人體主要由水、脂肪、固體成分的蛋白質(肌肉等)、礦物質、碳水化合物等物質構成,它們組成了人體的總重量,即體重。各成分之間的相對平衡,對有機體正常生命活動和維持健康極其重要,因此在醫學和體育領域測量身體成分一直受到重視。
在身體成分評價和測量中,「脂肪量」的測量評價往往受到重視。對于相同年齡、性别的人,其身體成分往往不同。如果脂肪過多,意味着肥胖和缺乏鍛煉或者存在某種内分泌的疾病。 如果脂肪量過少,說明營養不良或存在某種疾病。
「體脂率」就是反映人體重量中脂肪占比的指标。通過身體成分測量,獲得人體中脂肪的占比,對于了解人體營養狀況、科學指導膳食和預防某些疾病均有重要作用。不同性别、不同年齡、不同人群之間的體脂率标準是不同的(如表 1)。
表 1 不同人群體脂率推薦範圍 | ||
男性 |
女性 | |
健康必須體脂 |
3% - 5% |
8% - 12% |
運動員體脂 |
5% - 13% |
12% - 22% |
建議體脂率 (≤34 歲) |
8% - 22% |
20% - 35% |
建議體脂率 (35-55 歲) |
10% - 25% |
23% - 38% |
建議體脂率 (≥56 歲) |
10% - 25% |
25% - 38% |
另一方面,測量體脂率可以更科學的反應我們的胖瘦程度,監督減肥減脂的效果。
通常國際上使用「 BMI 指數」(身體質量指數)衡量人體胖瘦程度(BMI 指數 = 體重(Kg)/身高(m)^ 2)。對于成年人來說,身高接近不變,所以當 BMI 指數越大時,意味着體重越大,可能存在肥胖問題。所以普通人群可以利用 BMI 指數快速評價自己的胖瘦程度(評價标準如表 2)。
表 2 BMI 評價的标準 | |
分類 |
BMI 指數 |
體重過低 |
<18.5 |
體重正常 |
18.5-23.9 |
超重 |
24-27.9 |
肥胖 |
≥28 |
但是 BMI 指數存在「明顯的缺陷」。 BMI 指數值隻說明了體重和身高的關系,卻忽略了脂肪和肌肉的占比,兩個相同身高體重的人,有着相同 BMI 指數(如下圖1),但是因為脂肪和肌肉的占比不同,所以胖瘦程度明顯也不一樣。
圖片來自網絡
其次,對于減肥人群而言,體重和體脂率并不是絕對的正相關關系。即體重下降,體脂率可升高、可降低也可不變,同樣體脂率下降體重也可升高、降低或者不變。常常有人堅持運動後發現自己肚子明顯小了,但是一上秤卻發現體重沒變,于是懷疑自己産生了錯覺,信心而備受打擊,這種情況并不是沒瘦,隻是體脂下降而肌肉量增加,所以體重不變。
體脂率可以「彌補 BMI 指數和體重評價胖瘦的缺陷」,幫助我們準确的衡量胖瘦程度,科學的監控減肥的效果。
體脂率的測量到體脂秤的誕生體脂率最原始、最準确的測量方式是通過解刨手段分離出脂肪組織進行稱重測量,這顯然隻能用于屍體研究。之後又出現了出了各種「間接測量」活體脂肪成分的方法,如水下稱重法、皮褶厚度法、生物電抗阻法、雙能 X 射線法等。
水下稱重法是根據阿基米德定律「浸入液體中的物體所受到的浮力等于該物體所排開同體積液體的重量」,通過人體在空氣和水中體重的差值、浸入水中體内殘氣量、水的密度等參數來計算人體的體積。然後用體重與體積之比計算人體的密度,最後再根據體密度推算出體脂率。 測量流程較為複雜,測量需要在實驗室條件下進行,所以一般隻在體育和健康領域科學研究中使用。
雙能X射線法(DXA)是「利用人體中不同密度組織(肌肉、脂肪、骨骼)對光子能量的吸收不同」,根據兩種透過機體的不同能量光子的衰減程度計算出各種組織的含量。這種方法可以直接評估體成分,但是設備費用和測試費用昂貴,隻在高級實驗室使用。
皮褶厚度法是體育界普遍使用的體成分測量方法。其測量原理是「皮下脂肪含量和身體脂肪含量成比例」,通過皮脂鉗測量身體不同位置的皮褶厚度(皮下脂肪厚度),然後再根據不同人群的回歸方程計算體脂率。 這種測試設備簡單,流程方便,但是需要一定的測試技巧和經驗。
圖片來自網絡:皮褶厚度法
生物電抗阻法也是體育和健康領域常用的一種體成分測量方法。其測量原理與「人體不同組織含水量不同有關」。含水量不同的生物組織對外加電流具有不同的導電作用,含水較多的肌肉組織是良好的導電體,含水較少的脂肪不導電近似絕緣。因此通過測量微小電流通過身體的阻抗值,結合身高、體重等指标就可以計算出體脂率。
圖片來自網絡:生物電抗阻法
相比于其他方法,生物電抗阻法因為其測量原理較容易實現,所以各大儀器公司研發生産了「簡易版」的生物電抗阻設備「體脂秤」,以滿足普通大衆對于體脂率測量的需求。今天打開購物平台搜索體脂秤,已經可以看到上百款體脂秤産品,售價也是幾十到上萬不等,他們和實驗室使用生物電抗阻法有區别嗎?真的測得準體脂率嗎?
