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“人体成分分析仪”简介

日期:2013-07-30点击率:8876

 

“人体成分分析仪”简介

 

 

一、引言

近年来,随着人民生活水平的提高,肥胖已经成为现代文明社会中的一个严重问题,威胁着人的生命。肥胖的危害很多,可导致高血压、高血脂、动脉硬化、脂肪肝、糖尿病、肥胖综合症等许多严重的疾病。人体成分的盈亏及成分相互间的不均衡,会产生上述肥胖所带来的各种危害或营养不良。因此,人体成分保持一定的比例是衡量一个人是否健康的重要标准之一。正确、简易、快速地测定出人体成份十分必要,能够帮助测试者判别自身的健康状态。

 

二、人体成分和人体成分分析仪

人体是由水分、蛋白质、脂肪和矿物质四种成分组成的,人体成分是指人体总体重中脂肪成分和非脂肪成分的比例。

人体成分分析仪是一种用测量生物电阻抗(BIA)的方法确定人体成分的仪器。它采用微弱的(人体感觉不到)恒定交流电流,通过人体手、足与电极连接测量人体各部分的电阻抗。人体内脂肪为非导电体,而肌肉水分含量较多,为易导电体。如脂肪含量多,肌肉少,电流通过时生化电阻值相对较高;反之生化电阻值相对较低。通过以上信息,根据中国人不同年龄、性别的数字模型定量分析人体成分。

人体成分分析仪测得的人体成分有:细胞内液、细胞外液、体内总水分、体脂肪、体蛋白、肌肉、瘦体重、矿物质等8种成分,并推算出11项指标,它们是:脂肪百分比、肥胖度、体质指数、基础代谢率、标准肌肉、标准体重、体重控制、脂肪控制、肌肉控制、目标体重以及水肿系数等。为了使测试者体态匀称,身体健康,仪器可向测试者提出营养措施和运动建议。

人体成分分析仪是一种对人人都有用的仪器,它并不是一种诊断特定疾病的仪器,而是一种快速无创测定人的身体状况并进行评估的仪器。它可用于以下用途:

1肥胖的诊断、营养状况的评估。

2水肿、骨质疏松、身体平衡、透析后体内水分改变、激素治疗后身体成分的改变。

3身体脂肪比例和脂肪分布的测定,可用于健康检查及老年病诊断,如:高血压、糖尿病、动脉硬化和高血脂。

4为体重控制、减脂、肌肉训练、营养平衡和诊断疾病等提出科学有效的依据。

5监测癌症等消耗性疾病(如:HIV)患者的人体细胞总量。

 

三、人体成分分析仪的应用领域

 

1.医院

在各大综合医院的内分泌科(主要医治糖尿病)、心脑血管科、减肥门诊、临床营养科室(上海、北京等地区的三级甲级医院均设立此科室)等,他们需要对病人定期进行体成分测量评定。对有营养障碍的病人进行体成分评估和监测。其目的是观察病人手术前后、化疗前后、治疗前后和营养措施实施前后体成分(如:患者的人体细胞总量)的变化。具体来说,人体成分分析仪具有糖尿病的诊疗,指导艾滋病病人的恢复,评价白血病患者病情的作用。


2.美容院

在美容院里对吸脂和瘦身的顾客进行体成分测量,对体成分评价。

 

3.健身场所

  对长期进行健身的人,在每阶段健身前后需要对体成分进行测量,以便随时监测运动量的大小,加以科学调整。例如韩国海格立斯健身会社采用韩国杰文DX—200人体成分分析仪,准确提供受试者身体的各项机能指数,并具有多种综合评定功能,教练据此为他们制定科学的健身计划。

 

4.大专院校

对于一些关注学生体质健康的各级学校,定期进行学生体质健康评估,需要有人体成分分析仪。学校里的科研部门(生理实验室等)进行关于体质健康的研究时需要配备人体成分分析仪。对学校教职员工的健康监测也需要对人体成分进行评估。

 

5.运动队

对于有一定规模的运动队(北京国家举重中心等),需要对队员进行体重监控,必需要确切知道每个运动员的体成分及其变化情况。尤其对控制体重项目的运动员(例如举重、拳击、摔跤和体操等),正确判断增加体重时是是增加脂肪还是肌肉,脂肪增加需要减肥,增加肌肉是增加力量,以便提高运动成绩。另外,对运动员进行训练监测和潜力开发及对各类药物的作用进行监测等,都需要人体成分分析仪。

 

6.疗养院

科研人员要对特殊战斗人群(如飞行员)进行体质健康评价,以便更好地指导训练和提升战斗力,体成分测量将成为重要的内容。另外,日常的健康检查及老年病(如:高血压、糖尿病、高血脂等)的诊断也需要人体成分分析仪。

 

7.其他

如在幼儿园、老年活动中心等许多场所都有随时能方便测量体成分的仪器的需要。

 

. 进行人体成分分析的主要方法

近年来,不少国家专家学者采用很多方法,研制出了不同的人体成分分析设备,这些方法的优缺点列表如下:

