Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Тело чемпиона инновационные технологии спортивной антропометрии. Учебно-методическое пособие
.pdf
характеристик, безопасность спортсмена всегда должна быть
в приоритете);
– если сканирование(я) приведет к радиационному воздействию, превышающему годовые пределы, учитывая все другие
источники радиации (допустимо использование 3–4 раза в год);
– если спортсмен подвергался ядерным медицинским исследованиям или воздействию рентгенологических агентов в течение предыдущих 48 часов (внутривенные агенты) до двух недель
(пероральные агенты);
– если спортсмен весит больше, чем грузоподъемность аппарата (159–204 кг, в зависимости от конкретного аппарата DXA);
– параспортсмены – в зависимости от типа нарушения может
потребоваться некоторая модификация протокола оценки и интерпретации результатов. Если это невозможно, то оценка не
должна продолжаться. Для спортсмена с нарушением интеллекта необходимо учитывать соображения относительно уровня
понимания всего процесса.
На рисунке 9 представлено дерево принятия решений относительно использования DXA в практике спорта.
Да Нет
Спортсмен обсудил необходимость проведения DXA со
своим врачом, психологом, тренером, родителями?
Есть ли веская причина для оценки
телосложения спортсмена, связанная с его
самочувствием и/или результатами?
Проведен ли соответствующий скрининг
(образ тела/тревожность по поводу
телосложения/пищевое поведение)
спортсмена для снижения риска для
спортсмена?
Да
Да
Используйте DXA
Необходимо ли получить оценку
абсолютного состава (регионального
или всего тела)?
Используйте другие методы оценки
состава тела (биоимпедансометрия,
Нет
Да
калиперометрия и т.д.)
Отказ от проведения
Рис. 9. Дерево принятия решений при использовании DXA
в практике спорта
71
DXA
Нет
Нет
Список литературы
1. Bachrach LK, Gordon CM; Section on endocrinology. Bone
Densitometry in Children and Adolescents. Pediatrics. 2016
Oct;138(4):e20162398. doi: 10.1542/peds.2016-2398.
2. Cooper C, Westlake S, Harvey N, Javaid K, Dennison E, Han-
son M. Review: developmental origins of osteoporotic fracture. Osteoporos Int. 2006;17(3):337–47. doi: 10.1007/s00198-005-2039-5.
3. Damilakis J, Adams JE, Guglielmi G, Link TM. Radiation exposure in X-ray-based imaging techniques used in osteoporosis. Eur
Radiol 2010;20:2707–14. doi: 10.1007/s00330-010-1845-0.
4. Deng KL, Li H, Yang WY, Hou JL, Xu Y, Xiao SM. Analysis of
the Association between Fat Mass Distribution and Bone Mass in
Chinese Male Adolescents at Different Stages of Puberty. Nutrients.
2021 Jun 24;13(7):2163. doi: 10.3390/nu13072163.
5. Dual Energy X Ray Absorptiometry for Bone Mineral Density
and Body Composition Assessment, Human Health Series. Vienna:
International Atomic Energy Agency. 2011 Jun 30;15:118.
6. Fagundes U, Vancini RL, Seffrin A, de Almeida AA, Nikolaidis
PT, Rosemann T, Knechtle B, Andrade MS, de Lira CAB. Adolescent
female handball players present greater bone mass content than soccer players: A cross-sectional study. Bone. 2022 Jan; 154:116217.
doi: 10.1016/j.bone.2021.116217.
7. Guglielmi G, Ponti F, Agostini M, Amadori M, Battista G, Baz-
zocchi A. The role of DXA in sarcopenia. Aging Clin Exp Res 2016;
28:1047–60. doi: 10.1007/s40520-016-0589-3.
8. Kalabiska I, Zsakai A, Malina RM, Szabo T. Bone Mineral Ref-
erence Values for Athletes 11 to 20 Years of Age. Int J Environ Res
Public Health. 2020 Jul 8;17(14):4930. doi: 10.3390/ijerph17144930.
