生物電阻抗法（BIA）測(cè)量學(xué)生人體成分的應(yīng)用性研究（一）

何春林 平 越 顧秀華 左 坤

（上海第二工業(yè)大學(xué)，上海 201209）

隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平日益提高。富裕的生活給人們帶來(lái)的不僅僅是富足，更多的是由于不注意生活習(xí)慣而帶來(lái)的健康問(wèn)題。體質(zhì)健康狀況逐年下降，超重和肥胖的發(fā)生率與日俱增，各種代謝類疾病的趨于年輕化，2002年我國(guó)人群的超重率為17.6%，肥胖率為5.6%，比1992年幾乎翻了一倍［1］。體質(zhì)健康狀況下降給個(gè)人的生活帶來(lái)極大的不便和健康隱患，更為社會(huì)增添了許多額外的負(fù)擔(dān)。資料顯示，由超重和肥胖引發(fā)的高血壓、糖尿病、冠心病和腦猝等疾病造成的直接經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)高達(dá)211.1億元人民幣，占其直接疾病負(fù)擔(dān)的25.5%［2］。體質(zhì)健康狀況逐年下降已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)和必須面對(duì)的問(wèn)題。

一、研究身體成分的意義

人體成分測(cè)量與研究已廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、體育科研、醫(yī)療體檢、國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)、健身美體醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。人體成分（Body Composition）是指組成人體各組織器官的總成分，其總重量就是體重，它包括脂肪成分和非脂肪成分兩大類，前者重量稱為體脂重，體脂重量占體重的百分比是體脂率，后者包括內(nèi)臟、骨骼、肌肉、水份、礦物鹽等各種成分的重量，又叫瘦體重或去脂體重。身體成分是反映人體生長(zhǎng)發(fā)育內(nèi)在結(jié)構(gòu)比例特征的指標(biāo)，人體內(nèi)在結(jié)構(gòu)成分不同，機(jī)能運(yùn)動(dòng)也各不相同，而且在各個(gè)成分之間要有一定的比例，才能維持正常的生理機(jī)能。一旦各種比例失調(diào)，破壞了正常生理機(jī)能活動(dòng)，就會(huì)影響人體的正常發(fā)育和健康。身體成分又能反映人體的體質(zhì)狀況、體型特征和身材大小，其中脂肪成分又能反映人體胖瘦程度，對(duì)制定胖瘦標(biāo)準(zhǔn)及體型評(píng)定等具有重要意義。身體非脂肪成分的測(cè)量對(duì)身體健康也具有十分重要的意義，特別是身體的水份含量，如人體總水份、細(xì)胞內(nèi)水份和細(xì)胞外水份，他們對(duì)于評(píng)價(jià)人體健康狀況和身體細(xì)胞內(nèi)外體液平衡狀況有重要意義。因此，對(duì)學(xué)生人體成分的測(cè)量和研究事關(guān)學(xué)生身體健康成長(zhǎng)的關(guān)鍵所在，身體成分的組成、變化不但影響學(xué)生體質(zhì)的強(qiáng)弱，其異常的數(shù)量增長(zhǎng)和分布還會(huì)對(duì)學(xué)生身體的健康產(chǎn)生不利的影響，身體成分測(cè)試被認(rèn)為是與健康相關(guān)的體質(zhì)評(píng)價(jià)重要指標(biāo)，越來(lái)越受到人們的重視。

二、學(xué)生體質(zhì)健康狀況

青少年體質(zhì)健康水平的下降已經(jīng)成為整個(gè)世界密切關(guān)注的焦點(diǎn)。在我國(guó)國(guó)家體育總局和教育部公布的體質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，青少年學(xué)生的部分體能素質(zhì)指標(biāo)近20年來(lái)持續(xù)下降；超重與肥胖學(xué)生的比例迅速增加，城市中超重與肥胖的男生已接近1/4。根據(jù)2005年全國(guó)學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告，總體營(yíng)養(yǎng)不良率為7.88%，肥胖率高達(dá)7.33%，合計(jì)為15.21%，由此推算，3億青少年中有4500萬(wàn)不是營(yíng)養(yǎng)不良就是肥胖。張堯［3］等人對(duì)同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院的08級(jí)和09級(jí)一共3501名學(xué)生進(jìn)行了體質(zhì)測(cè)試，結(jié)果顯示08級(jí)正常體重的學(xué)生比例為38.35%，09級(jí)正常體重的學(xué)生的比例為43.47%。有接近60%的學(xué)生的體重都是不正常的，肥胖的也超過(guò)了一成。李琳燕［4］對(duì)景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院的2914名學(xué)生進(jìn)行測(cè)試，研究結(jié)果中顯示：BMI指數(shù)均值男生為21.1，女生為20.5，男生正常1470人，占82.7%，偏瘦114人，占6.4%，超重155人，占8.7%，肥胖39人，占2.2%；女生正常940人，占82.7%，偏瘦156人，占13.7%，超重37人，占3.3%，肥胖3人，占0.3%。據(jù)該結(jié)果，景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院的大學(xué)生的身體形態(tài)總體上比較勻稱，女生偏瘦的比例稍高于男生。黃昌武［5］等人對(duì)湖南工業(yè)大學(xué)的06級(jí)、07級(jí)、08級(jí)和09級(jí)總共24088名學(xué)生進(jìn)行測(cè)試，研究結(jié)果表明，從身高標(biāo)準(zhǔn)體重角度分析，該學(xué)校的學(xué)生的總體體重都是偏瘦的。張琦［6］對(duì)濱州醫(yī)學(xué)院2007-2008學(xué)年在校的5128名學(xué)生進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)正常體重的學(xué)生三個(gè)年級(jí)均不到40%，與2003-2004學(xué)年相比，男生的肥胖和超重的比例上升。朱永［7］對(duì)沈陽(yáng)工程學(xué)院06級(jí)1268名本科生進(jìn)行測(cè)試研究，結(jié)果顯示肥胖和超重的學(xué)生的比例呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。