從原理出發,聊聊體脂秤測量的準确性前面提到,生物電抗阻法測量體脂率的原理與人體不同組織含水量有關。含水較多的肌肉組織是良好的導電體,含水較少的脂肪不導電近似絕緣,因此體脂秤通過測量微小電流通過身體的「阻抗值」就可以計算體脂率。
市面上常用的體脂秤主要有兩種類型。一種是雙足四點接觸式體脂秤,一種是雙手雙腳八點接觸式體脂秤。
雙足接觸式體脂秤,其外形與體重秤類似,隻是在秤表面添加了與腳底接觸的電極,大部分家用體脂秤都屬于這一類型。在使用時,需要脫下襪子,赤腳踩在秤上電極位置,這時秤會發出微弱的電流,電流通過一條腿經過身體傳遞到另一條腿再回到體脂秤。體脂秤就可以測量電流流動的阻力(或阻抗)程度,結合一定的算法計算出體内有多少瘦組織(肌肉)和脂肪量,然後來估計體脂率。
圖片來自網絡:雙足接觸式體脂秤測量原理
雙足接觸式體脂秤雖然體脂秤使用了生物電抗阻法來測量體脂,但是由于其在測量方式、材料、算法等方面的簡化導緻測量的結果并「不準确」。
美國一項 2016 年的《消費者報告》比較了六種家用雙足接觸式體脂秤的測量精确度,發現與實驗室中使用的 Bod Pod 空氣體積描記體成分測試儀(與水下稱重法原理類似)的測量結果相比,六款家用體脂秤中測量的結果非常不理想,有的結果偏低,有的結果偏高,最精确的結果與标準值的「偏差率」達到 21%((測量值-标準值)/标準值); 國内的一項雙足接觸式體脂秤測評也發現,16 款雙足接觸式體脂秤測量的體脂率與雙能X射線法測量的體脂率「平均偏差」在 6.76% ~ 9.75%之間(測量值-标準值)。
雙足接觸式體脂秤在「測量方法」和「内置算法」方面的簡化,是導緻其測量精确度下降的主要原因。
實驗室使用的生物電抗阻設備在雙手、雙腳四個部位接觸八個電極,因此電流可以通過不同路徑流經全身,根據電流經過全身的阻抗來推測體脂率。而雙足接觸式體脂秤一般隻在雙腳處接觸四個電極,電流從一條腿到達另外一條腿,而遺漏了大部分身體(上肢和偏上部分的軀幹),所以雙足接觸式體脂秤實際上隻是從下肢和下部分軀幹來收集數據,來推測全身的體脂率,這顯然是不準的,尤其是對于脂肪更易堆積在下半身的女性用戶。
此外,研究也發現雙足生物電阻抗分析設備會高估較瘦者的體脂率,低估肥胖者的體脂率。因此當你變瘦體脂率降低時,在雙足接觸式體脂秤上測得體脂率可能還會升高。
八點接觸式體脂秤,除了秤表面與腳底接觸的四個電極外,還多了與雙手接觸的四個電極。在使用時,也需要脫下襪子,赤腳踩在秤上電極位置,同時雙手遠離身體握住電極。秤發出微弱的電流,電流通過多個不同的路徑在上肢與下肢之間傳遞,最終通過電極回到體脂秤。根據電流流動的阻力(或阻抗)程度,根據一定的算法計算出體内有多少瘦組織(肌肉)和脂肪量,然後估計體脂率。
