Withings | Bioelectrical Impedance Analysis

关于生物电阻抗分析和身体成分测量


生物电阻抗分析(或BIA)是一种简单且无创的测试,通过电极测量低电压电流在体内的流动情况。

BIA:评估您的身体成分的一种方法

由于生物电阻抗分析(BIA)有助于区分体脂肪、肌肉和体水在您身体组织中的分布,因此广泛用于确定您的身体成分。


当脂肪相对于瘦体重过多时,这被称为“改变的身体成分”。虽然许多人只关注体重,但改变的身体成分被认为会增加患多种疾病的风险,包括心血管疾病、2型糖尿病和高血压。


因此,生物电阻抗分析(BIA)可以是评估您健康状况的重要工具。

什么是生物电阻抗分析?

生物电阻抗分析(BIA),或生物阻抗,是测量生物组织对低电压电流流动的阻力。


人体由不同类型的组织组成,这些组织具有不同的电导率。在约70微安(μA)的电压下,电流将主要通过导电性最强的组织,如水或肌肉。


通过测量源电极和接收电极之间的电压降,生物电阻抗分析(BIA)确定这些组织对电流通过的阻力水平。

four-electrode configuration for BIA measurement

在右臂和右腿之间进行生物阻抗分析的四电极配置。


这种被称为“阻抗”的电阻 (Z)对应于在接触组织的两个点之间测量的电压 (V)与施加于该组织的电流 (I)的频率的比例。


阻抗计算为 Z=V/I。

生物电阻抗分析起源于哪里?

虽然第一次电阻抗测试可以追溯到乔治·西蒙·欧姆(1788-1854),但将其应用于人体和生物组织的测量是在20世纪下半叶被理论化的。


1962年,法国医生Thomasset在一篇题为《组织的生物电特性。临床医学中的阻抗测量。曲线结果的意义,》的论文中首次介绍了一种使用两个电极的方法,通过比较两个电流频率,使任何医生都能计算出瘦体重,并获得患者营养状态的满意估计。


随着时间的推移以及对身体成分日益增长的兴趣,出现了其他方法。1994年,国家卫生研究院(NIH)达成了一项技术评估,其目的是“为医生提供一个负责任的生物电阻抗分析(BIA)技术评估,用于身体成分测量。”

生物电阻抗分析如何指示身体成分?

生物电阻抗分析现在在医疗领域被广泛使用,以区分身体中的水分、脂肪和骨骼肌的含量。


分析首先获得总水分 (TBW)。这是可以在您的体细胞内外找到的液体量。对于成年人来说,总水分占体重的 45% 到 60%。


其他成分,如体脂肪或皮肤等具有更强绝缘特性的成分,将更“抗电”,这意味着它们导电的效率较低。


通过在不同频率下测量生物电阻抗的比率,复杂的方程式估算体内的无脂质量。最终,从总重量中扣除体脂肪的量。


超越身体成分

注意:生物电阻抗也是一种用于心脏病学的方法,用于评估脉搏波速度,这是一种生物标志物,可以确定动脉的僵硬度,以推测心血管健康。


了解更多关于脉搏波速度的信息。

图 1

Bioelectrical impedance analysis in fatty tissues

图 2

Bioelectrical impedance analysis in fat-free mass

生物电阻抗分析的准确性如何?

生物电阻抗分析中使用的信号对于成人和儿童都是完全安全和无痛的,但请注意,不建议有心脏起搏器的人使用生物电阻抗分析。


一方面,许多科学出版物证明了BIA方法在提供个体总水分有效估计方面的可靠性、精确性和准确性精确性和准确性


另一方面,仍然需要对某些可能影响测试结果的因素进行标准化和达成共识。对此,一项发表在《美国临床营养杂志》上的研究进行了描述,标题为“影响生物电阻抗分析测量的临床特征。”


可能影响 BIA 分析的因素包括:


环境

由于测量环境的影响,皮肤温度的变化被认为会影响皮肤表面阻抗,详细内容见于发表在《应用生理学杂志》上的一篇科学论文:“应将控制的环境和皮肤温度纳入生物电阻抗测量的标准化。

水合作用

由于肌肉主要由水组成,脱水会减少可能降低这些组织导电性的液体和电解质的数量。因此,瘦体重更容易被低估。水分水平在一天中变化很大,这也解释了为什么一致性是准确生物电阻抗(BIA)估算的重要因素。

年龄

A 2017 study published in the Journal of Bodywork and Movement Therapies, “Body composition estimation in children and adolescents by bioelectrical impedance analysis: A systematic review,” demonstrated a perfect correlation between BIA-based body composition estimation in children with reference methods. However, fat-free mass is still often underestimated in children.

严重肥胖

由于解释无脂肪体重与全身水分结果之间关系的公式依赖于参考人群段,因此对于被认为超重的人来说,身体成分估计可能不准确。一项题为《大规模肥胖中的内脏脂肪评估》的研究表明,"在肥胖受试者中脂肪质量的低估,且随着BMI的增加,误差会更大。"

金属植入物

佩戴金属植入物的人可能会经历低估的身体脂肪读数。然而,这一读数将在一段时间内保持不变,因此他们可以成功跟踪身体成分的变化。

BIA设备有哪些不同类型?

多年来,许多设备被设计用于以更高的准确性和便利性测量生物电阻抗。使用相同的测量方法,它们主要在电极数量和测量身体的哪个部分与估计的哪个部分之间有所不同。


这些设备的设计固然重要,但同样重要的是用于估算总体水分和无脂体重的算法的性质和复杂性,这些算法是基于接收到的频率进行计算的。在构建这些算法时,科学家使用的体脂标准可能会有所不同。


使用智能体重秤测量您的身体成分可以帮助您可靠且经济有效地跟踪变化,前提是测量保持在稳定水平。


BIA scales

这些秤可以将电流从一条腿传送到另一条腿。在使用之前,用户必须设置他们的年龄、身高和性别。


处理过的生物电阻抗分析设备

也称为手持阻抗设备,它们测量手臂和上半身的生物阻抗。


全身阻抗设备

这些常见的BIA设备由四个电极组成,每个电极分别放置在身体的一侧(左侧或右侧),从手臂通过身体向下传导电流到腿部。


DSM-BIA

直接分段多频生物电阻抗分析仪(或 DSM-BIA)是提供生物电阻抗分析的最先进且最昂贵的设备。该设备将身体分为 5 个部分,并独立测量每个部分的阻抗。

生物电阻抗分析(BIA)仍然是一种快速安全的方法,用于估计成年人的身体成分。这就是为什么这种具有成本效益的替代方案在临床和运动医学以及其他健康相关领域得到广泛应用。许多研究努力尚未达成一致,以帮助纠正使用BIA方法时的解释偏差问题。然而,测量的一致性准确地帮助检测变化,这使任何人都能轻松跟踪身体成分的变化。