9. Mettler FA, Huda W, Yoshizumi TT, Mahesh M. Effective doses
in radiology and diagnostic nuclear medicine: a catalog. Radiology
2008;248:254–63. doi: 10.1148/radiol.2481071451.
10. Mora S, Gilsanz V. Establishment of peak bone mass. Endo-
crinol Metab Clin North Am. 2003 Mar;32(1):39–63. doi: 10.101
6/s0889-8529(02)00058-0.
11. Mountjoy M, Ackerman KE, Bailey DM, Burke LM, Constan-
tini N, Hackney AC, Heikura IA, Melin A, Pensgaard AM, Stellingwerff T, Sundgot-Borgen JK, Torstveit MK, Jacobsen AU, Verhagen E,
Budgett R, Engebretsen L, Erdener U. 2023 International Olympic
72
Committee's (IOC) consensus statement on Relative Energy Deficiency in Sport (REDs). Br J Sports Med. 2023 Sep;57(17):1073–
1097. doi: 10.1136/bjsports-2023-106994. Erratum in: Br J Sports
Med. 2024 Feb 7;58(3):e4. doi: 10.1136/bjsports-2023-1069
94corr1.
12. Quiterio ALD., Carnero E, Baptista FM, Sardinha LB. Skele-
tal mass in adolescent male athletes and nonathletes: Relationships
with high-impact sports. J. Strength Cond. Res. 2011; 25: 3439–3447.
doi: 10.1519/JSC.0b013e318216003b.
13. Rothney MP, Brychta RJ, Schaefer EV, Chen KY, Skarulis MC.
Body composition measured by dual-energy X-ray absorptiometry
half-body scans in obese adults. Obesity. 2009;17(6):1281–6. doi:
10.1038/oby.2009.14.
14. Shepherd JA, Sommer MJ, Fan B, Powers C, Stranix-Chiban-
da L, Zadzilka A, Basar M, George K, Mukwasi-Kahari C, Siberry G.
Advanced Analysis Techniques Improve Infant Bone and Body Composition Measures by Dual-Energy X-Ray Absorptiometry. The Journal of pediatrics. 2017;181:248–53e3. doi: 10.1016/j.jpeds.201
6.10.040.
15. Silva A, Heymsfield S, Sardinha L. Assessing body composition in taller or broader individuals using dual-energy X-ray absorptiometry: a systematic review. European journal of clinical nutrition.
2013;67(10):1012–21. doi: 10.1038/ejcn.2013.148.
Воздушная плетизмография
Воздушно-вытеснительная плетизмография (воздушная плетизмография) использовалась для измерения состава тела человека почти столетие, но не была разработана в жизнеспособную
систему для рутинного использования до середины 1990-х годов
[3].
Существует только одна коммерчески доступная система для
воздушно-вытеснительной плетизмографии, которая известна
под торговым названием «BOD POD» (Life Measurement, Inc,
США). Воздушно-вытеснительная плетизмография предлагает
несколько преимуществ – это быстрый, удобный, автоматизированный, неинвазивный и безопасный процесс измерения. Время
тестирования около 7 минут. Аппарат безопасен для различных
73
групп населения, возможно тестирование детей от 2-х лет. Однако,
измерение проводится в кабине, в небольшом пространстве,
поэтому оно может быть сложным для людей, страдающих клаустрофобией. Максимальная МТ обследуемого может достигать
250 кг. Важно отметить, что данный метод отличается высокой
стоимостью (например, в сравнении с калипером и некоторыми
биоимпедансными анализаторами). Однако, стоимость аппарата
для проведения DXA выше в несколько раз, а некоторые биоимпедансные анализаторы могут не отличаться по стоимости от
системы для воздушно-вытеснительной плетизмографии. Данный метод имеет еще один минус – он трудно применим в полевых условиях, так как является габаритным. Сравнительный
анализ различных методов оценки состава тела представлен
в приложении В.
Плетизмография относится к измерению объема. Помимо
плетизмографии с вытеснением воздуха, существует несколько
других методов измерения объема всего тела. К ним относятся
акустическая плетизмография, гелиевая плетизмография, фотограмметрия и разбавление гексафторидом серы.
