BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 BIOELECTRICAL IMPEDANCE ANALYSIS BIA menganalisa komposisi cairan tubuh secara tidak langsung dengan mencatat perubahan impedance arus listrik segmen tubuh (12). Prinsip BIA adalah mengukur perubahan arus listrik jaringan tubuh yang didasarkan pada asumsi bahwa jaringan tubuh adalah merupakan konduktor silinder ionik dimana lemak bebas ekstrasellular dan intrasellular berfungsi sebagai resistor dan kapasitor. Arus listrik dalam tubuh adalah jenis ionik dan berhubungan dengan jumlah ion bebas dari garam, basa dan asam, juga berhubungan dengan konsentrasi, mobilitas, dan temperatur medium. Jaringan terdiri dari sebagian besar air dan elektrolit yang merupakan penghantar listrik yang baik, sementara lemak dan tulang merupakan penghantar listrik yang buruk (1,12,13). Ada beberapa istilah yang dipergunakan dalam BIA yaitu impedance, resistance (R) dan capacitance (Xc). Impedance adalah perubahan frekuensi arus listrik yang melewati jaringan tubuh dimana frekuensi arus listrik diperlambat atau dihambat. Impedance merupakan kombinasi dari resistance (R) dan capacitance (Xc). Resistance merupakan tahanan frekuensi arus listrik yang dihasilkan oleh cairan intra dan ekstrasel sedangkan capacitance merupakan tahanan frekuensi arus listrik yang dihasilkan oleh jaringan dan membran sel. Resistance dan capacitance berbanding lurus dengan panjang jaringan dan berbanding terbalik dengan tebal jaringan tubuh (1,14,15,16).
Gambar 1. Arus listrik yang dipengaruhi panjang dan tebal jaringan (1) Resistan dan kapasitan dapat diukur dengan berbagai tingkat frekuensi. Pada frekuensi nol gelombang tidak dapat menembus membran sel yang berfungsi sebagai insulator, dan karenanya gelombang hanya melewati cairan ekstraseluler, sedangkan frekuensi tinggi gelombang dapat menembus membran sel yang menjadi kapasitor sempurna, dan karenanya gelombang melewati cairan intraseluler dan ekstraseluler. Dengan frekuensi 50 khz, gelombang melewati baik cairan intra dan ekstraseluler, meskipun proporsinya berbeda dari jaringan ke jaringan lain. Elektroda BIA umumnya ditempelkan pada permukaaan tangan dan kaki, pengukuran dilakukan pada temperatur ruangan normal dimana pasien tidak merasa kedinginan atau kepanasan. Pengukuran tidak boleh dilakukan segera setelah makan, minum dan olahraga (1,17).
Gambar 2. Tehnik pengukuran komposisi tubuh dengan BIA (9). 2.2. BEBERAPA PARAMETER YANG DIHASILKAN OLEH BIA Pengukuran dari hubungan ini merefleksikan volume cairan tubuh {Total Body Water (TBW), Extracellular Water (ECW) dan Intracellular Water (ICW), Total Body Kalium (TBK)} dan status nutrisi tubuh {Body cel Mass(BCM), Fat Free Mass(FFM), dan Fat Mass(FM), Resting Metabolic Rate (RMR), Total Protein, Mineral dan Glikogen)} serta phase angle (1). Gambar 3. Diagram skematik dari komposisi tubuh (1).
2.2.1. STATUS VOLUME CAIRAN TUBUH (18,19) BIA sangat berguna sejak diketahui dapat mengetahui jumlah cairan dalam sel dan di luar sel. Cairan yang berada dalam sel disebut intracellular water sedangkan cairan yang berada di luar sel disebut extracellular water. Total cairan tubuh disebut dengan TBW. Tiga nilai ini mencakup: 1. Fungsi integritas dari sel membran, yang mana bertanggung jawab pada bagian gradient elektro-osmotik yang melewati membran sel. Cairan intrasel harus seimbang dengan jaringan sekitarnya yang berfungsi sebagai nutrisi sel dan detoksifikasi. 2. Di dalam sel berisi elektrolit. Untuk menjaga supaya cairan tetap didalam sel, jumlah elektrolit harus cukup untuk menjaga tekanan osmotik agar air tetap bertahan didalam sel. Kalium adalah elektrolit yang utama di dalam intrasel sedangkaan Natrium adalah elektrolit yang utama dalam ekstrasel. 3. Asam lemak berada dalam membran sel. Jika tidak terdapat lapisan lemak di setiap sel dalam tubuh kita, maka semua cairan akan keluar. Lemak menolak air (seperti minyak dan asam cuka) dan menjaga air tetap dalam sel. 4. Jumlah mesenkim dan jaringan yang mengandung banyak cairan. Pada umumnya akan menyebabkan toxicitas karena normalnya jaringan hanya mengandung sedikit cairan untuk memisahkan satu sel dengan sel yang lainnya, dan dari pembuluh darah serta sel syaraf. 2.2.1.1. Total Body Water (TBW) Adalah jumlah seluruh cairan tubuh yang terdiri dari cairan intrasel dan ekstrasel, jumlahnya berkisar 50-60% berat badan. Dehidrasi atau kehilangan cairan dalam jumlah yang banyak akan menyebabkan menurunnya total cairan tubuh. Jika dijumpai adanya infeksi maka total cairan tubuh akan meningkat bila dibandingkan dengan kondisi normal.
