一種人體體成分的檢測方法
2023-05-26 18:43:06 1
專利名稱：一種人體體成分的檢測方法
技術領域：
本發明屬於人體體成份檢測技術領域。
背景技術：
人體主要由水分、蛋白質、骨骼、肌肉及脂肪等主要成份組成。定量測量各種成份稱為身體成份分析。最近幾年，由於肥胖對身體健康的危害引起越來越多人的關注，身體成份分析也得到很大的發展。脂肪重量與體重之比超過一定數值稱為肥胖，可能引發許多疾病。在醫學上，經常通過檢查人體成份來判斷疾病的緩和情況或監視疾病的發展。而肥胖患者採用體育鍛鍊來減少體重時，測量身體的成份，能夠合理的評價體育鍛鍊的功效。另外，在身體成份分析的基礎上，可以診斷兒童少年的身體發育狀況和老年人的營養狀況，特別是對於一些患者，測量身體不同部分的水分分布可以幫助醫生診斷和治療疾病。對需要控制體重的運動員來說，正確判斷運動員是脂肪增多，還是肌肉增多而造成體重增加是十分重要的。如果判斷錯誤，將導致減少運動員運動壽命。為此，進行體成份分析儀和體成份分析方法的研究，日趨被人們所重視。
生物電阻抗法(BIA)是一種無創傷、簡便、安全的測量方法，它採用微弱的交流電通過人體，同時測量人體的身高和體重。根據這些測量數據計算出細胞內外液體及身體脂肪含量等身體成份。
現有技術中採用生物電阻抗方法的專用測量儀器是根據一般的生物電阻抗測量方法設計的。受試者用手握住電極，測量身體的電阻抗。也有雙足踏在電極板上，測量身體的電阻抗。在測試前輸入受試者的性別、年齡、體重和身高，然後對身體成份進行分析，結果顯示在屏幕上。計算結果只有脂肪重量和脂肪率，其優點是結構簡單、易於操作。但是它的測試儀器是單一頻率，而且僅測量人體局部的電阻抗，前者是測雙上肢，後者是測雙下肢。由於對測試範圍有局限性，其結果會有一定的誤差，對某些人群誤差較大；另外，受試者或操作者需要通過鍵盤輸入受試者的體重和身高。
發明內容
為了解決現有檢測人體體成份方法具有一定局限性的問題，本發明提供了一種根據中國人的人種特點專門設計的檢測方法。
本發明的技術方案為一種人體體成份的檢測方法，包含利用微處理器中固化程序計算人體成份的步驟，其特徵在於該方法的步驟如下1)向所述微處理器中輸入受試者的年齡和性別；
2)分別利用身高計、體重計測量受試者的身高和體重，並經A/D轉換器送入所述微處理器；3)利用電阻測量系統分別在50KHz、250KHz、500KHz三種測量頻率下測量出受試者右手左腳、左手右腳間的生物電阻抗，送入所述微處理器，由微處理器處理分別選取三種頻率下測得電阻抗的最小值記為Z50、Z250和Z500，單位為Ω；4)利用所述微處理器中固化的下述經驗公式計算受試者整體的細胞外液、總水重和瘦體重，細胞外液EXF=B0+B1H2Z50+B2W,]]>總水重TF=B3+B4H2Z250+B5W,]]>瘦體重LBM=B6+B7H2Z500+B8W,]]>式中H表示受試者的身高，單位為cm；W表示受試者的體重，單位為kg；B0～B8為經驗計算係數，隨年齡的增加而遞增，B0男子為2～18，女子為1～16；B1男子為0.01～2.2，女子為0.04～3.5；B2男子為0.02～2.8，女子為0.02～3.9；B3男子為3～17，女子為1～19；B4男子為0.1～2.2，女子為0.05～4.6；B5男子為0.01～4.7，女子為0.005～3.8；B6男子為7～22，女子為3～18；B7男子為0.01～2.9，女子為0.01～4.9；B8男子為0.1～5.3，女子為0.1～5.8；對於係數B0、B3、B6，中年、老年均比青年增加1.5～6，對於