Система состоит из двух камер, разделенных сиденьем. Человек располагается в одной из камер. Дверь с акриловым окном
является входом для человека в камеру и плотно закрывается
серией электромагнитов, которые уменьшают ощущение нахождения в закрытой среде. Инструменты, схемы, клапаны, система
циркуляции воздуха, датчики давления и другие электронные
устройства расположены в задней камере. На рисунке 10 схематично показаны основные компоненты системы воздушной плетизмографии.
При плетизмографии объем объекта измеряется косвенно,
путем измерения объема воздуха, который он вытесняет в закрытой камере (плетизмограф). Так, объем человеческого тела измеряется, когда испытуемый сидит в камере и вытесняет объем
воздуха, равный объему его тела. Объем тела рассчитывается
косвенно, путем вычитания объема воздуха, оставшегося в камере, когда субъект находится внутри, из объема воздуха в камере,
когда она пуста. Объем воздуха в камере измеряется с помощью
соответствующих физических законов. Закон Бойля гласит, что
74
Компьютер
Регистратор
Референтная
камера
и диафрагма
Окно
Электронные
компоненты
Рис. 10. Схема системы воздушной плетизмографии
при постоянной температуре объем (V) и давление (P) находятся
в обратной зависимости:
P
/ P2= V2/ V1,
1
где P
и объема, а P
и V1представляют одно парное состояние давления
1
и V2представляют второе состояние.
2
В отличие от изотермических условий, в адиабатических условиях воздух более сжимаем. Закон Пуассона описывает связь
между давлением и объемом в адиабатических условиях как:
где γ – отношение удельной теплоты сгорания газа при постоянном давлении к теплоте сгорания при постоянном объеме [7].
(P
/ P2= V2/ V1) γ
2
Значение γ составляет примерно 1,4 для воздуха и 1,3 для CO
[1]. Система поддерживает эквивалентность состава газа в двух
камерах и постоянство γ в зависимости давление-объем.
75
2
Объем тела измеряется методом вытеснения воздуха. Подвижная диафрагма, установленная на общей стенке, разделяет
внешнюю и внутреннюю камеры. Эта диафрагма управляется
компьютером, встроенным в систему, и колеблется, создавая дополнительные возмущения объема (примерно 350 мл) в двух
камерах, которые равны по величине, но противоположны по
знаку. Эти возмущения объема приводят к небольшим дополнительным колебаниям давления в двух камерах, составляющим
примерно ±1 см H
O. Результаты колебаний давления позволяют
2
рассчитать объем воздуха в камере. После этого человек заходит
в камеру, и та же процедура повторяется. Объем камеры уменьшается, и по разнице вычисляется сырой объем тела (V
= (Пустой объем камеры) – (Объем камеры
V
br
):
br
с человеком внутри)
Воздух более сжимаем, чем в адиабатических условиях, и волосы, одежда и кожа могут показывать кажущийся отрицательный объем при измерении в камере. Чтобы исключить влияние
одежды и волос, человек должен надеть обтягивающую одежду
(купальный костюм), а волосы должны быть сжаты шапочкой
для плавания. Для учета кажущегося отрицательного объема,
вызванного изотермическими эффектами кожи, артефакт площади поверхности вычисляется автоматически и применяется
для этой коррекции [3].
При применении воздушной плетизмографии необходимо
учитывать остаточный объем газа в легких. Объем газов в легких
(воздуха в легких и воздуха, задержанного в грудной клетке),
измеряется как часть процедуры. Поскольку человек дышит нормально, интересующей переменной является средний объем
газов. Эта методика включает использование одноразового
фильтра и трубки, прикрепленной к порту в передней камере,
которая проходит в дыхательный контур, размещенный в задней
камере. При открытой двери человек с прикрепленным зажимом
для носа подключается к системе и продолжает спокойное приливное дыхание. Затем дверь закрывается. Датчики давления
в двух камерах отслеживают изменение объема тела человека
из-за дыхания, производя запись дыхания в реальном времени.