  

测量方法

测试时间

误差

国内应用状况

依赖变量

测试仪器费用

优点

缺点

水下称

重法

30分钟

3-4%

应用于试验性研究,实际应用较少

身体密度

$5000-

$7000

传统的黄金测量标准,对Db有极好的精度

测试时测试者不能移动,需要将被试完全浸入水中。需要准确测量RV

空气替

代法

5-8分钟

3%

国外开始有应用,国内相关报道少

身体密度

$30000-

$35000

测试快捷、过程简单

需要进一步的可靠性研究检验

皮褶法

 

 

国内外应用较多

皮褶厚度

$170-$450

对于瘦型受试者精度较高,仪器价格相对低廉

测试者需要相当的操作技巧,对老年和肥胖者不适用

人体参

数法

 

 

国内外应用较多

人体各环节的围度、长度

$20-$25

测量比较简单

结果不是很准确,定量化研究少

生物电

阻抗法

 

 

国内外应用较多,但国内应用仪器多为国外进口仪器

人体电阻抗值

$1000-

$6500

快捷、测试过程简单,BIS能够进行身体不同部分的分析,测量变量较多

需要人的水合状态,

近红外线吸收法(NIR)

1分钟

>4%

国外有较多应用报道,多采用Futrex系列产品,国内应用报道较少

 

$2500-

$3500

快捷、测试过程简单

可靠性差,误差大

双能X射线(DEXA

30分钟

1%

国外应用较多,多用于测量骨密度,国内应用报道较少

 

$60000-

$80000

测量结果比较准确

设备昂贵,对受试者有X射线辐射。

磁共振法MRI

30分钟

<4%

国外有研究报道,国内无报道

良好的磁共振片

测试一个人约2万元

测试准确

设备极昂贵,拍摄时间比较长

CT

30分钟

<4%

国外有应用,但国内相关报道较少

CT

测试一个人约2万元

测试结果准确

设备昂贵,对受试者有X射线辐射

超声波

 

 

国内外相关报道较少

 

 

 

 

钾同位素测定法

7-8小时

 

国外有报道,国内无报道

 

 

 

 

同位素稀释法

7-8小时

2%

国外多用于多成分模型分析,国内无报道

 

$50-$60

/样本

测试比较准确

需要较长的平衡时间,操作复杂

脂肪可溶气体测定

 

 

最近相关应用较少

 

 

 

平衡时间长,测量误差大

代谢产

物法

 

 

最近相关应用较少

 

 

 

测量不准确,操作复杂

由上表可见,采用生物电阻抗法测定人体成分具有快捷、简单、准确、无创伤、无风险的优点,现已成为全球公认的首选方法。


五.国内外生物电阻抗法人体成分分析仪现状

根据生物电阻抗法测定人体体成份的原理,设计和生产的人体成分分析仪,分为单一频率和多频率两大类。

1.单一频率的人体成分分析仪

这种仪器一般采用的信号频率为50KHz,选用的电流有的800μA,如美国的RJL,BIA-103,北京军区军事医学研究所研制的“人体脂肪分析仪(BFA-100)”;而日本生产的TANITA-TB-401和“欧姆龙”身体脂肪测量器(HBF-301)则均采用500μA。单一频率的人体成分分析仪工作一般比较稳定,测量的重复性较好,且价格比较便宜,适合于进行正常人的体脂肪量测量。代表产品有


(1)  日本生产Omron(欧姆龙)身体脂肪测量器

其主要特点是:

本体重量:约230g(含电池重量),本体尺寸:长197mm×128mm×49mm,,有储存9个人的数据功能。

0.1%的单位表示身体脂肪率。

根据体质指数与身体脂肪率,正确判定肥胖类型。

  以基础代谢量为依据指定平衡的运动及饮食计划。


(2)  日本生产的TANITA-TB-401

本款式深圳有厂正在仿制,据说是德国的专利,卖的情况很好。有点像体重秤,属于普及型。


以上两种人体成分分析仪的缺点是:

是单频率,而且是低频50kHz。所以只能测得细胞外水分,计算脂肪值精度较差。

这种类型的仪器电极连接方式只有四个电极,只能测得上肢体或下肢体的数据,有局限性。中老年人下肢堆积脂肪多,青年人上肢肌肉发达,若用相同的计算公式误差较大。

对测试对象限制条件多:例如运动后测试结果不准、妇女来月经时测试不准、绝经妇女测试不准,老年妇女根本无法使用。

根据核磁共振方法校核的结果看,单一频率的人体成分分析仪大多使用青年人的数学模型,可适用的年龄段较窄。例如欧姆龙对中年人群测试误差已经较大了。

只能提供脂肪数据,不能提供其他人体成分数据。


总之,单一频率的人体成分分析仪只能称其为人体脂肪测量仪,只能提供脂肪的参考指标,不能用来定量的分析人体成分。因此它不适合用于医院、科研部门、运动、减肥中心等场合。

