人体组成的活体测定方法

人体组成学的一个重要课题是准确、快速、廉价和无损伤地测定活体内的各种成分。这是人体组成学研究的特点和难点。通过几十年的努力，科学家们运用多种物理学、化学和生物学手段，发展出许多人体组成的活体测定方法。这些方法的原理、应用和优缺点简述于下。

1．形态学方法（Anthropometric method）　这是一类最先发展起来的人体组成学方法，由体重、身高、皮褶厚度、臂长、腿长、腰围等形态学指标来估测身体组分。这类方法主要用于测定全身的脂肪及骨骼肌重量。其优点是简便、廉价和无损伤，适用于临床测定和大规模研究。缺点是对个体测定的准确性较差。

2．稀释方法（Dilution method）　将一定剂量的放射性核素标记物（如3　H2O）或稳定核素标记物（如2　H2 O）通过静脉注射或口服导入受试者体内。经过一段时间的平衡，标记的水分子均匀地稀释到全身的血液中。抽取受试者的血液样品，测定血浆中的标记水和总水含量，由此可以计算出全身的水含量。而由全身的水含量，可以进一步计算出全身的脂肪含量。

Fat＝BW－FFM＝BW－TBW／0．73

式中，BW和TBW分别为体重和全身水含量，0．73为水占去脂体重（FFM）的比例。稀释方法的优点是准确性较高，缺点是不够快速，需要抽取血液样品。以类似的稀释方法还可以用Br－为标记物，来测定全身细胞外液的含量。

3．代谢产物方法（Metabolites method）　常用的是由尿肌酐（urinary creatinine）日排出量来测定全身骨骼肌的方法。肌酸（creatine）和磷酸肌酸主要存在于骨骼肌中，每天以较恒定的比例脱水生成肌酐。肌酐不参加体内生化过程，几乎全部由尿排出。因此，由尿肌酐的日排出量可以推测全身的骨骼肌重量。优点是无损伤，无需昂贵的设备。缺点是准确性较差，测试期间不能摄取瘦肉等高肌酸食物，还需要收集完全的24h尿液。类似的方法还有三甲基组氨酸法，由尿三甲基组氨酸（urinary　3－methylhistidine）日排出量来测定全身骨骼肌重量。

4．生物电阻法（Bioimpedance analysis method，BIA）　体液是电解质的水溶液，具有良好的导电性，脂肪和不溶的矿物质则是电的不良导体。受试者生物电阻的大小，与身体的组成成分存在着密切的联系，由此可以用于身体成分的测定。生物电阻的大小还与身体的形状，体内细胞与细胞外液的比例等因素有关。这是一个有希望的方法，值得进一步研究。目前，这一方法已广泛地用于测定身体的水含量和脂肪含量。该方法的优点是设备简单，测试快捷，适用于临床和大规模测试，其缺点是理论基础还比较薄弱，因而对个体测定的准确性尚较差。

5．全身钾测定法（Whole body　40　K counting）　钾有三种核素，39　K、40　K和41　K。其中40　K是放射性核素，辐射出极强的1．46MeV的γ射线。受试者被置于一个能屏蔽外来γ射线的容器中，由容器内的传感器来测定发自人体的γ粒子数量，由此可以计算全身40　K的含量。40　K占钾总量的比例是固定的（0．0118%），因而又可以计算全身的钾含量。这个方法的优点是完全无损伤，缺点是需要特殊的装置。由钾的测定，可以进一步计算全身的脂肪含量。

脂肪含量＝BW―FFM＝BW―TBK／68．1

式中，BW和TBK分别为体重（kg）和全身钾含量（mmol），68．1为去脂体重（FFM）中钾的浓度（mmol／kg）。

6．水下称重法（underwater weighing method，UWW）　基本设备是一个盛有温水的大钢槽。受试者潜没于水下，并尽量呼尽肺中的气体。由受试者在空气中和水下称得的体重之差，可以计算出受试者的身体体积。已知脂肪与去脂体重的密度分别为0．90g／cm3与1．10g／cm3，可以导出下面的方程来计算受试者的全身脂肪含量。

脂肪含量＝4．95×BV－4．50×BW

式中BV是由水下称重法测得的身体体积，BW是在空气中测定的体重。此方法的优点是准确度较高，经常用作标准来校验形态学，生物电阻法等其他方法。缺点是需要专门的设备，肥胖者和某些女性受试者难以完成潜水动作。

7．影像学方法（Imaging method）　这是一类在近20年发展起来的人体组成学测定方法，包括了计算机断层扫描（Computerized tomography，CT）和核磁共振法（Magnetic reson－ance imaging，MRI）。使用临床上常用的CT和MRI设备，取得受试者在特定解剖位置的横断面影像。全身共取得20～50个横断面，相邻的两个横断面之间的距离是已知的。测定每个横断面上的脂肪组织及骨骼肌的面积，从而计算出全身脂肪组织和骨骼肌的体积。

volume＝∑［（A1＋A2）×B］

式中A1与A2为相邻的两个横断面中脂肪组织或骨骼肌的面积，B为相邻的两个横断面之间的距离。已知脂肪组织和骨骼肌的密度分别是0．92g／cm3和1．04g／cm3，由此可以计算出全身的脂肪组织和骨骼肌的重量。该方法的优点是准确性高，可以用作标准来检验形态学等其他方法。其缺点是需要昂贵的设备，测定费时费钱，而且CT测试具有较强的放射性。

8．双能量X线吸收法（Dual－energy X－ray absorptiometry，DXA）　这是近10年发展起来的新方法。已知体内的脂肪，矿物质和其余的瘦组分对同一能量的X线的吸收率有很大差别，同一身体组分对不同能量的X线的吸收率也有很大差别。因此，当以两束不同能量（例如40keV和70keV）的X线来照射受试者时，就能够分别测得体内的脂肪、矿物质和其余的瘦组分含量。这是一种极具潜力的人体组成学测定方法，它不但能够同时测定多种身体成分的全身含量，而且能够测定这些组分在上肢和下肢的局部含量。

9．中子活化分析法（Neutron activation analysis）　在中子光束的照射下，体内某些元素（如N、C、Ca、P、Na、Cl）的原子会放出γ粒子，不同元素放出的γ粒子的能量各不相同。测定某元素特定能量的γ粒子的强度，就可以计算体内该元素的含量。依其原理的差别，主要有3种中子活化分析方法。Delayed－gamma activation analysis用于测定Ca、P、Na和Cl含量。Prompt－gamma activation analysis用于测定氮含量。Neutron inelastic scattering则可以测定碳和氧的含量。中子活化分析法是迄今为止唯一的活体测定体内元素含量的方法。其缺点是设备昂贵，世界上只有极少实验室同时拥有上述3种中子活化分析装置。对Ca、P、Na和Cl等元素的测定需要受试者接受较强的中子照射，不适用于育龄期女性和儿童。