而上海作為國(guó)際大都市，學(xué)生體質(zhì)健康狀況也引發(fā)社會(huì)各方面的關(guān)注，2009年在東華大學(xué)舉行的上海市大學(xué)生《國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》抽樣監(jiān)測(cè)活動(dòng)中，全市52所高校隨機(jī)整群抽樣出的2080名大學(xué)生參加了測(cè)試，大學(xué)生超重率約為15%，超過(guò)全國(guó)平均標(biāo)準(zhǔn)。同年，上海市《國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》抽樣監(jiān)測(cè)結(jié)果公布，本市3648名少年總體超重、肥胖率為19.4%，與2005年相比基本沒(méi)有變化，增長(zhǎng)率得到基本遏制。2009年第四次國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目調(diào)查顯示，上海學(xué)生在閱讀素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)三項(xiàng)評(píng)價(jià)中均排在第一位，而青少年體質(zhì)綜合指數(shù)僅排在全國(guó)第26位。上海市衛(wèi)生局公布的一份調(diào)查顯示，抽樣的5700名二至四年級(jí)學(xué)生中，超重和肥胖率為36%，比6年前的調(diào)查增加了9.8個(gè)百分點(diǎn)。在超重、肥胖學(xué)生中，31%血壓偏高。調(diào)查還顯示，本市學(xué)齡期兒童超重、肥胖率已超過(guò)1/3，而且呈逐年增加趨勢(shì)。上海7-18歲學(xué)生總的肥胖率達(dá)15.12%，已引起上海市教委的高度重視，會(huì)同上海市衛(wèi)生局、上海市體育局設(shè)立學(xué)生肥胖病綜合干預(yù)專家組，對(duì)超重、肥胖學(xué)生進(jìn)行重點(diǎn)干預(yù)。學(xué)生體質(zhì)下降，不僅影響學(xué)生自身的身體素質(zhì)和精神狀態(tài)，或?qū)?huì)影響一代或幾代人的健康狀況，還會(huì)加重整個(gè)社會(huì)保障成本。如何加強(qiáng)學(xué)生體質(zhì)監(jiān)測(cè)，研究掌握學(xué)生體質(zhì)健康變化的規(guī)律，對(duì)學(xué)生體質(zhì)健康進(jìn)行有效干預(yù)，已經(jīng)成為各級(jí)政府和教育主管部門(mén)關(guān)心與重視的問(wèn)題。

三、身體成分測(cè)量方法研究

測(cè)量身體成分的方法很多，測(cè)量方法的研究也有100多年歷史，歸納起來(lái)約有十余種方法，如水下稱重法、雙能X射線吸收法、皮褶厚度法、腰臀比法（WHR）、身體質(zhì)量指數(shù)法（BMI）、身高標(biāo)準(zhǔn)體重法、生物電阻抗法等等，這些方法有的需要特殊的、價(jià)格昂貴的儀器和設(shè)備，有的測(cè)試過(guò)程中對(duì)人體造成一定的輻射，有的操作上存在復(fù)雜，有的精確度偏低，有的對(duì)人體有傷害。

1.水下稱重法。水下稱重法（underwater weighing/hydrostatic weighing，UWW）由Siri WE［8］在1956年首先報(bào)道，其原理是根據(jù)阿基米德定律用身體密度求體內(nèi)的脂肪含量。經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)定，人體脂肪的密度基本恒定為0.90，而不含脂肪的身體組織（去脂組織）的密度約為1.10，如果X為體脂占體重的半分比則：100/d（機(jī)體）=（100-X）/1.10+X/0.90，所以X=495/d（機(jī)體）-450。BF%=（4.570/D-4.142）*100（Brozek公式）D=M/Vt-RV其中D為體密度，M為體重，Vt為人體總?cè)莘e（吐氣的排水量），RV為肺殘氣容積（人體在齊頸水面下測(cè)得）。

