Часть серии статей о |
Масса тела человека |
---|
Процент жира в организме — это общая масса его жира, деленная на общую массу тела, умноженная на 100; жир в организме включает незаменимый жир и жировые отложения. Незаменимый жир необходим для поддержания жизни и репродуктивных функций. Процент незаменимого жира в организме у женщин больше, чем у мужчин, из-за потребностей деторождения и других гормональных функций. Жировые отложения в организме состоят из накопления жира в жировой ткани , часть которой защищает внутренние органы в груди и животе. Существует ряд методов определения процента жира в организме, таких как измерение с помощью штангенциркуля или с помощью анализа биоэлектрического импеданса .
Процент жира в организме является мерой уровня физической подготовки , поскольку это единственное измерение тела, которое напрямую вычисляет относительный состав тела человека без учета роста или веса. Широко используемый индекс массы тела (ИМТ) обеспечивает меру, которая позволяет сравнивать ожирение людей разного роста и веса. В то время как ИМТ в значительной степени увеличивается по мере увеличения ожирения из-за различий в составе тела, другие показатели жира в организме дают более точные результаты; например, люди с большей мышечной массой или большими костями будут иметь более высокий ИМТ. Таким образом, ИМТ является полезным показателем общей физической подготовки для большой группы людей, но плохим инструментом для определения здоровья человека. [ необходима цитата ]
The examples and perspective in this section may not represent a worldwide view of the subject. (September 2021) |
С эпидемиологической точки зрения процент жира в организме человека варьируется в зависимости от пола и возраста. [1] Существуют различные теоретические подходы к взаимосвязи между процентом жира в организме, здоровьем, спортивными возможностями и т. д. Соответственно, разные специалисты разработали различные рекомендации относительно идеального процента жира в организме.
На этом графике из Национального обследования здоровья и питания ( NHANES ) в США отображен средний процент жира в организме американцев по выборкам с 1999 по 2004 год:
У мужчин средний процент жира в организме варьировался от 23% в возрасте 16–19 лет до 31% в возрасте 60–79 лет. У женщин средний процент жира в организме варьировался от 32% в возрасте 8–11 лет до 42% в возрасте 60–79 лет. Но важно признать, что женщинам нужно как минимум на 9% больше жира в организме, чем мужчинам, чтобы жить нормальной здоровой жизнью. [2]
Данные исследования NHANES 2003–2006 годов показали, что менее 10% взрослых американцев имели «нормальный» процент жира в организме (определяемый как 5–20% для мужчин и 8–30% для женщин). [3]
Результаты исследования NHANES 2017–2018 гг. показывают, что примерно 43% взрослых американцев в возрасте 20–74 лет, не проживающих в учреждениях, страдают ожирением (включая 9%, страдающих тяжелым ожирением), а еще 31% имеют избыточный вес. [4] Только 26% имели либо нормальный вес, либо недостаточный вес.
В 1983 году процент жира в организме американских олимпийцев в среднем составлял 14–22% у женщин и 6–13% у мужчин. [5]
The examples and perspective in this section may not represent a worldwide view of the subject. (September 2021) |
Необходимый жир — это уровень, при котором физическое и физиологическое здоровье человека будет подвергнуто негативному влиянию, а ниже которого наступает неизбежная смерть.
Спортивные результаты могут зависеть от жира в организме: исследование, проведенное в Университете Аризоны, показало, что идеальный процент жира в организме для спортивных результатов составляет 12–18% для женщин и 6–15% для мужчин. [6]
Бодибилдеры могут соревноваться в диапазоне необходимого содержания жира в организме. Сертифицированные персональные тренеры будут рекомендовать участникам поддерживать этот чрезвычайно низкий уровень жира в организме только на время соревнований. Однако неясно, достигаются ли такие уровни когда-либо на самом деле, поскольку (a) средства измерения таких уровней, как отмечено ниже, недостаточны в принципе и неточны, и (b) 4–6% обычно считается физиологическим минимумом для мужчин. [7]
Независимо от места, из которого они получены, жировые клетки у людей состоят почти полностью из чистых триглицеридов со средней плотностью около 0,9 килограмма на литр. Большинство современных лабораторий по составу тела сегодня используют значение 1,1 килограмма на литр для плотности «массы без жира». [8]
С помощью хорошо спроектированной системы взвешивания плотность тела можно определить с большой точностью, полностью погрузив человека в воду и рассчитав объем вытесненной воды по весу вытесненной воды. Вносится поправка на плавучесть воздуха в легких и других газов в пространствах тела. Если бы не было никаких ошибок в измерении плотности тела, неопределенность в оценке жира составила бы около ± 3,8% от веса тела, в основном из-за нормальной изменчивости компонентов тела.
Плетизмография с вытеснением воздуха (ADP) всего тела — это признанный и научно обоснованный денситометрический метод измерения процента жира в организме человека. [9] ADP использует те же принципы, что и золотой стандарт метода подводного взвешивания, но представляет собой денситометрический метод, основанный на вытеснении воздуха, а не на погружении в воду. Плетизмография с вытеснением воздуха имеет несколько преимуществ по сравнению с устоявшимися референтными методами, включая быстрый, удобный, автоматизированный, неинвазивный и безопасный процесс измерения, а также приспособление для различных типов субъектов (например, детей, тучных, пожилых и инвалидов). [10] Однако его точность снижается на крайних значениях процентного содержания жира в организме, имея тенденцию слегка занижать процентное содержание жира в организме у людей с избыточным весом и ожирением (на 1,68–2,94% в зависимости от метода расчета) и в гораздо большей степени завышать процентное содержание жира в организме у очень худых людей (в среднем на 6,8%, с завышением до 13% сообщаемого процентного содержания жира в организме одного человека — т. е. 2% жира в организме по данным DXA, но 15% по данным ADP). [11]
Луч инфракрасного света передается в бицепс . Свет отражается от подлежащей мышцы и поглощается жиром. Метод безопасен, неинвазивен, быстр и прост в использовании. [12]
Двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия, или ДРА (ранее ДЭРА), — это новый метод оценки процентного содержания жира в организме, а также определения состава тела и минеральной плотности костей.
Для сканирования тела используются рентгеновские лучи двух разных энергий, одна из которых сильнее поглощается жиром, чем другая. Компьютер может вычитать одно изображение из другого, и разница указывает количество жира относительно других тканей в каждой точке. Сумма по всему изображению позволяет рассчитать общий состав тела.
Существует несколько более сложных процедур, которые точнее определяют процент жира в организме. Некоторые из них, называемые многокомпонентными моделями, могут включать измерение DXA костей, а также независимые измерения воды в организме (используя принцип разбавления с изотопно-меченой водой) и объема тела (либо путем вытеснения воды, либо воздушной плетизмографии ). Различные другие компоненты могут измеряться независимо, например, общий калий в организме.
Активация нейтронов in vivo может количественно оценить все элементы тела и использовать математические соотношения между измеренными элементами в различных компонентах тела (жир, вода, белок и т. д.) для разработки одновременных уравнений для оценки общего состава тела, включая жир. [13]
До внедрения ДРА наиболее точным методом оценки процентного содержания жира в организме было измерение средней плотности человека (общая масса, деленная на общий объем) и применение формулы для преобразования этого значения в процентное содержание жира в организме.
Поскольку жировая ткань имеет меньшую плотность, чем мышцы и кости, можно оценить содержание жира. Эта оценка искажается тем фактом, что мышцы и кости имеют разную плотность: для человека с массой костей выше средней оценка будет слишком низкой. Однако этот метод дает высоковоспроизводимые результаты для отдельных людей (± 1%), в отличие от методов, обсуждаемых ниже, которые могут иметь неопределенность 10% и более. Процент жира в организме обычно рассчитывается по одной из двух формул (ρ представляет плотность в г/см3 ) :
Метод анализа биоэлектрического импеданса (BIA) является менее затратным (от менее одного до нескольких сотен долларов США в 2006 году [16] ), но менее точным способом оценки процента жира в организме. Общий принцип, лежащий в основе BIA: к телу человека прикрепляются два или более проводника, и через тело пропускается небольшой электрический ток. Сопротивление между проводниками обеспечит измерение жира в организме между парой электродов, поскольку сопротивление электричеству различается между жировой , мышечной и скелетной тканью. Масса без жира (мышцы) является хорошим проводником, поскольку содержит большое количество воды (приблизительно 73%) и электролитов, в то время как жир безводный и является плохим проводником электрического тока. Факторы, которые влияют на точность и правильность этого метода, включают в себя приборы, факторы субъекта, навыки технического специалиста и уравнение прогнозирования, сформулированное для оценки массы без жира.
Каждая (босая) нога может быть помещена на электрод, при этом ток будет направлен вверх по одной ноге, через живот и вниз по другой ноге. (Для удобства прибор, на который нужно наступить, также будет измерять вес.) В качестве альтернативы, электрод может быть удержан в каждой руке; расчет процента жира использует вес, поэтому он должен быть измерен весами и введен пользователем. Два метода могут давать разные проценты, не будучи непоследовательными, поскольку они измеряют жир в разных частях тела. Более сложные приборы для домашнего использования доступны с электродами как для ног, так и для рук.
Существует мало возможностей для технической ошибки как таковой, но такие факторы, как прием пищи, питье и физические упражнения, должны контролироваться [16] , поскольку уровень гидратации является важным источником ошибки при определении потока электрического тока для оценки жира в организме. Инструкции по использованию приборов обычно рекомендуют не проводить измерения вскоре после питья, еды или физических упражнений, или при обезвоживании. Приборы требуют ввода таких данных, как пол и возраст, и используют формулы, учитывающие их; например, мужчины и женщины по-разному хранят жир в области живота и бедер.
Различные анализаторы BIA могут различаться. Для некоторых инструментов доступны уравнения, специфичные для популяции, которые надежны только для определенных этнических групп, популяций и условий. Уравнения, специфичные для популяции, могут не подходить для людей за пределами определенных групп. [17]
Существуют различные антропометрические методы оценки жира в организме. Термин «антропометрический» относится к измерениям, выполненным с использованием различных параметров человеческого тела, таких как окружности различных частей тела или толщина кожных складок. Большинство этих методов основаны на статистической модели. Некоторые измерения выбираются и применяются к выборке населения. Для каждого человека в выборке регистрируются измерения метода, а также регистрируется плотность тела этого человека, определяемая, например, путем подводного взвешивания в сочетании с многокомпонентной моделью плотности тела. На основе этих данных разрабатывается формула, связывающая измерения тела с плотностью.
Поскольку большинство антропометрических формул, таких как метод кожной складки Дарнина-Уомерсли [18] , метод кожной складки Джексона-Поллока и метод окружности ВМС США, на самом деле оценивают плотность тела, а не процент жира в организме, процент жира в организме получается путем применения второй формулы, такой как Сири или Брожек, описанные в предыдущем разделе о плотности. Следовательно, процент жира в организме, рассчитанный по складкам кожи или другим антропометрическим методам, несет в себе кумулятивную ошибку от применения двух отдельных статистических моделей.
Таким образом, эти методы уступают прямому измерению плотности тела и применению только одной формулы для оценки процента жира в организме. Один из способов рассматривать эти методы заключается в том, что они жертвуют точностью ради удобства, поскольку гораздо удобнее сделать несколько измерений тела, чем погружать людей в воду.
Главная проблема со всеми статистически полученными формулами заключается в том, что для того, чтобы быть широко применимыми, они должны быть основаны на широкой выборке людей. Однако эта широта делает их изначально неточными. Идеальный метод статистической оценки для человека основан на выборке похожих людей. Например, формула плотности тела на основе кожной складки, разработанная на выборке мужчин-гребцов-студентов, вероятно, будет гораздо более точной для оценки плотности тела мужчины-гребца-студента, чем метод, разработанный с использованием выборки общей популяции, поскольку выборка сужена по возрасту, полу, уровню физической подготовки, виду спорта и факторам образа жизни. С другой стороны, такая формула не подходит для общего использования.
Методы оценки кожной складки основаны на тесте кожной складки , также известном как тест щипка , при котором с помощью штангенциркуля , также известного как пликометр , точно измеряется складка кожи [19] в нескольких стандартизированных точках на теле для определения толщины подкожного жирового слоя. [20] [21] Эти измерения преобразуются в предполагаемый процент жира в организме с помощью уравнения. Некоторые формулы требуют всего трех измерений, другие — семи. Точность этих оценок больше зависит от уникального распределения жира в организме человека, чем от количества измеренных участков. Кроме того, крайне важно проводить тестирование в точном месте с фиксированным давлением. Хотя это может не дать точного показания реального процента жира в организме, это надежная мера изменения состава тела за определенный период времени, при условии, что тест проводится одним и тем же человеком с использованием той же техники.
