הערכת הרכב רקמות

הגוף (אחוז השומן)

והקשר לאימון גופני

מדידה מדויקת ומהימנה של אחוז השומן בגוף חשובה לספורטאים ולמי שאינם ספורטאים, התבססות על נתוני גובה ומשקל בלבד לעניין זה עשויה להטעות, ולכן יש צורך בשיטות רגישות הרבה יותר ובעיקר לילדים, לבני-נוער ולספורטאים, המאמר מציג את המקובלות שבהן - במעבדה ובשדה.

 ד"ר ברקת פלק,

 מנהלת המחלקה לפיזיולוגיה,
 המרכז לרפואת ספורט ולמחקר ע"ש ריבשטיין במכון וינגייט

 לבנה זיגל,

 לבורנטית ועוזרת מחקר,
 המרכז לרפואת ספורט ולמחקר ע"ש ריבשטיין במכון וינגייט

להערכה של הרכב רקמות הגוף (Body Composition) בקרב ילדים, בני-נוער וספורטאים, חשיבות רבה בכך שהיא עשויה להוות מידע חיוני בהקשרים בריאותיים כמו השמנה, ואף בענפי ספורט כגון התעמלות, ג'ודו או הרמת משקולות, שבהם אחוז השומן בגוף חשוב ביותר. כאשר מדברים על הרכב רקמות הגוף, הכוונה בדרך כלל למדידת אחוז השומן. עם זאת, הרכב רקמות הגוף כולל גם מסת שריר, מסה-שאינה-שומן, כמות המינרלים בעצם, כמות המים ועוד.

מדידה מדויקת ומהימנה של הרכב רקמות הגוף אצל ספורטאים צעירים היא בעלת חשיבות עליונה לשם בדיקת השפעתה של תכנית אימון גופני על היחס שבין מסת השרירים לבין מסת השומן. מידע זה חיוני לספורטאים, שכן מסת השומן אינה תורמת לביצועים ברוב ענפי הספורט.

מדידה ישירה של הרכב רקמות הגוף אינה אפשרית בבני-אדם, ולכן פותחו כמה דגמים ושיטות מדידה להערכה בלתי ישירה של רקמות הגוף, ואלו ייסקרו במאמר זה.

חשיבות ההערכה של אחוז השומן

הערכת אחוז השומן כמדד להשמנה היא חשובה ביותר, מכיוון שהיא מדויקת יותר מאשר השימוש בנתוני גובה ומשקל - ה-BMI המשלב את שניהם (משקל: גובה בריבוע). ה-BMI משמש להערכת ההשמנה במחקרים אפידמיולוגיים רבים, או כאשר מדובר באיפיון של קבוצות, אך אינו מתאים לספורטאים או לאנשים בעלי מסת שריר גבוהה במיוחד. אצל אלו נמצא מדד השמנה גבוה בגלל מסת השריר הגבוהה ולא בגלל כמות השומן הגבוהה. יתרה מזו, מדד ההשמנה עשוי להיות גבוה בעוד אחוז השומן נמוך. לדוגמה: מדד ההשמנה של זורק דיסקוס במשקל 110 ק"ג ובגובה 180 ס"מ יהיה 33.95 ק"ג:מ' בריבוע, ויסווג אותו באוכלוסייה בעלת השמנה חולנית. מובן שבמקרה כזה הערך שהתקבל אינו משקף את המציאות. בקרב ילדים קיימת בעיה נוספת, מאחר שהאחוזונים של ה-BMIמשתנים עם הגיל. למשל, האחוזון ה-50 לילדים בני שש הוא 15.6 ולילדים בני 17 הוא 21.8. לפיכך מומלץ להשתמש באחת השיטות היותר מדויקות להערכת אחוז השומן, המפורטות בהמשך.