該方法是公認(rèn)的測(cè)定體脂的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但是受到以下因素的影響，會(huì)造成測(cè)試數(shù)據(jù)的誤差：（1）陸地體重（如脫水、腹瀉、運(yùn)動(dòng)、桑拿浴等。過(guò)多攝入水分、吃藥、膳食、月經(jīng)期等多方面因素會(huì)影響陸地體重）。（2）水下稱重次數(shù)、水波沖擊。若在游泳池中測(cè)量，必須在靜水泳池中進(jìn)行，可減小水波沖擊影響水下稱重的讀數(shù)。（3）肺殘氣量的測(cè)量和誤差以及盡力呼氣末肺內(nèi)的殘氣量。（4）頭發(fā)、泳衣、泳帽及皮膚表面的氣泡。并且測(cè)試過(guò)程繁瑣，因此不適合大面積人群測(cè)試［9］。

2.DEXA雙能X線吸收法。DEXA雙能X線吸收法的測(cè)量精度極高，能夠在外界干擾下，精確地測(cè)量出人體的各種體成分，是做精確測(cè)量的最佳選擇，但是由于該方法有放射性，而且儀器價(jià)格昂貴，用于體成分的測(cè)量只是DEXA的一個(gè)用途，對(duì)學(xué)生的體質(zhì)測(cè)量并不適用。

3.身高標(biāo)準(zhǔn)體重法。身高標(biāo)準(zhǔn)體重法是利用身高和體重進(jìn)行簡(jiǎn)易的估測(cè)人體是否超重的一種方法，由于人種和地域的差異，計(jì)算公式往往不一樣。

標(biāo)準(zhǔn)體重（kg）：身高>165cm：身高（cm）-100；身高<165cm：身高（cm）-105（男）身高（cm）-100（女）。

北方人=（身高cm-150）×0.6+50；南方人=（身高cm-150）×0.6+48。

正常體重：=SW±SW×0.10；超重：=SW+SW×（0.11～0.20）；

輕度肥胖：=SW+SW×（0.21～0.30）；中度肥胖：=SW+SW×（0.31～0.30）；

重度肥胖：=SW+SW×（0.31～0.50）；瘦弱：=SW-SW×（0.11～0.20）；

嚴(yán)重瘦弱：=SW-SW×0.20（及其0.21以上）。

男性之標(biāo)準(zhǔn)體重（千克）＝身長(zhǎng)（厘米）－100

女性之標(biāo)準(zhǔn)體重（千克）＝身長(zhǎng)（厘米）－102

國(guó)際上常用的人的體重計(jì)算公式以及身材比例計(jì)算：

標(biāo)準(zhǔn)體重=（身高cm-100）x0.9（kg）

標(biāo)準(zhǔn)體重（女）=（身高cm-100）x0.9（kg）-2.5（kg）

正常體重：標(biāo)準(zhǔn)體重±10%。

超重：大于標(biāo)準(zhǔn)體重10%小于標(biāo)準(zhǔn)體重20%。輕度肥胖：大于標(biāo)準(zhǔn)體重20%小于標(biāo)準(zhǔn)體重30%。中度肥胖：大于標(biāo)準(zhǔn)體重30%小于標(biāo)準(zhǔn)體重50%。重度肥胖：大于標(biāo)準(zhǔn)體重50%以上。標(biāo)準(zhǔn)體脂肪：體重指數(shù)BMI=體重（kg）/{身高*身高（m）}。

4.身體質(zhì)量指數(shù)法（BMI）。身高體重指數(shù)這個(gè)概念，是由19世紀(jì)中期的比利時(shí)凱特勒最先提出。它的定義如下：

體質(zhì)指數(shù)（BMI）=體重（kg）/身高2（m2）。

BMI值的設(shè)計(jì)是一個(gè)用于公眾健康研究的統(tǒng)計(jì)工具。當(dāng)需要知道肥胖是否對(duì)某一疾病的致病原因時(shí)，可以把病人的身高及體重?fù)Q算成BMI值，再找出其數(shù)值及病發(fā)率是否有線性關(guān)聯(lián)。隨著科技進(jìn)步，BMI值只是一個(gè)參考值。要真正量度人是否肥胖，還需要利用其他精確的方法，以推斷脂肪厚度。因此，BMI從醫(yī)學(xué)上的用變?yōu)橐话愦蟊姷睦w體指標(biāo)。

