Гидростатическое взвешивание
Гидростатическое взвешивание , также называемое подводным взвешиванием , гидростатическим анализом состава тела и гидроденситометрией , представляет собой метод измерения плотности тела живого человека. Это прямое применение принципа Архимеда , согласно которому объект вытесняет собственный объем воды.
Метод
[ редактировать ]Процедура, впервые предложенная Бенке , Фином и Уэлхэмом как средство для более поздней количественной оценки связи между удельным весом и содержанием жира. [1] основан на принципе Архимеда , который гласит: Выталкивающая сила, с которой вода действует на погруженный предмет, равна весу воды, которую вытесняет этот предмет.
Пример 1: Если глыба твердого камня весит 3 килограмма на суше и 2 килограмма при погружении в кадку с водой, то она вытеснила 1 килограмм воды. Так как 1 литр воды весит 1 килограмм (при 4°С), то объём блока равен 1 литру, а плотность (масса/объём) камня – 3 килограмма/литр.
Пример 2: Рассмотрим более крупный блок из того же каменного материала, что и в примере 1, но с полостью объемом 1 литр внутри такого же количества камня. Блок по-прежнему будет весить 3 килограмма на суше (без учета веса воздуха в полости), но теперь он будет вытеснять 2 литра воды, поэтому его погруженный вес составит всего 1 килограмм (при 4 ° C).
В любом из приведенных выше примеров правильную плотность можно рассчитать по следующему уравнению: [2]
Где:
- D b = Плотность тела;
- M a = «Масса в воздухе» (т.е. сухой вес);
- M w = «Масса в воде» (т.е. подводный вес);
- D w = Плотность воды (в зависимости от температуры воды);
- RV = Остаточный объем (незаполненное пространство внутри тела – например, объем воздуха в легких + дыхательных путях после максимального выдоха).
Остаточный объем в легких может добавить ошибку, если его не измерить напрямую или не оценить точно. Остаточный объем можно измерить с помощью процедур разбавления газа или оценить, исходя из возраста и роста человека: [3]
- RV-Est(литры, Мужчины) = 1,310 × Ht. (метры) + 0,022 × Возраст (лет, примите за 25 для 18–25) − 1,232
- RV-Est(литры, Женщины) = 1,812 × Ht. (метры) + 0,016 × Возраст (лет, примите за 25 для 18–25) − 2,003
Стоит отметить, что эти оценки рассчитаны для взрослых в возрасте 18-70 лет, имеют стандартное отклонение около 0,4 литра и зависят от этнической принадлежности, факторов окружающей среды и т. д. [4] Остаточный объем также можно оценить как долю жизненной емкости тела (0,24 для мужчин и 0,28 для женщин). [5]
Приложение
[ редактировать ]После расчета плотности тела на основе данных, полученных гидростатическим/подводным взвешиванием, состав тела можно оценить . Наиболее часто используемые уравнения для оценки процента жира в организме по плотности — это уравнения Siri. [6] и Брожек и др.: [7]
Siri (1956): % жира = [4,950 /Плотность — 4,500]×100.
Брожек и др. (1963): % жира = [4,570 /Плотность - 4,142]×100.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бенке А.Р.; Фин Б.Г.; Уэлхэм У.К. (1942). «Удельный вес здоровых мужчин». JAMA (перепечатано в журнале «Исследования ожирения») . 118 (3): 495–498. дои : 10.1002/j.1550-8528.1995.tb00152.x . ПМИД 7627779 .
- ^ Макардл, Уильям Д.; Кэтч, Фрэнк I; Кач, Виктор Л. (2010). Физиология упражнений: энергия, питание и работоспособность человека (7-е изд.). Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 741. ИСБН 978-0-7817-4990-9 .
- ^ Куанджер П.Х., Эд. (1983). «Стандартизированное тестирование функции легких». Европейский бюллетень респираторной физиопатологии . 19 (прил. 5). Европейское сообщество угля и стали, Люксембург: 1–95.
- ^ Ph.H Quanjer; Г. Дж. Таммелинг; Дж. Э. Котс; О.Ф. Педерсен; Р. Песлин; Джей Си. Йерно (1993). «Легочные объемы и принудительные вентиляционные потоки». Европейский респираторный журнал . 6 (доп. 16): 5–40. дои : 10.1183/09041950.005s1693 .
- ^ Уилмор, Дж. Х. (1969). «Использование фактических прогнозируемых и постоянных остаточных объемов при оценке состава тела методом подводного взвешивания» . Мед.научный спорт . 1 (2): 87–90. дои : 10.1249/00005768-196906000-00006 .
- ^ Сири, С.Э. (1961), «Состав тела по жидкостным пространствам и плотности: анализ методов», Брожек Дж., Хеншель А. (ред.), Методы измерения состава тела , Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук , Национальный исследовательский совет. , стр. 223–34.
- ^ Брожек Дж., Гранде Ф., Андерсон Дж.Т., Киз А. (сентябрь 1963 г.), «Денситометрический анализ состава тела: пересмотр некоторых количественных предположений», Ann. Н-Й акад. наук. , 110 (1): 113–40, Bibcode : 1963NYASA.110..113B , doi : 10.1111/j.1749-6632.1963.tb17079.x , PMID 14062375 , S2CID 2191337