השפעת האימון הגופני על אחוז השומן בגוף

מחקרים מעטים בלבד בדקו את השפעת האימון הגופני על אחוז השומן אצל ספורטאים צעירים. מחקרים אלו לא הצליחו להראות השפעה כלשהי שע אימון גופני על אחוז השומן אצל ילדים בעלי משקל תקין, אף-על-פי שתכניות האימון היו אינטנסיביות ושיטות המדידה היו רגישות יחסית (וולטמן וחב', 1986; לוסייה ובוסקירק, 1972). עם זאת, אליקים וחב' (טרם פורסם) מצאו לאחרונה ירידה באחוז השומן בירך בקרב בנות לפני גיל ההתבגרות, בעקבות תכנית אימונים אירובית בת 5 שבועות, 5 ימים בשבוע, כאשר השתמשו בטכנולוגיות MRI (שיטת הדמיה בתהודה מגנטית, המשמשת בעיקר למטרות מחקר).

אם כן, ההבדל בממצאים מצביע על הצורך בשיטות מדידה רגישות ביותר, כאשר מדובר במדידת שינויים באחוז השומן בילדים ובבני-נוער, ובעיקר כאשר מדובר בספורטאים.

היבטים מתודולוגיים בהערכת אחוז השומן בילדים

כאמור, כל שיטות ההערכה של הרכב רקמות הגוף לבדיקת אחוז השומן הן בלתי ישירות. רובן מתבססות על דגם שבו הגוף מחולק לשני רכיבים: מסת השומן (Fat-Mass - FM) ומסה שאינה-שומן (Fat-Free-Mass - FFM). אחת ההנחות בדגם זה היא שלמסה-שאינה-שומן הרכב קבוע: 73.8% מים, 6.8% מינרלי ו-19.4% חלבון, וגם משקלה הסגולי של המסה הוא קבוע 1.100 גרם לסמ"ק. הנחה זו נכונה בדרך כלל כאשר מדובר במבוגרים, אך לא כאשר מדובר בילדים, מכיוון שהיחסים בין רכיבי המסה-שאינה-שומן משתנה עם הגיל. במהלך הגדילה אחוז המים יורד ואחוזי המינרלים והחלבון עולים (לומן, 1986). "אי-בשלות" כימית זו, כפי שהיא מכונה על-ידי לומן משפיעה על חישוב אחוז השומן, במיוחד כאשר נעשה שימו בדגם דו-רכיבי, וגורמת להערכת-יתר של אחוז השומן בילדים. לפיכך מומלץ להשתמש בדגם רב-רכיבי להערכת אחוז השומן בעיקר כשמדובר בילדים, בבני-נוער ובספורטאים (ראה איור).



דגמים לתיאור הרכב הגוף

נוסף לשינויים החלים עם הגיל בהרכב המסה-שאינה-שומן, ייתכן שגם האימון הגופני עצמו משפיע על היחס שבין המים, החלבון והמינרלים המרכיבים את המסה-שאינה-שומן. אימון גופני עשוי לגרום לעלייה במסת השריר (חלבון) וכן לעלייה במסת העצם (מינרלים), ובכך לשנות את ההרכב של המסה-שאינה-שומן ולהשפיע על חישוב אחוז השומן.

בקרב אנשים בריאים שאינם בעלי עודף משקל, תכנית אימון גופני תגרום לשינוי בכמות השומן של כ-1.0-1.5 ק"ג (ווילמור, 1983). בחמישה מחקרים, השינוי הממוצע במסה-שאינה-שומן בעקבות אימונים אירוביים היה 0.7 ק"ג ובעקבות אימוני כוח - 1.6 ק"ג (לומן, 1992). בילדים, השינויים המוחלטים הצפויים קטנים ביותר. השינוי הצפוי במסת השומן הוא כ-0.7 ק"ג ובמסה-שאינה-שומן - כ-0.3-0.7  ק"ג. כדי למדוד שינויים כה קטנים יש צורך בשיטות מדויקות ובעיקר רגישות.

