The selection of optimal methods for the determining the nutritional status of soldiers

Abstract


In our country and abroad in recent years as one of the main indicators of the status of nutrition, in addition to the body mass index, is the percentage of body fat, which can be determined by a fairly wide range of techniques. In the daily practice of a military doctor, there are often no complex and expensive devices to determine the fat component of the body, such as a widespread bioimpedance analysis of body composition. The article provides many options for determining the fat component of the body. It coliperometric facts technique (the technique of Durnin - Womersley, J. Matiegka in the modification of M. M. Dyakonov, Jackson - Pollock, Gallagher, and others) and circumferential techniques (methods, used in the naval and land forces of the United States of America, the methodology developed in the Y. M. C. A. and its modification). The results were compared with the results of bioimpedance analysis of body composition. To compare the accuracy of the coincidence of the results obtained by the methods used, the method of the mean square error of the model was used. Then the correlation analysis was carried out and regression models were built.The comparative analysis revealed the most informative methods of determining the fat component of the body, which are recommended to use in the practice of a military doctor at different levels of medical care for soldiers. Fat mass can be estimated by the percentage of fat in the body, determined using the caliper-Pollock method, in the presence of calliper- compass, or circumferential technique used in the naval forces of the United States of America.

Full Text

Введение. При наличии многообразия методик для оценки статуса питания возникает вопрос о выборе наиболее простых и информативных среди них. В практике военного врача не всегда есть воз- можность для анализа состава тела использовать биоимпедансный анализ (БИА) состава тела, двух- энергетическую рентгеновскую денсиометрию, методику инфракрасного отражения, нейтронный активационный анализ, простую фотонную и двух- фотонную абсорбциометрию, моноэнергетическую и двухэнергетическую рентгеновскую абсорбцио- метрию, рентгеновскую компьютерную томогра- фию, а также магнитно-резонансную томографию. Поэтому необходимо выявить наиболее простые методики, применение которых позволит полу- чить результаты, соответствующие результатам, полученным при применении биоимпедансного анализа. В нашей стране и за рубежом в последнее время в качестве одного из основных показателей статуса питания, помимо индекса массы тела (ИМТ), рас- сматривается процент содержания жира в организ- ме (ПСЖО), который можно определить достаточно широким спектром методик. При содержании жира менее 5-7% часто отмечаются дистрофические иззначение для оценки статуса питания и общего состояния здоровья. Цель исследования. Определить ПСЖО наиболь- шим количеством известных методик и выявить наи- более близкие к полученным результаты с помощью биоимпедансного анализа. Материалы и методы. Обследовано 830 мужчин в возрасте от 17 до 44 лет, у которых с помощью разных методик определялся ПСЖО. Для его опре- деления использовались калиперометрические и обхватные методики, а также биоимпедансный анализатор состава тела «InВody-720» фирмы «Biospase» (Южная Корея). Определялись следу- ющие показатели: возраст (В, годы); рост, (Р, см); масса тела (МТ, кг); окружность талии (ОТ, см); окружность шеи (ОШ, см); кожно-жировые складки с правой стороны (КЖС, мм): над серединой би- цепса (КЖСБ, мм); над серединой трицепса (КЖСТ, мм); под лопаткой (КЖСЛ, мм); в паховой области на 2 см выше середины пупартовой связки (КЖСП, мм), на животе на расстоянии от пупка 5 см (КЖСЖ, мм). Вычислялись индекс массы тела (ИМТ, кг/м2), жировая масса тела (ЖМТ, кг), процент содержания жировой ткани в организме (ПСЖО, %), Σ - сумма менения со стороны внутренних органов, поэтому определение этого показателя имеет большое КЖС (Σ кжс, мм). 