Body Pro 2 背後的科學 – 身體組成

The Science Behind Body Pro 2 – Body Composition

什麼是身體組成?

說到體重,單憑身體質量指數(BMI)可能無法呈現全貌。事實上,重要的科學文獻評論指出,BMI 越來越明顯地是一個不良的體脂肪百分比指標,也無法反映身體不同部位所儲存的脂肪量(1)。BMI 的局限性顯而易見——單獨使用時,它過度簡化了健康評估,忽略了肌肉量、骨密度和身體組成等關鍵因素。為了更清晰、更準確地了解身體狀況,估算身體組成至關重要。身體組成是指身體中瘦體重與脂肪量的比例。瘦體重可進一步細分為肌肉量、水分百分比和骨量(2)。

Body Pro 2 測量身體組成:脂肪量、肌肉量、水分百分比和骨量。透過測量,Withings Body Pro 2 可協助醫療團隊更全面地了解患者的整體健康狀況。

這有什麼重要性?

肥胖和體脂肪分佈是慢性疾病的既定風險因素。3脂肪在維持健康方面扮演著重要角色——它讓身體能夠儲存能量以支持新陳代謝。然而,過多的體脂肪量與某些健康風險有關,包括心臟病、乳癌和大腸直腸癌(4)。在腹部等部位積聚過多儲存脂肪,可能導致罹患疾病的風險升高(5,6)。由於身體組成不斷變化,因此長期使用相同的測量方法至關重要。

什麼是健康的體脂肪水平?

與體重不同,身體組成不應被單獨解讀為一個數值,因為必須結合性別、年齡和新陳代謝來綜合考量。

根據定義,健康的身體組成包含較低比例的體脂肪,以及較高比例的非脂肪量。首先,男性與女性的健康體脂肪水平各不相同。因此,體脂肪百分比結果通常依年齡和性別按以下類別進行分類:

女性體脂肪範圍

女性身體需要更多脂肪以維持良好的荷爾蒙平衡,以及健康規律的月經週期。女性的體脂肪通常比男性高出6至11%。

男性體脂肪範圍

對於20至39歲的男性,體脂肪百分比超過25%即被視為肥胖。這意味著體重中脂肪所佔的比例不應超過四分之一。

身體組成通常如何測量?

有許多方法可以測定體脂肪、肌肉量、水分百分比和骨量。隨著患者年齡增長,其瘦肌肉逐漸減少,因此關注身體組成至關重要。

測量身體組成的方法有多種:

方法一 – 生物電阻抗分析法(BIA)

生物電阻抗分析法是一種簡單且非侵入性的體脂肪測量方式。透過這項技術,一道無法察覺的電流被送入人體,藉由測量電壓,可以計算出電阻,進而求得阻抗值。演算法將阻抗測量值與年齡、體重、身高和性別等其他因素整合,以評估個人的身體組成,包括水分百分比、脂肪量和肌肉量。

方法二 – 皮膚褶皺卡尺

透過測量身體特定部位皮膚褶皺的厚度,可以估算出總脂肪量,再藉由對應圖表推算出體脂肪百分比。

方法三 – 身體圍度測量

在此方法中,捲尺被環繞於腰部、頸部和臀部進行測量。根據美國疾病管制與預防中心(CDC)的說法,身體圍度可作為初步篩查工具,但不應單獨用於評估個人的體脂肪水平或整體健康狀況。建議由合格的醫療保健專業人員進行全面的健康評估,以準確評估個人的健康狀況和潛在風險(7)。

方法四 – 雙能量X光吸收儀(DEXA)

DEXA 掃描在臨床環境中進行,利用光譜影像(X光)測量骨礦物質密度。DEXA 提供組織組成的詳細資訊,並能以經過驗證的精確度區分瘦組織量和脂肪組織量(8)。

雙能量X光吸收儀(DEXA)掃描通常被視為測量脂肪量的黃金標準,但與 BIA 相比,仍存在一些缺點。DEXA 只能在受監督的臨床環境中進行,且成本過高、耗時且不便於日常體脂肪水平的有效監測。雖然 BIA 在精確數值上的準確度不及 DEXA,但在相似條件下比較兩次測量時,能準確顯示體脂肪的變化(9)。這項技術在測量體脂肪變化方面非常實用,有助於提供更全面的整體健康概況。

Body Pro 2 配備多頻率生物電阻抗分析技術,可提供準確且可重複的身體組成測量結果。

Body Pro 2 如何測量患者的身體組成?

BIA 的應用

生物電阻抗分析法(BIA),又稱生物阻抗法,是測量生物組織對低電壓電流流動的阻力。人體由不同類型的組織構成,各組織的導電性各異。電流主要通過導電性最強的組織,例如水分或肌肉。

Withings Body Pro 2 具有四個電極,附著於玻璃板表面。6.25 kHz 和 50 kHz 高頻正弦電壓在位於腳背頂端附近的兩個電極之間傳送。一道安全且無法察覺、小於 300 μArms 的電流通過身體下半部(圖3),使用者不會有任何感覺。透過測量位於腳跟附近的另外兩個電極之間的電壓降,體重計可以測量阻抗,進而計算出非脂肪體重的估算值。接著,透過與體重相減,同時計算出脂肪量。其他獨立回歸方程式用於計算總體水分和骨量。最後,肌肉量則透過從總體重中扣除體脂肪和骨量來推算。

透過測量電極之間的電壓降,BIA 可確定這些組織對激發電流的阻力水平。體重計隨後根據經科學驗證的方程式顯示身體組成測量結果,包括脂肪量、水分百分比、肌肉量和骨量。測量結果使用多個參數計算,例如下半身阻抗、體重、身高、年齡、性別和運動員體能狀況。