השיטות להערכת אחוז השומן

השיטות הקיימות להערכת אחוז השומן בגוף מחולקות לשתי קטיגוריות:

  1. שיטות המעבדה. אלו מאופיינות במורכבות רבה יחסית, בדיוק ובציוד מתוחכם יותר, אך גם בעלות גבוהה יותר. יידונו כאן שתי השיטות המקובלות ביותר: שיטת צפיפות הגוף ושיטת בליעת קרני X (החדשה יותר, שתהפוך בעתיד לאמת המידה בהערכת אחוז השומן).
  2. שיטות השדה. אלו פשוטות יותר לביצוע, זמינות, זולות וניידות יותר, אך גם פחות מדויקות ורגישות. שיטות השדה עושות שימוש בנוסחאות ניבוי שונות (המבוססות על שיטות המעבדה) להערכת אחוז השומן בגוף. שיטות השדה הנפוצות והמקובלות ביותר הן השיטות האנתרופומטריות - בעיקר באמצעות מדידת עובי קפלי העור, וניתוח בעזרת עכבה חשמלית (BIA)  (לפירוט רב יותר ראה הייוורד, 1998; הייוורד וסטולרזיק, 1996).

1. שיטות המעבדה

א. צפיפות הגוף (Densitometry):

שיטה זו מבוססת על העיקרון שצפיפות הגוף שווה למסת הגוף חלקי נפח הגוף, וכן שצפיפות הגוף נמצאת ביחס הפוך לאחוז השומן בגוף. מזה שנים רבות מוכרת שיטה זו כאמת המידה להערכת אחוז השומן בגוף, אם כי היא עשויה להיות בעייתית בקרב ילדים (ראה בהמשך).


שקילה תת-מימית

נפח הגוף נמדד באמצעות שקילה תת-מימית. על-פי חוק ארכימדס, בשקילה תת-מימית הגוף מאבד ממשקלו כנפח המים שהוא דוחה. ומכיוון שאת מסת הגוף ניתן למדוד בכל משקל מדויק ואת נפח הגוף בשקילה תת-מימית, ניתן לחשב את צפיפות הגוף. בשקילה תת-מימית קיים צורך לתקן את התוצאה המתקבלת במדידה בהתייחס לנפח השארית בריאות ולנפח שנשאר במערכת העיכול בעת השקילה. טווח ערכי צפיפות הגוף הוא קטן, ונע בין 0.930 ל- 1.100 גרם לס"מ בשלישית, ולכן המדידה צריכה להיות בעלת רגישות גבוהה במיוחד.

זאת ועוד, בשקילה תת-מימית, המגבלה העיקרית היא מדידת נפח האוויר שנשאר בחללי הגוף בעת השקילה, דבר המצריך ציוד יקר ומתוחכם ואף מאריך את משך הבדיקה (חצי שעה ויותר). כמו כן, בשקילה תת-מימית הנבדק נדרש להכניס את ראשו למים, וילדים רבים אינם מרגישים בנוח בבדיקה כזו.

בשנים האחרונות פותח מכשיר הפלתיסמוגרף, המאפשר למדוד את נפח הגוף במקום השקילה התת-מימית. בשיטה זו הנבדק יושב בתא אטום, ונפח הגוף מחושב על-פי השינויים החלים בלחץ האוויר בתא (דמפסטר ואיטקנס, 1995; מקרורוי וחב', 1995). השיטה טרם נוסתה בילדים ואף המיכשור יקר למדי.

הערכת אחוז השומן בגוף בשיטת צפיפות הגוף מבוססת על דגם דו-רכיבי של הגוף - מסת-שומן ומסה-שאינה-שומן, שאינו מתאים לילדים. וזאת מכיוון שהיחסים בין רכיבי המסה-שאינה-שומן שונה לעומת מבוגרים. לכן נעשה ניסיון לפתח נוסחאות מתאימות לילדים, המתחשבות בגיל ובמין (לומן 1989). המגבלה של התאמה זו היא השונות הרבה הקיימת בין ילדים בני אותו גיל, בעיקר בתקופת ההתבגרות. כמו כן, לא ידוע אם התאמה זו טובה לספורטאים צעירים.

יתרונה של השיטה הוא הדיוק הגבוה שניתן להגיע אליו. כמו כן, למרות העלות הגבוהה של הציוד, הוא עדיין יותר זול מזה הנדרש בשיטות מעבדה אחרות.

ב. בליעת קרני  DXA - X:

בשיטה זו קיים שימוש באנרגיית קרני X, העוברות דרך רקמות הגוף. השיטה ידועה יותר בהקשרה למדידת צפיפות העצם, ובעזרתה ניתן למדוד רקמות שונות: מינרלים (עצם), שומן ומסה-שאינה-שומן-ואינה-מינרלים.

