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体脂率是什么?我们为什么要测量体脂率?

人体主要由水、脂肪、固体成分的蛋白质(肌肉等)、矿物质、碳水化合物等物质构成,它们组成了人体的总重量,即体重。各成分之间的相对平衡,对有机体正常生命活动和维持健康极其重要,因此在医学和体育领域测量身体成分一直受到重视。

在身体成分评价和测量中,「脂肪量」的测量评价往往受到重视。对于相同年龄、性别的人,其身体成分往往不同。如果脂肪过多,意味着肥胖和缺乏锻炼或者存在某种内分泌的疾病。 如果脂肪量过少,说明营养不良或存在某种疾病。

「体脂率」就是反映人体重量中脂肪占比的指标。通过身体成分测量,获得人体中脂肪的占比,对于了解人体营养状况、科学指导膳食和预防某些疾病均有重要作用不同性别、不同年龄、不同人群之间的体脂率标准是不同的(如表 1)。

表 1 不同人群体脂率推荐范围

男性

女性

健康必须体脂

3% – 5%

8% – 12%

运动员体脂

5% – 13%

12% – 22%

建议体脂率 (≤34 岁)

8% – 22%

20% – 35%

建议体脂率 (35-55 岁)

10% – 25%

23% – 38%

建议体脂率 (≥56 岁)

10% – 25%

25% – 38%

另一方面,测量体脂率可以更科学的反应我们的胖瘦程度,监督减肥减脂的效果。

通常国际上使用「 BMI 指数」(身体质量指数)衡量人体胖瘦程度(BMI 指数 = 体重(Kg)/身高(m)^ 2)。对于成年人来说,身高接近不变,所以当 BMI 指数越大时,意味着体重越大,可能存在肥胖问题。所以普通人群可以利用 BMI 指数快速评价自己的胖瘦程度(评价标准如表 2)。

表 2 BMI 评价的标准

分类

BMI 指数

体重过低

<18.5

体重正常

18.5-23.9

超重

24-27.9

肥胖

≥28

但是 BMI 指数存在「明显的缺陷」。 BMI 指数值只说明了体重和身高的关系,却忽略了脂肪和肌肉的占比,两个相同身高体重的人,有着相同 BMI 指数(如下图1),但是因为脂肪和肌肉的占比不同,所以胖瘦程度明显也不一样。

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图片来自网络

其次,对于减肥人群而言,体重和体脂率并不是绝对的正相关关系。即体重下降,体脂率可升高、可降低也可不变,同样体脂率下降体重也可升高、降低或者不变。常常有人坚持运动后发现自己肚子明显小了,但是一上秤却发现体重没变,于是怀疑自己产生了错觉,信心而备受打击,这种情况并不是没瘦,只是体脂下降而肌肉量增加,所以体重不变。

体脂率可以「弥补 BMI 指数和体重评价胖瘦的缺陷」,帮助我们准确的衡量胖瘦程度,科学的监控减肥的效果。

体脂率的测量到体脂秤的诞生

体脂率最原始、最准确的测量方式是通过解刨手段分离出脂肪组织进行称重测量,这显然只能用于尸体研究。之后又出现了出了各种「间接测量」活体脂肪成分的方法,如水下称重法、皮褶厚度法、生物电抗阻法、双能 X 射线法等。

水下称重法是根据阿基米德定律「浸入液体中的物体所受到的浮力等于该物体所排开同体积液体的重量」,通过人体在空气和水中体重的差值、浸入水中体内残气量、水的密度等参数来计算人体的体积。然后用体重与体积之比计算人体的密度,最后再根据体密度推算出体脂率。 测量流程较为复杂,测量需要在实验室条件下进行,所以一般只在体育和健康领域科学研究中使用。

双能X射线法(DXA)是「利用人体中不同密度组织(肌肉、脂肪、骨骼)对光子能量的吸收不同」,根据两种透过机体的不同能量光子的衰减程度计算出各种组织的含量。这种方法可以直接评估体成分,但是设备费用和测试费用昂贵,只在高级实验室使用。

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皮褶厚度法是体育界普遍使用的体成分测量方法。其测量原理是「皮下脂肪含量和身体脂肪含量成比例」,通过皮脂钳测量身体不同位置的皮褶厚度(皮下脂肪厚度),然后再根据不同人群的回归方程计算体脂率。 这种测试设备简单,流程方便,但是需要一定的测试技巧和经验。

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图片来自网络:皮褶厚度法

生物电抗阻法也是体育和健康领域常用的一种体成分测量方法。其测量原理与「人体不同组织含水量不同有关」。含水量不同的生物组织对外加电流具有不同的导电作用,含水较多的肌肉组织是良好的导电体,含水较少的脂肪不导电近似绝缘。因此通过测量微小电流通过身体的阻抗值,结合身高、体重等指标就可以计算出体脂率。

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图片来自网络:生物电抗阻法

相比于其他方法,生物电抗阻法因为其测量原理较容易实现,所以各大仪器公司研发生产了「简易版」的生物电抗阻设备「体脂秤」,以满足普通大众对于体脂率测量的需求。今天打开购物平台搜索体脂秤,已经可以看到上百款体脂秤产品,售价也是几十到上万不等,他们和实验室使用生物电抗阻法有区别吗?真的测得准体脂率吗?