164 3 (63) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Экспериментальные исследования Калиперометрические методики. Методика Durnin - Womersley [1, 10] предназначена для вычисления возрастного коэффициента D для дифференцирова- ния ПСЖО по возрастным категориям. Коэффициент вычисляется на основе десятичного логарифма Σ (КЖСБ, КЖСТ, КЖСЛ, КЖСП) по формулам, приве- денным в таблице 1. Таблица 1 Формулы для вычисления коэффициента D по методу Durnin-Womersley для разных возрастных групп Возраст, лет Коэффициент D 17-19 D=1,1620-0,0630×(logΣ) 20-29 D=1,1631-0,0632×(logΣ) 30-39 D=1,1625-0,0645×(logΣ) 40-49 D=1,1620-0,0700×(logΣ) 50 и более D=1,1715-0,0779×(logΣ) Далее ПСЖО определяется по формуле: ПСЖО=МТ×(4,95/D-4,5)×100/МТ=495/D-450 (1) Методика Durnin [11] предназначена для определения ПСЖО у женщин и мужчин от 16 до 72 лет и определяется по формуле: ПСЖО=495/(1,1509-0,0715×log Σ (КЖСБ, КЖСТ, КЖСЛ, КЖСП)-450 (2) Методика J. Matiegka в модификации М.М. Дья- конова [2] основана на сопоставлении средней толщины трех КЖС с площадью поверхности тела при вычислении ЖМТ и ПСЖО и определяется по формуле: ПСЖО=(КЖСТ+КЖСЛ+КЖСЖ) ×(134МТ+52,4Р)×51,5/МТ (3) Наиболее часто формулы для оценки ЖМТ полу- чают путём калибровки регрессионных зависимостей на основе сопоставления результатов калиперо- метрии с одной из эталонных методик, в качестве которых могут служить гидростатическая, двухэнер- гетическая рентгеновская денситометрия или сово- купность методик, основанных на 4-компонентной модели состава тела. Этим формулам соответствует множество различных схем выбора участков измере- ний. К наиболее распространенным формулам для оценки ПСЖО относятся: 1. Формула Jackson - Pollock для здоровых мужчин 18-60 лет [13]: ПСЖО=495/(1,109380-0,0008267×Σ +0,0000016× Σ 2-0,0002574×В)-450 (4) 2. Формула Gallagher для женщин и мужчин, по- лученная на основе четырёхкомпонентной модели состава тела и учитывающая половые и возрастные различия, а также значения ИМТ [12]. Показатель «Пол» принимает значения «0» - для женщин, «1» - для мужчин: ПСЖО=64,5-848/ИМТ+0,079×В- 16,4×Пол+0,05×В+39/ИМТ (5) 3. Формула для вычисления ПСЖО с учетом ИМТ и возраста [8]: ПСЖО=1,39×ИМТ+0,16×В-19,34 (6) Достаточно большое количество формул для определения ПСЖО основано на обхватных по- казателях антропометрии. Некоторые авторы по- лагают, что ПСЖО, полученное путем измерения различных окружностей тела, имеет наиболее тесные корреляционные связи с уровнем функцио- нальных резервов и физической работоспособ- ности человека [3, 4]. Окружностные методики. Методика определения ПСЖО для мужчин с использованием обхватных пока- зателей применяется в Вооруженных силах Соединен- ных Штатов Америки [5]. ПСЖО в ней определяется по формуле: ПСЖО=0,74×ОТ-1,249×ОШ+0,528 (7) Методика определения ПСЖО для мужчин, используемая в Военно-морских силах Соединенных Штатов Америки, на основании нескольких измере- ний дает относительно точные результаты. Измере- ния проводятся в дюймах. ПСЖО определяется по формуле: ПСЖО=(86,01×log(ОТ-ОШ))-(70,041×logР)+36,76 (8) Формула, основанная на измерении МТ и ОТ, разработана в Юношеской христианской организации (YMCA). Все измерения проводятся в дюймах и фунтах. ПСЖО определяется по формуле: ПСЖО=100×(4,15×ОТ-0,082×МТ-98,42)/МТ (9) Модифицированная формула YMCA [7]: ПСЖО=100×(-0,082×МТ+4,15×ОТ-94,42)/МТ (10) Результаты и их обсуждение. Установлено, что при применении вышеперечисленных методик определения ПСЖО величина этого показателя иногда имеет отрицательные значения (табл. 2). Как правило, это данные, полученные при использова- нии окружностных методик: ПСЖОВС США, ПСЖОВМС США, ПСЖОYMCA, ПСЖОмодиф.YMCA. Э.Г. Мартиросов, С.Г. Руднев, Д.В. Николаев и др. [5, 6] объясняют это явление тем, что при малом содержании подкож- ного жира окружностные методики «не работают» и поэтому в таких случаях необходимо использовать калиперометрические или биоимпедансные мето- дики определения ПСЖО. Полагаем, что отрицательные значения ПСЖО, полученные у обследуемых при применении окруж- ностных методик, обусловлены тем, что в нашей вы- борке было довольно большое количество 17-летних подростков с небольшим процентом жировой ткани (хотя подобное можно было наблюдать и в других возрастных группах). При этом при использовании ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 3 (63) - 2018 165 Экспериментальные исследования Таблица 2 Значения статистик ПСЖО, определенного с помощью различных методик у обследуемых лиц Показатель Χ средн. Станд. откл. Ошиб. сред Макс. знач. Мин. знач. Медиана ПСЖОDurnin - Womersley 11,13 5,76 0,20 43,98 2,41 9,66 ПСЖОDurnin 25,23 5,92 0,21 47,74 13,07 24,24 ПСЖОВС США 9,49 5,78 0,20 41,03 -2,81 8,22 ПСЖОВМС США 14,73 7,43 0,26 46,49 -3,05 13,52 ПСЖОMatiegka - Дьяконова 17,23 10,47 0,36 82,24 4,85 13,91 ПСЖОИМТ 16,32 5,40 0,19 47,98 7,11 15,15 ПСЖОYMCA 7,58 6,77 0,23 32,09 -9,75 6,62 ПСЖОмодиф. YMCA 10,12 6,49 0,23 33,83 -6,68 9,12 ПСЖОJackson - Pollock 11,17 6,42 0,22 40,27 2,57 9,13 