人在空气中和水里称重的重量差代表其受到的浮力。根据阿基米德原理,该浮力等于人排开水的重量,再利用水的密度即可算出人体排开水的体积,也就是人的体积。用人的重量除以体积可以得到人的密度,用这个密度去计算脂肪含量。这就是水下称重法的原理。
时间·2019-02-23
来源
·腾讯较真
瘦不瘦,有没有健康风险,不能只看体重,或是BMI,更要看脂肪含量,那怎么知道自己的脂肪含量呢?今儿,就聊这个。
目前,靠谱的测定脂肪含量的方法有8种,罗列于上图。这些方法无一例外都需要特殊器材乃至专业人员。不过你也别担心自己搞不定,这其中也不乏亲民的方法。今儿,阿栋和大家聊聊在日常中应用最广泛的两种方法:皮脂钳法和生物电阻法;另外,麻烦归麻烦,还是要谈谈脂肪含量测量的黄金标准——水下称重法。
水下称重法测脂肪含量。图片来源:rowan.edu
水下称重法,被誉为测量脂肪含量的黄金标准。为啥呢?因为它可靠,可靠到其它所有测量脂肪含量的方法都得和它比照,合格了,才能得到靠谱称号;比照完,不合格的呢,就被归为不靠谱行列了,比如近红外扫描法测脂肪含量。
这水下称重法测脂肪含量是个啥原理呢?
将某人两次称重:一次某人在空气中,另一次某人全部浸没在水中,则两次称重的重量差值即代表某人受到的浮力。根据阿基米德原理,这个浮力等于人体排开水的重量,再利用水的密度,就能算出人体排开水的体积,即人的体积。将某人的重量除以某人的体积就得到了某人的密度。有了这个人体密度就可以计算脂肪含量了。因为,如果将人体成分一分为二:脂肪和非脂肪(包括骨骼,肌肉和内脏等);平均而言,脂肪的密度约为0.9g/ml而非脂肪的密度为1.1g/ml。
路人甲,通过水下称重法测得身体密度为1.06g/ml,则他的脂肪含量为20%。
简单小结一下水下称重法的优缺点。
优点:准确度高,测量误差在2.5%以内。
缺点:不方便——需要游泳池;需要专业人员;需要测量肺内残气量;某些人可能“恐水”。
皮脂钳测皮下脂肪厚度。图片来源于网络。
皮脂钳法是应用最广泛的测定脂肪含量的方法。事实上,在奥运会备战中,皮脂钳法是各国教练和队医最常用的监测运动员脂肪含量的技术手段。它通过测量皮下脂肪厚度的方法,间接估测脂肪含量。一般而言,皮下脂肪层越厚,则脂肪含量越高;另外,在皮下脂肪厚度相同的情况下,随着年龄增大,内脏脂肪增多,因而脂肪含量会升高;再者,同样条件下,女性比男性脂肪含量高——因此通过皮脂钳法测定脂肪含量,需要确定3个因素:性别,年龄(周岁)和皮下脂肪厚度。
怎么测呢?
首先,你要有一把皮脂钳。皮脂钳,其实是一类特殊的游标卡尺,可以夹住肥肉,并测量其厚度。下图中罗列了市面上常见的皮脂钳。
图片来源:小图搜集自网络,王栋拼合成大图。
接着,你还要会捏皮下脂肪!怎么才算会捏呢?捏起指定部位的皮下脂肪达到最厚,并且不捏到肌肉,就对了!该用多大力?捏这层肥肉虽用不上洪荒之力,有一点必须指出:要是捏得不疼,十之八九捏少了。这个着实是个技术活儿。一个字儿:练!
接着,男女有别。
男性篇
皮脂钳法中,最通用的对男性的测量位置是:胸部,腹部和腿部三处。部位与手法见以下3幅图。
胸部:右胸黑色十字标记处。取腋窝与乳头连线中点处捏起,平行于该连线测量。图片来源:王栋。
腹部:肚脐右侧黑十字标记处。取肚脐右侧水平方向2.5厘米处,竖直方向捏起测量。图片来源:王栋。
腿部:右大腿黑十字标记处。取胯骨与膝盖髌骨中点连线的中点,沿竖直方向捏起测量,欲知胯骨在哪儿,见女性篇。图片来源:王栋。
女性篇
皮脂钳法中,最通用的对女性的测量位置是:手臂后侧,胯部和腿部三处。部位与手法见以下3图。
手臂后侧:右侧手臂后侧黑色十字标记处。自然站立,右肩关节与肘关节连线的中点处,沿竖直方向捏起测量。图片来源:王栋。
胯部:右胯部黑十字标记处。先确定胯骨突出部位(双手叉腰时,手所在的部位附近可以摸到一个骨头突出的部位),标记于右图中黑点部位,从胯骨突出部位竖直向上2.5cm处,沿着腹股沟方向捏起皮下脂肪层进行测量。图片来源:王栋。
腿部:右大腿黑十字标记处。取胯骨与膝盖髌骨中点连线的中点,沿竖直方向捏起测量。图片来源:王栋。
得到了皮脂钳测得的3点脂肪厚度,结合年龄与性别就可以计算脂肪含量了。
对男性而言:先计算3点脂肪厚度之和为T,单位为毫米,
再计算身体密度(简写为Db,单位g/ml)Db = 1.10938 - 0.0008267*T + 0.0000016*T*T - 0.0002574*周岁年龄
再利用公式计算脂肪含量百分比 = 497/Db - 452
举个栗子:
对女性而言:先计算3点脂肪厚度之和为T,单位为毫米
再计算身体密度(简写为Db,单位g/ml)Db = 1.099421 - 0.0009929*T + 0.0000023*T*T - 0.0001392*周岁年龄
再利用公式计算得到脂肪含量百分比 = 476/Db - 428
举个栗子:
说了这么些,咱小结下皮脂钳法测量脂肪含量的优缺点。
优点:设备成本低;较方便;结果较准确,测量误差在3.5%以内;测量受被试者身体含水量的影响很小,很适合运动员使用。
缺点:需要测量人员技能娴熟,新手需要练习。
医疗体系中的生物电阻法测脂肪含量。图片来源:healthcentre.it
除了皮脂钳之外,生活中另一种常用的测量脂肪含量的法子是生物电阻法。
生物电阻法在测量中,将人体简化看做一个导体。身体的不同组分,例如脂肪和非脂肪有着不同的导电属性。非脂肪组织中,例如肌肉,含水量往往超过5/6。虽然纯水不导电,但是人体中存在的水中都溶解了大量电解质,因而可以导电。因此,人体的非脂肪组织通常是电的良导体,电阻较小。相反,脂肪组织中,不导电的脂肪占了绝大多数,含水量较低,因而脂肪组织的电阻较大。从这个角度来讲,发福了,其实是“你电阻变大了!”