體重指數(shù)，男性：過(guò)輕：低于20，適中：20-25，過(guò)重：25-30，肥胖：30-35，非常肥胖：高于35，女性：過(guò)輕：低于19，適中：19-24，過(guò)重：24-29，肥胖：29-34，非常肥胖：高于34。專家指出最理想的體重指數(shù)是22。

5.腰臀比法（WHR）。腰臀比（WHR）是腰圍和臀圍的比值，是判定中心性肥胖的重要指標(biāo)。腰圍是取被測(cè)者髂前上嵴和第十二肋下緣連線中點(diǎn)，水平位繞腹一周，皮尺應(yīng)緊貼軟組織，但不壓迫，測(cè)量值精確到0.1cm。臀圍為經(jīng)臀部最隆起部位測(cè)得身體水平周徑。

當(dāng)男性WHR大于0.9，女性WHR大于0.8，可診斷為中心性肥胖。但其分界值隨年齡、性別、人種的不同而異。測(cè)量腰臀比的方法是先測(cè)量臀圍和腰圍的尺寸，再用腰圍數(shù)字除以臀圍數(shù)字，得到的比值。女性得數(shù)在0.85以下，男性得數(shù)不大于0.9，就說(shuō)明在健康范圍內(nèi)。白種人男性腰臀比＞1.0，女性腰臀比＞0.85，為腹部脂肪堆積。

腰臀比是早期研究中預(yù)測(cè)肥胖的指標(biāo)。比值越小，說(shuō)明越健康。這是預(yù)測(cè)一個(gè)人是否肥胖及是否面臨患心臟病風(fēng)險(xiǎn)的較佳方法，比普遍使用的測(cè)量體重指數(shù)（體重除以身高的平方）的方法要準(zhǔn)確3倍。腰圍尺寸大，表明脂肪存在于腹部，是危險(xiǎn)較大的信號(hào)；而一個(gè)人臀圍大，表明其下身肌肉發(fā)達(dá)，對(duì)人的健康有益。

6.皮褶厚度法。皮褶厚度是推斷全身脂肪含量、判斷皮下脂肪發(fā)育情況的一項(xiàng)重要指標(biāo)。隨著人年齡的變化，體脂也出現(xiàn)規(guī)律性的變化。不同的人群，由于其遺傳素質(zhì)、生活環(huán)境、飲食習(xí)慣等不同，體脂分布及其占體重百分比均可能呈現(xiàn)各自的特點(diǎn)。人體的脂肪大約有2/3貯存在皮下組織。在身體許多部分，皮膚及皮下脂肪疏松地附著在其下的組織上，故可用拇指、食指將皮膚皺襞捏起，用特制的皮質(zhì)厚度計(jì)測(cè)量出皮膚皺襞的厚度，由于皮膚厚度相差很小，因而皮膚皺襞的厚度可以代表皮下脂肪的厚度，據(jù)此推測(cè)全身體脂含量。

皮褶厚度利用能夠反映人體脂肪厚度的部位的皮褶厚度來(lái)計(jì)算體脂，精確度較高，但是皮褶厚度對(duì)于測(cè)試者的熟練度及準(zhǔn)確度有較高的要求，儀器使用的次數(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生影響。不同的測(cè)試者往往會(huì)測(cè)出不同的結(jié)果，而且，皮褶厚度測(cè)量的部位對(duì)于女學(xué)生不是很方便，可以作為科研的一個(gè)方面，但是對(duì)于學(xué)生測(cè)試評(píng)價(jià)有一定的局限性。

四、結(jié) 論

身體成分的測(cè)量與評(píng)價(jià)方法很多，在間接測(cè)量法中，DEXA、皮褶法測(cè)量法最為常用，國(guó)內(nèi)外公認(rèn)水下稱重法測(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確、精確、可信度高，被譽(yù)為“金標(biāo)準(zhǔn)”，但其操作復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、設(shè)備費(fèi)用高，不易普及，不適合大規(guī)模測(cè)量和追蹤個(gè)體體成分的變化，只能作標(biāo)準(zhǔn)使用；DEXA的成本太高，將其單純應(yīng)用于身體成分的測(cè)量不能發(fā)揮其功能，測(cè)量指標(biāo)單一化，并且需要專業(yè)人員進(jìn)行操作，操作較為復(fù)雜；身高標(biāo)準(zhǔn)體重法、身體質(zhì)量指數(shù)法、皮褶厚度法均適合對(duì)身體成分進(jìn)行簡(jiǎn)單的估計(jì)，但準(zhǔn)確度不高，影響因素多。既要操作方法簡(jiǎn)便，測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高，又不需要專業(yè)人員輔助測(cè)試，這些測(cè)試方法都難以達(dá)到要求，因此，不適合對(duì)大規(guī)模學(xué)生群體測(cè)試身體成分。

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