Во второй половине 20-го века в отдельное направление биологии и медицины выделилось изучение состава тела. Важность оценки состава тела объясняется тем, что распространенный индекс массы тела не вполне адекватно отражает степень жироотложения.
Ниже пример двух женщин с одинаковыми данными, при одинаковых росте и весе у них заведомо разный состав тела.
В двухкомпонентной модели масса тела представлена как сумма жировой массы тела ЖМТ и безжировой массы тела БМТ. Жировая масса и безжировая имеют разную плотность, соответственно порядка 0,9 и 1,1 г/см3. С 1981 года понятия тощая масса и безжировая масса не различаются. Существуют и более сложные модели состава тела, с определением количества общей воды, мышц и костной массы.
Способов непосредственного (прямого) измерения состава тела живого организма по компонентам в настоящее время нет, и все существующие методы являются непрямыми. Из современных методов наиболее практичен и удобен биоимпедансный анализ состава тела, основанный на измерении электрического сопротивления (электрической проводимости) различных участков тела или тела в целом. Приборы для подобных измерений называются биоимпедансными анализаторами. В быту упрощенные аппараты подобного рода обычно объединяются с напольными весами и называются весами-жироанализаторами.
Входящее в название прибора слово импеданс означает полное электрическое сопротивление. Из курса физики мы знаем, что полное электрическое сопротивление на переменном токе составляется из активного сопротивления и реактивного сопротивления. Активное сопротивление в нашем случае определяется проводящими жидкостями организма (клеточными и внеклеточными). Чистый жир же является хорошим электрическим изолятором и электрической проводимостью не обладает.
Жировая ткань некоторой электрической проводимостью обладает ввиду наличия в ней воды и соединительных тканей, но ее электрическая проводимость в 5-20 раз ниже, чем безжировой массы тела. Не проводит электрический ток также и чистая вода, но в организме все жидкости содержат соли, что делает их токопроводящими. В первом приближении, при измерении электропроводности человеческого тела мы бы получили оценку содержания воды в организме.
Биоимпедансометры, кроме измерения импеданса на переменном токе позволяют измерять, помимо активного сопротивления и реактивное. Из школьной физики мы должны помнить, что реактивное сопротивление оказывают конденсаторы и катушки индуктивности. Наличие «катушек индуктивности» в человеческом организме не доказано, а вот конденсаторов полно – свыше ста триллионов (это единица с 14 нулями). Конденсатором является каждая клетка тела.
Если вы помните, то конденсатор состоит из токопроводящих обкладок и непроводящего изолятора-диэлектрика между ними. В организме обкладками являются проводящие жидкости организма (межклеточная и внутриклеточная жидкости), а диэлектриком – клеточные мембраны, состоящие из белков и жиров. Конденсаторы, несмотря на то, что обкладки разделены непроводящим диэлектриком, переменный электрический ток проводят, причем тем лучше, чем выше частота переменного тока. Оттого и имеет полное электрическое сопротивление (импеданс) организма две составляющие – активную и реактивную, притом соотношение между этими компонентами импеданса зависит от частоты тока.
Наиболее простые биоимпедансометры, к которым относятся и бытовые, проводят измерение всего на одной частоте (как правило, 50 кГц) при безопасном токе от 0,1 мА до 1 мА (меньший ток был бы подвержен влиянию шумов, а больший создавал бы нежелательные эффекты в организме человека). В частности, биоимпедансометрия противопоказана людям со вживленными кардиостимуляторами.
На частоте 50 кГц можно получить оценку объема внеклеточной жидкости путем отдельного измерения реактивной составляющей импеданса. Еще один параметр состава тела, который можно оценивать интегральным методом на частоте 50 кГц, это скелетно-мышечная масса.
Одночастотная методика позволяет также оценить уровень основного обмена (УОО) человека. УОО вычисляется программным обеспечением биоимпедансометра. Чересчур доверять объявленным вам после биоимпедансного анализа значениям УОО не стоит. Этот метод наиболее точен для средних значений УОО (от 1300 до 1700 ккал), и дает завышенные оценки при малых значениях УОО и заниженные при бóльших значениях, также не реагирует на снижение УОО после голодания или неполноценного питания (например, для целей похудения).
На рисунке ниже схематически изображено прохождение токов низкой и высокой частоты через биологический объект.
Все вышесказанное поясняет, что оцененные в результате биоимпедансного анализа характеристики человека носят вероятностный характер и достоверны настолько, насколько обмеряемый человек близок к средним характеристикам той группы людей, на которой анализаторы калибровались, а калибруются они обычно по национальным группам.
