测量体成分
教练和运动员都会不同程度地关注体成分。速度和有氧耐力型运动项目(如跑步)、有体重级别的运动项目(如摔跤)和审美性运动项目(如花样滑冰、体操、跳水等)对体成分关注得更多。因为体成分的测量会影响运动员对身体的认知(可能会改善饮食失调),影响教练制订运动员的训练计划,所以必须使用精确的仪器来测量,并由专业人士来为运动员解读测量结果(从健康和项目特征的角度)。
➤ 体成分—— 一种关于去脂体重和脂肪量对比的评价指标。
文 献 研 究 中 采 用 的 体 成 分 测 试 方 法 包 括 双 能 X 射 线 吸 收 法(DEXA)、水下称重法、皮褶法、生物电阻抗法(Bioelectrical Impedance Analysis, BIA)、稀释法,空气置换法(Bod Pod)、近红外交互法、磁共振成像法(MRI)和磁共振波谱法(Magnetic Resonance Spectroscopy,MRS)。这些不同技术所测量的身体组成成分并不一样,可能包括脂肪、去脂体重、骨矿物质含量、体内总水量、细胞外液、总脂肪组织及其附属组织(内脏脂肪、皮下脂肪和肌肉脂肪)、骨骼肌、部分器官和异常脂肪(Lee and Gallagher,2008)。
由于测量仪器的方便性,常用的场地测量方法包括身体质量指数(Body Mass Index,BMI)、皮褶法和生物电阻抗法。在大学参加训练的运动员以及那些有机会接触到专业训练设施的运动员可能会使用更准确的方法来,这些方法包括双能X射线吸收法、空气置换法和水下称重法。
场地测量法
评估体成分的场地测量法所涉及的测试仪器/设备必须便携,测试流程简单,并且能在短时间内为多人进行测试。如何对这几种测量方法进行比较?这几种测量方法之间的主要区别是什么?首先,了解运动营养专家经常使用的场地测量法是非常重要的。BMI是一种简单的评估方法,是用体重千克数除以身高米数的平方得出的结果。根据测量结果,可以将人分为偏瘦、正常、超重和肥胖四类。BMI是衡量人群肥胖率的一种简单方法,但是它不太适用于评估单个个体。表11.1列出了世界卫生组织(World Health Organization,WHO)使用的一些BMI范围。
“(美国)全国健康与营养研究调查(NHANES)”是一个由美国卫生和公共服务部创建并主持的研究调查项目,其在身体检查中测量BMI(包括身体检查和面谈两种方式)。NHANES评估美国成人和儿童的健康和营养状况,并追踪一段时间,以便确定某种疾病或引起某种疾病的危险因素的普遍度(美国卫生和公共服务部,以及疾病控制与预防中心,2009,2010)。
此表已被简化以显示主要类别。
[ 表 格 来 源 说 明 :From World Health Organization, BMI Classification.]测量BMI不会给身体带来创伤,而且只需要一部精确的体重秤和测距仪即可(用来测量身高)。BMI的缺点就是它不评估实际的体成分,也不区分脂肪组织和肌肉组织。因为肌肉比脂肪的密度大、同等体积的肌肉要比脂肪重,所以BMI可能高估了肌肉发达人群的身体脂肪含量(Witt and Bush,2005)。此外,BMI也会高估体型较大的人的身体脂肪含量(Ortiz-Hernández et al., 2008)。例如,一位专业跑卫身高1.75米,体重95.5千克,身体脂肪比例为8%。那么他的BMI为31.2。根据BMI的范围,这位运动员会被归类为肥胖人士。但是8%的脂肪表明运动员并不是肥胖人士或超肥胖人士。这个例子说明,运用BMI来对运动员进行分类存在一定局限性。