从原理出发,聊聊体脂秤测量的准确性

前面提到,生物电抗阻法测量体脂率的原理与人体不同组织含水量有关。含水较多的肌肉组织是良好的导电体,含水较少的脂肪不导电近似绝缘,因此体脂秤通过测量微小电流通过身体的「阻抗值」就可以计算体脂率。

市面上常用的体脂秤主要有两种类型。一种是双足四点接触式体脂秤,一种是双手双脚八点接触式体脂秤。

双足接触式体脂秤,其外形与体重秤类似,只是在秤表面添加了与脚底接触的电极,大部分家用体脂秤都属于这一类型。在使用时,需要脱下袜子,赤脚踩在秤上电极位置,这时秤会发出微弱的电流,电流通过一条腿经过身体传递到另一条腿再回到体脂秤。体脂秤就可以测量电流流动的阻力(或阻抗)程度,结合一定的算法计算出体内有多少瘦组织(肌肉)和脂肪量,然后来估计体脂率。

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图片来自网络:双足接触式体脂秤测量原理

双足接触式体脂秤虽然体脂秤使用了生物电抗阻法来测量体脂,但是由于在测量方式、材料、算法等方面的简化导致测量的结果并「不准确」。

美国一项 2016 年的《消费者报告》比较了六种家用双足接触式体脂秤的测量精确度,发现与实验室中使用的 Bod Pod 空气体积描记体成分测试仪(与水下称重法原理类似)的测量结果相比,六款家用体脂秤中测量的结果非常不理想,有的结果偏低,有的结果偏高,最精确的结果与标准值的「偏差率」达到 21%((测量值-标准值)/标准值); 国内的一项双足接触式体脂秤测评也发现,16 款双足接触式体脂秤测量的体脂率与双能X射线法测量的体脂率「平均偏差」在 6.76% ~ 9.75%之间(测量值-标准值)。

双足接触式体脂秤在「测量方法」和「内置算法」方面的简化,是导致其测量精确度下降的主要原因。

实验室使用的生物电抗阻设备在双手、双脚四个部位接触八个电极,因此电流可以通过不同路径流经全身,根据电流经过全身的阻抗来推测体脂率。而双足接触式体脂秤一般只在双脚处接触四个电极,电流从一条腿到达另外一条腿,而遗漏了大部分身体(上肢和偏上部分的躯干),所以双足接触式体脂秤实际上只是从下肢和下部分躯干来收集数据,来推测全身的体脂率,这显然是不准的,尤其是对于脂肪更易堆积在下半身的女性用户。

此外,研究也发现双足生物电阻抗分析设备会高估较瘦者的体脂率,低估肥胖者的体脂率。因此当你变瘦体脂率降低时,在双足接触式体脂秤上测得体脂率可能还会升高。

八点接触式体脂秤,除了秤表面与脚底接触的四个电极外,还多了与双手接触的四个电极。在使用时,也需要脱下袜子,赤脚踩在秤上电极位置,同时双手远离身体握住电极。秤发出微弱的电流,电流通过多个不同的路径在上肢与下肢之间传递,最终通过电极回到体脂秤。根据电流流动的阻力(或阻抗)程度,根据一定的算法计算出体内有多少瘦组织(肌肉)和脂肪量,然后估计体脂率。

八点接触式体脂秤的测量原理和算法更接近于实验室使用的生物电抗阻设备,因此测量精确度较好,同时价格也较高,多用于小型实验室和大型的健身房。八点接触式体脂秤测量结果与双能X射线法测量结果的相关系数(反应变化趋势指标)在 0.93 左右。虽然低于专业电阻抗设备的 0.98-0.99,但是正确使用的话可以满足日常需求。

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图片来自网络:八点接触式体脂秤测量原理(右)

如何选择一款体脂秤

体脂秤种类品牌繁多,随便一搜就能找到上百种,售价跨度也很大,最便宜的几十块,最贵的能到上万。我们该选择一款合适的体脂秤呢?可以关注以下参数。

电极位置和数量

体脂秤按照电极位置分为三类:双足接触式、双手接触式和八点接触式:

  • 双足接触式体脂秤,体积和普通体重秤类似,共有四个电极,位于双足接触处,根据电流经过下肢和下部分躯干的阻抗值推算全身的体脂率,测量准确度低,价格便宜。
  • 双手接触式体脂秤,体积较小方便携带,共有四个电极,位于双手接触处,根据电流经过上肢和上部分躯干的阻抗值推算全身的体脂率,测量准确度低,价格较高。
  • 八点接触式体脂秤,有台式和秤式两种,台式体积较大,秤式体积较小。双手双脚处共有八个电极,根据电流经过全身的阻抗值来计算体脂率,测量方式和算法都接近于实验室使用的生物电抗阻设备。测量精度较高,价格也较高。同时采用节段测量法,可以获得四肢和躯干的脂、肌肉分布。

内置算法

生物电抗阻法是一种间接测量体脂率的方法,首先获得电流经过全身的阻抗,然后带入包括身高、体重、性别等变量的回归方程中获得去脂体重,再用体重减去去脂体重得到脂肪量,从而计算体脂率。

所以厂商使用的回归方程(算法)直接影响到测量结果的准确性,每个商家的使用算法是不一样的,一般分为通用算法和自研算法两种。

通用算法来自于以往的科学研究,不需要商家投入资金研发,但是通用算法具有局限性,导致其计算结果的准确性不高。

自研算法是厂商投入一定的研发资金自己开发的,这类算法也是非公开的,其计算结果的准确性较高,如体育科研实验室常用的 Inbody 体成分分析仪就采用自研算法。

测量指标

根据体脂秤的测量原理,我们可以将众多指标分为以下几类:

准确的指标:体重、去脂体重、脂肪量、体脂率、身体水分、BMI 指数

较为准确的指标:肌肉量、基础代谢、节段肌肉分布、节段脂肪分布

仅供参考的指标:腰臀比、内脏脂肪、其他指标(蛋白质、矿物质等)

很多体脂秤的测量指标多达几十种,看起来非常黑科技,但是大部分都是「不准确的估计值」(如上述仅供参考的指标)。因此并不是体脂秤的测量指标越多代表体脂秤越好越高科技,反而越专业的体脂秤如 Inbody 120 体脂秤仅有七项测量指标。

配套程序

大部分体脂秤都可以通过蓝牙或 WI-FI 与手机配套程序连接,提供数据记录和报告呈现服务,蓝牙连接相比与 WI-FI 连接更为稳定。有的体脂秤还可以直接与苹果健康或者华为健康配套使用,不需要安装额外的 APP。而有的体脂秤配套程序只能在安卓端使用,所以在购买时需要提前了解。

小结

采用「自研算法」的「八点接触式体脂秤」,在测量原理和算法更接近于实验室使用的生物电抗阻设备,因此测量精确度较好,较为推荐。同时体脂秤的测量指标不是越多越好,只要包括基础的指标就能满足日常使用。此外,我们购买时还需要关注体脂秤的配套程序,以方便连接自身的手机,提供数据记录和报告呈现服务。

如何正确使用体脂秤

掌握体脂秤正确的使用方法可以提高测量的准确性,提升使用体验。在使用时体脂秤时要注意以下几点:

  • 使用前正确输入基本信息(年龄、性别、身高),可以提高算法的准确度
  • 使用时穿轻薄的衣物,从而获得正确的体重来计算体脂率
  • 保持接触部位干燥,避免对电流产生影响
  • 进食、运动、沐浴会影响身体的水合状态从而影响测量结果,所以推荐在早上空腹状态下测量
  • 女性在月经周期因激素的分泌,身体会储存水分,导致测量结果不准确
  • 多次时的测量时间和身体状态尽量保持一致,可增加多次测量结果的可比性
  • 使用八点接触式体脂秤时,双手需要远离躯干,避免影响节段测量结果

体脂秤的分析报告怎么看?

使用体脂秤测量后用户会在手机 APP 上收到分析报告,有的报告中只有七八项指标,有的报告则有几十项指标,我们该如何解读这份报告,找出重点关注的指标,又该如何利用这些指标,帮助我们提高健康水平,监督减肥减脂效果呢?

下面以一份 Inbody230 的体成分分析报告为例

身体成分分析

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体重:由体脂秤压力传感器测得,其中推荐体重的正常范围是由身高结合推荐 BMI 指数计算获得。低于正常范围则需要增重,高于正常范围需要减重(肌肉发达人群除外)。

去脂体重:指体重中除去脂肪后剩余部分的重量(肌肉、内脏、骨骼等),是体脂秤根据电流流动的阻抗,带入内置算法计算所得。在相同体重下,去脂体重越大就代表脂肪越少。去脂体重越大基础代谢越高。

骨骼肌:指全身参与运动的肌肉组织重量,由去脂体重带入一定的算法获得。在相同体重下,骨骼肌越多说明越强壮,相对力量越大。骨骼肌越少说明缺乏锻炼,要进行阻力训练增加骨骼肌质量。

体脂肪:指身体脂肪成分的重量,由体重减去瘦体重获得,如果脂肪过多,意味着肥胖、缺乏锻炼或者存在某种内分泌的疾病。 如果脂肪量过少,说明营养不良或存在某种疾病。这一指标要结合体脂率综合看待。

身体水分:身体内水分的重量,成年人体水分含量在 55%-60%之间,随着年纪的增加水分会逐渐减少。一般身体不会出现缺水的情况,建议成年人每日饮水量在 2-2.5 L。

肥胖分析

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BMI指数:BMI 指数 = 体重(Kg)/身高(m)^ 2,对于成年人来说,身高接近不变,所以当BMI 指数越大时,意味着体重越大,可能存在肥胖问题,普通人群可以利用 BMI 指数快速评价自己的胖瘦程度。但是这一指数只说明了体重和身高的关系,忽略了脂肪和肌肉的占比,所以要结合体脂率综合分析。

体脂率:身体脂肪重量在体重中的占比,体脂率过高意味着肥胖,体脂率过低不利于健康,特别是对于女性,体脂率低于 13% 会影响自身激素的分泌,影响健康。不同性别、不同年龄、不同人群之间的体脂率标准是不同的(见上文表 1)。

腰臀比:指腰围和臀围的比例,是与肥胖有关的冠状动脉疾病的危险因素,如下表 3 所示,当腰臀比达到平均值就需要引起重视。 但是体脂秤报告中的腰臀比是根据其他指标推算所得,「并不准确」,准确的腰臀比可以通过皮尺测量获得。

基础代谢:维持机体生命活动最基本的能量消耗,是指人处于平躺、空腹、安静状态下消耗的能量。体脂秤上的基础代谢是根据瘦体重计算所得,比用体重计算的结果要准确。基础代谢加上运动消耗的热量就是我们每日的热量消耗。进食摄入的能量 > 每日的热量消耗,身体储存能量变胖。进食摄入的能量 < 每日的热量消耗,身体消耗储存能量变瘦。

表 3 腰臀比对照表

优秀

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

节段肌肉和节段脂肪

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八点接触式体脂秤采用节段测量法,所以可以获得四肢和躯干的脂、肌肉分布。

每个人都有惯用手和脚,所以惯用侧肌肉会多于非惯用侧,只要在正常范围内就不需要在意。如果经常进行单边运动,如羽毛球、网球等,惯用侧肌肉会比非惯用侧发达很多,这时需要对非惯用侧进行训练,来协调身体功能,降低损伤风险。

对于节段脂肪,我们重点关注躯干脂肪,躯干脂肪过多,可能意味着很高的内脏脂肪,而很高的内脏脂会引发与肥胖相关的多种疾病。

其他指标

有的体脂秤报告中还会有一些其他指标,如无机盐、骨量、矿物质、内脏脂肪等级等等,这些指标都是根据基础的指标进一步估计得来,准确性较差,所以仅结合正常范围参考。

小结

体脂秤报告众多多指标中,我们可以根据体重、BMI指数和体脂率来判定自己的胖瘦程度。体脂过高则需要锻炼和控制饮食,体脂过低则需要加强营养。我们可以根据基础代谢更加合理的规划饮食。对于其他指标,因为准确度不高,根据报告给出的正常范围进行参考使用。同时保持测量的习惯,可以让我们及时监控自身的健康状态,监督减脂、增肌的进度。

写在最后

随着科技的发展,体脂率的测量不再是实验室的专属,各大仪器公司根据生物电抗阻的研发生产了简易的体脂测量设备—体脂秤,以满足大众对测量体脂率的要求。

体脂秤类型众多,测量方式和内置算法是其核心,采用自研算法的八点接触式体脂秤,在测量原理和算法更接近于实验室使用的生物电抗阻设备,因此测量精确度较好。同时掌握准确的使用方法也可以提高测量的准确性,提升使用体验。

另外一方面,正确的解读体脂秤的测量结果,可以帮助我们提高健康水平,监督减脂效果。如我们根据体重、BMI指数和体脂率来判定自己的胖瘦程度,以此指导锻炼,同时可以根据基础代谢来规划自己的饮食。最重要的是,要坚持测量,才能达到监督增肌、减脂的效果。

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