ПСЖОGallagher 15,30 5,26 0,18 34,72 2,90 14,74 ПСЖОБИА 12,36 6,65 0,23 46,30 3,00 10,80 окружностных методик из 830 результатов было получено: по формуле ПСЖОВС США - 4 случая с от- рицательными значениями, по формуле ПСЖОВМА США - 2 случая из того же количества, по формуле ПСЖОYMCA - 78 случаев, а по формуле ПСЖОмодиф. YMCA - 26. Таким образом, при массовых обследованиях для вычисления ПСЖО вполне возможно применение формулы ПСЖОВС США, а также ПСЖОВМА США. Процент «непопаданий» будет весьма незначителен. В таких случаях для уточнения значений ПСЖО в приемных комиссиях военных учебных заведений и военкома- тов при отсутствии возможности использовать ка- липерометрические или биоимпедансные методики мы рекомендуем использовать обхватные методики ПСЖОВМА США и ПСЖОВС США. В то же время калиперометрические методики не всегда дают точные результаты при определении ПСЖО у людей с большим содержанием подкожного жира, так как иногда трудно правильно захватить слишком большую жировую складку [5, 6], поэтому для тучных людей наиболее предпочтительны именно окружностные методики. Анализируя средние арифметические данные ПСЖО, полученные при использовании разных ме- тодик (табл. 2), можно увидеть, что наиболее близко к средним значениям ПСЖОБИА были расположены средние данные ПСЖОJackson - Pollock, ПСЖОMatiegka - Дьяконова и ПСЖОDurnin - Womersley. Из окружностных методик сюда можно отнести ПСЖОВМС США. Для сравнения точности совпадения результатов, полученных с помощью использованных методик, мы применили метод среднеквадратичной ошибки моде- ли (MSE) [7, 9]. Для вычисления MSE все отдельные остатки регрессии возводятся в квадрат, суммируются и сумма делится на общее число ошибок. Расчет про- изводится по формуле: где MSE - среднеквадратичная ошибка; yi - наблюда- емое значение; - соответствующее предсказанное значение. Остатки регрессии - это разности между наблю- даемыми значениями и значениями, предсказанными изучаемой регрессионной моделью. В нашем случае наблюдаемые значения - это данные из выборки ПСЖО, полученные по конкретной исследуемой методике, а значениями, предсказанными изучаемой регрессион- ной моделью, являются значения ПСЖОБИА. Чем луч- ше регрессионная модель согласуется с данными, тем меньше величина остатков и тем более близко располагаются исследуемые данные от исходных (ПСЖОБИА). Таким образом, сравнивались значения по каждо- му человеку в выборках данных ПСЖО, определенных с помощью различных методик. Выявлено, что наи- меньшие значения MSE, по сравнению со значениями ПСЖОБИА, имеют такие методики, как ПСЖОJackson - Pollock и ПСЖОВМС США (рис. 1). Установлено, что все методики определения ПСЖО имеют между собой высокозначимые корре- ляционные связи, но наиболее тесно связаны между собой выборки данных, полученные с помощью Рис. 1. Среднеквадратическая ошибка отличия значений ПСЖО , определенных с помощью БИА биоимпедансометрии, от значений ПСЖО, определенных , с помощью других методик 166 3 (63) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Экспериментальные исследования одинаковых способов измерения (окружностные с окружностными и калиперометрические с кали- перометрическими). Поэтому необходимо было выяснить, каким образом связаны все эти выборки с ПСЖОБИА, полученным биоимпедансным путем. Данные корреляционного анализа (табл. 3) получены Таблица 3 Коэффициенты корреляции ПСЖО, полученных с помощью различных методик, с ПСЖОБИА у обследованных лиц Рис. 2. Регрессионная модель зависимости ПСЖО по отношению к ПСЖО при сопоставлении выборок данных калипероме- трических и обхватных методик определения ПСЖО с выборкой данных ПСЖОБИА. Несмотря на то, что все связи являются высокозначимыми, наиболее тесные корреляционные связи ПСЖОБИА имеет с ПСЖО, полученными с помощью калиперометрических методик: ПСЖОJackson - Pollock, ПСЖОDurnin - Womersley, ПСЖОMatiegka - Дьяконова. Рис. 3. Регрессионная модель зависимости Сопоставляя выборки, определенные с помощью этих методик, с выборкой ПСЖОБИА, используя ре- грессионные модели, можно увидеть, что наибольшее совпадение из калиперометрических методик имеет ВМС США по отношению к ПСЖО методика ПСЖОJackson - Pollock (рис. 2), а из обхватных - ПСЖОВМС США (рис. 3). Заключение. Выявлены наиболее информатив- ные методики определения ЖМТ, которые можно использовать в практике военного врача на разных уровнях медицинского обеспечения военнослужа- щих. ЖМТ оценивается по ПСЖО, определенным с помощью калиперометрической методики Jackson- Pollock или обхватной методики ВМС США.

