体脂肪含有量測定におけるインピーダンス法の
妥当性，再現性及び変動要因の検討
高 柳 紀 子
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2)三野
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近年，健康の保持・増進に対する人々の意識が極め て高い水準にあるなか，特に肥満について高い関心が 寄せられている.この背景には，肥満は糖尿病，高血 圧症をはじめとする成人病など種々の疾病の主要な誘 1)兵庫教育大学生活健康系講座 2)文 学 部 教 育 学 科 体 育 専 攻 因であると指摘されていること，肥満の状態が自他と もに容易に確認できる特性があること，若い女性では 痩せ指向が強くプロポーションの面から肥満に対する 関心が高いことなどがあると推察される. この肥満度の判定には大別すると体重や身長など形 態計測値から求める指数を用いる方法と体脂肪含有率 を推測して判定する方法がある.肥満を疾病の観点からみる場合は身体組成に占める脂肪組織の構成比率が の再現性の検討を行った.さらにBI法による測定値 問題となるため，後者の方法が優れている. の大きな変動要因と考えられる水分摂取及び発汗を伴 そこで，今日まで体脂肪含有量を測定する方法とし う運動の負荷実験を行い，これらの計測値に及ぼす影 て，水中体重秤量法，密度法，レントゲン法，コン 響を検討した.
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ビューター・トモグラフィ一法， レントゲ、ン法，キャ リ パ 一 法 別 超 音 波 法 制)5)25)，尿中クレアチニン 法5) 水分法5)など多くの方法が考案されているが， これらのほとんどは高価な装置や器具，あるいは測定 の際に高度な技術を必要とし，実用性や経済性に欠け る面がある.これに加えて最近，身体に徴電流を通電 させた際の抵抗値(以下Impedance)から身体組成を 推定する方法(Bioelectrical Impedance Method以下 BI法)が開発されている.7)1O)11)14)15)20)BI法の原理は体 本研究に参加した被験者の年齢，身長及び体重を表 l に示した. 水中体重秤量法の測定は最大呼息位にて5秒間動き 水分量と伝導性の関係から成り立っており，除脂肪組 織 は 血 液 ， 組 織 液 ， リ ン パ 液 な ど の 水 分 を 約 72~73% 含むことから徴電流といえども伝導性に優 れ，一方電解質をほとんど含まない指肪組織はし、わゆ る絶縁体となり Impedanceも高くなるとし、う根拠に 基づいている.また同法は簡便性に優れるという利点 をもっ. そこで本研究では，体脂肪含有率の推定方法として 最も優れているとされる水中体重秤量法を基準にして BI法，キャリパ一法，超音波法の妥当性を検討した. さらに，日内変動，日差変動の解析によって各測定法 Table 1. Characteristics of subjects Experiment No. 1 n=10 Mean SD Age(yr) 21.00 0.77 HWeeiigghhtt((ckmg)) 160. 70 2.70 54.90 4.83 Experiment No. 2 n=15 恥1ean SD AHwgmacgg(hyhtrt()(ckmg)) 20.20 1.60 159.20 3.10 55.20 5.30 Experiment No. 3 n=l1 民1ean SD AHgeei(gyhrt()(ckmg)) 120.60 59.50 12.90 .30 Weight 56.60 5.60 Range 19.0- 22.0 158. 0 -167 . 8 59.1- 49.5 Range 18.0- 23.0 154.0-164.0 48.3- 67.6 Range 19.0- 22.0 154.0 -164.0 48.6- 66.8 Table 2. Prediction equation for estimating body density and pacentage of body fat体 密 度 の 算 出 体脂肪率の算出 アルキメデスの原理 Db=Ma/( (Ma-Mw)/Dw-Rv+ VGI)) Db: 体密度 (g/mQ) Ma: 空気中での体重 (kg) Mw: 水中での体重 (kg) Dw: 水の密度 (g/mQ) RV: 残気量(1) VGI:腸内ガス量 (0.15Q ) Nakadomoらの式 (SFI) Dbニ1.1628 -0.1067(Wt x Z) /Ht2 阪本らの式 (TBF) Db= 1.0970-1.0112 x Wt x Z/Ht2+O. 00134 x Z Ht: 身長 (cm) Wt: 体重 (kg) Z: インピーダンス値 (ohm) 長嶺と鈴木の式 Db= 1.0897 -0.
∞
133x (上腕背部+肩甲骨下部) 小川らの式 Db= 1.0811-0. 0178x (上腕背部+肩甲骨下部) Brozek et al.の式 %Fat= (4.57/Db -4.142) x 100を停止させたときの体重をストレンゲージ法(総合計 装TR215K 防水型)により4---5回測定した.身体 密度は肺残気量(ヘリウム希釈法にて測定)及び，腸内 ガス量 (0.15Qとした)を考慮にいれ，アルキメデス の原理に基づいて算出した.さらに同値をBrozek et al.の式に代入し体脂肪含有率を求めた.