一方面,BMI可能高估肌肉发达人群的身体脂肪含量,但另一方面,BMI也可能会低估肌肉不发达人群的身体脂肪含量(Chang et al.,2003;Jones et al.,2003)。使用NHANES数据进行分析的一项研究显示,BMI不能准确诊断肥胖,特别是不能准确诊断男性、老年人和BMI处于中间范围的人群。所以,BMI只能用来评估基于人群的肥胖率,而不能用于评估个体的健康状况(Romero-Corral et al.,2008)。BMI常被用以估算人群的体重身高比率,但不是用于在没有其他临床测量的情况下,评估个体是偏胖还是偏瘦的工具(Piers et al.,2000)。
教练员通常使用皮褶法来。这一方法是通过测量身体不同部位的皮褶厚度来计算身体脂肪百分比。测试时,测试人员用拇指和食指捏起一小块皮肤,使皮肤远离下面的肌肉,然后用皮褶钳夹住皮肤,然后在2秒内完成皮褶钳上数值的读取。
➤ 皮褶法——用来测量皮肤厚度的一种工具,然后可以根据测量的数据来估计身体脂肪含量。
测试人员通常选用三个部位的皮褶。男性选用胸部、腹部和大腿部的皮褶。女性采用三头肌、前腰和大腿部的皮褶(见图11.1)。常见的5处测量部位是三头肌、肩胛、前腰、腹部和大腿部(McArdle and Katch,2005)。有时候也会使用胸部和二头肌的皮褶。将这些皮褶测量数据(每个测量部位都测量2~3次,然后计算平均值)代入公式可以算出人体的脂肪含量。皮褶法有以下几个优点:
■ 简单(如果使用者经过良好培训,能熟练掌握测试技术)。
■ 迅捷。
■ 无创和廉价。
但是,皮褶法也存在几点不足。首先,测试人员间的差异性(如这次测试和下次测试的操作人员不同)和廉价的皮褶钳可能导致测试准确性的下降。其次,通过皮褶法测得的皮褶厚度可以代入100多个公式来估计身体脂肪含量,这些不同的公式算出的身体脂肪含量会有所差异。最后,每位测量人员选用的7处测量部位可能不一样。这些因素都会使测量结果的可靠性和有效性大打折扣。使用皮褶法得到的体成分结果与水下称重法的测量结果存在±3%~5%的差异(McArdle and Katch,2005)
➤ 水下称重法——受试者浸入水中,然后使用阿基米德的浮力原理(排开液体的质量可以计算出来)来确定受试者体成分的一种测试方法。水中体重测定法假定脂肪组织和非脂肪组织的密度是恒定的,非脂肪组织的密度大于水,而脂肪组织的密度小于水。
生物电阻抗法测量的是射频阻抗和射频交流电流(Lukaski et al., 1985)。因为水分和电解液都会影响外加电流的阻抗,所以生物电阻抗法通过测量全身水分含量,间接地确定去脂体重(Lukaski et al.,1985)。生物电阻抗法方便、快捷、经济实惠,且整个操作过程基本不需要任何专门知识。但是,它不能准确的短期变化,也不能准确测量肥胖人群(可能会低估身体脂肪含量)和非常瘦的人群(可能会高估身体脂肪含量)的体成分(Sun et al.,2005)。最后,体液平衡的细微变化也会影响测量结果(Saunders et al.,1998)。
➤ 生物电阻抗法——通过测量穿过身体的一小部分电流的流量来的方法。该方法通过测量身体总水量来确定身体的总脂肪量。
实验室测量法在通常情况下,实验室测量法比现场测量法更能准确地测量体成分。但是实验室测量法比现场测量法昂贵且耗时。因此,实验室测量法主要在实验室中使用而不是在场地使用。Bod Pod使用空气置换的方式来测量身体密度(根据质量和体积)。Bod Pod通过体重秤获取体重值,通过测量人体进入气体舱前后舱内气体的体积来获得身体的体积值。该测量方法使用密度计原理来从身体密度中获取体成分测量数据(McCrory et al.,1998)。这种方法将身体分为脂肪组织和非脂肪组织两个部分。紧实的非脂肪组织包括蛋白质、水、矿物质和糖原,而脂肪组织只包括脂肪。
➤ Bod Pod——是一种蛋形设备。运动员进入蛋形舱内即可测量体成分。该设备使用空气置换法来测量身体密度(根据体重和体积)。