2.2.1.2. Intracellular Water (ICW) Adalah cairan yang berada di dalam sel, jumlahnya berkisar 60% dari TBW. Sel seperti otot dan beberapa organ (hati, ginjal, dan otak,dll) berisi lebih banyak air dibanding sel lemak. ICW yang ideal, memiliki jumlah sel yang banyak untuk metabolisme tubuh. 2.2.1.3. Extracellular Water (ECW) Adalah cairan yang bersirkulasi diluar sel. Ini meliputi darah, kelenjar getah bening dan Extracellular Mass (ECM). Haruslah dicatat bahwa kandungan oksigen terhadap sel dengan jelas atau nyata akan berkurang ketika terdapat kadar cairan yang berlebihan di ekstrasel (edema). 2.2.2. STATUS NUTRISI (18,19) 2.2.2.1. Body Cell Mass (BCM) BCM didefinisikan sebagai massa intraselular dalam tubuh, yang terutama berisi kalium tubuh (98-99%). Seluruh konsumsi oksigen,, produksi CO2, oksidasi glukosa, sintesa protein dan kerja metabolism lain berlangsung didalam Body cell Mass (BCM). BCM pada hakekatnya merupakan massa dari seluruh elemen sel di dalam tubuh, oleh karena itu merupakan komponen aktif dari metabolism tubuh. Pada individu normal, pada jaringan otot terdiri dari sekitar 60% BCM, jaringan organ sekitar 20% BCM, dan sisanya 20% terdapat pada sel darah merah dan jaringan seperti adiposit, tendon, tulang dan tulang rawan. 2.2.2.2. Free Fat mass (FFM) (ECM). Adalah kombinasi dari Body Cell Mass (BCM) dan Extracellular Mass
2.2.2.3. Fat Mass (FM) Lemak adalah tempat penyimpanan energi di dalam tubuh. Fat Mass (FM) sama dengan berat badan aktual dikurangi dengan Fat free Mass (FFM). Nilai normalnya dipengaruhi oleh umur dan jenis kelamin. 2.2.2.4. Resting Metabolic Rate (RMR) Energi merupakan kebutuhan pokok bagi proses biologik. Tanpa energi, proses dasar biologik bagi kehidupan tidak terjadi. Metobolisme terjadi melalui 2 fase yang berbeda: 1). Katabolisme, badan memecah makanan dan menghasilkan energi dan disimpannya dalam ikatan atomnya. 2). Anabolisme, di mana bagian komponen dan energi itu digunakan untuk membangun jaringan yang baru dan melakukan fungsi dasar hidup. RMR adalah jumlah energi dalam tubuh yang dibutuhkan setiap hari untuk melakukan fungsi dasar hidup. RMR adalah suatu cara untuk mengetahui seberapa cepat pembakaran kalori dalam tubuh. Rendahnya metabolisme, maka berat badan akan tetap. Pembakaran kalori yang lebih besar dari pemasukan, akan menyebabkan penurunan berat badan. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi metabolisme. Olahraga merupakan kunci untuk meningkatkan RMR. RMR berbeda pada setiap jenis kelamin. Wanita memiliki massa otot yang lebih kecil sehingga RMR pada wanita lebih rendah dibandingkan dengan pria. RMR mencapai puncak pada saat bayi, kemudian menurun secara cepat pada usia anak-anak dan remaja. Dan diikuti dengan penurunan yang lambat sesuai dengan peningkatan usia dan penurunan kembali terjadi pada usia tua akibat penurunan massa otot.