После 2–3 циклов дыхательные пути перекрываются примерно
76
при среднем объеме легких (середина выдоха), и в этот момент
человек делает выдох в закрытые дыхательные пути с частотой
около 1 Гц, вызывая изменения давления в легких, которые
измеряются датчиком в дыхательном контуре. Во время этой окклюзии поток воздуха практически равен нулю, поэтому разница
между давлением в альвеолах и дыхательных путях незначительна. Коррелированный по времени анализ давления в дыхательных путях и записи приливного дыхания позволяет получить
объем газов в легких в тот момент дыхательного цикла, когда
дыхательные пути окклюзированы. Объем газов в легких в момент окклюзии составляет:
V
= (m / 1,4) – мертвое пространство дыхательного аппарата,
TG
где m – наклон, а постоянная 1,4 может быть интерпретирована, если считать воздух в грудной клетке (в основном в легких)
изотермическим, а воздух в камере – адиабатическим. Таким образом, объем газов в легких будет завышен на 40%, если m не
делить на 1,4.
Полный тест включает измерение неоткорректированного
объема тела, вычисление артефакта площади поверхности и измерение объема газов в легких. Последние два пункта служат
для корректировки исходного измерения объема тела (V
) сле-
br
дующим образом:
V
(L) = Vbr(L) – артефакт площади поверхности (L) +
b
где V
+ 40% V
(L) – скорректированный объем тела. Оборудование
b
TG
(L),
также может прогнозировать объем газов в легких с помощью
введенных данных о человеке, основанных на его поле, возрасте
и росте [5].
Измерение V
начинается с калибровки оборудования с по-
b
мощью «фантома» – заранее известного объема. После завершения калибровки человека взвешивают в обтягивающей одежде
и шапочке для плавания. Затем человек садится в камеру и остается неподвижным, а измерение V
выполняется в двух экзем-
b
плярах. Объем газов в легких либо измеряется с помощью
пластиковой трубки, прикрепленной внутри прибора, и носового
77
зажима, либо прогнозируется оборудованием. Общее время измерения составляет приблизительно 15 мин.
Надежность показателей ЖМТ и СММ также изучались.
Delisle-Houde и др. [2] оценили состав тела у мужчин-хоккеистов
и сообщили о средней ЖМТ, измеренной с помощью DXA и воздушной плетизмографии, – 13,42±3,59 и 10,15±4,54 кг соответственно, что привело к оценке смещения 3,27±1,92 кг. БЖМ,
измеренная с помощью DXA и воздушной плетизмографии, составила 73,31±5,30 и 76,25±5,74 кг соответственно, что привело
к оценке смещения 2,93±2,06 кг. Fields и др. [4] сообщили о среднем внутрисубъектном коэффициенте вариации для % жира
в организме в диапазоне от 1,7 до 4,5 % в течение дня и от 2 до
2,3 % между днями. Согласно их обзору, эти показатели находятся в пределах диапазона тех, которые ранее измерялись с помощью DXA. Huang и др. [6] оценили состав тела у 186 здоровых
взрослых и указали высокую корреляцию между результатами
при измерении с помощью DXA и воздушной плетизмографии.
На уровне популяции были обнаружены более высокие оценки
содержания жира в организме (ЖМТ, кг: 1,8±3,1 кг у мужчин
и 2,2±2,4 кг у женщин; ЖМТ,%: 2,4±4,2% у мужчин и 3,1±3,5%
у женщин), и более низкие показатели БЖМ (−0,2±3,1 кг у мужчин и −0,9±2,4 кг у женщин) для DXA, чем для воздушной плетизмографии.
Стандартизация измерения и подготовка:
– измерение должно проводиться в обтягивающей одежде
(купальный костюм), а волосы должны быть сжаты шапочкой
для плавания;
– измерение должно проводиться натощак;
– избегать курения минимум за час до измерения;
– необходимо исключить физическую нагрузку в течение
8 часов до измерения.
Список литературы
1. Daniels F, Alberty RA. Physical chemistry. New York: John
Wiley & Sons, Inc.; 1967. p. 40–44.
