人体成分和体分析仪

人体成分和

人体成份分析仪同方健康科技（北京）有限公司

近年来，全球的超重与肥胖的发病率以惊人的速度上升，已经成为现代文明社会一个严重问题。

人体成份分析的意义2008年23%-25%2004年20%1992年12%

我国青壮年肥胖发病率2004年20%

人体成份分析具有无可比拟的价值。人体成份的盈亏及成份相互间的不均衡，可以科学地界定肥胖与否并对其他一些疾病具有辅助诊断功能。因此，人体成份保持一定的比例是衡量一个人是否健康的重要标准之一。正确、简易、快速地测定出人体成份十分必要，能够帮助测试者判别自身的健康状态。当前还存在着很多减肥的误区，只看到体重的变化值，而不关注其中脂肪量的变化情况。

人体成份模型简介研究人体成份的物理模型通常分为原子模型、分子模型、细胞模型、组织模型和多元模型。1、原子模型原子模型主要包括11种元素：氧、碳、氢、氮、钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁95%+99%+2、分子模型分子模型将人体分为两个部分：脂肪组织（FM）和非脂肪组织（FFM）3、细胞模型细胞模型认为人体重量应按此公式计算：体重=脂肪重量+细胞外液体+细胞外固体+体细胞质量此部分单独计算通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到通过固定关系估测测量钾的含量得到此部分单独计算通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到此部分单独计算通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到此部分单独计算通过固定关系估测通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到此部分单独计算通过固定关系估测通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到此部分单独计算2、分子模型分子模型将人体分为两个部分：脂肪组织（FM）和非脂肪组织（FFM）3、细胞模型细胞模型认为人体重量应按此公式计算：体重=脂肪重量+细胞外液体+细胞外固体+体细胞质量通过固定关系估测通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到此部分单独计算测量钾的含量得到通过固定关系估测通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到此部分单独计算2、分子模型分子模型将人体分为两个部分：脂肪组织（FM）和非脂肪组织（FFM）3、细胞模型细胞模型认为人体重量应按此公式计算：体重=脂肪重量+细胞外液体+细胞外固体+体细胞质量测量钾的含量得到通过固定关系估测通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到此部分单独计算此部分单独计算此部分单独计算此部分单独计算通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到此部分单独计算通过固定关系估测通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到此部分单独计算2、分子模型分子模型将人体分为两个部分：脂肪组织（FM）和非脂肪组织（FFM）3、细胞模型细胞模型认为人体重量应按此公式计算：体重=脂肪重量+细胞外液体+细胞外固体+体细胞质量通过固定关系估测通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到此部分单独计算通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到2、分子模型分子模型将人体分为两个部分：脂肪组织（FM）和非脂肪组织（FFM）3、细胞模型细胞模型认为人体重量应按此公式计算：体重=脂肪重量+细胞外液体+细胞外固体+体细胞质量通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到通过固定关系估测2、分子模型分子模型将人体分为两个部分：脂肪组织（FM）和非脂肪组织（FFM）3、细胞模型细胞模型认为人体重量应按此公式计算：体重=脂肪重量+细胞外液体+细胞外固体+体细胞质量通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到通过固定关系估测2、分子模型分子模型将人体分为两个部分：脂肪组织（FM）和非脂肪组织（FFM）3、细胞模型细胞模型认为人体重量应按此公式计算：体重=脂肪重量+细胞外液体+细胞外固体+体细胞质量通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到测量钾的含量得到通过固定关系估测通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到2、分子模型分子模型将人体分为两个部分：脂肪组织（FM）和非脂肪组织（FFM）3、细胞模型细胞模型认为人体重量应按此公式计算：体重=脂肪重量+细胞外液体+细胞外固体+体细胞质量测量钾的含量得到通过固定关系估测通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到此部分单独计算测量钾的含量得到通过固定关系估测通过稀释法测量或将身体总水分和钾含量相加得到4、组织模型组织模型将人体分为：

