自从生物电阻抗测量方法问世以来， 国内外学者用此原理设计出各种各样的测量仪器， 并对不同的种族、 年龄、 性别、 职业的人进行了测试， 得到了大量的数据。 （ BAA ） 报道， 同一受试者在同一天所测量的 QR&S.KN 等 生物电阻值的变异系数为 @:#T—:LT 。 在几天或几周后测量， 个体的变异系数范围为 @:AT — $:;T。 QR&S.KN 和 （ BAL; ）还报道过他们用生物电阻抗方法， 个体的变异一天内为 B:$T ， 经过几周后变异为 :T 。 ’V. (OS0KUUKN （ BAA@ ） 在另外一篇论文中也报道过类似的结果。 *0V. *RFV&FW 8BAL!9等对 @ 名男子连续 ! 天做测量，电阻 比较不同实验室之间生物电阻 抗值的精确度为 :@T。*0SPV.8BAA9让 个受试者在 L 个实验室中做测量， 抗方法测量电阻抗值的可靠性， 得到的变异系数为 :BT — :LT。 对 B 个体积为 !@* 的受试者来说， 利用生物电阻抗方法计算的总体水分体积的样本， 标准误差大约为 * 或 %T ， 非脂肪组织量的变异系数为 !T。 （ BAA@） 研究总体水分体积的样本标准误差 QR&S.KN8BAA9和 ’V. *0V. 一般为 B:#X$:!* ， 对非脂肪组织重量的样本标准误差约为 :@X$:;FG 。 其相对 QR&S.KN 计算一个 C@FG 的受试者， 于体重有 ;@T 是水分， BLT 是脂肪，总体水分体积和非脂肪组织量的误差分别为 $T —LT 和 $:!T —;T 。而
生物组织时， 电流将以任意一种可能的方式绕过细胞， 主要流经细胞外液； 当施加于生物组织电流的频率增 加， 细胞膜电容的容抗减小， 一部分电流将穿过细胞膜流经细胞内液。对于整个生物组织而言， 由于其是由大 量的细胞组成， 可视为许多细胞的集合。因此， 生物组织的电路模型用图 所示的电路等效， 其中 #$ 和 #% 分 别表示细胞内、 外液电阻， 当电流频率小于 ’()* 时， 电流主 & 表示细胞膜和组织接触面的电容。实验表明， 电流可通 要流过细胞外液体， 测量的是细胞外液体的电阻； 但在高一些频率的情况下， 例如 ,((-)* 以上时， 过细胞膜， 从而测量细胞内、 外液体的电阻 （ 图 ,） 。 根据这种理论，生物电 阻抗法测量人体体成分假设 人体是由脂肪与非脂肪组织 组成，非脂肪组织含有大量 的水分和电解质，是电的良 导体； 而脂肪是无水物质， 是 电的不良导体。因此， 人体内 非脂肪物质越多，对电流的 阻值越小。由图 的等效电 路 .用 &/0%1&/0% 阻抗方程， 电 路的复阻抗为
北京:,%;=） 8%9, 北京师范大学体育与运动学院:, 北京 %;(’,!9, 清华大学体育部， 人体体成分对于评价人的营养状况、 体质研究、 临床疾病治疗以及减肥、 运动员体 重控制等都具有十分重要的意义。生物电阻抗测量体成分的方法具有操作简单便捷、 无损伤、 快 捷、 安全和价廉的特点， 慢慢的受到广泛重视。本文通过文献概要和实际调研， 较详细的介 绍了用生物电阻抗方法测定体成分的理论依照、测量仪器的研制和目前国内外研究的现 状。 生物电阻抗； 体成分； 测量 ;= 9=&,,,, ?,,,, %@(%$’&’（ != ） %$ %%$=
它与导体长度 （ *）成正比， 与导体的横截面积 （ ）成反比； 其中 & 为生物组织在一定频率下的总电阻， 因此， 如果测得 & 和 * ， 就可由上式得到非脂肪物质的体积： 为电阻率。因为体积 -).*，