2. Delisle-Houde P, Reid RER, Insogna JA, Prokop NW,
Buchan TA, Fontaine SL, Andersen RE. Comparing DXA and Air
Displacement Plethysmography to Assess Body Composition of Male
78
Collegiate Hockey Players. J Strength Cond Res. 2019;33(2):474–
478. doi: 10.1519/JSC.0000000000001863.
3. Dempster P, Aitkens S. A new air displacement method for the
determination of human body composition. Med Sci Sports Exerc
1995;27:1692–7.
4. Fields DA, Goran MI, McCrory MA. Body-composition assess-
ment via air-displacement plethysmography in adults and children:
a review. Am J Clin Nutr. 2002;75:453–67.
5. Fields DA, Hull HR, Cheline AJ, Yao M, Higgins PB. Child-
specifi c thoracic gas volume prediction equations for air-displacement plethysmography. Obes Res. 2004;12(11):1797–804.
6. Huang Y, Dong H, Cheng H, Shan X, Yu X, Xie X, Mi J. Differ-
ences in body composition measurements assessed by air displacement plethysmography and dual-energy X-ray absorptiometry in
young and middle-aged adults. Clin Nutr ESPEN. 2022;50:111–117.
doi: 10.1016/j.clnesp.2022.06.014.
7. Sly PD, Lanteri C, Bates JH. Effect of the thermodynamics of
an infant plethysmograph on the measurement of thoracic gas volume. Pediatr Pulmonol. 1990;8:203–8.
Ультразвуковое исследование состава тела
Большинство людей знакомы с биомедицинским диагностическим применением ультразвукового исследования (УЗИ),
включая визуализацию плода во время пренатального обследования. Менее известно использование УЗИ для измерения ЖМТ
и СММ. Использование УЗИ для измерения «толщины жира»
у людей восходит к середине 1960-х годов [4]. Несмотря на более
чем 50-летнюю историю использования УЗИ для измерения
подкожной ЖМТ, эта технология, по-видимому, используется
гораздо реже, чем БИА и другие методы оценки состава тела,
и многие специалисты, исследователи и врачи не знакомы с ее
полезностью и универсальностью в качестве инструмента
оценки состава тела. Преимущества метода УЗИ заключаются
в его неинвазивности, низкой стоимости и портативности.
Звук распространяется в виде циклической волны, и человек может воспринимать звук с частотой в диапазоне от 20 до
20 000 Гц. Ультразвук работает на частоте >20 КГц, а для ульт-
79
развуковой визуализации используются частоты >2 МГц. Пьезо-
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
3.5 3.5 3.0 3.1
4.1 3.9 4.2
4.7
46.446.4
45.045.0
43.543.5
41.5
38.7
36.9
34.3
34.3
31.8
36.9
31.8
Толщина (мм)
электрические кристаллы в датчике сканирующей головки производят импульсы ультразвука. Ультразвуковой луч передается
через кожу. Когда луч соприкасается с границей раздела тканей
(например, кожа – ПЖТ, жир – мышцы, мышцы – кости), он
частично отражается обратно к датчику в виде эхосигнала.
Таким образом, датчик выполняет двойную функцию – передает
ультразвук и принимает его. Эхо-сигналы преобразуются в сигналы для обработки датчиком. Сила каждой отраженной волны
представлена точкой, а положение точки означает глубину, с которой было получено эхо. Точки объединяются в изображение.
На рисунке 11 представлено ультразвуковое изображение бедра
(с помощью аппарата BodyMetrix). Верхняя линия обозначает
подкожно-жировую прослойку (средняя толщина 3,69 мм). Нижняя линия обозначает границу мышц и костей. Толщина мышц
колеблется от 32,0 мм до 46,6 мм. Белый слой в центре – граница
прямой мышцы бедра и промежуточной широкой мышцы бедра.
Ультразвуковые преобразователи различаются по режиму
и частоте. Преобразователь в режиме A или амплитудном режиме использует узкий луч для сканирования неоднородности
ткани и создает пик на графике. Сканирование в режиме B или
Рис. 11. Ультразвуковое изображение бедра [14]
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]