BI法 に よ る 体 脂 肪 含 有 率 は Selco社 製 Im-pedance Fat Meter 800μA50kH(以下 SFI)によ るImpedanceから中塘らの式により算出した. Im-pedanceは起床，摂食・摂水，運動後 2時間以上経過 した条件下で，仰臥位にて上肢を体測から離し，下肢 は開脚した状態を保持させて，利き手の甲部及び同側 の足甲部に吸着電極を装着して測定した. さらにTANITA社製体内脂肪計(以下 TBF)の場 合は，測定板の定位値に両足を載せた立位姿勢で測定 した.身体組成値は機内演算の算出値を用いた. 皮脂厚法による体脂肪含有率は栄研式キャリパーを 用いて右上腕背部と右肩甲骨下部を測定し，長嶺と鈴 木の式により体密度を求め，Brozek et al.の式によ り体脂肪含有率を算出した. 超音波法による測定はBモード法の東芝社製複合 走査形超音波診断装置を用いて，右上腕背部と右肩甲 骨下部を測定した.小川らの式により体密度を， Brozek et al.の式により体脂肪含有率を求めた.測 定は23---25"Cの環境下で行った.なお本研究で用い た推定式を表2に示した. 実験1:水中体重秤量法による体脂肪含有率を基準値 とし BI法 (SFI)，キャリパ一法，超音波法による 体脂肪含有率の妥当性を検討した. 実験 2:BI法 (SFI， TBFの 2機種)，キャリバー法， 超音波法の4測定法で同一被検者の体脂肪含有率を4 週間(午前，午後の 1日2回 週 間 に 3回，計 24 回)にわたり測定しその日内変動，日差変動を解析 して各測定方法の再現性を検討した.午前の測定は 8:30---10:00 ，午後の測定は 16:00---17:30に行った. いずれの測定においても，起床，食事，運動後2時間 以上経っていることを条件とした. 実験 3:BI法による体指肪含有率に及ぼす水分摂取の 影響について検討を行った.水分摂取は20---230 Cの 水0.5Qとし:摂水前後に測定をした.摂水後の測定 は飲水の 1時間後に行った.また体脂肪含有率の測定 値に及ぼす運動の影響を検討した. 運動はアイソパワー自転車エルゴメータを用いて 50"-'80Wの負荷で自転車ベダリング作業を 30分間行 わせた.発汗を促すために人工気象室を用いて室温 300 C 湿度 70怖の一定の環境下でおこなった.体脂肪 含有率は運動の前後で測定した. Table 3. Body composition measured by 4 method n=lO Mean SD Underwater Weighting Method Db(g/ml) 1.0360 0.0148 OfoFat(%) 25.95 6.48 Fat Weight(kg) 14.19 3.54 LBM(kg) 40.76 5.29 Bioelectricallmpedance Method z(ohm)ω0.60 59.79 Db (g/ml) 1. 0289 0.0104 %Fat(%) 29.92 4.45 Fat Weight(kg) 16.42 1. 82 LBM (kg) 38.52 4.5 Range 1.0129 - 1. 0649 14.9 -37.5 7.4 -21. 3 34.4 -52.7 492.
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1.∞44- 1. 0434 23.69 - 40.71 13.07 - 23.41 33.91 - 49.34 Skinfold Thikness (measured by caliper) Method Db(g/ml) 1.似24 O.∞89 1. 0245 - 1. 0571 %Fat(%) 24.24 3.76 18.11 -31.86 Fat Weight(kg) 13.35 2.55 9.5 -18.32 LBM(kg) 41.ω3.85 36.72 -45.17 Skinfold Thikness (measured by ultra sound:B -mode) Method Db(g/ml) 1. 0416 %Fat(%) 24.67 Fat Weight (kg) 13.49 LBM(kg) 41. 46( k g ) n
50 40 30 20 10。
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結果と考察
実験1 水中体重秤量法 BI法，キャリパー法，超 音波法の4測定法による平均値を表3及び図1に示し た.基準値である水中体重秤量法による体脂肪含有率 の平均±標準偏差は25.95:i:6.判明 BI法では 29. 92:i:4. 45070，キャリパ一法では24.24:i:3. 76% ，超 音波法では24.67:i:2. 65%であり基準値である水中体 重秤量法に比べ BI法のみ有意に過大評価される傾 向が認められた.しかしながら，水中体重秤量法と各 測定法との体脂肪率の相関関係は BI法で最も高く (r=.811 Y=-8.67+1.16X SEE= 1. 092) ，次 にキャリパ一法(r = . 702 Y = -3.92 + 1. 23X SEE=I.118) ，最も相関が低かったのは超音波法o
81 Method(SFI) 口81Method (T8F) %Fat ムCaliperMethod 30・
