人體成分和體分析儀

人體成分和

人體成份分析儀同方健康科技（北京）有限公司

近年來，全球的超重與肥胖的發(fā)病率以驚人的速度上升，已經(jīng)成為現(xiàn)代文明社會(huì)一個(gè)嚴(yán)重問題。

人體成份分析的意義2008年23%-25%2004年20%1992年12%

我國青壯年肥胖發(fā)病率2004年20%

人體成份分析具有無可比擬的價(jià)值。人體成份的盈虧及成份相互間的不均衡，可以科學(xué)地界定肥胖與否并對(duì)其他一些疾病具有輔助診斷功能。因此，人體成份保持一定的比例是衡量一個(gè)人是否健康的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。正確、簡易、快速地測定出人體成份十分必要，能夠幫助測試者判別自身的健康狀態(tài)。當(dāng)前還存在著很多減肥的誤區(qū)，只看到體重的變化值，而不關(guān)注其中脂肪量的變化情況。

人體成份模型簡介研究人體成份的物理模型通常分為原子模型、分子模型、細(xì)胞模型、組織模型和多元模型。1、原子模型原子模型主要包括11種元素：氧、碳、氫、氮、鈣、磷、鉀、硫、鈉、氯、鎂95%+99%+2、分子模型分子模型將人體分為兩個(gè)部分：脂肪組織（FM）和非脂肪組織（FFM）3、細(xì)胞模型細(xì)胞模型認(rèn)為人體重量應(yīng)按此公式計(jì)算：體重=脂肪重量+細(xì)胞外液體+細(xì)胞外固體+體細(xì)胞質(zhì)量此部分單獨(dú)計(jì)算通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到通過固定關(guān)系估測測量鉀的含量得到此部分單獨(dú)計(jì)算通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到此部分單獨(dú)計(jì)算通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到此部分單獨(dú)計(jì)算通過固定關(guān)系估測通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到此部分單獨(dú)計(jì)算通過固定關(guān)系估測通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到此部分單獨(dú)計(jì)算2、分子模型分子模型將人體分為兩個(gè)部分：脂肪組織（FM）和非脂肪組織（FFM）3、細(xì)胞模型細(xì)胞模型認(rèn)為人體重量應(yīng)按此公式計(jì)算：體重=脂肪重量+細(xì)胞外液體+細(xì)胞外固體+體細(xì)胞質(zhì)量通過固定關(guān)系估測通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到此部分單獨(dú)計(jì)算測量鉀的含量得到通過固定關(guān)系估測通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到此部分單獨(dú)計(jì)算2、分子模型分子模型將人體分為兩個(gè)部分：脂肪組織（FM）和非脂肪組織（FFM）3、細(xì)胞模型細(xì)胞模型認(rèn)為人體重量應(yīng)按此公式計(jì)算：體重=脂肪重量+細(xì)胞外液體+細(xì)胞外固體+體細(xì)胞質(zhì)量測量鉀的含量得到通過固定關(guān)系估測通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到此部分單獨(dú)計(jì)算此部分單獨(dú)計(jì)算此部分單獨(dú)計(jì)算此部分單獨(dú)計(jì)算通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到此部分單獨(dú)計(jì)算通過固定關(guān)系估測通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到此部分單獨(dú)計(jì)算2、分子模型分子模型將人體分為兩個(gè)部分：脂肪組織（FM）和非脂肪組織（FFM）3、細(xì)胞模型細(xì)胞模型認(rèn)為人體重量應(yīng)按此公式計(jì)算：體重=脂肪重量+細(xì)胞外液體+細(xì)胞外固體+體細(xì)胞質(zhì)量通過固定關(guān)系估測通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到此部分單獨(dú)計(jì)算通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到2、分子模型分子模型將人體分為兩個(gè)部分：脂肪組織（FM）和非脂肪組織（FFM）3、細(xì)胞模型細(xì)胞模型認(rèn)為人體重量應(yīng)按此公式計(jì)算：體重=脂肪重量+細(xì)胞外液體+細(xì)胞外固體+體細(xì)胞質(zhì)量通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到通過固定關(guān)系估測2、分子模型分子模型將人體分為兩個(gè)部分：脂肪組織（FM）和非脂肪組織（FFM）3、細(xì)胞模型細(xì)胞模型認(rèn)為人體重量應(yīng)按此公式計(jì)算：體重=脂肪重量+細(xì)胞外液體+細(xì)胞外固體+體細(xì)胞質(zhì)量通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到通過固定關(guān)系估測2、分子模型分子模型將人體分為兩個(gè)部分：脂肪組織（FM）和非脂肪組織（FFM）3、細(xì)胞模型細(xì)胞模型認(rèn)為人體重量應(yīng)按此公式計(jì)算：體重=脂肪重量+細(xì)胞外液體+細(xì)胞外固體+體細(xì)胞質(zhì)量通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到測量鉀的含量得到通過固定關(guān)系估測通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到2、分子模型分子模型將人體分為兩個(gè)部分：脂肪組織（FM）和非脂肪組織（FFM）3、細(xì)胞模型細(xì)胞模型認(rèn)為人體重量應(yīng)按此公式計(jì)算：體重=脂肪重量+細(xì)胞外液體+細(xì)胞外固體+體細(xì)胞質(zhì)量測量鉀的含量得到通過固定關(guān)系估測通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到此部分單獨(dú)計(jì)算測量鉀的含量得到通過固定關(guān)系估測通過稀釋法測量或?qū)⑸眢w總水分和鉀含量相加得到4、組織模型組織模型將人體分為：