将由公式 （ /） 所计算的非脂肪物质的体积乘以人体非脂肪组织的平均比重， 便得到人体非脂肪组织的重 量， 从而获得人体内脂肪组织量。 生物电阻抗法的测量方法相对简单， 对受试个体的要求不高。 但由于这种方法是测量人体的电阻值， 测量 的准确性受几个假设的影响： 其一、 测量原理假设人体由相同长度和横截面积的圆柱体组成， 而人体肢体两端 横截面积较小， 对整个身体的阻值产生一定的影响； 其二、 假设圆柱体内导体物质是一样的， 而实际上不同组织相差 很大； 其三、 假设电阻率 是稳定的， 而实际上人体的电阻率会依据组织中的微观结构、 电解质的浓缩状态而 改变。 近些年来， 为提高测量的准确度， 对生物电阻抗测量方法的理论研究大多分布在在两个方面。第一是该方 法的基础原理中假设人体是由一个圆柱体组成， 如公式 （ ,）中的 * 为人体除头颈以外的身高 （ 如图 /） ， 且电 阻率相同， 人体的非脂肪组织量与人体总阻抗之间成正比关系。但用人体总阻抗来评定人体成分在应用中精 度不高， 其原因之一是人体形状复杂， 四肢与躯干间的横截面积相差很大。如躯干占人体总体积一半左右， 其
织的电阻复杂得多。而实验表明， 在 !#$% 下， 电容容抗的大小相对于细胞膜外组织的电阻 &’ 来说很小， 因 此， 可以用纯电阻 & 代替生物体电阻抗 (。因此， 通过导入人体一定频率的 ( 的大小与 &’ 的大小基本相同， 电流， 测量人体的电阻值可以间接的测量人体的体脂含量， 基本的计算公式为：
7V.G 和 5S0N.Y0. 等人8BAA!9 认为利用生物电阻抗法计算总体水分体积和非脂肪组织量的误差分别为 ;T — LT 和 !T —;T 。
目前， 国内利用生物电阻抗方法测量人体体成分的研究者绝大多数为临床医生、 医学院校和医疗研究单
位。军事医学研究所的研究人员利用自己研制的 !#$%&& ， 在 %’’( 年对 )*& 名农村儿童进行了测 量， 发现 —% 岁的男女学生的瘦体重和女生体脂量随年龄增长而增加， 而男生脂肪量随年龄增加无统计学 还对 ,%* 名部队士兵进行了理想体重、 体质指数 （ !-.）和生物电阻抗测量的比 的显著性意义。他们 （ %’’( ） 较研究， 发现 !-. 、 理想体重和生物电阻抗 , 种方法对肥胖的检出率分别为 (/,0 、 理想体重法 ,1/20 和 1/0 ， 但两者的一致性差。上海瑞金医院 与生物电阻抗法有非常显著性差异， 生物电阻抗法与 !-. 的差异不显著， 临床营养科的施咏梅等人 （ %’’’） 利用美国生产的 345 也得出用生物电阻 !.#6%&%# 测量仪测定体脂含量， 抗方法测定肥胖检出率明显低于理想体重法和 !-. 法的检出率结论。 河北医科大学第二医院的贾汝梅等人 （ 2&&& ）利用 !#6%&& 对 %&&2 例普外择期手术住院病人的营养状 态进行评价， 认为用生物电阻抗测定人体成分可以同其它评价指标一起进行多指标应用及综合评价， 且这种 方法是 % 种简便、 快捷、 安全、 经济和无创伤的测量方法。他们还用体质量和生物电阻抗两种方法测定了 ))( 名 %2 — %( 岁的中学生体内脂肪含量， 指出用体质量和体脂两种方法测定肥胖发生率是有区别的， 按体脂测定 肥胖发生率比按体质量测定要高， 但 2 种方法存在相关关系。 这一结论与国内其它研究的结论相悖， 原因可能 是由于选择的样本差异造成的。 总医院营养科的张荣欣等人 （ 2&&& ）用 !#6%&& 测量了 %( — 1’ 岁 ) 个年龄段健康男女共 ’(( 人 的体脂含量， 认为当脂肪含量取 ’&7 正常范围时， 女性不宜超过 ,&0 ； %(—2’ 岁男性脂肪不宜超过 2&0 ， ,& 岁 以上的男性脂肪不宜超过 2)0， 女性不宜超过 ,%0。他们 （ 2&&2） 还发现生物电阻抗法和皮褶厚度法的肥胖发 生率结果相近， 但生物电阻抗法测定体脂百分率操作简单便捷， 受试者易配合； 而皮褶厚度法计算体脂受操作的影 响， 结果有一定的误差。 肥胖与体脂量过重是有区别的， 体脂量过重可分为 2 种情况： 另 % 种是体内瘦体 % 种是体脂过量的肥胖； 组织过多， 而体脂并不多， 这样的一种情况并不是肥胖而是肌肉发达的表现， 如举重运动员由于体内水分、 骨骼及肌 肉等脂肪以外的成分含量高， 特别是体内肌肉发达， 尽管体脂并不多， 用体质指数 （ !-. ）测量却在超重或肥 胖范围。因为体重包括瘦体重和脂肪重， 可能会错误地估计脂肪的含量， 得 !-. 单纯考虑体重和身高的因素， 出错误的结论。 而使用生物电阻抗方法由于能明确区分体内脂肪量和水分、 骨骼及肌肉等非脂肪量， 用此方 法对运动员的体成分做多元化的分析， 指导运动员控制体重尤为必要， 但目前我们尚未见到国内用此方法对运动员 检测的研究报告。