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Ultra Sound Method 28~ 27.62 27.49 H一
一
0 261 27.26 ー・…ー"……ーーロ※ 26.37 24 22~ 21.04 20.88 ゐ…...…・ ...…-ー一・・・ー・・・-企 20t 0・・………山…...………・…。 20.03 20.06 18 16 AM PM Fig. 2. Variation of % Fat in the morning to the af -ternoon (r=.449 Y =ー1.04+ I.11X SEE=0.781)で、 あった.これらの結果からBI法 (SFI)は被検者全体 に対して約4%過大評価され，超音波法では体脂肪含 有率の高い被検者に対しては過小評価され，低い被検 者に対しては過大評価される傾向がみられた.キャリ パ一法においては水中体重秤量法との相関が高く， 測 定値も近似していることから精度が高いことが認めら れた. 実験2 BI法，キャリパ一法，超音波法によって， 午前と午後の1日に2回の測定を4週間にわたり行っ た結果を図2に示した .BI法の SFIでの体脂肪含有 26.37%で有意な変化が認められた.皮脂厚法として のキャリパ一法では午前が21.04%，午後が 20.88%， 超音波法では午前が20.03%，午後が 20.06%で両方 ともほとんど変化がみられなかった.この結果， TBFのみ午後の測定値が有意に過小評価された. さらに4測定法による午前と午後の体脂肪含有率の 相関関係はSFIでは r=.793，TBFでは r=.917， キャリパ一法ではr=.924，超音波法では r=.742で あり， SFIと超音波法で測定値にばらつきがみられ た . ま た ， 午 後 の 測 定 値 が 有 意 に 過 小 評 価 さ れ た TBFでは高い相関関係を有することから，午後に測 定した場合，必然、的に低値を示すことが示唆された. さらに同様の4種による 4週間にわたる午前の体脂 肪含有率の 12回の測定値の全体の平均，変動係数 Table 4. Variation of % Fat by 4 methods during 12 times Day/Mean Bl M(SFIeth)od Bl(TBF) Method MCaeltihpoer Ud ltra Sound 恥1ethod 1st 25.57 26.55 20.59 20.21 2st 25.36 26.78 20.99 19.43 3rd 27.21 26. 78 20.98 19.76 4th 27.22 28.98 20.71 19.62 5th 27.64 27.00 21. 17 19.96 6th 28.19 27.31 21. 07 19.96 7th 27.46 27.56 21.06 20.35 8th 28.64 27.65 21.34 20.50 9th 27.79 27.54 21. 18 20.26 10th 28.12 27.35 20.87 20.26 11th 27.76 27.70 21.07 20.11 12th 28.43 26.41 20.87 20.11 恥1ean 27.45 27.31 20.99 20.04 SD 0.98 0.65 0.20 0.30 CV 3.59 2.38 0.95 1. 50 Fat (0/0) 30イ司おムキく
cv=3田 26~ ...-~ /~ u c v=2.38 24 22 201
口 土
1
ロロ:お
181 O Bl Method (SF￨) f 口81Method (T8F) 16t
ムCaliperMethod × Ultra Sound Method 率は午前は27.62%，午後は 27.49%でほとんど変化 Fig. 3. Variation of %Fat by 4 methods during 12 しなかったが， TBFでは午前が 27.62明 ， 午 後 が times.-4-(ohm) 600 500 400 t=3.213** 300
1
1540.9 555.3 200 100o
Before After SFI t=1.189 nsl
503.7 506.6 Before After TBF Fig. 4. Variation of impedance before and after drink water t=1.691 ns t=3.049 * * Z (ohm) 600 500 400 300 568.0 559.6 500.5 483.2 200 100 O Before After Before After SFI TBF Fig. 6. Variation of impedance before and after physical exercise t=4.142* * %Fat 30 25 20 15~I
27.6 10 5o
Before 29.5 After SFI t=5.677 * * 28.2 28.7 Before After TBF Fig. S. Variation of %Fat before and after drink water t=2.029 ns t=3.381 * * %Fat「
30 25 20 151
1
30.5I
I
29.5I
I
28.0I
10 5o