Для повышения точности результата в бытовой жироанализатор требуется ввести общую характеристику (половая принадлежность мужчина или женщина, иногда режим с более тонкой градацией ребенок или атлет), а затем уже уточнить рост и возраст. На основе всех этих дополнительных параметров результаты измерения уточняются, в частности с учетом того, что с возрастом уменьшается среднее содержание воды в организме, а распределение жировых масс у мужчин и женщин отличается.
Погрешность биоимпедансометра возрастает, если измеряемый объект не вполне «стандартен». Скажем, распределение жира по мужскому типу у женщины или наоборот.
Существуют различные схемы расположения электродов биоимпедансометра на теле человека. Так, некоторые модели анализаторов фирмы Omron измеряют импеданс двух рук и верхней части туловища, и на основе этого единственного измерения дают оценку состава всего тела, хотя по факту оценивается состав лишь верхней части тела. Дополнительно к полу и возрасту подобные жироанализаторы требуют ввода веса человека.
Существует и курьезный карманный «жироанализатор» для домашнего пользования размером с пачку сигарет, где контакт с токовыми электродами осуществляется через 2 пальца рук. И наоборот, состав лишь нижней части тела оценивают совмещенные с весами жироанализаторы фирмы Tanita и многих прочих фирм, в т.ч. и Omron.
Обобщение делается, разумеется, на все тело, что предполагает, как и в вышеописанных анализаторах верхней части тела, достоверность результатов лишь при соответствии объекта измерения некоторому стандартному. Два описанных типа анализаторов также весьма чувствительны ко времени дня – в течение дня жидкости тела постепенно смещаются к нижним конечностям (вполне приличные с утра ноги отекают к вечеру в районе голени и лодыжки). При использовании электродов для рук и ног влияние этих отклонений на результаты уменьшается (к вечеру уменьшившееся сопротивление нижней части тела компенсируется увеличившимся сопротивлением верхней части).
Электроды в биоимпедансных анализаторах, совмещенных с весами, являются неотъемлемой частью конструкции. Обследуемый человек становится на весы, при этом подошвы его ног соприкасаются с вмонтированными в платформу весов электродами. Помимо этого, необходимо взяться руками за специальные ручки с электродами для рук, если таковые предусмотрены конструкцией.
Для измерения процента жира бытовым жироанализатором рекомендуется проводить измерения в одно и то же время, не ранее чем через 2 часа после приема пищи или приема ванны. При необходимости вполне возможно проводить измерения утром после пробуждения (совместно со взвешиванием), перед обедом или вечером перед отходом ко сну. Но для отслеживания динамики лучше всего делать это в одно и то же время.
В некоторых инструкциях к бытовым биоимпедансометрам советуют проводить измерения только вечером, т.к. утром организм обезвожен. Однако дневные и вечерние измерения недостоверны по измерению веса, который все-таки лучше измерять утром после пробуждения и посещения туалета.
Нет смысла измерять процент жира стазу после интенсивных физических упражнений, после употребления алкоголя или большого количества воды. Все вышеописанное меняет содержание воды в организме, а тем самым и расчетный состав тела. Ближе 7 м от биоимпедансометра при проведении измерений не должны работать сотовые телефоны, вай-фай рутеры и прочие источники электромагнитных излучений, т.к. стоящий на электродах биоимпедансометра человек представляет собой антенну для приема подобных излучений, что вносит искажения в результаты измерения.
В зависимости от места накопления жир в организме делится на висцеральный (внутренний) и подкожный. Висцеральный жир окружает внутренние органы, что ведет к повышенному содержанию жира в кровотоке и может приводить к диабету. Подкожный жир располагается вокруг желудка, а также на плечах, бедрах и голени. Непосредственно с риском развития заболеваний он не связан, но увеличивает нагрузку на сердце и вызывает другие осложнения.
Показания бытовых жироанализаторов могут значительно отличаться от фактических у лиц престарелого возраста (обычно вводимый возраст ограничен диапазоном 10-80 лет), людей с повышенной температурой тела, представителей силовых видов спорта (если в жироанализаторе не предусмотрен для них специальный режим «атлет»), у пациентов, подвергающихся гемодиализу, пациентов с остеопорозом, беременных женщин и людей с отеками.
Количество висцерального жира в бытовых жироанализаторах обычно оценивается не в абсолютном количестве, а в абстрактных уровнях, интерпретация которых производится по прилагаемой к прибору инструкции как норма, высокий уровень и очень высокий.
Иногда возможно появление на дисплее специальной ошибки, указывающей на сухость ступней (и/или ладоней). В этом случае необходимо протереть ладони или ступни мокрым полотенцем и повторить измерение.
Надеемся, что теперь вы разобрались с устройством своего домашнего жироанализатора и будете правильно им пользоваться.