脂肪組織、骨骼肌、骨、血管和腦，脂肪組織又能進(jìn)一步分為皮下脂肪、內(nèi)臟脂肪、黃骨髓和間隙脂肪隨著模型的深入，CT和MRI方法也加入到體成份評(píng)估中5、多元模型

通常是幾種體成份模型的混合，有助于提高體成份評(píng)估的精確性和結(jié)果的可靠性2-C模型3-C模型4-C模型2-C模型2-C模型3-C模型2-C模型3-C模型2-C模型2-C模型2-C模型3-C模型2-C模型通過測量人體密度把人體分為脂肪和非脂肪物質(zhì)兩部分，是體成份評(píng)估中的最重要方法之一2-C模型的發(fā)展，把總水分單獨(dú)分出來，但是因?yàn)椴荒艽_切知道被測者的蛋白質(zhì)和無機(jī)鹽，使固體部分的評(píng)估值不夠準(zhǔn)確4-C模型把人體分為脂肪、蛋白質(zhì)、體液和無機(jī)鹽4部分，對(duì)于臨床營養(yǎng)分析是十分重要和有用的，它提供了較為完整的信息和有效的分類。人體4-C模型

示意圖細(xì)胞內(nèi)液＋細(xì)胞外液＝水分水分＋蛋白質(zhì)＝肌肉肌肉＋無機(jī)鹽＝去脂體重去脂體重（瘦體重）＋脂肪＝體重人體成分的意義人體成分的平衡是健康的保證。成分失衡將帶來“三高”、糖尿病、肥胖、代謝紊亂、骨質(zhì)疏松等疾病，也是很多疾?。ㄈ缒I臟疾病、消化系統(tǒng)疾?。┑谋憩F(xiàn)。ACSM(美國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)會(huì)）將體成分列為體適能的基本5項(xiàng)指標(biāo)之一。開展有效健康管理的依據(jù)。判斷肥胖的科學(xué)方法：體重?zé)o法區(qū)分肌肉和脂肪，因此不能單純依據(jù)體重判斷肥胖。體重過大：肌肉發(fā)達(dá)還是肥胖？名詞解釋BMI（體質(zhì)指數(shù)）體質(zhì)指數(shù)是普遍使用的反映胖瘦的經(jīng)驗(yàn)公式。BMI=體重(kg)/身高2(m2)根據(jù)世界衛(wèi)生組織的定義，18.5-25是標(biāo)準(zhǔn)范圍。中國肥胖問題工作組定義中國人的標(biāo)準(zhǔn)范圍是18.5-24。FFM（去脂體重）又稱瘦體重，是人體重量中除去脂肪的部分。BMR（基礎(chǔ)代謝率）基礎(chǔ)代謝率是指人體在清醒而又極端安靜的狀態(tài)下，不受肌肉活動(dòng)、環(huán)境溫度、食物及精神緊張等影響時(shí)的能量代謝率。基礎(chǔ)代謝表示每個(gè)人維持生命所需的最低能量。ECW（細(xì)胞外液）ECW由細(xì)胞間水分，等離子體水分和通過細(xì)胞水分組成。ECW是總的水分重不包括細(xì)胞內(nèi)水分的那部分水分。增加的ECW和同時(shí)降低的ICW可能表明體內(nèi)水分的不正常累積。ICW（細(xì)胞內(nèi)液）ICW代表了體內(nèi)細(xì)胞內(nèi)水分的總量。ICM的降低可能顯示出體內(nèi)肌肉和去脂體重的降低。EdemaIndex（水腫系數(shù)）水腫系數(shù)=細(xì)胞外液/全身總水分健康人體細(xì)胞內(nèi)、外體液比例為2:1。水腫系數(shù)的正常范圍是0.30-0.35腎病、高血壓、循環(huán)系統(tǒng)疾病、心臟病、全身或局部浮腫、營養(yǎng)不良患者都存在水分不均衡的現(xiàn)象。SMM（骨骼?。┕趋兰∈羌∪獾囊徊糠郑话愀街诠趋乐?，其伸縮帶動(dòng)骨骼移動(dòng)，從而促成人體的運(yùn)動(dòng)，是運(yùn)動(dòng)能力的保證，也是塑造形體的重要因素。PBF（體脂百分比）體脂百分比(%)=(脂肪重/體重)×100%PBF是衡量胖瘦更準(zhǔn)確的指標(biāo)。PBF的正常范圍是男性15±5%,女性為25±5%，隨年齡變化此范圍會(huì)略有變化。

