Analiza porównawcza niektórych metod oznaczania zawartości tkanki tłuszczowej

Przegląd Antropologiczny • tom 59, s. 101-106, Poznań 1996

Analiza porównawcza niektórych metod oznaczania

zawartości tkanki tłuszczowej

Tadeusz Nawarycz, Jerzy Jankowski, Jan Baszczyński*,

Lidia Nawarycz-Ostrowska*, Zdzisław Kajdos

COMPARATIVE ANALYSIS OF SOME METHODS OF MEASURING THE TOTAL BODY FAT. The objective o f this study was the comparison o f three different methods: skin fold thikness, near infrared spectrophotometry and bioe­ lectrical impedance for estimation o f the total body fat. The measurements were made on the sample o f 48 young men, 18-20 years old. The results turned out to be independent o f the method which was used for estimation o f the total body fat

Tadeusz Nawarycz, Jerzy Jankowski, Jan Baszczyński, Lidia Nawarycz-Ostrowska, Zdzisław Kajdos, 1996; Anthro­

pological Review, vol. 59, Poznań 1996, pp. 101-106, figs 5

Wprowadzenie

Obniżenie aktywności ruchowej w ży­ ciu współczesnego człowieka (hipokine- zja, praca monotypowa) prowadzi w efe­ kcie do niekorzystnych zmian proporcji podstawowych komponentów ciała, które manifestują się głównie wzrostem global­ nej masy tkanki tłuszczowej BF {body

fat). Długoterminowe badania prowadzo­

ne przez wiele ośrodków wykazały jedno­ znacznie, że otyłość istotnie zwiększa ryzyko głównie chorób układu krążenia i prowadzi do skrócenia czasu życia

[Ga w ę c k i 1986, Ta t o ń 1985, Za­

h o r s k a 1986]. Nadwyżka lub niedobór

BF towarzyszą wielu przewlekłym choro­ bom związanym głównie z zaburzeniami

Zakład Biofizyki WAM PI. Hallera 1, 90-647 Łódź

* I Klinika Chorób Dzieci Katedry Pediatrii WAM, Al. Marszałka Piłsudskiego 71, 90-329 Łódź

, tables 3. ISBN 83-86969-05-9, ISSN 0033-2003

przemiany materii, cukrzycą czy też pato­ logią hormonalną [TATOŃ 1985]. Do­

kładna ocena B F znalazła szerokie prak­

tyczne wykorzystanie w antropologii sportowej [BRODIE 1988, PlECHACZEK

1975, SZOPA 1996] oraz w badaniach

populacyjnych dzieci i młodzieży [Ca s-

s a d y 1993, Go ł ę b io w s k a 1986].

Aktualnie wykorzystuje się różne me­ tody oceny stopnia otłuszczenia. Trady­ cyjne metody oparte są na uproszczonych wskaźnikach wagowo-wzrostowych, bądź też polegają na bezpośrednich pomiarach grubości fałdów skómo-tłuszczowych w ustalonych miejscach ciała [CHARZEW- SKA 1981, KATCH 1984, PlECHACZEK

1975]. Metody precyzyjne, takie jak to­ mografia komputerowa, absorpcjometria 2-fotonowa całego ciała czy też inne, ze względu na duże koszty, nie są stosowane w badaniach o charakterze epidemiolo­ gicznym [KOZŁOWSKI 1984, ŁUKASKI

W praktyce przy ocenie BF najczęściej . komponentów ciała, w tym również do stosuje się antropometryczne pomiary oceny zawartości masy tkanki tłuszczowej fałdów skómo-tłuszczowych (przy użyciu BFnir [CONWAY 1984]. Istota metody cyrkla-fałdomierza). Metoda ta (tzw. polega na wykorzystaniu różnic związanych kaliperowa) opiera się na założeniu, że z własnościami absorpcyjnymi i transmitan-podskómy tłuszcz stanowi ok. 50% glo- cyjnymi poszczególnych tkanek dla promie-balnej masy tkanki tłuszczowej, stąd gra- niowania podczerwonego, bość fałdów skómo-tłuszczowych jest Metoda elektróimpedancyjna oceny BF istotnie związana z całkowitą masą tłusz- wykorzystuje zróżnicowanie biernych czu [KEYS 1953, MOHR 1978, PA- własności elektrycznych poszczególnych RIZKOVA 1977]. Krytyczna ocena metody tkanek. Beztłuszczową masę tkankową kaliperowej, podkreślana przez niektórych w organizmie cechuje wyższa przewod-autorów, polega na błędach wynikających ność elektryczna w porównaniu z tkanką z indywidualnego rozkładu podskórnej tłuszczową, ponieważ zawiera ona więcej tkanki tłuszczowej, konieczności stoso- wody oraz elektrolitów. Początkowo me-wania złożonych wzorów przeliczenio- todę tę wykorzystywano głównie do sza-wych, jak również braku standardu meto- cowania globalnej zawartości wody w or-dycznego [HIMES 1979, LOHMAN 1981]. ganizmie [LUKASKI 1988, KUSHNER Pomimo wymienionych wad, metoda kali- 1988, MORINI 1991]. Do wad tej metody perowa zaliczana jest przez wielu bada- należy zaliczyć występowanie stosunkowo czy do najcenniejszych metod antropolo- dużej liczby wzorów przeliczeniowych gicznych w ocenie BF [KEYS 1953, oraz brak standardów metodycznych. PlECHACZEK 1975]. Wynika to z faktu, Technika ta, ze względu na dobrą powta-że w wielu badaniach szacuje się nie cał- rzalność oraz zadawalającą dokładność, kowitą zawartość BF lecz analizuje się jest ostatnio przedmiotem dużego zainte-tylko zmiany grubości wybranych fałdów resowania [LUKASKI 1987]. skómo-tłuszczowych. Celem tej pracy było przeprowadzenie Ostatnio obserwuje się wzrost zainte- analizy porównawczej trzech metod ozna-resowania oceną stopnia otłuszczenia czania procentowej zawartości masy ciała przy użyciu; spektrofotometrii tkanki tłuszczowej BF: tradycyjnej -w bliskiej podczer-wieni BFnir (near in- opartej na pomiarach grubości fałdów

frared reflectance) [CONWAY 19843, skómo-tłuszczowych przy użyciu cyrkla

K LIM S 1992] oraz metod elektroimpe- antropometrycznego (BFclp), metody ele-dancyjnych BFimp (electroimpedance) ktroimpedancyjnej (BFimp) oraz metody

[KUSHNER 1988, LUKASKI 1988, MORINI spektrofotometrycznej (BFnir).

1991, SEGAL 1988].

Metoda spektroskopii w bliskiej pod-

Materiał i metody

czerwieni wykorzystywana była począt­

kowo do oceny zawilgocenia zbóż i ziar- U 48 zdrowych młodych mężczyzn na, jak również zawartości tłuszczu oraz w wieku 18-20 lat, dobranych losowo, wody w próbkach surowego mięsa wie- wykonano pomiary masy oraz wysokości przowego [LANZA 1983]. Conway, jako ciała według ogólnie przyjętych zasad, pierwszy zastosował pomiary spektrofo- Stan odżywienia oceniano w oparciu tometryczne do oceny podstawowych o względną masę ciała BMI {body mass

Analiza porównawcza metod oznaczania tkanki tłuszczowej 1 0 3

index). Ponadto u wszystkich badanych

określano procentową zawartość BF przy użyciu trzech metod:

1. Pomiary trzech fałdów skómo-tłu­ szczowych (ramienny, łopatkowy i brzu­ szny) przy użyciu cyrkla antropometrycz­ nego. Procentową zawartość tkanki tłusz­ czowej BFclp wyliczano z zależności [Mohr 1978]-.

BFclp = -16,2 + 9,367 log(i?) + 13,462 log(£) + 5,298 log(B)

gdzie: R, Ł, B - grubość fałdów skómo- tłuszczowych [mm] odpowiednio: ramien- nego (R), łopatkowego (Ł) oraz brzusz­ nego (B).

2. Pomiary spektrofotometryczne ana­ lizatorem Futrex-5000A (Futrex Inc., USA). Zgodnie z zaleceniami producenta

[Futrex-500a User’s Manual 1990];

przyrząd przed każdym cyklem pomiaro­ wym był kalibrowany, a końcowy wynik procentowej zawartości tłuszczu stanowił średnią z dwóch pomiarów. Optyczną sondę przykładano nad mięśniem trójgło- wym ramienia, posługując się fabrycznym lokalizatorem oraz osłoną chroniącą przed wpływem promieniowania zewnętrznego. Badania przeprowadzano na siedząco a wynik procentowej zawartości tłuszczu BFnir uzyskiwano w postaci wydruku.

3. Pomiary elektroimpedancyjne przy użyciu zmodyfikowanego reografii R-50Pz (COTM Białystok). Aparat pracował w trybie tetrapolamym prądowym z prą­ dem aplikacyjnym 0,8 mA i częstotliwoś­ cią 33 kHz. Elektrody pacjenta smaro­ wano pastą elektroprzewodzącą „Gel” i umieszczano na wysokości prawego nadgarstka oraz kostki na prawym pod­ udziu. Procentową zawartość tłuszczu BFimp określano w oparciu o zależność opracowaną przez Deurenberga [MORINI

1991]:

BFimp = 3400 • H2/R + 15,34 • H + 0,273 •

W - 0,127-4 + 4 ,5 6 -G - 12,44

gdzie: H - wysokość ciała [mj, R - opór elektryczny ciała [Q], W - masa ciała [kg], A - wiek [lat], G - stały współ­ czynnik (G = 1 dla mężczyzn, G = 0 dla kobiet).

Liczbowe wartości współczynników w powyższych wzorach wynikają z zasto­ sowanych przez poszczególnych autorów metod analiz regresyjnych oraz przyjętych jednostek mierzonych wielkości np. wyso­

kość ciała H w metrach, masa ciała W w kilogramach itd.

Wyniki procentowej zawartości tłuszczu BF oszacowane trzema metodami opraco­ wano statystycznie. Wzajemną współ­ zależność metod określano za pomocą współczynników korelacji Pearsona oraz równań regresji liniowej. Wartości średnie dla trzech metod oceny zawartości tłusz­ czu BF porównywano wykorzystując jedo- czynnikową analizę wariancji ANOVA.

Wyniki badań i omówienie

Wartości średnie podstawowych para­ metrów antropometrycznych w badanej grupie przedstawiono w tabeli 1, nato­ miast na rys. 1 - rozkład procentowej za­ wartości BF. Zgodnie z kryteriami zapro­ ponowanymi przez firmę Futrex [Futrex-

500a User's Manual 1990], pod wzglę­

dem stopnia otłuszczenia badani osobnicy w większości (93% ogólnej liczby bada­ nych) klasyfikują się do grupy osób o optymalnej zawartości całkowitej masy tkanki tłuszczowej (tzn. z prze­ działu 10-20 %). Przeprowadzone bada­ nia wykazały * istotną współzależność wyników pomiarów BF dla trzech anali­ zowanych metod i względnej masy ciała BMI (tabela 2).

1 0 4 T. Nawarycz, J. Jankowski, J. Baszczyński, L. Nawarycz-Ostrowska, Z. Kajdos

T abela 1. Wartości średnie podstawowych parametrów antropometrycznych w badanej grupie.

Wiek Masa ciała Wysokość ciała BM I [lat] [k g ] [ cm ] [kg/m2] X4r 19,2 76,9 179 23,7 SD 0,93 9,9 5,7 2,6 Liczba osób 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 BF [%]

Rys. 1. Rozkład procentowej zawartości tkanki tłuszczowej BF[%] w badanej grupie.

Współczynniki korelacji kształtowały się na podobnym - średnio wysokim - po­ ziomie, przy czym najwyższa współzależ­ ność wystąpiła pomiędzy metodą spektro- fotometryczną (BFnir) oraz elektroimpe- dancyjną (BFimp) (r = 0,72; p < 0,01). Zależności regresyjne pomiędzy wybra­ nymi metodami przedstawiono na rys. 2 i 3. Przeprowadzona analiza wariancji dla trzech metod oceny procentowej zawartości tłuszczu BF (tab. 3 i 4) wykazała; że war­ tości średnie BF nie różnią się pomiędzy sobą w sposób istotny przy czym najwię­ kszą jej wartość (16,7%) obserwowano dla metody elektroimpedancyjnej (rys. 4).

Uzyskane wyniki własnych badań po­ twierdzają względną zgodność analizowa­ nych metod w ocenie globalnej zawartości tkanki tłuszczowej w organizmie i są po­ dobne ze spostrzeżeniami innych autorów

[KLIMIS 1992, KUSHNER 1988, LUKASKI

1987, PlECHACZEK 1975]. Należy przy

T abela 2. Tablica współczynników korelacji Pearsona r dla trzech metod oznaczania zawartości tłuszczu oraz

wskaźnika masy ciała BMI w badanej grupie.

Metoda oceny BF

BM I BFcIp BFnir BFimp

BMI BFcIp BFnir BFimp 1 0,52 0,63 0,75 0,52 1 0,71 0,61 0,63 0,71 1 0,72 0,75 0,61 0,72 1

T abela 3. Podstawowe parametry statystyczne procento­ wej zawartości tłuszczu szacowanej trzema metodami.

n

xir

T abela 4. Tablica jednoczynnikowej analizy wariancji dla trzech metod oceny procentowej zawartości tłuszczu BF

w badanej grupie młodzieży męskiej (n=48).

Źródło Stop­ nie swo­ body Suma kwa­ dratów Średni kwadrat F0 iftO L L Pomiędzy metodami 2 105,3 52,7 1,93 3,06 Błąd 141 3855,7 27,3 -Razem 143 3961,0 -

-tym zaznaczyć, że przeprowadzone bada- j nia miały pewien wycinkowy i ograniczo­ ny charakter. Badana grupa składała się ; wyłącznie z chłopców i podobnym wieku, o optymalnej - dla większości przypad­ ków - zawartości BF. Stąd też należy się spodziewać, że w grupach o większym zróżnicowaniu BF różnice pomiędzy me­ todami mogą być większe. Przy ilościo­ wych porównaniach wyników badań kom­ ponentów ciała uzyskiwanych przez róż­ nych autorów, informacja na temat tech­ niki pomiarowej oraz zastosowanych rów­ nań predykcyjnych jest istotna.

Zaprezentowane w pracy stosunkowo nowe, ciągłe udoskonalane metody oceny BF (spektrofotometryczna i

elektroimpe-Analiza porównawcza metod oznaczania tkanki tłuszczowej 1 0 5

BFimp = 3.93 + 0,87 * BFnir

Rys. 2. Regresja liniowa dla dwóch metod oceny procentowej zawartości tkanki tłuszczowej: meto­ dy elektroimpedancyjnej Bfimp, oraz spektrofo-

tometiycznej BFnir.

BFcIp = 5.59 + 0,67 * BFnir

BFclp [%] r = 0,71

Rys. 3. Współzależność regresyjna dla metody spektrofotometiycznej BFnir oraz antropomet­ rycznej, przy użyciu kalipera BFclp, oceny

procentowej zawartości tkanki tłuszczowej.

BF [%] .... . . . ... . I _16.6+/-6.0 . . 14J3-fc/-4.i . -15.3.+/;4|3_ . (. L . . j -i ' L . - i - J B Fnir BFclp BFimp

Rys. 4. Wartości średnie procentowej zawartości tkanki tłuszczowej BF w badanej grupie określo­

ne trzema metodami.

dancyjna) cechują się dużą praktyczną użytecznością oraz wykazują istotną zgodność z metodą antropometryczną przy użyciu kalipera. Należy sądzić, że będą one w większym stopniu upo­ wszechniane w naszym kraju.

Wnioski

W oparciu o statystyczną analizę wy­ ników badań zawartości masy tkanki tłuszczowej szacowanej trzema niezależ­

nymi metodami można sformułować na­ stępujące wnioski.

1. Analizowane trzy metody oceny procentowej zawartości masy tkanki tłuszczowej: przy użyciu kalipera BFclp, metoda spektrofotometryczna BFnir oraz elektroimpedancyjna BFimp, cechują się średniowysoką współzależ­ nością uzyskiwanych pomiarów przy czym najwyższą wartość średnią BF obserwowano dla metody elektroimpe­ dancyjnej.

2. Wartości BF oceniane metodą elek- troimpedancyjną BFimp oraz metodą przy użyciu kalipera BFclp wykazują istotną współzależność ze wskaźnikiem BMI. Po­ twierdza to użyteczność wskaźnika BMI do wstępnej oceny stopnia nadwagi lub otyłości.

3. Metoda spektrofotometrii w bli­ skiej podczerwieni wykorzystywana w aparaturze Futrex 5000A, ze względu na prostą obsługę, nieinwazyjność, krótki czas otrzymania wyniku oraz porównywalną z innymi metodami do­ kładność, wykazuje dużą praktyczną użyteczność.

1 0 6 T. Nawarycz, J. Jankowski, J. Baszczyński, L. Nawarycz-Ostrowska, Z. Kajdos

Piśmiennictwo

Brodie D.A., 1988, Techniques o f measurement

o f body composition, Sports M ed., 5 ,1 1 - 4 0

Charzewska J., K. Figurska, H. Wągrowska,

1981, Charakterystyka wskaźników nadwagi i otyłości: zastosowanie wskaźników Quetelet- ta i innych wybranych cech antropometrycz­ nych w pomiarach międzypopulacyjnych,

Przegl. L ek., 2, 277

Cassady S.L., D.H. Nielsen, K .F. Jan z, 1993,

Validity o f near infrared body composition analysis in children and adolescents, M ed. Sci. Sports E xerc., 2 5 ,1 1 8 5 -1 9 1

Conway J.M ., K.H. Norris, C.E. Bodwell,

1984, A new approach fo r the estimation o f body composition - Infrared interactance, J.

Clin. N utrition, 40, 1123-1130

Eaton A .W ., R .G . Israel, K .F. O ’brien, 1993,

Comparison o f fo u r methods to assess body composition in women, Eur. J. Clin. N utr., 47, 35 3 -3 6 0

Futrex-SOOa User's Manual, 1990, MD: Futrex

Inc., Gaithersburg,. 1-32

G a w ę c k i J., 1986, Żywienie człowieka, PWN, Warszawa

G o łęb io w sk a M., 1986, Rozwój somatycznyi wskaź- niki stanu odżywienia dzieci łódzkich w wieku od 1 do 36 miesiąca życia, A nnales A cade- m iae M edicae Lodzensis, XXVIII, Supl. 27 H im es J.H ., A .F. R o c h e , R .M . S ie r v o g e l, 1979,

Compresibility o f skinfold and the measure­ ment o f subcutaneous fa t, Am. J. Clin. N utr., 32, 1 7 32-1740

H o d g d o n J.A ., P.I. F i t z g e r a l d , 1987, Validity o f impedance predictions at various levels o f fatness, H um . B io l .,59, 2 8 1 -2 9 8

Jebb S.A ., M . E lia , 1993, Techniques fo r the measurements o f body composition: a practi­ cal guide., Int. J. O besity, 17, 611-621 J u r im a e T ., R . J u r is o , 1995, Comparison o f

different methods used fo r measurement o f body composition in university students, B iol­ ogy o f Sport, 12, 5 7 -6 4

K a t c h F.I.,V .L. K a tc h , 1984, The body compo­ sition profile: techniques o f measurement and applications, Clinics in SpotrM ed., 3 ,3 1 —63 K e y s A ., J. B ro z e k , 1953, Body fa t in adult man,

Physiol. Rev., 3 3 ,2 4 5 -3 2 5

K lim is -T a v a n tz is D., M.S. O u la r e , H. L e h n h a rd , R.A. C ook, 1992, Near infrared interactance: validity and use in estimating body composition in adolescents, N utr. Res., 12 ,4 2 7 ^ 1 3 9

Kozłowski S., K. Nazar, 1984, Wprowadzenie do

fizjologii klinicznej, PZW L, W arszaw a

Ku s h n e rF.R ., A. Hass, 1988, Estimation o f lean

body mass by bioelectrical impedance analy­ sis compared to skinfold anthropometry, Eur. J. Clin. N utr., 4 2 ,1 0 1 -1 0 6

Lanza E ., 1983, Determination o f moisture, protein, fa t and calories in raw pork and beef

by near infrared spectroscopy, J. Food Sci­ ence., 48, 4 7 1 -4 7 4

Lohman T .G ., 1981, Skinfolds and body density

and their relation to body fatness: a review,

Hum. B iol., 53, 181-225

Lukaski H .C ., 1987, Methods fo r the assessment

o f human body composition: traditional and new, Am. J. Clin. N utr., 46, 537-556

Lukaski H .C ., W .W . Bolonchuk, 1988, Estima­

tion o f Body Fluid Volumes Using Tetrapolar Bioelectrical Impedance Measurements, Avia. Space & Environ. M ed., 59, 1163-9

Morini P., 1991, Bioelectrical Impedance and

Body Composition, [w:] D ietosystem Scienty- flc M onographs., 3, M ilano

Mohr M ., 1978, Methoden zur epidemiologischen Beureilung des Emahrungazutandes Er­ wachsener, H ygiene, 2 ,1 1 1

Parizkova J., 1977, Body fa t and physical fitness,

Martinus Nijhoff, B.V. Medical Division, Hague

Piechaczek H., 1975, Oznaczanie całkowitego tłusz­

czu ciała metodami densytometryczną i antropo­ metryczną, Mat. i Prace Antrop., 8 9 ,3 -4 8 Segal K .R ., M . V a n Loan, P.I. Fitzgerald,

1988, Lean body mass estimation by electri­ cal impedance analysis: a fo u r - site cross - validation study, Am. J. Clin. N utr., 47, 7 -14 Szopa J., E. Mleczko, S. Żak, 1996, Podstawy

Antropomotoryki, W yd. N auk. PW N, W ar­ s z a w a - K r a k ó w

T a t o ń J., 1985, Otyłość, patofizjologia, diagno­ styka, leczenie, PZW L, W arszaw a

Żahorska-Markiewicz B . i w sp., 1986, Wpływ

otyłości na stan zdrowia, Zdr. Publ., 6, 238

Summary

The purpose o f this study was the comparison o f three different methods for estimations o f the percent of body fat. Forty eight young men, 18-20 years old, were tested for the percent o f body fat as determined by each o f three methods: skinfold fat measurement, riear-infrared spectrophotometry and bioelectrical impedance. The results showed that a corre­ lation coefficient o f 0.72 existed between the percent o f body fat as determined by spectrophotometry and the percent of body fat as determined by bioelectrical impedance, and that a correlation coefficient o f 0.71 existed between the percent of body fat determined by skinfold fat measurement arid the percent o f body fat as determined by spectrophotometry. No significant intermethod differences were obserwed for estimation o f the percent o f body fat.