הנבדק שוכב ללא תזוזה בזמן שקרני X (בשתי רמות שונות) מוקרנות דרך חתכי רוחב של הגוף. ככל שגדל מספר החתכים, כך גדל הדיוק אך גם מתארך משך הבדיקה (10-20 דקות). מידת בליעת קרני ה-X השונות והיחס ביניהן משקפים את כמות השומן בגוף.

יתרונה העיקרי של השיטה הוא האפשרות למדוד שני רכיבים של הגוף באופן בלתי תלוי: מינרלים ושומן. כמו כן, המדידה מדויקת ורגישה, ובניגוד לשיטות מעבדה אחרות מושפעת מעט מאוד ממאזן הנוזלים בגוף. למרות השימוש בקרני X, הקרינה נמוכה מאוד (פחות מ-3% משיקוף רגיל; פרות' וורל, 1995). מנגד, המיכשור הנדרש יקר ומצריך אחזקה ותפעול ברמה גבוהה ביותר.

חוקרים רבים סבורים ששיטה זו תהפוך בשנים הקרובות לאמת המידה בהערכת אחוז השומן בגוף. עם זאת, כיום אין תיקנון (סטנדרטיזציה) של הציוד, כמו גם שיטות כיול ואיסוף הנתונים וניתוחם. רק לאחר תיקנון אפשר יהיה לתקף את השיטה הן לילדים והן למבוגרים.

2. שיטות השדה

א. אנתרופומטרייה:


מדידת עובי קפלי עור
בעזרת קליפר

השיטות האנתרופומטריות להערכת אחוז השומן בגוף כוללות נוסחאות המבוססות על מדידת עובי קפלי עור באתרים שונים (צביטה במכשיר הקליפר) ומדידת היקף הגפיים ואזורים אחרים בגוף. אצל ילדים, רוב הנוסחאות מבוססות על עובי קפלי עור באתרים שונים.

השימוש בעובי קפלי העור מבוסס על שתי הנחות בסיסיות:

  • עובי השומן התת-עורי משקף את כמות השומן הכללית בגוף.
  • האתרים הנבחרים בנוסחה מייצגים את ממוצע עובי השומן התת-עורי. האתרים השכיחים הם: מעל השריר הדו-ראשי זרועי, מעל השריר התלת-ראשי זרועי, מתחת לעצם השכמה ומעל לעצם האגן.

קיימות נוסחאות המתבססות על מדידות באתרים אחרים כגון הבטן, מעל השריר הארבעה-ראשי ומעל שריר התאומים בשוק (על פירוט דרך המדידה, ראה לומן וחב', 1988). כדי להגיע להערכה תקפה ככל האפשר, יש להתאים את נוסחאות הניבוי להערכת אחוז השומן או צפיפות הגוף המתאימה לאוכלוסייה הנבדקת מבחינת גיל, מין, סוג הפעילות הגופנית ורמתה. יש להקפיד על מדידה באתרים המתאימים לנוסחה ורצוי אף להשתמש בקליפר מהסוג שבו נעשה שימוש לצורך פיתוח הנוסחה.

קיימות נוסחאות אחדות שפותחו לילדים ולבני-נוער, אך זו שפותחה על-ידי סלוטר וחב' (1988) היא היחידה שתוקפה מול שיטות מעבדה והיחידה המתחשבת בשלבי ההתבגרות ולאו דווקא בגיל הכרונולוגי. היום קיימות נוסחאות המתאימות לספורטאים מתבגרים בענפי ספורט ספציפיים.

להערכת אחוז השומן על-פי מדידת עובי קפלי העור כמה מגבלות:

  • השיטה דורשת מיומנות וניסיון מהבודק. קיימת שונות רבה בין הבודקים ובין המדידות אצל אותו בודק.
  • ההערכה מחייבת נוסחה ייחודית לאוכלוסייה הנבדקת. לדוגמה, נוסחה שפותחה לנשים צעירות אינה מתאימה לילדות או לנשים מבוגרות.
  • אצל ילדים, עובי קפל העור עולה עם הגדילה גם כאשר אחוז השומן אינו משתנה, עובדה המהווה בעיה במעקב אורך.