Bod Pod无创简单易用,整个测量过程只需5分钟。Bod Pod还有以下几个优点:
■ 被测试者感到舒适(除非测试者患幽闭恐惧症)。
■ 提供静息代谢率(Resting Metabolic Rate,RMR)和总能量消耗(Total Energy Expenditure,TEE)测量数据。
■ 操作人员不需持有技术人员证书。
■ 设备可以随时移动(可以将设备推至其他地方)。
■ 最大可以容纳身高2.1米、重达250千克的被测试者。
作为一项较新的技术,Bod Pod也和其他之前的体成分测量方法进行了比较。在一项对Bod Pod和双能X射线吸收法进行比较的研究中,研究人员使用这两种方法测量了160位男性(32±11岁)的体成分。双能X射线吸收法和Bod Pod的体脂百分比分别为19.4±6.8和21.6±8.4。这两种方法的相关性非常高,但是这两种方法得到的体脂百分比差异达2.2%(p<0.01)。并且二者之间的差异会随被测试者身体脂肪含量的增加而增大(Ball and Altena, 2004)。这则研究显示,测量数据会因为方法的不同而存在差异。因此,如果运动员在一段时间内使用不同的测量方法来,那么体成分出现差异可能不完全是身体脂肪量增加或减少的结果。
在一项以美国大学联赛I级田径女运动员为研究对象的研究中,研究人员将Bod Pod与水下测重法、双能X射线吸收法和皮褶法得到的结果进行了对比。结果表明,与水下测重法相比,Bod Pod法显著高估了身体脂肪含量,且Bod Pod的测量数值与双能X射线吸收法的测量数据也存在显著差异。用皮褶法测量的身体脂肪含量与用Bod Pod测量的身体脂肪含量差别不大。如果这则研究中的皮褶数据与Bod Pod数据没有显著差异,那么相比于Bod Pod,皮褶法是一种的更经济高效的方法(Bentzur et al.,2008)。另一项研究也发现,使用皮褶法得到的数据与使用Bod Pod得出的数据一样。在这则研究中,研究人员用水下测重法对Bod Pod测量的30名高中男生的体脂百分比数据进行了验证。为了与水下测重法测出的数据相比较,研究人员还使用近红外交互法、生物电阻抗法和皮褶法测量了身体脂肪含量。结果表明,近红外交互法和Bod Pod具有显著的恒定误差和总误差。Bod Pod的总误差在接受范围内,但是其恒定误差却明显高于水下称重法测出的数据,这表明Bod Pod是一种的可接受的方法,但是并不比皮褶测试法更好。
双能X射线吸收测定法的工作原理是放射两个离散能级的X射线(辐射量较低),然后这两个X射线形成一个光束,从后往前直接进入人体(Lukaski,1993)。双能X射线吸收法的测试原理是,进入一个复杂物体的X射线光束会受物体的组成、厚度和其他成分的影响而变弱。因此,当X射线的能量穿过人体时,与触及软组织相比,触及骨骼后的X射线强度下降更多(Lukaski,1993)。双能X射线吸收法是一种快捷、无创、精确和可重复利用的一种测量方式。和其他测量体成分的方法一样,双能X射线吸收法也有优缺点。在测量老年人群时,与以四组分模型为基础的测量方法相比,双能X射线吸收法对脂肪量、体脂百分比和去脂体重的测量结果差异显著。这意味着该方法可能不适于测量这类人群的体成分(Moon et al.,2009;Tvlavsky et al.,2008)。
无论使用哪种方法来测量运动员的体成分,重要的是,在改变现有营养或训练方案前,应该先进行一段时间的体成分和体重监控。通过和体重,教练员可以有效确定体重实际增加或减少的类型(肌肉、脂肪还是水分)。
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