VFI（內(nèi)臟脂肪指數(shù)）內(nèi)臟脂肪指腹腔內(nèi)部臟器表面及皮下附著的脂肪，也包括腹腔內(nèi)的脂肪和各組織間的脂肪（胃、肝、腸、腎等），與各種心腦血管疾病有很高的相關(guān)性。內(nèi)臟脂肪指數(shù)反映了腹腔部分脂肪的堆積程度。超過10就意味著超標(biāo)。WHR（腰臀比）腰圍和臀圍的比值。腰臀比能反映人的體型。合理的腰臀比例是健康形態(tài)的指標(biāo)。女性的理想腰臀比是0.7-0.8，男性的理想腰臀比是0.85-0.95。腰臀比較大的人屬于蘋果型體型，腰臀比較小的人屬于梨型體型。蘋果型體型患心臟病及糖尿病等疾病的風(fēng)險(xiǎn)比其他人群要大很多。人體成份測量方法簡介水下稱重法空氣置換法皮褶法人體參數(shù)法生物電阻抗法近紅外線法雙能X射線法磁共振法MRICT斷層掃描法超聲波法鉀同位素測定法同位素稀釋法脂肪可溶氣體測定法代謝產(chǎn)物法水下稱重法水下稱重法是根據(jù)阿基米德原理，通過排水法或注水法獲得身體的體積，身體重量可直接用體重計(jì)測量，身體的密度為身體重量與體積之比，然后將密度帶入公式求身體的脂肪百分比水密度法被認(rèn)為測試結(jié)果比較準(zhǔn)確，得到大家都認(rèn)可，被認(rèn)為是“黃金標(biāo)準(zhǔn)”，個(gè)體體脂百分比的誤差是3-4%皮褶法皮褶法是采用皮褶厚度測量儀測量人體幾個(gè)位點(diǎn)的皮褶厚度，帶入經(jīng)驗(yàn)公式后計(jì)算人體密度，然后利用經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)人體脂肪率進(jìn)行估算的方法，主要的計(jì)算密度公式有長嶺、田原、宮城等公式。皮褶法相對(duì)來說較為簡單、經(jīng)濟(jì)、儀器便于攜帶，能進(jìn)行大樣本的測量，但是該方法對(duì)于很多人群（肌肉發(fā)達(dá)、表皮緊繃者、中老年人）的測量誤差較大。雙能X射線吸收法雙能X射線吸收法是通過應(yīng)用兩種不同能量的光子透過機(jī)體某一部位，原始的光子能量以指數(shù)方式衰減，不同密度的組織衰減光子的程度不同。通過記錄兩種不同光子能量被不同組織衰減的程度，來計(jì)算各種組織的含量。據(jù)研究結(jié)果表明，雙能X射線吸收法具有良好的準(zhǔn)確性，身體礦物質(zhì)含量的誤差為1.8%，身體脂肪百分比的誤差為1.2%，但是此方法確定軟組織精度誤差較大。CT斷層掃描法用X射線穿過人體進(jìn)行掃描，由探測器接受透過機(jī)體的X射線。由于不同密度的機(jī)體組織對(duì)X射線的吸收不同，再掃描部位行程二維CT圖像，通過計(jì)算機(jī)可以計(jì)算人體內(nèi)不同組織的體積和質(zhì)量磁共振法（MRI）磁共振成像是一種全新的影像檢查技術(shù)，它利用人體中的H質(zhì)子在強(qiáng)磁場中受到射頻脈沖的激發(fā)，產(chǎn)生磁共振現(xiàn)象。人體不同組織結(jié)構(gòu)的質(zhì)子密度不盡相同，會(huì)產(chǎn)生不同的磁共振信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過空間編碼技術(shù)，在計(jì)算機(jī)中行程磁共振圖像。此方法測試精度較高，可以從圖片上提取信息并獲取每種物質(zhì)的量，比較直觀。生物電阻抗法（BIA)原理采用生物電阻抗法測定人體成分具有快捷、簡單、準(zhǔn)確、無創(chuàng)傷、無風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為全球公認(rèn)的首選方法。人體內(nèi)脂肪為非導(dǎo)電體，而肌肉水分含量較多，為易導(dǎo)電體。如脂肪含量多，肌肉少，電流通過時(shí)生化電阻值相對(duì)較高；反之生化電阻值相對(duì)較低。通過以上信息，根據(jù)人不同年齡、性別的數(shù)字模型定量分析人體成分。生物電阻抗人體成分分析儀是一種用測量生物電阻抗（BIA）的方法確定人體成分的儀器。它采用微弱的（人體感覺不到）恒定交流電流，通過人體手、足與電極連接測量人體各部分的電阻抗。主要人體成份分析方法比較測試方法測試時(shí)間誤差優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)水下稱重法30分鐘3-4%傳統(tǒng)的黃金測量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)身體密度測量有極好的精度測試時(shí)測試者不能動(dòng)，需要將被試者完全浸入水中皮褶法

對(duì)于瘦型受試者的精度較高，儀器價(jià)格低廉測試者需要相當(dāng)?shù)牟僮骷记桑瑢?duì)老年和肥胖者不適用生物電阻抗法1-5分鐘<5%測試過程快捷、簡單，能進(jìn)行身體不同部分的分析，測試變量較多受測試者進(jìn)食、飲水、姿勢(shì)的影響雙能X射線20分鐘>1%測試結(jié)果比較準(zhǔn)確設(shè)備昂貴，對(duì)受試者有X射線輻射磁共振法30分鐘2%測試結(jié)果比較準(zhǔn)確設(shè)備昂貴，拍攝時(shí)間較長，后續(xù)處理麻煩CT30分鐘2%測試結(jié)果比較準(zhǔn)確設(shè)備昂貴，對(duì)受試者有X射線輻射,后續(xù)處理麻煩生物電阻抗法（BIA）發(fā)展歷史早在二十世紀(jì)三十年代就有美國科學(xué)家已經(jīng)開始關(guān)注到人體不同部分的生物電阻值的差異。經(jīng)過幾十年的研究，1969年美國學(xué)者Hoffer的研究對(duì)利用生物電阻抗值和人體成份的關(guān)系，已經(jīng)有了較為詳細(xì)的探索和闡述。1985年Lukaski較為全面系統(tǒng)地提出用生物電阻抗（BIA）測定人體成份，并稱此法為無痛、安全、精確。BIA法測量人體成份的基本原理理論分析生物組織中含有大量不同形狀的細(xì)胞，這些細(xì)胞之間的液體可視為電解質(zhì)。因此，當(dāng)直流或低頻電流施加于生物組織時(shí)，電流將以任意一種可能的方式繞過細(xì)胞，主要流經(jīng)細(xì)胞外液；當(dāng)施加于生物組織電流的頻率增加，細(xì)胞膜電容的容抗減小，一部分電流將穿過細(xì)胞膜流經(jīng)細(xì)胞內(nèi)液。體液可分兩大部分：存在于細(xì)胞內(nèi)的稱為細(xì)胞內(nèi)液，約占體重的40～45％；存在于細(xì)胞外的稱細(xì)胞外液，約占體重的20～25％。

細(xì)胞外液又可分為血液、組織間隙液（簡稱組織液或細(xì)胞間液）、淋巴液等部分。細(xì)胞外液的1/5為血漿，是存在于血管中的液體，約占體重的4～5％，細(xì)胞外液的4/5為組織液，是存在于組織間隙中的液體，約占體重的15～20％。測量細(xì)胞內(nèi)外液的電阻示意圖測量生物組織的等效電路

在具有電阻和電容的電路里，對(duì)交流電所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示.,是一個(gè)復(fù)數(shù),實(shí)部稱為電阻,虛部稱為電抗,其中電容在電路中對(duì)交流電所起的阻礙作用稱為容抗。復(fù)阻抗表示對(duì)電流阻礙的性質(zhì)，它是一個(gè)復(fù)數(shù)，實(shí)部是電阻R，虛部是電抗X。

等效電路的復(fù)阻抗

非脂肪物質(zhì)的體積V=A×L

人體整體生物電阻抗模型L：導(dǎo)體長度A：導(dǎo)體橫截面積Z≈Re生物電阻抗法的測量方法相對(duì)簡單，對(duì)受試個(gè)體的要求不高，但是測量的準(zhǔn)確性收到幾個(gè)假設(shè)的影響：（1）測試原理假設(shè)人體由相同長度和橫截面積的圓柱體組成，而人體肢體兩端橫截面積較小。（2）假設(shè)圓柱體內(nèi)導(dǎo)電物質(zhì)是一樣的，而實(shí)際上不同組織相差很大。（3）假設(shè)電阻率ρ是穩(wěn)定的，而實(shí)際上人體的電阻率會(huì)根據(jù)組織中的微觀結(jié)構(gòu)、電解質(zhì)的濃縮狀態(tài)而改變。為提高測量精度，生物電阻抗法測量的改進(jìn)：（1）改進(jìn)基本原理假設(shè)中的模型（2）研究不同人群的算法中國人人體成份數(shù)學(xué)模型的建立測試樣本選取測試人群為兩個(gè)性別（男女）、四個(gè)年齡段（男女7~17、18~30、男31~60、大于60、女31~55、大于55），并且建立各自的數(shù)學(xué)模型。生物電阻抗法研究樣本樣本容量為446人（男性253人，女性193人，并根據(jù)年齡分為青年組、中年組、老年組）數(shù)學(xué)模型建立生物電阻抗法假設(shè)人體四肢和軀干為一個(gè)圓柱體或?yàn)閳A錐臺(tái)，圓柱體的各個(gè)部分的電阻率相同，實(shí)際上人體四肢與軀干形狀不一樣，四肢電阻抗占全部電阻抗的大部分，因此BIA近些年的發(fā)展為進(jìn)行多頻率電阻（1KHz~1MHz）和人體分段電阻測量，多頻率電阻能測量人體細(xì)胞內(nèi)液、細(xì)胞外液的分布情況，人體分段測量能計(jì)算人體各個(gè)部分的非脂肪組織和脂肪物質(zhì)量，從而提高測量的準(zhǔn)確性和預(yù)測脂肪的分布情況。中國人人體成份數(shù)學(xué)模型中國人人體成份數(shù)學(xué)模型包括：整體模型派生指標(biāo)模型指導(dǎo)性指標(biāo)評(píng)分模型節(jié)段模型兩種校驗(yàn)方法核磁共振法校正它的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)軟組織能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測定，我們以它來校準(zhǔn)全身脂肪和瘦體重回歸方程，并以它建立環(huán)段脂肪和瘦體重的數(shù)學(xué)模型，共進(jìn)行62人（男33、女29），全部進(jìn)行了圖像處理與體成份分析。雙能X射線法校正它的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)骨質(zhì)能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測定，我們以它來校準(zhǔn)全身骨質(zhì)重回歸方程，并以它建立環(huán)段骨質(zhì)重的數(shù)學(xué)模型。共計(jì)測試71人，使用協(xié)和醫(yī)院的DEXA骨密度儀測試。MRI斷層掃描BCA系列人體成份分析儀硬件設(shè)計(jì)電極設(shè)計(jì)右下圖為電極示意圖，其中：

ELHI為左手電流測量

ELHV為左手電壓測量測試電極的設(shè)置（6通道）DDS：DDS實(shí)現(xiàn)的功能是合成所需的正弦波頻率，與其他的實(shí)現(xiàn)頻率的方法相比，DDS具有精度高、頻率在一定范圍內(nèi)可以任意調(diào)節(jié)。多個(gè)多路復(fù)用開關(guān)：通過多路復(fù)用開關(guān)實(shí)現(xiàn)多路徑切換的好處是通過軟件可以增加或更改通道的路徑。自校準(zhǔn)：交流阻抗測量采用了內(nèi)部自校準(zhǔn)，可以將電源波動(dòng)、干擾等影響盡可能減小。內(nèi)置體重測量，保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確。赤腳站在儀器上輸入編號(hào)等相關(guān)信息確認(rèn)握住手柄開始測試顯示結(jié)果打印報(bào)告測試方法60秒之內(nèi)國家醫(yī)療器械注冊(cè)證國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局：實(shí)用新型專利證書人體成分分析儀的應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)院、體檢中心美容塑身機(jī)構(gòu)健身場所大專院校運(yùn)動(dòng)隊(duì)療養(yǎng)院家庭國外主要競爭產(chǎn)品INBODYTANITA韓國杰文系列Inbody韓國Biospace公司生產(chǎn)，哈佛大學(xué)專利擁有美國FDA認(rèn)證、CE認(rèn)證、ISO9001認(rèn)證，獲得了美國（專利號(hào)U.S.5720296）、加拿大（專利號(hào)C.N