रासेलुलर पथ का प्रतिनिधित्व करता है, इंट्रासेल्यूलर तरल पदार्थ और कैपेसिटर सेल झिल्ली का प्रतिरोध)। इसका परिणाम प्रतिबाधा बनाम माप में प्रयुक्त आवृत्ति में परिवर्तन होता है। संपूर्ण शरीर प्रतिबाधा माप सामान्यतः कलाई से ipsilateral टखने तक मापा जाता है और दो (संभवतः ही कभी) या चार (भारी) इलेक्ट्रोड का उपयोग करता है। 2-इलेक्ट्रोड (द्विध्रुवीय) विन्यास में 1-10 μA के क्रम पर एक छोटा करंट दो इलेक्ट्रोड के बीच पारित किया जाता है, और वोल्टेज को उसी के बीच मापा जाता है जबकि टेट्रापोलर व्यवस्था में प्रतिरोध को अलग-अलग जोड़े के रूप में मापा जाता है. टेट्रापोलर व्यवस्था को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि माप त्वचा-इलेक्ट्रोड इंटरफ़ेस के प्रतिबाधा से भ्रमित नहीं होता है

चरण कोण
मनुष्यों में जीव वैद्युत प्रतिबाधा विश्लेषण में, चरण कोण का अनुमान प्राप्त किया जा सकता है और यह प्रतिरोध और प्रतिक्रिया में परिवर्तन पर आधारित होता है क्योंकि प्रत्यावर्ती धारा ऊतकों से निकलती है, जो एक चरण बदलाव का कारण बनती है। एक चरण कोण माप की सभी आवृत्तियों के लिए सम्मलित होती है, चूँकि पारंपरिक रूप से बीआईए में यह 50 kHz की माप आवृत्ति पर चरण कोण माना जाता है। मापा चरण कोण कई जैविक कारकों पर निर्भर करता है। चरण कोण महिलाओं की तुलना में पुरुषों में अधिक होता है, और बढ़ती उम्र के साथ घटता जाता है।

यह भी देखें

 * शरीर में वसा प्रतिशत
 * प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी
 * विद्युत प्रतिबाधा टोमोग्राफी

बाहरी संबंध

 * The International Society for Electrical Bioimpedance
 * Bioimpedance Analysis Electronic Media Review