למרות המגבלות הללו, השיטות האנתרופומטריות שכיחות מאוד מכיוון שהן בטוחות, מהירות, ניידות וזולות יחסית. בקליפר מדויק ניתן להגיע לטעות מדידה קטנה יחסית קטנה של 3%-4% (אצל בודק מיומן).

ב. עכבה חשמלית (Bioelectrical Impedance Analysis-BIA):

השיטה מבוססת על העיקרון שזרם חשמלי עובר מהר יותר ובפחות התנגדות ברקמה שאינה שומן בהשוואה לרקמת שומן. רקמה שאינה שומן מאופיינת באחוז גבוה יותר של מים ואלקטרוליטים, ולכן המוליכות גבוהה יותר וההתנגדות נמוכה יותר מרקמת השומן. הנוסחאות המבוססות על עיקרון זה מתבססות על המתאם שנמצא באופן ניסויי בין גובה להתנגדות וכן על המתאם שבין התנגדות ואחוז השומן בגוף.

בעת המדידה הנבדק שוכב פרקדן, אלקטרודות מודבקות על גב כף היד וגב כף הרגל. זרם חשמלי בעוצמה נמוכה ביותר ובלתי מורגשת (500-800 מיקרואמפר) מועבר דרך הגוף וההתנגדות נמדדת. בעזרת המכשירים פותחו נוסחאות ניבוי רבות להערכת אחוז השומן, המבוססות בעיקר על גובה, משקל וההתנגדות הנמדדת. הנוסחה המקובלת ביותר לילדים פותחה על-ידי הוטקופר וחב' (1992), שהתבססו על דגם תלת-רכיבי של הגוף.

לשיטת העכבה החשמלית כמה מגבלות:

  • ההשפעה הרבה של מאזן הנוזלים על המדידה: מאזן הנוזלים בגוף מושפע מאכילה, שתייה, התייבשות ומאמץ גופני. במצב של התייבשות תהיה התנגדות גבוהה יותר, ולפיכך תהיה תת-הערכה של אחוז השומן ולהיפך: כאשר כמות הנוזלים בגוף גבוהה מהרגיל, ההתנגדות תהיה נמוכה יותר ותהיה הערכת-יתר של אחוז השומן. על מגבלה זאת ניתן להתגבר בעזרת שימוש בפרוטוקול קפדני ביותר הכולל הוראות מפורשות של סוג השתייה, כמותה ועיתויה.
  • ההשפעה של טמפרטורת העור: תוצאות שונות יתקבלו בהתאם לטמפרטורת החדר או למזג האוויר בחוץ.
  • הצורך בנוסחה ייחודית לאוכלוסייה הנבדקת (ראה השיטות האנתרופומטריות).
  • רגישות נמוכה: לשיטה רגישות נמוכה יחסית, ולכן לא ניתן למדוד באמצעותה שינויים קטנים באחוז השומן. השיטה מתאימה להשוואה בין קבוצות אך לא למעקב יחידני.
  • על אף החסרונות הללו, לשיטה יתרונות רבים: בטיחות בשימוש, ניידות, עלות נמוכה ומשך בדיקה קצר. כמו כן, המדידה אינה מצריכה מיומנות וניסיון רב של הבודק.

בטבלה שלהלן מוצגות שיטות המעבדה והשדה שפורטו במאמר זה - העיקרון העומד מאחורי כל שיטה, יתרונותיה וחסרונותיה.