 

2.多频的人体成分分析仪

这种仪器不仅能够对正常人的体脂肪量进行测量,而且能够用于测量对于水电解质紊乱的病人或每天有大量的体力活动致使体内水分状态不稳定的人,例如每日训练超过10小时的运动员、由于心脏病和肾脏病引起的水电解质紊乱的病人。如杰文X-SCAN PLUS II其测量频率分别为1KHz、5KHz、50KHz、250KHz、550KHz、1000KHz,测量电流为180μA。

这类仪器的最大特点:

由于多频人体成分分析仪采用多种频率进行测量,尤其具有250kHz 以上频率,所以可以测得细胞内水分,测试人体总水量的数据是准确的。

能准确测得细胞内外水分,就可准确计算蛋白、肌肉和脂肪等成分的重量。

由于采用8个电极,可以测得全身体成分。

X-SCAN PLUS II测试项目较多,提供信息较全。

 

国外多频人体成分分析仪的弱点:

国外多频人体成分分析仪提供的计算体成分的数学模型是根据美国人建立的,但是由于不同民族饮食结构不同,体成分也有差异,因而用这些仪器测中国人误差大于5%以上。

国外人体成分分析仪提供的计算体成分的数学模型没有经过准确的方法进行校准。据发表资料得知,至今他们只用腹部某一断层的CT片中的脂肪值推算全身脂肪量,必然导致测量误差很大。

测试时间过长,大约要两分钟以上。

由于是用肌肉量单参数评价,比较片面,因此评价标准不科学。

 

3.结论

1测试频率:从电阻抗仪原理分析,低于250kHz单频率仪器是不可能测出细胞内水分的,而测不出细胞内水分就不能准确估算出人体瘦体重,也就不可能计算出准确的脂肪量。因此,单频率普及型是不能准确测出人体成分的,包括脂肪量。至于多高的频率能测出全部水份,根据测试的结果,500kHz已足以,因为250kHz测得的电阻值与500kHz已经所差无几。

2测试电极数与测试位置:众所周知,电流是以最短和电阻率最小的路线传导,因此只测双足或双手,而却将躯干忽略,这是使产生测试误差的重要因素,因为躯干是储存脂肪和水份最多的地方。

3有的仪器有不同的限制条件:例如欧姆龙不能测试妇女月经期、绝经后和运动后等情况;不能测试刚刚运动完的人群;但对青年人测试比较准确,对中年以上人群误差较大。

4国外仪器的致命缺点:大部分的仪器只建立一种数学模型,没有考虑年龄和性别因素;而且数学模型是用外国人测试数据建立的,其计算结果误差必然很大。

 

 

六.关键词解释

见附页

身体导电部分(瘦体重)和绝缘部分(脂肪组织)阻抗不同,结合身高、体重、性别、年龄等修正

系数,计算身体内各种成分的重量和比例

身体质量指数(Body mass index,BMI)=体重(kg)/身高(m)2,是国际通用的主要反映人体充实度的评价指标

体重指数在2024.9之间为健康0,2529.9之间为超重0,30以上属于肥胖

亚洲人体重指数的正常范围应该在18.523之间,超过23就是超重,意味着会危及健康

BMI指数与脂肪比率的相关系数和一元回归方程,男为r=0.69(P<0.01),女为r=0.71(P<0.01),两者的相关程度达到或非常接近高度相关"因此,在无法测试脂肪比率的情况下,BMI指数推测脂肪比的一元回归方程来推测脂肪比率,基本上是可靠的;

男子:Y(脂肪比)=-10.03+1.2512X(BMI指数)Sy=3.7%

女子:Y(脂肪比)=-1.7483+1.2965X(BMI指数)Sy=3.6%

非脂肪组织指数(Fat free massindex,FFMI)(kg#m-2)=FFM(kg)/身高(m)2

脂肪组织指数(Fat massindex,FMI) (kg#m-2)=FM (kg)/身高(m)2

躯干肥胖率是指内脏脂肪和皮下脂肪的比率,这是医学分析肥胖、健康和三高症状糖尿病危险性和发病率的重要指标

体内脂肪比率=体脂肪含量/体重

30岁正常男性脂肪约占体重的15%,女性约占22%

腹部脂肪比率=腰臀周径率(:腰臀比) 腰臀比超过0.9患高血压!冠心病!糖尿病!脂肪肝等病的危险性最高

瘦体重指去掉脂肪以后的体重,在瘦体重当中肌肉重量占了绝大部分,因此通过测量瘦体重的含

量就可以间接判断肌肉的重量

1.2 测量方法 使用DEXA(GEMedicalSystem,LunarProdi2

gyDF+14492,美国产)测量身体成分,采用标准模式扫描,X

线剂量为0.4LGy,支持电流0.15A"用于测量受试儿童全身

及各部位脂肪组织!非脂肪组织含量等"儿童测试前2d内停

用含钙的药品或保健品,测量时身着纯棉内衣"

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