Tabel 1. Nilai Basal Metabolic Rate (BMR) berdasarkan Jenis Kelamin (19). 2.2.3. PHASE ANGLE Phase angle bergantung dari total resistan dan reaktan tubuh dan tidak bergantung dari tinggi dan berat badan serta lemak tubuh. Phase angle yang rendah timbul pada keadaan adanya kematian sel dan kerusakan sel membran. Tingginya nilai phase angle timbul pada keadaan dimana banyak jumlah membran sel dan Body Cell Mass (BCM) yang masih baik. Semua unsur hidup mempunyai nilai phase angle. Phase angle merupakan prediktor outcome dan mengindikasikan adanya penyakit atau kondisi tubuh yang sehat berdasarkan nutrisi yang baik dan olahraga yang teratur. Phase angle adalah indikator yang baik bagi progresivitas penyakit meskipun tidak dapat digunakan untuk mendiagnosa suatu penyakit tertentu. Phase angle juga digunakan untuk memonitor kesehatan.
Tabel 2. Nilai Phase Angle berdasarkan Jenis Kelamin (19). 2.3. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI VALIDITAS BIA 2.3.1. Jenis Kelamin Penggunaan secara umum nilai standar BIA pada jenis kelamin yang berbeda tanpa dilakukan validasi sebelumnya harus dihindari, karena akan mempengaruhi akurasi dari pengukuran BIA. Bailey (1982) dalam penelitiannya mengatakan bahwa terjadi perbedaan total massa tubuh antara pria dan wanita, dimana pria memiliki total massa tubuh 8% lebih tinggi dibandingkan wanita sebesar 20%. Liebelt (1959) mengatakan bahwa terjadi perbedaan pola distribusi lemak antara pria dan wanita, dimana pola distribusi lemak pada pria cenderung pada daerah tubuh bagian atas dan daerah abdomen (upper body-abdominal pattern), sedangkan pada wanita pola distribusi lemak cenderung pada daerah gluteal dan femoral (gluteal-femoral pattern) (20,21).
2.3.2. Etnik / Ras Panjang tubuh dan komposisi tubuh setiap manusia tidak memiliki kesamaan, dan ini akan mempengaruhi terhadap pengukuran BIA. Impedansi tubuh berbeda diantara beberapa kelompok etnik dan ini akan mempengaruhi akurasi dari BIA. Ada beberapa faktor yang bertanggung jawab terhadap perbedaan etnik, yang mana dapat mempengaruhi secara langsung dan luas terhadap akurasi dari hasil pengukuran komposisi tubuh dengan BIA seperti: -Distribusi lemak. Etnik mempengaruhi pola distribusi lemak sehingga akan mempengaruhi validitas dari nilai standar. Ini ditunjukkan bahwa proporsi dari deposisi lemak pada tubuh nilainya bervariasi antara 5,7% diantara etnik Asia, Mexican amerika, Caucasian dan African amerika. -Densitas tubuh. Memiliki pengaruh yang signifikan terhadap akurasi dari perkiraan Fat Free Mass. Beberapa studi menunjukkan bahwa African amerika memiliki densitas tubuh dan BCM yang lebih tinggi dibandingkan dengan Caucasian Amerika. Menurut Wang dkk, populasi Asia (China, Malay, Singapura Indian) memiliki persentase lemak tubuh yang tinggi dan FFM yang rendah. -Perbedaan proporsi panjang kaki. Impedansi tubuh terutama berdasarkan pada impedansi dari kaki, adanya perbedaan nilai parameter pada beberapa etnik mungkin berhubungan dengan perbedaan proporsi dari panjang kaki. Hipotesa ini didukung oleh beberapa studi bahwa beberapa studi menunjukkan bahwa populasi kulit hitam memiliki panjang kaki yang lebih panjang dibanding populasi kulit putih (2). 2.3.3. Umur Usia menunjukan perbedaan yang besar pada setiap individu terutama pada densitas mineral, hidrasi dan protein yang terkandung dalam FFM. Juga dijumpai penurunan dari FM pada usia lanjut (5).
2.4. KERANGKA KONSEPSIONAL Populasi sehat (Pria dan Wanita) Usia 18 40 tahun Darah rutin Kreatinin serum Kadar gula darah sewaktu BIA Perbedaan Nilai parameter BIA?