八點接觸式體脂秤的測量原理和算法更接近于實驗室使用的生物電抗阻設備,因此測量精确度較好,同時價格也較高,多用于小型實驗室和大型的健身房。八點接觸式體脂秤測量結果與雙能X射線法測量結果的相關系數(反應變化趨勢指标)在 0.93 左右。雖然低于專業電阻抗設備的 0.98-0.99,但是正确使用的話可以滿足日常需求。
圖片來自網絡:八點接觸式體脂秤測量原理(右)
如何選擇一款體脂秤體脂秤種類品牌繁多,随便一搜就能找到上百種,售價跨度也很大,最便宜的幾十塊,最貴的能到上萬。我們該選擇一款合适的體脂秤呢?可以關注以下參數。
電極位置和數量體脂秤按照電極位置分為三類:雙足接觸式、雙手接觸式和八點接觸式:
生物電抗阻法是一種間接測量體脂率的方法,首先獲得電流經過全身的阻抗,然後帶入包括身高、體重、性别等變量的回歸方程中獲得去脂體重,再用體重減去去脂體重得到脂肪量,從而計算體脂率。
所以廠商使用的回歸方程(算法)直接影響到測量結果的準确性,每個商家的使用算法是不一樣的,一般分為通用算法和自研算法兩種。
通用算法來自于以往的科學研究,不需要商家投入資金研發,但是通用算法具有局限性,導緻其計算結果的準确性不高。
自研算法是廠商投入一定的研發資金自己開發的,這類算法也是非公開的,其計算結果的準确性較高,如體育科研實驗室常用的 Inbody 體成分分析儀就采用自研算法。
測量指标根據體脂秤的測量原理,我們可以将衆多指标分為以下幾類:
準确的指标:體重、去脂體重、脂肪量、體脂率、身體水分、BMI 指數
較為準确的指标:肌肉量、基礎代謝、節段肌肉分布、節段脂肪分布
僅供參考的指标:腰臀比、内髒脂肪、其他指标(蛋白質、礦物質等)
很多體脂秤的測量指标多達幾十種,看起來非常黑科技,但是大部分都是「不準确的估計值」(如上述僅供參考的指标)。因此并不是體脂秤的測量指标越多代表體脂秤越好越高科技,反而越專業的體脂秤如 Inbody 120 體脂秤僅有七項測量指标。
配套程序大部分體脂秤都可以通過藍牙或 WI-FI 與手機配套程序連接,提供數據記錄和報告呈現服務,藍牙連接相比與 WI-FI 連接更為穩定。有的體脂秤還可以直接與蘋果健康或者華為健康配套使用,不需要安裝額外的 APP。而有的體脂秤配套程序隻能在安卓端使用,所以在購買時需要提前了解。
小結采用「自研算法」的「八點接觸式體脂秤」,在測量原理和算法更接近于實驗室使用的生物電抗阻設備,因此測量精确度較好,較為推薦。同時體脂秤的測量指标不是越多越好,隻要包括基礎的指标就能滿足日常使用。此外,我們購買時還需要關注體脂秤的配套程序,以方便連接自身的手機,提供數據記錄和報告呈現服務。
如何正确使用體脂秤掌握體脂秤正确的使用方法可以提高測量的準确性,提升使用體驗。在使用時體脂秤時要注意以下幾點:
使用體脂秤測量後用戶會在手機 APP 上收到分析報告,有的報告中隻有七八項指标,有的報告則有幾十項指标,我們該如何解讀這份報告,找出重點關注的指标,又該如何利用這些指标,幫助我們提高健康水平,監督減肥減脂效果呢?
