用生物电阻抗法测量身体脂肪含量.doc

关于用生物电阻抗法测量身体脂肪含量的研究

摘要：体脂率现已成为判断是否健康的标准之一，测量体脂率的方法有很多，但大多方法的设备仪器复杂，操作复杂而不适用于生活中。生物电阻抗则是近年来被广泛应用的一种快速、简便、安全测量体成分的一种方法。本文将对其原理，数据分析方法进行介绍，对其准确性进行分析，并对其前景进行展望。
关键词：生物电阻抗 脂肪 统计方法 误差

一、引言
现代社会，随着生活条件不断改善，人们对健康也越来越重视。对于大多数人而言，体重是最直接也是最简单的衡量身体状况的一个标准。其中BMI=m/h2，m为体重（千克），h为身高（米），是被使用最广泛的公式，BMI指数以22为最佳。但是，越来越多的案例表明BMI指数不能够客观地反映一个人的身体状况。因为每个人的脂肪肌肉比例不同，并且肌肉和脂肪密度相差较大，相同BMI指数的人可能是虚胖也可能是强壮。这时，脂肪率则是另一个至关重要的指数，所以既简单又不失精确的生物电阻法就很有价值。

二、原理
生物电阻分析方法（bio-impedance analysis）BIA 技术测定骨骼肌含量的基本原理是，组织、器官层次的各个组分具有不同的电导性。

人体细胞被细胞外液包围，细胞则由具有选择透过性的细胞膜、细胞质和细胞器构成。细胞外液以及细胞内部可近似视作电阻。而细胞膜则可视为电容。故人体的电学性质可视作若干个电容与电阻连接而成，其中最为简洁的三元件模型下图所示。
一种常见的测试方式是，受试者仰面平躺，电流信号从脚部的电极传导到手部的电极上，得出电阻抗(R)和电容抗(C)，并计算生物电阻抗 。进而得到阻抗指数 ，为系数，L为身高。骨骼肌含有大量水分与电解质，其电导性最好；脂肪组织含有的水分与电解质很少，其电导性很差。信号传输越慢，受到阻力越大，表明脂肪量越多。
当然，复杂的人体是不能用上述简陋的模型描述的。因为生物电阻分析法本身就不是在数学物理定义上严格，而是由大量数据依据统计学规律发展而来。而正好该模型得到的阻抗指数和一些身体参数显著相关，所以我们认为这种方法是可行的。
最初，大多数研究的电流频率固定在50KHZ，现在则大多使用多频率电阻抗进行脂肪等身体成分的测量分析。

三、数据统计方法
选取若干不同性别、身高、体重、年龄、身体状况的人，由生物电阻法测出其阻抗指数，对以上变量和在实验室用排水法测得的体脂率的精确值做相关性分析。使用统计软件，用多元线性逐步回归分析方法，建立体脂含量的推算方程。
根据相关的研究数据[1]显示，生物电阻抗推算去脂体重的推算方程为：BF=0.846*m -0.185*V -2.361*Sex-24.977，方程中m：体重(kg)，V：阻抗指数（cm2/Ω），Sex：性别(男性=1，女性=0)，BF单位为千克。于是可得到体脂率，实验数据显示阻抗指数和体重与体脂率相关性较高，符合三元件模型预期。
因为本文所引用的数据测试人数只有196，尚且偏少，并且普遍超过标准体重，属于针对肥胖人群的公式。故上面给出的公式中每个变量前的系数可能存在偏差。

四、误差分析
环境湿度会影响人体皮肤表层含水量，并且个体之间皮肤表层含水量本来就有差异。身体皮肤及内部的含水量会影响实验结果，干燥的皮肤会导致人体电阻增大，脱水也会让信号的传输速度减缓，这会使你的脂肪量看起来比实际数字偏高。
人种的不同导致身体内部物质比例不同，躯干与四肢比例不同，也会影响人体电阻抗。
运动强度的大小会导致脂肪肌肉分布不同。运动强度比较大的人脂肪主要分布与内脏边缘，而缺乏运动的人脂肪在体表和身体内部都有分布。

而这种方法最大的缺点就是身体上不能有任何金属，否则我们建立的模型将会失效，测得的结果将不可预知。所以那些佩戴了金属牙或者骨折后身体里有钢钉的人群不适合用此法测体脂率。
简而言之，自变量如果包含了皮肤含水量，人种，运动强度等，并采集大量的、具有普遍性的数据进行统计学分析，将能得到比较精确的结果。

参考文献：
[1]数据来源于：王京钟，王筱桂，生物电阻抗法测量肥胖者体脂含量的应用方程[D].2003.
[2]《体育科研》2009年第30卷第3期.
[3]黄海滨，任超世，生物电阻抗分析法（BIA）测量人体成分[D].2000.