השיטות הנפוצות להערכת אחוז השומן בגוף:
העיקרון שמאחורי כל שיטה, היתרונות והחסרונות


סיכום

הערכת אחוז השומן בגוף כרוכה ביותר מאשר מדידת גונה ומשקל. ההתבססות על מדידות כאלו עשויה להטעות, בעיקר אצל ילדים ובני-נוער בגיל ההתבגרות ובקרב ספורטאים. רוב המחקרים שבדקו את השינוי באחוז השומן לא הצליחו להדגימו באופן מובהק, מכיוון שהשינוי, אם קיים, הוא קטן ביותר. זו הסיבה שיש צורך להשתמש בשיטות רגישות מאוד להערכת אחוז השומן. רובן אינן רגישות דיין, ורובן אף מבוססות על דגם דו-רכיבי של הגוף, שאינו מתחשב בשינוי שחל ביחס שבין רכיבי המסה-שאינה-שומן (מינרלים, חלבון ומים), המשתנה עם ההתבגרות והגדילה, ולכן גם אינו מתאים לילדים ולמתבגרים.

שיטת המעבדה המקובלת ביותר כיום להערכת אחוז השומן בגוף היא מדידת צפיפות הגוף, אם כי ישנם חוקרים הסבורים שהשיטה של בליעת קרני DXA - X, תהפוך בשנים הקרובות לאמת המידה בהערכת אחוז השומן בגוף. שיטת השדה המקובלת ביותר היא האנתרופומטריה, ואצל ילדים בעיקר בעזרת מדידת עובי קפלי העור. למרות מגבלותיה, זו עדיין השיטה המומלצת לשימוש לשם הערכת אחוז השומן בילדים.

רשימת מקורות

  1. Dempster, P. & Aitkens, s. (1995). A New Air Displacement
        Method for the Determination of Human Body Composition.
        Med. Sci. Sports Exerc. 27:1692-1697.

  2. Furth, S. G. & Worrell, T. W. (1995). Factors Associated
        with Menstrual Irregulations and Decreased Bone Mineral
        Density in Female Athletes. J. Orthoped. Sports Phys.
        Ther.
    22:26-32.

  3. Heyward, V .H. (1998). Practical Body Composition
        Assessment for Children, Adults and Older Adolts. Int. J.
        Sport Nutr.
    8: 285-307.
  4. Heyward, V .H. & Stolarczyk, L. M. (1996). Body
        Composition Assessment.
    Champaign IL: Human 
        Kinetics.
  5. Houtkooper, L. B. et al. (1992). Bioelectrical Impedence
        Estimation of Fat-Free Body Mass in Children and Youth: A
        Cross-Validation study. J. Appl. Physiol. 72:366-373.
  6. Lohman, T. G. (1986). Applicability of Body Composition 
        Techniques and Constants for Children and Youth. In:
        Pandorf, K.B. (Eds). Exercise and Sport Science
        Reveiws,
    Vol.14, Ney York, Macmillan company, pp.325-
        357.
  7. Lohman, T. G. (1989). Assessment of Body Composition in
        Children. Ped. Exerc. Sci. 1:19-30.
  8. Lohman, T. G., Roche, A. F., Martorell, R. (1988).
        Anthropometric Standardization Referance Manual.
       
    Human Kinetics, Champaign, il.
  9. Lussier, L. & Buskirk, E. R. (1977). Effects of an
        Endurance Training Regimen on Assessment of Work
        Capacity in Prepubertal Children. Ann NY Acad. Sci.
       
    30:734-747.
  10. McArdle, W. D. et al. (1991).  Exercise Physiology:
        Energy, Nutrition and Human Performance.
     Lea &
        Febiger, Philadelphia.
  11. McCorory, M. A. et al. (1995). Evaluation of a New Air
        Displacement Plethysmograph for Measuring Human Body
        Composition.  Med. Sci. Sports Exerc. 27: 1686-1691.
  12. Slaughter, M. H. et al. (1988). Skinfold Equations for
        Estimation of Body Fatness in Children and Youth. Hum.
        Biol.
     60: 709-723.
  13. Weltman, A. et al. (1986). The Effects of Hydraulic
        Resistance Strength Training in Pre-Pubertal Males. Med.
        Sci. Sports Exerc.
    18: 629-638.
  14. Wilmore, J. H. (1983). Body Composition in Sport and
        Exercise: Directions for Future Research. Med. Sci.
        Sports Exerc.
    15: 21-31.  

מתוך "החינוך הגופני והספורט"
כרך נ"ה 3, אדר א'-ב' תש"ס
, פברואר 2000
בהוצאת מכון וינגייט לחינוך גופני ולספורט