BIA 可提供對總體水分的可靠估算,這是評估健康個體及慢性病患者身體組成的實用技術(10)。

Body Pro 2 的科學驗證

精確的身體組成測量。

一項內部研究針對61名患者進行,其中52%為男性,48%為女性,均為非運動員的白人成年人。本研究旨在比較 Withings Body Pro 2 與 Tanita MC780 的性能。MC780 體重計採用節段式測量,使用3種頻率測量身體組成,是經 FDA 批准的 IIa 類醫療設備。參與者在每台設備上各進行了3次測量。本研究結果如下所示。

研究結果顯示,Body Pro 2 與 Tanita 體重計之間的一致性程度極高,彰顯了我們阻抗測量與數值模型的卓越品質。

儘管 Withings Body Pro 2 僅測量身體下半部的阻抗,而非所有節段,但與 Tanita MC780 的相關性被發現非常強,誤差極小。此結論在圖表中清晰可見,顯示兩台設備之間存在強相關性。此外,兩種性別的脂肪百分比平均絕對誤差均低於2.5%,顯示出高度的準確性。R2 係數是一種統計量,用於表示自變量解釋因變量變異程度的程度,其值被發現為0.9。這一高 R2 值同樣代表強相關性,進一步驗證了 Withings Body Pro 2 體重計的可靠性和準確性。

總結而言,Withings Body Pro 2 在本研究中展現出卓越的性能與精準度,進一步鞏固其作為可靠健康測量工具的地位。

可重複的身體組成測量

長期監測身體組成至關重要。身體組成的趨勢變化可為患者的健康狀況提供寶貴的見解,往往比單次測量更具參考價值。例如,在減重過程中,一個人可能會遇到平台期,若感覺努力不再奏效,便可能失去動力。然而,透過追蹤身體組成,他們將能夠了解如下圖所示的脂肪量與肌肉量的變化。因此,能夠準確且持續地長期測量身體組成至關重要。

在此背景下,Withings 對 Body Pro 2 進行了嚴格的內部測試,旨在提供高度準確且可重複的測量結果。測試使用了一個模擬人體四肢行為的生產夾具,採用電阻和電容並聯的組合。夾具透過玻璃頂部的導電墊與體重計接觸,施加70公斤的重量。

以6.25 kHz和50 kHz頻率連續進行30次測量的結果高度一致,展示了 Withings Body Pro 2 卓越的重複性。在6.25 kHz下,平均相對誤差為0.13%,標準差為1.33歐姆;在50 kHz下,平均相對誤差更低,僅為0.07%,標準差為0.45歐姆。這些結果彰顯了 Withings Body Pro 2 在長期提供一致身體組成測量結果方面的可靠性,從而能以高精確度和信心追蹤健康趨勢,使其成為監測患者的寶貴工具。

Body Pro 2 採用多頻率 BIA 技術評估患者身體組成,為醫療團隊提供準確且可重複的測量結果。這使醫療保健提供者能夠每日接收患者的測量數據,促進對其進展的長期追蹤,從而提供深入的個性化建議跟進。

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1 Nuttall F. Q. (2015). Body Mass Index: Obesity, BMI, and Health: A Critical Review. Nutrition today, 50(3), 117–128. https://doi.org/10.1097/NT.0000000000000092.

2 Institute of Medicine (US) Committee on Military Nutrition Research, Marriott, B. M., & Grumstrup-Scott, J. (1990). «Body Composition and Physical Performance: Applications For the Military Services.» In Body Composition and Physical Performance: Applications For the Military Services. National Academies Press (US). https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK235943.

3 Baumgartner, R. N., Heymsfield, S. B., & Roche, A. F. (1995). «Human Body Composition and the Epidemiology of Chronic Disease.» Obesity Research, 3(1), 73-95.

https://doi.org/10.1002/j.1550-8528.1995.tb00124.x

4 Centers for Disease Control and Prevention. «About Obesity.» 2023年9月26日. https://www.cdc.gov/obesity/about-obesity/index.html

5 Shah, R. V., et al. (2014年12月). Visceral Adiposity and the Risk of Metabolic Syndrome across Body Mass Index: The MESA Study. JACC. Cardiovascular Imaging, 7(12), 1221-1235.

https://doi.org/10.1016/j.jcmg.2014.07.017

6 Després, J.-P. (2012年9月4日). Body Fat Distribution and Risk of Cardiovascular Disease: An Update. Circulation, 126(10), 1301-1313. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.111.067264

7 Centers for Disease Control and Prevention. (2023年6月9日). «Assessing Your Weight.» https://www.cdc.gov/healthyweight/assessing/index.html.

8 Wang, Z., et al. (2010年5月7日). Estimation of Percentage Body Fat by Dual-Energy X-Ray Absorptiometry: Evaluation by In Vivo Human Elemental Composition. Physics in Medicine and Biology, 55(9), 2619-2635. https://doi.org/10.1088/0031-9155/55/9/013

9 Martinoli, R., et al. (2003年11月1日). Total Body Water Estimation Using Bioelectrical Impedance: A Meta-Analysis of the Data Available in the Literature. Acta Diabetologica, 40(Suppl 1), S203-S206. https://doi.org/10.1007/s00592-003-0066-2

10 National Institutes of Health. (1996). «NIH Consensus Statement. Bioelectrical Impedance Analysis in Body Composition Measurement. National Institutes of Health Technology Assessment Conference Statement. December 12-14th, 1994.» Nutrition, 12(11-12), 749-762.