人体脂肪测量

背景

•随着我国人民物质生活水平的不断提高，传统的饮食结构发生变化，肥胖或超重人群的比例不断上升，肥胖已成为我国面临的一个严重的公共健康问题。

•体内的脂肪含量相对过多，而肌肉等其他成分相对过少，过度的肥胖可能诱发各种疾病。

•因此，为了拥有良好的健康状态，人们必须正确地了解自身的肥胖程度，并采取相应的减肥措施，使体内的脂肪含量控制在正常范围之内。

标准

•身体质量指数(BMI)：

BMI=体重(公斤)／身高2(米)。

•世界卫生组织拟定的世界标准是：

18.5~24.9正常，22~24理想，大于25超重，大于30肥胖

体脂率：男10%~20% 女17%~30%

研究状况

•人体脂肪测定方法学的研究，已有近百年的历史。最早人们用尸体解剖分离脂肪组织并称重的方法来测定脂肪含量，它也是唯一可以直接测定脂肪的方法。

•水下称重法、生物电阻抗法、超声波诊断法、CT 扫描、磁共振成像扫描以及近年出现的双能X射

线吸收测量法(DEXA)等。

脂肪测量“金标准”——水下称重法

•水下称重法是根据测量人体的密度来计算全身的脂肪总量。精确度高、重复性好，是目前公认的测定体脂的“金标准"。

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Db——人体密度ma——人体在空气中质量Ve——体表体积Vr——残余肺活量

Fat%=[(4.570/Db)-4.142]*100%(Brozek公式)

或者

Fat%=[(4.950/Db)-4.50]*100%(Siri公式)

复杂、繁琐、受试者要忍受一定的痛苦。

生物电阻抗法

•人的身体含水量约为70％，绝大部分存在于血液、瘦肉及内脏中，而脂肪中含水量极低，因而呈现高电阻。单位体积的人体如果脂肪含量越多，阻抗就越大，水含量越多，阻抗就越小，脂肪含量的高低与人体阻抗的大小具有很高的相关性，存在着一定的比例关系。

•原理：可以通过在人体注入固定频率、固定大小的电流，通过测量电极检测生物组织表面的电压信号，测量得到人体阻抗，最终推导出计算人体脂肪含量的方程。

理论基础

•世界各国研究者通过大量研究，建立了生物组织的RC 三元件等效电路模型、阻抗圆图理论和频散理论。这是电阻抗分析法测量人体脂肪的理论基础。

•RC三元件等效电路模型

Re：细胞外液电阻Ri：细胞内液电阻C：细胞膜电容

•频散理论：

低频时，电流细胞外液传导；在高频时，电流细胞内液和外液传导。在中间频率的电流作用时，细胞膜对阻抗的影响较大。

实验表明：

当电流频率小于50KHz时，电流主要流过细胞外液体，测量的是细胞外液体的电阻；但在高频率的情况下，如

200KHz以上时，电流可通过细胞膜，从而测量细胞内、外液的电阻。在50KHz下，电容容抗的大小相对于细胞膜外组织的电阻Re来说很小，因此阻抗Z的大小与Re的大小基本相同，可以用纯电阻R代替生物体电阻抗Z。

电阻抗测量技术

•单频全身阻抗测量•单频分段阻抗测量•多频分段阻抗测量

单频全身阻抗测量

•测量过程：

•将频率为50KHz，大小恒定的正弦波稳恒电流通过安放在手和足间的电流电极施加到人体，从安放在手和足间的电压电极上采集电压信号，来测量人体阻抗。有些测量仪器的电极安放位置在足和足，或者手和手部位。

•测量方法：

•在单频全身阻抗测量中，目前多采用四电极法，以减少接触阻抗的影响。

•四电极测量方法只测量人体的全身阻抗

单频分段阻抗测量

•为了提高躯干部分电阻抗的准确性，有必要使用分段阻抗测量技术。

•六电极、八电极

六电极

•右手和左手的测量电极可以测出上肢的阻抗。

•因为电流从右手流到右脚，可以认为只经过右

肩、和右躯干，不经过左手和左肩，这样左手的电势近似右肩的电势，所以右手和左手的电势差近似右手和右肩的电势差，所得的阻抗可以代替真实的上肢阻抗。

•同理，左手和左脚的测量电极可以测出躯干的阻抗，左脚和右脚的电极可以测出下肢的阻抗。

•八电极

脂肪计算模型

•经过各国研究者的探索，研究者分别从人体组织的宏观和微观特性出发，得到了两种脂肪计算模型：容积导体模型和平均电阻率模型。

导电性均匀、各向同性

Z=pL/A V=pL(2)/Z

Z=1/((1/Z1)+(1/Z2))

非脂肪物质中几乎含有人体内的全部水分和

电解质，导电性远大于脂肪组织，因此人体

的总阻抗近似等于非脂肪物质的阻抗。所以

把全身阻抗Z 、常数代表电阻率p 、人体身高

H 代表圆柱体的长度L 代入上式，所得的体积

容量V 反映了非脂肪组织的容量，人体体积减

去V 就得到全身脂肪含量。脂肪非脂肪Z2Z1

平均电阻率模型

•电阻率模型认为人体由不同的组织组成，而且不同的组织有不同的电阻率；但其平均电阻率p=ZA／L(Z为人体阻抗，L是人体长度，A是人体横截面积)与人体成分含量成比例关系。

•利用生物电阻抗法先测量得到人体密度,最后获得人体的脂肪含量。

Db=A-k*W*Z/H(2)

•人体密度=1.155-0841*体重*身体阻抗/身高(2)

(Segal式)

•人体密度=1.1303-0.0726*体重*身体阻抗/身高(2) (Nagadomo 式)

•Db=1.134-0.085*W*Z/H(2)-0.0000015*Z + 0.0000115 *W +0.005*Gender

(Gender为性别，男取1，女取0)

•Fat%=[(4.570/Db)-4.142]*100%(Brozek公式)

或者

Fat%=[(4.950/Db)-4.50]*100%(Siri公式)