係數B1、B4、B7，中年、老年均比青年增加0.05～1.6，對於係數B2、B5、B8，中年、老年均比青年增加0.07～4.2；5)根據所述微處理器中固化的國家體育總局2000年公開的《中國國民體質監測系統的研究》中各年齡男女平均體重表，確定受試者的標準體重BW；6)利用所述微處理器中固化的下列經驗公式計算出下述16個參考指標，細胞內液InF＝TF-EXF；肌肉重SLM＝TF/0.73；蛋白質PM＝SLM-TF；骨質重MM＝LBM-PM；脂肪重FM＝W-LBM；水腫測試EE＝EXF/TF；肥胖度OD＝(W/BW)*100；體質指數BMI＝(W/H2)*100；脂肪百分比FM％＝(FM/W)*100％；
標準肌肉BM＝c×H+d，其中，c＝0.7～0.9，d＝80～100；肌肉控制MC＝BM-SLM；當W＜BW，體重控制WC＝BW-W，脂肪控制FC＝WC-MC，當W≥BW，脂肪控制 體重控制WC＝MC+FC；目標體重TW＝W+WC；體成分分布評分＝-7.22+0.21×FW％+95×(SLM/BM)；基礎代謝率 本發明所述的根據中國人的人種特點專門設計的檢測方法，可快速地測量和計算出多項身體成份的準確數據。
本發明所述方法與國內外檢測方法比較如下日本生產了一種歐姆龍身體脂肪測量器(HBF-301)，它的檢測方法是用單一信號頻率50KHz測量雙手的生物電阻抗，因此得到的指標單一，只能給出體脂肪率和瘦體重。用本發明所述方法和日本歐姆龍身體脂肪測量器(HBF-301)所用檢測方法測試青年、中年、老年的脂肪值，並對它們的測試結果按男女分別進行t檢驗，發現青年男子、青年女子、中年女子三組，兩種檢測方法得到的檢測結果無顯著性差異；對中年男子，老年男子，老年女子三組，兩種檢測方法得到的檢測結果有顯著性差異。分析原因，其一是由於人體的脂肪分布大多在中下腹部，用雙手的生物電阻抗值來計算全身的體脂肪量勢必誤差較大；其二是日本檢測方法未考慮水腫、年齡的影響，而且是單一頻率。
由北京軍區軍事醫學研究所研製的人體脂肪分析儀(BFA-100)的檢測方法也同樣只用單一信號頻率50KHz進行檢測，測量指標單一，只能給出體脂肪率和瘦體重。
美國的Inbody所使用的檢測方法中的計算公式不適合於中國人，不是針對中國人得出的。尤其是它的標準值、打分系統都採用的是國外的數據，例如標準身高為176cm，顯然高於中國人的平均身高，是不符合中國人的情況的。
由於人的種族不同、食物結構不同、生活的環境不同造成體成份各異，因此西方國家檢測裝置所採用的檢測方法不宜測試中國人。而本發明所述方法是根據中國人體的特徵設計的，並適合亞洲人群，並考慮到年齡、水腫和女子絕經等影響，在相應的經驗計算公式中將這些因素考慮在內，使檢測結果更準確。同時，我們根據檢測的指標，根據中國人的脂肪分布規律，設計體成分分布評分，以受測者體脂肪百分比和肌肉比例的不同權重來評價受測者的體成分分布，分數越高，則受測者體內肌肉含量比例越高，體成分分布越趨於合理。
圖1為一種人體體成份測試儀的示意圖。
圖2為圖1所示測試儀的原理結構框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖詳細闡述本發明。
如圖1所示，人體體成份測試儀的主體為內置控制系統的站立平臺，身高計103設置在站立平臺的延伸立柱上，體重計102設置在站立平臺的底盤上，具有語音提示的觸摸電屏顯示器104安裝在站立平臺的看臺上。列印輸出裝置的出紙埠105設置在控制箱朝向受試者的一方。採集人體各部分數據的8個電極(101a，101b，101c，101d，101e，101f，101g，101h)分別設置在站立平臺的不同部位。以便與受試者的右足跟、右前腳掌、左足跟、左前腳掌、右手掌、右手拇指、左手掌和左手拇指分別接觸。