生物电阻法,通过测量电阻来测定脂肪含量,其实测量的是人体的含水量,因而这种方法测脂肪含量极易受人体含水量的影响。在科研或者医疗体系下,应用生物电阻法时,会要求受试者平躺于绝缘的测试台上接受至少4个电极监测;4小时内未曾进食喝水或者洗澡;12小时内不曾剧烈运动;不在使用利尿剂;不能憋尿;甚至不能在短时间内吃过巧克力或者咖啡这些有利尿作用的食品:因为这些因素都会影响测试结果,带来测试误差。由于这些因素,加之人体并非理想化的导体,生物电阻法测试脂肪含量的误差较大,达到了3.5-5%。
各式各样的体脂称。图片来源:王栋。
尽管生物电阻法测量脂肪含量的误差较大,不过它简单方便,受试者不用经历水下称重或者皮脂钳夹肉这些麻烦,就能有结果。因而,越来越多的商家推出了基于生物电阻法的体脂称。这个不用阿栋教,你按着厂家的使用说明书做就可以了。值得指出的是,不管厂商如何标榜,体脂称的测量误差都是靠谱方法中误差相对比较大的。考虑到科研、医疗体系的专业人士在严格操作下都避免不了3.5-5%的误差;那么市面上买到的体脂称,用户在日常生活中使用,更加难以控制身体的含水量到理想的测量条件,那么认定其测量误差大于5%一点都不为过。
小结下生物电阻法测脂肪含量的优缺点吧。
优点:操作简单方便,不需要专业技能。
缺点:测量结果极易受身体含水量变化影响,测量结果误差较大,在科研,医疗体系中测量误差在3.5-5%;日常所用体脂称的测量误差往往在5%以上;女性在经期身体含水量可能波动,不宜采用此法;有意思的是,对经常运动的人,生物电阻法测量误差尤其大。
介绍了这么些方法,怎么选呢?还真不能给出一个绝对的回答,因为不同的方法,各有优势劣势。在这里,阿栋从结果准确度(准确指数),经济成本(经济指数)和测量简易性(方便指数)3个角度给大家小结一下今天详细介绍的3中方法的不同特点,见下表。
水下称重法虽然准确度高,但是由于操作成本高,难以大规模应用于普通人的生活。因此,相对成本较低、操作简单又有较高准确度的皮脂钳法与生物电阻法就成了应用最广的方法。你图省事儿,那买个体脂称就能满足需求;要是你经常运动,那我建议你学会皮脂钳法,因为生物电阻法对于经常运动的人,测量误差尤其大。
假如你有幸在同一天,使用不同的方法测量了自己的脂肪含量,结果发现不一样,一脸懵逼!别担心。
如上表所示,三种方法测得路人丁的脂肪含量分别为22.5%,21.5%和26.0%,都不一样!怎么回事儿呢?水下称重法测得他的脂肪含量为22.5%,考虑到2.5%的测量误差,其实代表的是路人丁的脂肪含量在20.0 ~ 25.0%之间。对于其他方法的测试结果,同样要考虑测量误差。如上表最后一行蓝字所示,考虑测量误差后,不同方法的测定结果也就吻合了。正因为不同方法之间存在不同程度的误差,阿栋建议大家,在监测自己的脂肪含量过程中,不要比较不同方法的测试结果。要比较,就比较同一个皮脂钳,同一个测量者在不同阶段测得的结果;或者同一台体脂称在不同阶段的结果,这样才靠谱儿。
1Heyward, V.H., Advanced Fitness Assessment and Exercise Prescription, 5th Edition. 2006, Champaign, IL: Human Kinetics.
2ACSM's Resources for the Personal Trainer. 2013: Lippincott Williams & Wilkins.
3 ACSM's Resource Manual for Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 6th Edition. 2010 Wolters Kluwer; Lippincott Williams & Wilkins: Baltimore.
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