References

  1. Вологжанин, Д.А. Справочные материалы по оценке ста- туса питания и проведению энтеральной нутриционной поддержки: учебное пособие / Д.А. Вологжанин, И.Е. Хо- рошилов, Е.Ю. Струков. - СПб.: Агентство Инфо Ол, ВМА, 2009. - 108 с.
  2. Дьяконов, М.М. Основы санитарного надзора за энергетиче- ской адекватностью питания военнослужащих / Дьяконов М.М. - Л.: ВМА, 1989. - 36 с.
  3. Кудерков, С.А. Контроль за физическим состоянием военнос- лужащих США / С.А. Кудерков, П.П. Макаров // Зарубежное военное обозрение.- 1990. - № 8. - С. 13-15.
  4. Макаров, П.П. Современные подходы к кoррeкции нарушений статуса питания / П.П. Макаров. - СПб.: ВМА, 2002. - 15 с.
  5. Мартиросов, Э.Г. Применение антропологических методов в спорте, спортивной медицине и фитнесе / Э.Г. Мартиро- сов, С.Г. Руднев, Д.В. Николаев. - М.: Физическая культура, 2010. - 120 с.
  6. Николаев, Д.В. Биоимпедансный анализ состава тела челове- ка / Д.В. Николаев [и др.] - М.: Наука, 2009. - 392 с.
  7. Одейчук, А.Н. Обобщенный критерий эффективности моде- лей прогнозирования временных рядов в информационных системах / А.Н. Одейчук // Біоніка інтелекту: наук.-техн. журнал. - 2009. - № 1 (70). - С. 113-119.
  8. Смирнова, Г.А. Конституция и статус питания / Г.А. Смирнова. - СПб.: ВМА, 2007. - 240 с.
  9. Щербаков, М.В. Коннективистские модели идентификации динамики систем на коротких интервалах наблюдения с за- данным множеством классов поведения / М.В. Щербаков, Н.Л. Щербакова, И.П. Козлов // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2012. - № 1. - С. 83-91.
  10. Durnin, J. V. G. A. Body fat assessed from total body density and its estimation from skin fold thickness: measurements on 481 men and women aged from 16 to 72 Years / J. V. G. A. Durnin, J. Womersley. - Institute of Physiology, The University: Glasgow G12 8QQ. - 1974. - 153 р. ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 3 (63) - 2018
  11. Durnin, J.V.G.A. The assessment of the amount of fat in the human body from measurements of skinfold thickness / J.V.G.A. Durnin, M.M. Rahaman // Br. J. Nutr. - 1967. - Vol. 21, № 3. - P. 681-689.
  12. Gallagher, D. Healthy percent age body fat ranges: an approach for developing guidelines based on body mass index / D. Gallagher, S.B. Heymsfield, M. Heo // Am. J. Clin. Nutr. - 2000. - Vol. 72. - P. 694-701.
  13. Jackson, A.S. Generalized equations for predicting body density of men / A.S. Jackson, M.L. Pollock // Br. J. Nutr. - 1978. - Vol. 40, № 3. - P. 497-504.

Statistics

Views

Abstract - 113

PDF (Russian) - 68

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2018 Smirnova G.A., Kravchenko E.V., Konovalova I.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies