生物电阻抗法（BIA）测量学生人体成分的应用性研究（二）

何春林 顾秀华 左 坤 平 越

（上海第二工业大学，上海 201209）

青少年学生的体质健康关乎国家和民族的发展与未来。在当前青少年学生体质健康水平持续下降的状况下，加强对青少年学生体质健康的监测与研究不但重要而且十分迫切。

身体成分是指组成人体的各个组织、器官的总成分。根据生理作用的不同，人体可以分为体脂和瘦体重。在医学临床与基础研究中，测量人体成分具有重要的价值。通过测量，可以确定人体成分的正常值范围，可以评价生长发育、成熟以及老化的进程，有助于对营养状况进行评定以及对患病风险进行评估等［1］。

人体成分比例，可以反映骨骼肌质量、脂肪质量、体脂率、腰臀比、营养状况、体液平衡状况，提供人体正常值范围，评价生长发育等。但在现行学生体质健康监测项目中，全面的人体成分测试在绝大多数学校是空白，现行学生身体形态测试项目只是反映学生的身高体重指数，不能全面、直观地反映例如骨骼肌质量、脂肪质量、体脂率、腰臀比以及营养评估等，因此，分析研究适合于学校的操作便捷、测试内容丰富、体现数据精确，并能在学生人体成分测试广泛运用的测试方法，进而为学生开具针对性的运动处方，具有重要的现实意义，目的在于增强学生对体质健康的认识，提高学生进行体育锻炼的质量，促进学生体质的全面提高。

一、生物电阻抗法（BIA）研究综述

有关调查总体表明，我国学生的体质健康状况是在下降的。还有很多学者对于不同学校的学生进行了体质研究，但是结果却不尽相似，有学者的研究结果显示学生的正常体重的人数占总人数的40%都不到，有学者研究显示，学生总体偏瘦。排除地域营养状况的差异，一个统一的、准确的测量方法才能将各种因素的影响降到最低。因此，一种可靠、精确、简便的测量身体成分方法，对于正确全面了解学生的体质，制定正确的训导方法，提高学生体质，具有重大的影响。

通过文献资料法和专家咨询法研究分析，生物电阻抗法在现代医学中已得到广泛的研究和使用，它能监测到人体中各种成分的比例，国外研究较多，国内研究局限在临床医生、医学院校和医疗研究单位。文献研究大致分为两类，第一类为生物电阻抗技术和原理的研究，主要有撖涛等的“人体成分分析仪设计——生物电阻抗原理的一种实现”、侯曼等的“应用生物电阻抗法测定人体体成分的研究进展”、黄海滨等的“生物电阻抗分析法（BIA）测量人体成分”、贺杰等的“生物电阻抗技术在运动人体科学中的应用”、刘群等的“生物电阻抗分析与人体体成分测量”、谢旭东的“生物电阻抗法测量人体成分的研究”等；第二类为人体成分测试结果的研究分析，主要有于康等的“成人体重指数和总体脂肪与血脂异常的相关性”、胡琴静等的“2型糖尿病患者人体成分测定分析”、曾强等的“生物电阻抗技术分析人体脂肪成分与心血管病危险因素的相关性”、贾汝梅等的“用生物电阻抗法对558名中学生体脂检测”、宋晓君的“用生物电阻抗法测量体育学院学生体成分及分析比较”、李爱春“对评价大学生身体成分方法的研究”、马革“双能X线吸收法与生物电阻抗法测量儿童身体成分结果比较”、“双能X线吸收法与生物电阻抗法测量肥胖儿童身体成分结果比较”、史亚军“人体脂肪测量新方法研究”、侯曼“用生物电阻抗法测量人体体成分及分析”等。通过万方数据查询自1985年生物电阻抗法问世以来，键入“生物电阻抗”，共查出442篇文献，键入“生物电阻抗”“学生”共查到69篇文献。从文献资料作者介绍来看，不难发现，作者绝大多数是医务工作者，单位也基本为医学院校、医疗研究单位，而在一般学校、体育教师运用和推广生物电阻抗法测试学生身体成分的研究很少，运用生物电阻抗进行大规模测试学生身体成分的几乎为空白。

二、生物电阻抗法的研究

1.BIA测量原理。生物电阻抗法（Bioelectrical Impedance Analysis，BIA）目前已成为一种广泛应用的测量评价人体成分的方法，操作简单，快速无创。其原理为人体细胞浸浴于导电的细胞外液中，而细胞由能选择性通透某些离子的细胞膜包裹着导电的细胞内液组成。细胞外液、细胞内液的电学性质接近于电阻，而细胞膜则可等效于电容。因此，人体的等效电路是若干电阻、电容构成的串并联网络。由于非脂肪组织具有比脂肪组织更小的电阻抗，当交流电流加于人体时，电流将主要通过非脂肪组织，通过细胞内、外路径电流的比例与频率有关。在低频情况下，由于细胞膜电容的存在，细胞内路径的电阻相当大，电流基本上只通过细胞外路径。随着电流频率的增加，通过细胞内路径的电流的比例增大。

BIA通过得到的电阻抗值分析人体水分含量，进而得出非脂肪物质与脂肪物质含量。目前较为理想的是采用多频率分段阻抗测量方法，准确估算人体细胞内外液质量及细胞内外体积等数据，应用于分析人体细胞内外液体平衡状态。

2.BIA测量数据的内容、含量。生物电阻抗法测量人体身体成分可以获得的具体数据指标包括：体重、细胞内/外水分、蛋白质、骨内/骨外无机盐、身体水分含量、体脂肪、去脂体重肌肉量、骨骼肌、BMI、体脂百分比、腰臀脂肪比、节段肌肉均衡、节段浮肿、浮肿指数、内脏脂肪、营养评估、体重管理、肥胖分析、均衡分析、身体力量、健康诊断、重量控制、健康评估、肥胖程度、BCM、BMC、BMR、人体各部位周长测量、每个节段和频率的电阻抗值。

生物电阻抗法测量身体部位为右上肢、左上肢、躯干、右下肢、左下肢。测量年龄范围3-99岁，测量体重范围10-250kg，测量身高范围95-220cm。

3.BIA测量精确度分析。自生物电阻抗法问世以来，国内外许多学者对其测试结果与其它测试方法结果的相关性进行了大量的研究，认为生物电阻抗法测量结果和水下称重法测量结果的差异无显著意义，二者之间的相关系数为0.974［2］，用于人体成分分析的准确度已得到许多的研究证明，而且准确性高、安全性好、多用途性、操作简便等。张荣欣［3，4］等在2000年测量了18-29岁年龄段健康男女共998人的体脂含量，2002年测量567人成人体脂含量与脂肪分布，发现生物电阻抗和皮褶法的肥胖发生率结果相近。侯少华［5］的研究表明，生物电阻抗测量结果与水下称重法、核磁共振法测量结果无显著差异。马军［6］等用双能X线吸收法（DEXA）与生物电阻抗法对肥胖儿童身体成分比较，得出以DEXA为参照，肥胖儿童由BIA得出的脂肪组织指数和非脂肪组织指数准确性更高。刘健敏［7］等在生物电阻抗与国际公认的双标水稀释法应用比较中得出两种方法测得的总体水、瘦体重、体脂及体脂百分比具有较高的相关性，经检验具有统计学意义，认为“可以肯定生物电阻抗法在中国人体成分测量中的准确性，生物电阻抗法适用于在中国进行大规模群体研究”。

4.生物电阻抗法测量特点。自20世纪中叶以来，随着肥胖的发病率的日益增高，人体成分的研究成为热点，科研人员不仅对身体成分的模型、测定方法进行了大量的研究，而且还在身体成分的变化对人体体质和健康的影响进行大量的论证。好的基础。

（6）测试方法简单，无需专业人员。受测者只要裸脚站立于仪器上，双手握住测试把柄，手臂与身体角度在15°左右，测试过程监测者不需要专业人员，也能顺利完成测试。

（1）精确度高。作为一种估算方法，其公式的可调控性使得该方法的精确度大幅的提高，根据不同人体模型建立的不同方程，提高了估测的针对性。

（2）无创。作为一种精确的测量方法，无创是该方法又一亮点。水下称重法操作复杂，DEXA测量要接受辐射，这对于测试者和被测试者都会带来一定的心理阴影。生物电阻抗法无创、安全，为身体成分的测量提供了广阔的发展前景。

（3）测试时间短。生物电阻抗法测量人体体成分的测试时间短，每人每次测试不足1分钟。该优势是各种身体成分测量方法所无法比拟的。

（4）测试指标全面。随着科学技术的不断发展和科研人员研究的深入，生物电阻抗技术输出的信息愈加强大和细化，不但能提供人体的身体水分总量、人体脂肪含量、骨骼肌、肌肉量、去脂体重、BMI体脂百分数、腰臀脂肪比（WHR）、营养评估（蛋白质、无机盐、脂肪）等身体各种测量数据，还能根据输入的数据信息计算出目标体重、重量控制、肌肉控制、脂肪控制、健康评估等众多数据信息，还能辅助于软件支持为受试者提供运动处方、营养处方、生活指导等。

（5）仪器价格合理。DEXA虽然精度高，但是仪器价格昂贵，将DEXA应用于体成分的测量仅仅是DEXA的一个功能。作为精确度和DEXA相近的生物电阻抗法，仪器价格合理，这为生物电阻抗法的推广提供了保证。随着科学技术的日益进步，仪器的价格也会随之降低，为准确评估学生体质健康提供了良

5.生物电阻抗法发展趋势。在科学技术日新月异的今天，计算机、网络的应用普及以及硬件技术的进步为生物电阻抗法提供了扎实的发展基础，为降低生物电阻抗法测试的成本和普及应用提供了技术和物质的便利条件。生物电阻抗法测量体成分已经得到了广泛的认同，其以后的测量方法也必将越来越简便。便携是所有实验仪器的发展方向，生物电阻抗法也不例外，便携式的生物电阻抗法的仪器已经诞生并且在一些测试中应用，随着技术的进步，便携式生物电阻抗法的精确度也将得到大幅的提高。随着学者制定出针对不同地域、不同人种的体成分的估算方程，生物电阻抗法的针对性、具体性、精确性将得到大幅的提高。身体成分的变化与众多疾病都有着不可分割的联系，精确了解身体成分，对于疾病的预防、生活质量的提高都有着重要的意义。随着大众对测量体成分的作用及意义的进一步认识，体成分的测量必将得到广泛的重视和推广。作为身体成分测量亚“金标准”的生物电阻抗法，是集方便、快捷、精确、无创、直观、安全等众多优点于一身的身体成分测量方法，在体质监测中必将发挥其更大的作用。

三、结 论

生物电阻抗法已经被广泛应用于人体成分的评估，由于其安全、准确、快速、便捷，成为成分测量实用的有效手段，在医学领域的大量应用，足以表明生物电阻抗法的可操作性以及精确度，这对于准确了解学生的生长发育情况提供了可靠的测试方法。

虽然该技术有诸多优点，但是目前对于学生体质的评估大多运用的是估测法，生物电阻抗法还没有真正地走进每一所学校。随着科学技术的进步，生物电阻抗法测量身体成分的成本也越来越低，国家对于学生体质的状况也越来越重视，因此，在学校推广生物电阻抗法测量评价学生身体成分越来越容易实现。

生物电阻抗法，原理可靠，可以针对不同群体进行特定标准的制定，测试方法简单，内容丰富，不仅仅可以区别肥胖和偏瘦，更可以分析其肥胖和偏瘦的原因以及评估营养状况，为运动处方、营养处方、生活指导等的制定提供准确的依据。无论对于了解学生体质健康状况，还是对学生个人身体健康状况的评估，生物电阻抗法都可以满足需求。

［1］Sutcliffe JF.A review of in vivo experimental methods to determine the composition of the human body［J］.Phys Med Biol.1996，41：791-833.

［2］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［J］.卫生研究，2003，32（4）：386-389.

［3］张荣欣，等.998名汉族成年人人体测量调查研究［J］.营养学报，2000，（2）：179.

［4］张荣欣，等.成人BMI与体质含量与脂肪分布的关系［J］.营养学报，2002，（2）：144.

［5］侯少华.磁共振成像用于人体成分测量的有效性验证研究［D］.北京师范大学，2005.

［6］马军，等.双能X线吸收法与生物电阻抗法测量儿童身体成分结果比较［J］.中国学校卫生，2007，28（1）：3-6.

［7］刘健敏，等.生物电阻抗法与双标水稀释法在人体成分测定中的应用比较［J］.中华预防医学杂志，2008，42（4）：244-247.