下面以一份 Inbody230 的體成分分析報告為例
身體成分分析
體重:由體脂秤壓力傳感器測得,其中推薦體重的正常範圍是由身高結合推薦 BMI 指數計算獲得。低于正常範圍則需要增重,高于正常範圍需要減重(肌肉發達人群除外)。
去脂體重:指體重中除去脂肪後剩餘部分的重量(肌肉、内髒、骨骼等),是體脂秤根據電流流動的阻抗,帶入内置算法計算所得。在相同體重下,去脂體重越大就代表脂肪越少。去脂體重越大基礎代謝越高。
骨骼肌:指全身參與運動的肌肉組織重量,由去脂體重帶入一定的算法獲得。在相同體重下,骨骼肌越多說明越強壯,相對力量越大。骨骼肌越少說明缺乏鍛煉,要進行阻力訓練增加骨骼肌質量。
體脂肪:指身體脂肪成分的重量,由體重減去瘦體重獲得,如果脂肪過多,意味着肥胖、缺乏鍛煉或者存在某種内分泌的疾病。 如果脂肪量過少,說明營養不良或存在某種疾病。這一指标要結合體脂率綜合看待。
身體水分:身體内水分的重量,成年人體水分含量在 55%-60%之間,随着年紀的增加水分會逐漸減少。一般身體不會出現缺水的情況,建議成年人每日飲水量在 2-2.5 L。
肥胖分析
BMI指數:BMI 指數 = 體重(Kg)/身高(m)^ 2,對于成年人來說,身高接近不變,所以當BMI 指數越大時,意味着體重越大,可能存在肥胖問題,普通人群可以利用 BMI 指數快速評價自己的胖瘦程度。但是這一指數隻說明了體重和身高的關系,忽略了脂肪和肌肉的占比,所以要結合體脂率綜合分析。
體脂率:身體脂肪重量在體重中的占比,體脂率過高意味着肥胖,體脂率過低不利于健康,特别是對于女性,體脂率低于 13% 會影響自身激素的分泌,影響健康。不同性别、不同年齡、不同人群之間的體脂率标準是不同的(見上文表 1)。
腰臀比:指腰圍和臀圍的比例,是與肥胖有關的冠狀動脈疾病的危險因素,如下表 3 所示,當腰臀比達到平均值就需要引起重視。 但是體脂秤報告中的腰臀比是根據其他指标推算所得,「并不準确」,準确的腰臀比可以通過皮尺測量獲得。
基礎代謝:維持機體生命活動最基本的能量消耗,是指人處于平躺、空腹、安靜狀态下消耗的能量。體脂秤上的基礎代謝是根據瘦體重計算所得,比用體重計算的結果要準确。基礎代謝加上運動消耗的熱量就是我們每日的熱量消耗。進食攝入的能量 > 每日的熱量消耗,身體儲存能量變胖。進食攝入的能量 < 每日的熱量消耗,身體消耗儲存能量變瘦。
表 3 腰臀比對照表 | |||||
優秀 |
良好 |
平均值 |
高于平均值 |
超出正常值 | |
男性 |
< 0.85 |
0.85 - 0.90 |
0.90- 0.95 |
0.95 - 1.00 |
> 1.00 |
女性 |
< 0.75 |
0.75 - 0.80 |
0.80 - 0.85 |
0.85 - 0.90 |
> 0.90 |
八點接觸式體脂秤采用節段測量法,所以可以獲得四肢和軀幹的脂、肌肉分布。
每個人都有慣用手和腳,所以慣用側肌肉會多于非慣用側,隻要在正常範圍内就不需要在意。如果經常進行單邊運動,如羽毛球、網球等,慣用側肌肉會比非慣用側發達很多,這時需要對非慣用側進行訓練,來協調身體功能,降低損傷風險。
對于節段脂肪,我們重點關注軀幹脂肪,軀幹脂肪過多,可能意味着很高的内髒脂肪,而很高的内髒脂會引發與肥胖相關的多種疾病。
其他指标有的體脂秤報告中還會有一些其他指标,如無機鹽、骨量、礦物質、内髒脂肪等級等等,這些指标都是根據基礎的指标進一步估計得來,準确性較差,所以僅結合正常範圍參考。
小結體脂秤報告衆多多指标中,我們可以根據體重、BMI指數和體脂率來判定自己的胖瘦程度。體脂過高則需要鍛煉和控制飲食,體脂過低則需要加強營養。我們可以根據基礎代謝更加合理的規劃飲食。對于其他指标,因為準确度不高,根據報告給出的正常範圍進行參考使用。同時保持測量的習慣,可以讓我們及時監控自身的健康狀态,監督減脂、增肌的進度。
寫在最後随着科技的發展,體脂率的測量不再是實驗室的專屬,各大儀器公司根據生物電抗阻的研發生産了簡易的體脂測量設備—體脂秤,以滿足大衆對測量體脂率的要求。
體脂秤類型衆多,測量方式和内置算法是其核心,采用自研算法的八點接觸式體脂秤,在測量原理和算法更接近于實驗室使用的生物電抗阻設備,因此測量精确度較好。同時掌握準确的使用方法也可以提高測量的準确性,提升使用體驗。
另外一方面,正确的解讀體脂秤的測量結果,可以幫助我們提高健康水平,監督減脂效果。如我們根據體重、BMI指數和體脂率來判定自己的胖瘦程度,以此指導鍛煉,同時可以根據基礎代謝來規劃自己的飲食。最重要的是,要堅持測量,才能達到監督增肌、減脂的效果。
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