式中 567 表示整体水分体积， （ OP ） ， （ FG ） ， DDE 表示非脂肪组织质量， 为身高 7 为体重 为电阻抗 （ ） ， （ 岁） ， 男)B ， 女 )@ ， 但文章中没有注明该公式的出处。 JGK 为年龄 MK.1KN 为性别系数：
阻抗却仅占人体总阻抗的 ! 左右。由于上肢、 躯干、 下肢 # 段阻抗是串联的， 总阻抗等于 $ 段阻抗之和， 这意 味着即使躯干体积有很大的变化， 总阻抗的变化也很小， 容易被忽略。 而在手腕或脚踝处测量电极位置即使有 小的变化， 也会引起总阻抗较大的改变。 所以总阻抗测量法对人体躯干部位组织体积变化不灵敏， 几乎不能评 定躯干部分的人体成分分布。原因之二是人体成分在各部分分布不均匀， 因此电阻率 ! 不是一个常数。鉴于 即上肢、 躯干与下肢， 也可采用 ! 段： 即左右上肢、 此人们建议用分段阻抗测量法， 把人体分成若干段， 如 $ 段： 躯干与左右下肢， 分别测量各段的阻抗及人体 参数。分段电阻公式为
人体体内的脂肪含量对于评价人的营养状况、 体质研究、 临床疾病治疗以及减肥、 健美、 运动员控制体重 等都有十分重要的意义。因此， 对脂肪的测定受到普遍的关注。对人体体成分的测定方法归纳起来约有 % 余 种， 如水下称重法、 双能 \ 射线吸收法、 近红外线测试法、 空气替代法、 核磁共振法、 同位素稀 KZ 断层扫描法、 释法、 超声波法、 脂溶性气体测定法、 代谢产物测量法等等， 这一些方法都需要特殊的仪器和设备， 这些仪器设施 大多价格昂贵， 且有些测试方法在测试过ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ中对人体有一定的辐射或者需要其它特殊的要求， 因此仅适用于 实验研究， 未见大样本的实验报道。 而用人体参数法和皮褶厚度法评估人体脂肪含量虽然方法简单易行， 但标 准化程度要求高， 应用中评估的误差比较大。自 %’ 年 ]6Y21Y* 提出用生物电阻抗 （ JL?）测定人体体成分， 并称此方法无痛、 安全、 精确以来， 各国学者对生物电阻抗测定人体体成分这一方法从理论到实验仪器进行了 深入细致的研究， 取得了大量的成果。可以说， 生物电阻抗法慢慢的变成了体质研究和临床检测中的主要方法之 一。
式中下标 & 代表身体各段， 变换公式 （ %） 可得到另一种体积公式， 即
利用公式 （ ! ）可 通 过 测 各 分 段 长 度 来 求 得身体各段的非脂肪物质量， 然后将身体各段 的非脂肪物质量求和。 美国生产的 -./012#34 型脂肪测量仪将人体分为由 ! 个不同导体组成： 右手、 左手、 躯干、 右腿、 左腿 （ 见 图 %） ， 分别计算出这 ! 个导体的非脂肪量后再予以合成。这样就减少了误差， 提高了准确性。 第二是研究符合不同人群 （ 包括不同年龄、 性别、 种族）的计算方程， 并根据计算方程生产出很多类型的 人体体成分分析仪器。 鉴于种种原因， 这些计算方程大多没有公开发表。 上海中山医院的吴国豪教授等曾给出 计算人体整体水分体积和非脂肪组织质量的公式为：
生物组织含有大量不一样的形状的细胞， 这些细胞之间的液体可视为电解质。 因此， 当直流或低频电流施加于
!#$%!$# 侯曼 （ %&’($ ）， 女， 天津人， 硕士， 北京师范大学副教授， 研究方向为运动生物力学和体质测量。