上述人體體成份測試儀原理結構框圖如圖2所示，該測試儀包括作為信息處理核心的存儲適合經驗公式的微處理器、與微處理器連接的A/D轉換器，與A/D轉換器輸入端連接的身高計、體重計和電阻測量系統，以及與微處理器連接的具有語音提示的觸摸電屏顯示器和列印輸出裝置。微處理器還可以連接計算機接口，以便與外部計算機進行數據交流。
利用上述測試儀，採用本發明所述檢測人體體成份的方法，結合具體的受試者舉例如下一、開機，測試儀語音提示請本實施例受試者在測試儀觸控螢幕上輸入受試者的年齡—「20」，性別—「男」，檢查輸入無錯誤後點「確認鍵」。若有錯誤點「消除鍵」，修改後點「確認鍵」。
二、位於測量底板內的壓力傳感器在受試者站穩，按擊「確認鍵」後，自動測試體重。
三、測試儀語音提示受試者站到測量板上，背對身高計，立正姿勢站好。受試者按擊「確認鍵」後，身高計的電動機啟動，帶動測試板自動下滑至受試者頭頂，用光電碼盤測試下滑的距離，計算身高。身高測試完畢，測試板自動返回。
四、語音提示受試者轉身面對觸控螢幕，雙手握住手電極，雙足與足電極接觸。
五、測試儀內電阻測量系統在微處理器的控制下，依次測出在50KHz、250KHz、500KHz三種測量頻率下受試者右手左腳、左手右腳間的生物電阻抗。
六、身高計、體重計及電阻測量系統採集的信號經A/D轉換後，傳入微處理器。由微處理器存儲受試者身高172cm，體重64.5kg，選取50KHz、250KHz、500KHz三種測量頻率下受試者電阻抗的最小值，得到Z50＝480、Z250＝447和Z500＝423，單位為Ω。
七、微處理器利用內部固化的完全適合中國人的計算人體成份的回歸方程計算出該受試者整體的細胞外液、總水重和瘦體重。即代入以下公式求出細胞外液EXF＝3.69+0.07H2/z50+0.06W，
總水重TF＝5.91+0.22H2/z250+0.25W瘦體重LBM＝5.25+0.34H2/z500+0.37W，式中H表示受試者的身高，單位為cm；W表示受試者的體重，單位為kg。
所計算出的細胞外液表示人體內所有細胞以外的液體重量，存在於血管、細胞間質、及一些小的空間內(脊髓液、眼球內液、關節腔液)，可以反映人體內參加循環的液體數量；總水重是人體內所有液體的重量，反映了人體對水的吸納、水的瀦留情況；瘦體重為體內除脂肪量以外的所有器官組織及液體的重量，是計算脂肪量、蛋白質、無機鹽等參量的重要依據。
八、利用受試者年齡、性別、身高，根據微處理器中存儲的國家體育總局2000年發表的《中國國民體質監測系統的研究》中各年齡男女平均體重表，確定該受試者的標準體重BW＝64.6kg；九、在計算出細胞外液、總水重和瘦體重的基礎上，利用微處理器中固化的經驗公式計算出下述16個參考指標，細胞內液InF＝TF-EXF；肌肉重SLM＝TF/0.73；蛋白質PM＝SLM-TF；骨質重MM＝LBM-PM；脂肪重FM＝W-LBM；脂肪百分比FM％＝(FM/W)*100％；水腫測試EE＝EXF/TF；肥胖度OD＝(W/BW)*100；體質指數BMI＝(W/H2)*100；標準肌肉BM＝c×H+d，其中c＝0.8，d＝90；肌肉控制MC＝BM-SLM；當W＜BW，體重控制WC＝BW-W，脂肪控制FC＝WC-MC，當W≥BW，脂肪控制 體重控制WC＝MC+FC；目標體重TW＝W+WC；體成分分布評分＝-7.22+0.21×FW％+95×(SLM/BM)；
基礎代謝率
計算得到的受試者的檢測結果如下表。
測試的結果可以顯示在觸摸電屏顯示器上，或利用列印輸出裝置列印出來。
權利要求
1.一種人體體成份的檢測方法，包含利用微處理器中固化程序計算人體成份的步驟，其特徵在於該方法的步驟如下1)向所述微處理器中輸入受試者的年齡和性別；2)分別利用身高計、體重計測量受試者的身高和體重，並經A/D轉換器送入所述微處理器；3)利用電阻測量系統分別在50KHz、250KHz、500KHz三種測量頻率下測量出受試者右手左腳、左手右腳間的生物電阻抗，送入所述微處理器，由微處理器處理分別選取三種頻率下測得電阻抗的最小值記為Z50、Z250和Z500，單位為Ω；4)利用所述微處理器中固化的下述經驗公式計算受試者整體的細胞外液、總水重和瘦體重，細胞外液EXF=B0+B1H2Z50+B2W,]]>總水重TF=B3+B4H2Z250+B5W,]]>瘦體重LBM=B6+B7H2Z500+B8W,]]>式中H表示受試者的身高，單位為cm；W表示受試者的體重，單位為kg；B0～B8為經驗計算係數，隨年齡的增加而遞增，B0男子為2～18，女子為1～16；B1男子為0.01～2.2，女子為0.04～3.5；B2男子為0.02～2.8，女子為0.02～3.9；B3男子為3～17，女子為1～19；B4男子為0.1～2.2，女子為0.05～4.6；B5男子為0.01～4.7，女子為0.005～3.8；B6男子為7～22，女子為3～18；B7男子為0.01～2.9，女子為0.01～4.9；B8男子為0.1～5.3，女子為0.1～5.8；5)根據所述微處理器中固化的國家體育總局2000年公開的《中國國民體質監測系統的研究》中各年齡男女平均體重表，確定受試者的標準體重BW；6)利用所述微處理器中固化的下列經驗公式計算出下述16個參考指標，細胞內液InF＝TF-EXF；肌肉重SLM＝TF/0.73；蛋白質PM＝SLM-TF；骨質重MM＝LBM-PM；脂肪重FM＝W-LBM；水腫測試EE＝EXF/TF；肥胖度OD＝(W/BW)*100；體質指數BMI＝(W/H2)*100；脂肪百分比FM％＝(FM/W)*100％；標準肌肉BM＝c×H+d，其中，c＝0.7～0.9，d＝80～100；肌肉控制MC＝BM-SLM；當W＜BW，體重控制WC＝BW-W，脂肪控制FC＝WC-MC，當W≥BW，脂肪控制 體重控制WC＝MC+FC；目標體重TW＝W+WC；體成分分布評分＝-7.22+0.21×FW％+95×(SLM/BM)；基礎代謝率
全文摘要
一種人體體成分的檢測方法，屬於人體體成分檢測技術領域。為了解決現有檢測人體體成分方法具有一定局限性的問題，本發明公開了一種人體體成分的檢測方法，包括如下步驟向微處理器中輸入受試者的年齡和性別；分別利用身高計、體重計測量受試者的身高和體重，並經A/D轉換器送入微處理器；利用電阻測量系統分別在50KHz、250KHz、500KHz三種頻率下測量受試者右手左腳、左手右腳間的生物電阻抗值並送入微處理器；利用所述微處理器中固化的經驗公式計算受試者的各指標。本發明是根據中國人人種特點設計的檢測方法，可快速地測量和計算出多項身體成分的準確數據。
文檔編號G01N27/04GK1611934SQ200410033769
公開日2005年5月4日 申請日期2004年4月16日 優先權日2004年4月16日
發明者鄭秀瑗, 劉靜民, 侯曼, 何維華, 王並舉, 李超群, 相子元, 龔也君 申請人:中體同方體育科技有限公司, 清華大學