Before After Before A代er SFI TBF Fig. 7. Variation of %Fat before and after physical exerclse-5-を表3に，また体脂肪分有率の変動を図 3に示した. 4週間の測定値の平均は， SFIで 27.450/0， TBFで 27.31% ，キャリバー法で 20.99%，超音波法で 20. 04%であった.変動係数からそれぞれの測定法の変 動の幅を比較した際，最も変動が少ない方法はキャリ パ一法 (CV=0.95)であり，次に超音波法 (CV=1 50)， TBF(CV=2.38) ，最も変動が大きい方法は SFI(CV=3.59)であった.すなわち皮脂厚から推定 した体脂肪含有率は日差変動が小さく，インピーダンス から推定した際には変動が大きし、とし、う傾向がみられた. インピーダンスに変動を及ぼす要因としては，機種の 差異3)，推定式の差異21) 電極の差異助，電極の装 着条件及び電極の装着位置19) 運動21) 体温1) 測 定姿勢17) 測定肢の違い13) 呼吸法附，日内変動お よび日差変動23) 脱水。，摂食16)などが指摘されて いる.本実験で BI法による体脂肪含有率が変動した 要因としては被検者の約半数は大学の運動クラブに所 属し日常生活において激しいトレーニングを行ってい たことが考えられる.運動選手の体脂肪含有率を測定 する場合は，キャリパ一法が推奨されることが示唆さ れた.また測定に簡便なインピーダンス法を用いる場 合は以上のような変動要因を考慮、し，特に長期間にわ たり身体組成を管理する場合は条件を一定にすること が望まれる. 実験3 水分摂取の前後でのインピーダンス値，体脂 肪含有率の変化を図 4"'5に示した. SFIによるイン ピーダンス値は 540.90から 555.30に有意に増加し， TBFでは 503.70から 506.60に増加する傾向がみら れた.インピーダンス値の増加と摂水による体重増加 の影響により，体脂肪含有率は， SFIでは 27.6怖 か ら29.5% ~こ， TBFでは 28.2怖から 28.7に有意な増 加がみられた.水分摂取によりインピーダンスが増加 した要因としては， 20"'230
C
の0.5Qの水を摂取す ることによる体温の低下，皮膚や四肢への血流量の減 少が考えられる. 運動前後でのインピーダンス値，体脂肪含有率の変 化を図 6"'7に示した. SFIによるインピーダンス値 は 568.00から 559.60に減少し， TBFでは 500.50 から 483.20に有意に減少した.体脂肪含有率におい ては SFIでは 30.5怖から 29.5怖 に 減 少 し TBFで は 28.0怖から 27.0怖に有意な減少がみられた.運動 ると報告している。またCaton，J.R. et aP)は，手 足の皮膚温が約 90 C上昇した際にはインピーダンスで 350体指肪率で 3%過少評価されていると報告してお り，これらの結果は本実験の結果を示唆している.以 上のようなことからインピーダンス法による測定は多 量の水分摂取や運動など体重やインピーダンスに影響 を及ぼす条件を一定にする必要があることが示唆され た.N. ま と め
18"-'23歳の女性を対象に，今日まで多く考案され ている肥満の判定方法の中でも簡便法とされる BI 法，キャリパ一法，超音波法の妥当性，再現性の検討 を行った.さらに BI法による変動要因を水分摂取 と運動による影響を分析することにより検討した. 1.水中体重秤量法による体脂肪含有率を妥当基準とし て BI法，キャリパ一法，超音波法の妥当性を検 討した結果，超音波法は水中体重秤量法との相関が 低く BI法においては最も高い相闘を示したもの の，平均の差の検定の結果，体脂肪含有率で約 4% 有意に過大評価された.キャリパ一法においては， 高い相闘が認められ，測定値も水中体重秤量法に近 似する値であった. 2.日内変動の分析の結果，午前と午後の体脂肪含有率 の相関関係が低くばらつきがみられたのは BI法 (SFI)と超音波法であった. BI法 (TBF)とキャリ パ一法では高い相関が認められたが， TBFでは午 後の体脂肪含有率で約 0.9%有意に過小評価された. 3.4週間にわたる 12回の測定の結果，体脂肪含有率 の変動が最も小さかった方法はキャリバー法であ り，超音波法 BI法 (TBF)， BI法 (SFI)の順に 変動が大きくなった. 4.水分摂取が BI法による体脂肪含有率の測定値に及 ぼす影響を検討した結果，水分摂取後では，体重， インピーダンス値，体脂肪率ともに増加する傾向が みられた.同様に運動後では体重，インピーダンス 値，体脂肪率が減少した. 以上の結果よりキャリパ一法は妥当性や再現性に優 れる方法であり，インピーダンス法による測定に際し ては多量の水分摂取や運動など体重や体温などに影響 を及ぼす条件を一定にする配慮が必要であることが示 によりインピーダンスが低下した要因としては，体温 唆された. の上昇により発汗し，測定肢が湿潤したこと，測定肢 への血流量が増加したことが考えられる. Sche，1l B.謝
辞
et alは運動前後は〈ンピーダンス値で約 100低下す 本研究における考察の手法に関する点，また，貴重な文献資料は大阪看護短期大学 中塘二三生教授， 渡辺完児先生に，提供して頂いたことを申し添え，お 礼申し上げます.
文 献
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