Оценка жира в организме на основе кожной складки чувствительна к типу используемого штангенциркуля и технике. Этот метод также измеряет только один тип жира: подкожную жировую ткань (жир под кожей). Два человека могут иметь почти идентичные измерения во всех местах кожной складки, но при этом сильно отличаться по уровню жира в организме из-за различий в других жировых отложениях тела, таких как висцеральная жировая ткань: жир в брюшной полости. Некоторые модели частично решают эту проблему, включая возраст в качестве переменной в статистику и полученную формулу. Установлено, что у пожилых людей более низкая плотность тела при тех же измерениях кожной складки , что, как предполагается, означает более высокий процент жира в организме. Однако пожилые, очень спортивные люди могут не соответствовать этому предположению, в результате чего формулы будут занижать их плотность тела.
Ультразвук широко используется для измерения структуры тканей и зарекомендовал себя как точный метод измерения толщины подкожного жира. [22] В настоящее время используются ультразвуковые системы A-режима и B-режима, и оба они полагаются на использование табличных значений скорости звука в тканях и автоматизированного анализа сигнала для определения толщины жира. Проводя измерения толщины в нескольких местах на теле, вы можете рассчитать предполагаемый процент жира в организме. [23] [24] Ультразвуковые методы также можно использовать для прямого измерения толщины мышц и количественной оценки внутримышечного жира. Ультразвуковое оборудование стоит дорого и неэффективно только для измерения жира в организме, но там, где оборудование доступно, как в больницах, дополнительные расходы на возможность измерения жира в организме минимальны. [16]
Существуют также формулы для оценки процента жира в организме по измерениям веса и обхвата человека. Например, метод измерения окружности ВМС США сравнивает измерения живота или талии и бедер с измерением шеи и ростом, а другие сайты утверждают, что оценивают процент жира в организме путем преобразования из индекса массы тела . В ВМС США этот метод известен как «веревка и удушение». Однако имеется ограниченная информация о достоверности метода «веревка и удушение» из-за его всеобщего признания как неточного и легко фальсифицируемого. [ необходима цитата ]
Армия США и Корпус морской пехоты США также полагаются на метод высоты и окружности. [25] У мужчин они измеряют шею и талию чуть выше пупка. У женщин измеряют вокруг бедер, талии и шеи. Затем эти измерения ищутся в опубликованных таблицах, при этом рост человека является дополнительным параметром. Этот метод используется, потому что это дешевый и удобный способ проведения теста на содержание жира в организме на протяжении всей службы.
Методы, использующие окружность, не пользуются большим признанием за пределами Министерства обороны из-за их негативной репутации по сравнению с другими методами. Точность метода становится проблемой при сравнении людей с разным составом тела: те, у кого большая шея, искусственно генерируют более низкие расчеты процента жира в организме, чем те, у кого шея тоньше.
Жир в организме можно оценить по индексу массы тела (ИМТ), массе человека в килограммах, деленной на квадрат роста в метрах; если вес измеряется в фунтах, а рост в дюймах, результат можно преобразовать в ИМТ, умножив на 703. [26] Существует ряд предложенных формул, связывающих жир в организме с ИМТ. Эти формулы основаны на работах исследователей, опубликованных в рецензируемых журналах, но их корреляция с жиром в организме является лишь оценочной; жир в организме нельзя точно вывести из ИМТ.
Жир в организме можно оценить из индекса массы тела по формулам, выведенным Дойренбергом и его коллегами. При расчетах взаимосвязь между денситометрически определенным процентом жира в организме (BF%) и ИМТ должна учитывать возраст и пол. Внутренняя и внешняя перекрестная проверка формул прогнозирования показала, что они дали достоверные оценки жира в организме у мужчин и женщин всех возрастов. Однако у лиц с ожирением формулы прогнозирования немного переоценили BF%. Ошибка прогнозирования сопоставима с ошибкой прогнозирования, полученной с помощью других методов оценки BF%, таких как измерения толщины кожной складки и биоэлектрическое сопротивление. Формула для детей отличается; было обнаружено, что взаимосвязь между ИМТ и BF% у детей отличается от таковой у взрослых из-за увеличения ИМТ с ростом у детей в возрасте 15 лет и младше. [27]
Однако — вопреки вышеупомянутой внутренней и внешней перекрестной проверке — эти формулы определенно оказались непригодными для использования, по крайней мере, для взрослых, и представлены здесь только в качестве иллюстрации.
Тем не менее, следующая формула, разработанная для взрослых, оказалась гораздо более точной, по крайней мере для взрослых: [28]
Могут использоваться и другие индексы; разработчики индекса ожирения утверждали, что он дает прямую оценку процента жира в организме, но статистические исследования показали, что это не так. [29]
Описание участков окружности и их анатомических ориентиров и техники