脂肪组织、骨骼肌、骨、血管和脑，脂肪组织又能进一步分为皮下脂肪、内脏脂肪、黄骨髓和间隙脂肪随着模型的深入，CT和MRI方法也加入到体成份评估中5、多元模型

通常是几种体成份模型的混合，有助于提高体成份评估的精确性和结果的可靠性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模型通过测量人体密度把人体分为脂肪和非脂肪物质两部分，是体成份评估中的最重要方法之一2-C模型的发展，把总水分单独分出来，但是因为不能确切知道被测者的蛋白质和无机盐，使固体部分的评估值不够准确4-C模型把人体分为脂肪、蛋白质、体液和无机盐4部分，对于临床营养分析是十分重要和有用的，它提供了较为完整的信息和有效的分类。人体4-C模型

示意图细胞内液＋细胞外液＝水分水分＋蛋白质＝肌肉肌肉＋无机盐＝去脂体重去脂体重（瘦体重）＋脂肪＝体重人体成分的意义人体成分的平衡是健康的保证。成分失衡将带来“三高”、糖尿病、肥胖、代谢紊乱、骨质疏松等疾病，也是很多疾病（如肾脏疾病、消化系统疾病）的表现。ACSM(美国运动医学会）将体成分列为体适能的基本5项指标之一。开展有效健康管理的依据。判断肥胖的科学方法：体重无法区分肌肉和脂肪，因此不能单纯依据体重判断肥胖。体重过大：肌肉发达还是肥胖？名词解释BMI（体质指数）体质指数是普遍使用的反映胖瘦的经验公式。BMI=体重(kg)/身高2(m2)根据世界卫生组织的定义，18.5-25是标准范围。中国肥胖问题工作组定义中国人的标准范围是18.5-24。FFM（去脂体重）又称瘦体重，是人体重量中除去脂肪的部分。BMR（基础代谢率）基础代谢率是指人体在清醒而又极端安静的状态下，不受肌肉活动、环境温度、食物及精神紧张等影响时的能量代谢率。基础代谢表示每个人维持生命所需的最低能量。ECW（细胞外液）ECW由细胞间水分，等离子体水分和通过细胞水分组成。ECW是总的水分重不包括细胞内水分的那部分水分。增加的ECW和同时降低的ICW可能表明体内水分的不正常累积。ICW（细胞内液）ICW代表了体内细胞内水分的总量。ICM的降低可能显示出体内肌肉和去脂体重的降低。EdemaIndex（水肿系数）水肿系数=细胞外液/全身总水分健康人体细胞内、外体液比例为2:1。水肿系数的正常范围是0.30-0.35肾病、高血压、循环系统疾病、心脏病、全身或局部浮肿、营养不良患者都存在水分不均衡的现象。SMM（骨骼肌）骨骼肌是肌肉的一部分，一般附着于骨骼之上，其伸缩带动骨骼移动，从而促成人体的运动，是运动能力的保证，也是塑造形体的重要因素。PBF（体脂百分比）体脂百分比(%)=(脂肪重/体重)×100%PBF是衡量胖瘦更准确的指标。PBF的正常范围是男性15±5%,女性为25±5%，随年龄变化此范围会略有变化。

VFI（内脏脂肪指数）内脏脂肪指腹腔内部脏器表面及皮下附着的脂肪，也包括腹腔内的脂肪和各组织间的脂肪（胃、肝、肠、肾等），与各种心脑血管疾病有很高的相关性。内脏脂肪指数反映了腹腔部分脂肪的堆积程度。超过10就意味着超标。WHR（腰臀比）腰围和臀围的比值。腰臀比能反映人的体型。合理的腰臀比例是健康形态的指标。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。腰臀比较大的人属于苹果型体型，腰臀比较小的人属于梨型体型。苹果型体型患心脏病及糖尿病等疾病的风险比其他人群要大很多。人体成份测量方法简介水下称重法空气置换法皮褶法人体参数法生物电阻抗法近红外线法双能X射线法磁共振法MRICT断层扫描法超声波法钾同位素测定法同位素稀释法脂肪可溶气体测定法代谢产物法水下称重法水下称重法是根据阿基米德原理，通过排水法或注水法获得身体的体积，身体重量可直接用体重计测量，身体的密度为身体重量与体积之比，然后将密度带入公式求身体的脂肪百分比水密度法被认为测试结果比较准确，得到大家都认可，被认为是“黄金标准”，个体体脂百分比的误差是3-4%皮褶法皮褶法是采用皮褶厚度测量仪测量人体几个位点的皮褶厚度，带入经验公式后计算人体密度，然后利用经验公式对人体脂肪率进行估算的方法，主要的计算密度公式有长岭、田原、宫城等公式。皮褶法相对来说较为简单、经济、仪器便于携带，能进行大样本的测量，但是该方法对于很多人群（肌肉发达、表皮紧绷者、中老年人）的测量误差较大。双能X射线吸收法双能X射线吸收法是通过应用两种不同能量的光子透过机体某一部位，原始的光子能量以指数方式衰减，不同密度的组织衰减光子的程度不同。通过记录两种不同光子能量被不同组织衰减的程度，来计算各种组织的含量。据研究结果表明，双能X射线吸收法具有良好的准确性，身体矿物质含量的误差为1.8%，身体脂肪百分比的误差为1.2%，但是此方法确定软组织精度误差较大。CT断层扫描法用X射线穿过人体进行扫描，由探测器接受透过机体的X射线。由于不同密度的机体组织对X射线的吸收不同，再扫描部位行程二维CT图像，通过计算机可以计算人体内不同组织的体积和质量磁共振法（MRI）磁共振成像是一种全新的影像检查技术，它利用人体中的H质子在强磁场中受到射频脉冲的激发，产生磁共振现象。人体不同组织结构的质子密度不尽相同，会产生不同的磁共振信号，这些信号经过空间编码技术，在计算机中行程磁共振图像。此方法测试精度较高，可以从图片上提取信息并获取每种物质的量，比较直观。生物电阻抗法（BIA)原理采用生物电阻抗法测定人体成分具有快捷、简单、准确、无创伤、无风险的优点，现已成为全球公认的首选方法。人体内脂肪为非导电体，而肌肉水分含量较多，为易导电体。如脂肪含量多，肌肉少，电流通过时生化电阻值相对较高；反之生化电阻值相对较低。通过以上信息，根据人不同年龄、性别的数字模型定量分析人体成分。生物电阻抗人体成分分析仪是一种用测量生物电阻抗（BIA）的方法确定人体成分的仪器。它采用微弱的（人体感觉不到）恒定交流电流，通过人体手、足与电极连接测量人体各部分的电阻抗。主要人体成份分析方法比较测试方法测试时间误差优点缺点水下称重法30分钟3-4%传统的黄金测量标准，对身体密度测量有极好的精度测试时测试者不能动，需要将被试者完全浸入水中皮褶法

对于瘦型受试者的精度较高，仪器价格低廉测试者需要相当的操作技巧，对老年和肥胖者不适用生物电阻抗法1-5分钟<5%测试过程快捷、简单，能进行身体不同部分的分析，测试变量较多受测试者进食、饮水、姿势的影响双能X射线20分钟>1%测试结果比较准确设备昂贵，对受试者有X射线辐射磁共振法30分钟2%测试结果比较准确设备昂贵，拍摄时间较长，后续处理麻烦CT30分钟2%测试结果比较准确设备昂贵，对受试者有X射线辐射,后续处理麻烦生物电阻抗法（BIA）发展历史早在二十世纪三十年代就有美国科学家已经开始关注到人体不同部分的生物电阻值的差异。经过几十年的研究，1969年美国学者Hoffer的研究对利用生物电阻抗值和人体成份的关系，已经有了较为详细的探索和阐述。1985年Lukaski较为全面系统地提出用生物电阻抗（BIA）测定人体成份，并称此法为无痛、安全、精确。BIA法测量人体成份的基本原理理论分析生物组织中含有大量不同形状的细胞，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。体液可分两大部分：存在于细胞内的称为细胞内液，约占体重的40～45％；存在于细胞外的称细胞外液，约占体重的20～25％。

细胞外液又可分为血液、组织间隙液（简称组织液或细胞间液）、淋巴液等部分。细胞外液的1/5为血浆，是存在于血管中的液体，约占体重的4～5％，细胞外液的4/5为组织液，是存在于组织间隙中的液体，约占体重的15～20％。测量细胞内外液的电阻示意图测量生物组织的等效电路

在具有电阻和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示.,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗。复阻抗表示对电流阻碍的性质，它是一个复数，实部是电阻R，虚部是电抗X。

等效电路的复阻抗

非脂肪物质的体积V=A×L

人体整体生物电阻抗模型L：导体长度A：导体横截面积Z≈Re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，但是测量的准确性收到几个假设的影响：（1）测试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。（2）假设圆柱体内导电物质是一样的，而实际上不同组织相差很大。（3）假设电阻率ρ是稳定的，而实际上人体的电阻率会根据组织中的微观结构、电解质的浓缩状态而改变。为提高测量精度，生物电阻抗法测量的改进：（1）改进基本原理假设中的模型（2）研究不同人群的算法中国人人体成份数学模型的建立测试样本选取测试人群为两个性别（男女）、四个年龄段（男女7~17、18~30、男31~60、大于60、女31~55、大于55），并且建立各自的数学模型。生物电阻抗法研究样本样本容量为446人（男性253人，女性193人，并根据年龄分为青年组、中年组、老年组）数学模型建立生物电阻抗法假设人体四肢和躯干为一个圆柱体或为圆锥台，圆柱体的各个部分的电阻率相同，实际上人体四肢与躯干形状不一样，四肢电阻抗占全部电阻抗的大部分，因此BIA近些年的发展为进行多频率电阻（1KHz~1MHz）和人体分段电阻测量，多频率电阻能测量人体细胞内液、细胞外液的分布情况，人体分段测量能计算人体各个部分的非脂肪组织和脂肪物质量，从而提高测量的准确性和预测脂肪的分布情况。中国人人体成份数学模型中国人人体成份数学模型包括：整体模型派生指标模型指导性指标评分模型节段模型两种校验方法核磁共振法校正它的优点是对软组织能较准确地进行测定，我们以它来校准全身脂肪和瘦体重回归方程，并以它建立环段脂肪和瘦体重的数学模型，共进行62人（男33、女29），全部进行了图像处理与体成份分析。双能X射线法校正它的优点是对骨质能较准确地进行测定，我们以它来校准全身骨质重回归方程，并以它建立环段骨质重的数学模型。共计测试71人，使用协和医院的DEXA骨密度仪测试。MRI断层扫描BCA系列人体成份分析仪硬件设计电极设计右下图为电极示意图，其中：

ELHI为左手电流测量

ELHV为左手电压测量测试电极的设置（6通道）DDS：DDS实现的功能是合成所需的正弦波频率，与其他的实现频率的方法相比，DDS具有精度高、频率在一定范围内可以任意调节。多个多路复用开关：通过多路复用开关实现多路径切换的好处是通过软件可以增加或更改通道的路径。自校准：交流阻抗测量采用了内部自校准，可以将电源波动、干扰等影响尽可能减小。内置体重测量，保证计算结果的准确。赤脚站在仪器上输入编号等相关信息确认握住手柄开始测试显示结果打印报告测试方法60秒之内国家医疗器械注册证国家知识产权局：实用新型专利证书人体成分分析仪的应用领域医院、体检中心美容塑身机构健身场所大专院校运动队疗养院家庭国外主要竞争产品INBODYTANITA韩国杰文系列Inbody韩国Biospace公司生产，哈佛大学专利拥有美国FDA认证、CE认证、ISO9001认证，获得了美国（专利号U.S.5720296）、加拿大（专利号C.N