Thành phần và Cấu trúc cơ thể người

Khái niệm

Đầu thế kỷ 20, các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu, đánh giá cấu trúc cơ thể, vì cấu trúc cơ thể có liên quan tới sức khoẻ và bệnh tật. Cấu trúc cơ thể bao gồm khối nạc và khối mỡ. Khối nạc bao gồm tế bào, nước, cơ, xương, các cơ quan nội tạng như tim, gan, thận. Thành phần, cấu trúc và trọng lượng cơ thể có thể được biểu hiện bằng các công thức như sau:

• Trọng lượng cơ thể = khối mỡ + khối nạc
• Trọng lượng cơ thể = khối mỡ + nước + khối nạc khô
• Trọng lượng cơ thể = khối mỡ + nước + protein + chất khoáng

Có nhiều thuật ngữ về cấu trúc cơ thể người, trong đó khối mỡ, khối không chứa mỡ, khối nạc được sử dụng phổ biến:

• Khối mỡ: Tất cả lượng mỡ có trong mô mỡ và các mô khác trong cơ thể
• Khối mô mỡ: Khối chứa 83 % mỡ cùng với thành phần cấu trúc hỗ trợ (2 % protein và 15 % nước)
• Khối không chứa mỡ: Tất cả các mô, chất hóa học không chứa mỡ, bao gồm nước, cơ, xương, cơ quan nội tạng
• Khối nạc: Bao gồm khối không chứa mỡ cộng với lượng mỡ thiết yếu
• Phần trăm mỡ cơ thể: Lượng khối mỡ tính bằng đơn vị phần trăm so với trọng lượng cơ thể
• Mỡ thiết yếu: Mỡ hợp chất (phospholipid) cần cho sự hình thành màng tế bào, chiếm 10 % tổng lượng mỡ cơ thể
• Mỡ không thiết yếu: Triglycerid có chủ yếu trong mô mỡ, chiếm 90% tổng lượng mỡ cơ thể
• Tỷ trọng cơ thể: Tỷ số giữa cân nặng cơ thể và thể tích tổng số của cơ thể
• Mỡ dưới da: Mô mỡ dự trữ nằm phía dưới da
• Mỡ nội tạng: Mô mỡ nằm trong và xung quanh các cơ quan trong lồng ngực (tim, phổi) và bụng (gan, thận)
• Mỡ xen kẽ các cơ quan trong bụng: Mỡ nội tạng trong khoang bụng
• Mỡ bụng: Mỡ dưới da và mỡ nội tạng ở vùng bụng của cơ thể

Khối không chứa mỡ và khối nạc nhiều khi được hiểu và sử dụng với cùng một ý nghĩa. Tuy nhiên, cần lưu ý là khối không chứa mỡ khác với khối nạc, khối không chứa mỡ chắc chắn không có mỡ, khối nạc chứa một lượng mỡ thiết yếu (2-3% ở nam giới và 5-8% ở nữ giới).

Khối mỡ gồm 2 loại: mỡ thiết yếu và mỡ không thiết yếu hay mỡ dự trữ. Cơ thể chỉ chứa một lượng rất ít mỡ thiết yếu, chúng nằm ở các cơ quan như tim, phổi, gan, lách, thận, ruột, cơ, hệ thần kinh và tủy xương.

Mỡ thiết yếu bao gồm phospholipid có ở màng tế bào và sphingomyelin có ở hệ thần kinh, giúp duy trì chức năng sinh lý bình thường như: hình thành màng tế bào, duy trì hoạt động của thần kinh, chu kỳ kinh nguyệt, cơ quan sinh sản, tăng trưởng cơ thể. Lượng mỡ thiết yếu ở nữ giới nhiều hơn so với nam giới, do phụ nữ cần năng lượng dự trữ dưới dạng mỡ để hỗ trợ chức năng sinh sản. Mỡ thiết yếu còn là môi trường để vận chuyển, lưu trữ các vitamin hòa tan trong dầu như Vitamin A, Vitamin D, Vitamin E và Vitamin K.

Mỡ dự trữ có 2 loại là mỡ nội tạng (hay mỡ bụng) và mỡ dưới da. Mỡ nội tạng có vai trò là lớp đệm để bảo vệ các nội tạng bên trong. Mỡ dưới da có vai trò là lớp đệm để bảo vệ xương, giữ nhiệt và giữ ấm cơ thể. Mỡ dự trữ chủ yếu là triglycerid hay triacylglycerol, chiếm phần lớn lượng mỡ của cơ thể. Mỡ dự trữ còn có tác dụng dự trữ năng lượng, đồng thời tạo hình dáng bên ngoài của cơ thể. Mỡ dự trữ dư thừa quá nhiều là yếu tố nguy cơ của nhiều bệnh liên quan tới lối sống.

Ở người trưởng thành bình thường, lượng mỡ chiếm 10-25% trọng lượng cơ thể đối với nam và 15-35% đối với nữ. Ở người trưởng thành béo phì, lượng mỡ có thể lên tới 60-70% trọng lượng cơ thể. Người ta có thể dùng các ngưỡng tỷ lệ mỡ cơ thể để đánh giá thành phần, cấu trúc cơ thể. Ngưỡng tỷ lệ mỡ cơ thể trung bình ở nam giới trưởng thành là 15% và nữ giới trưởng thành là 23%, ngưỡng tối thiểu ở nam là 5% và ở nữ là 8%, khi tỷ lệ vượt 25% ở nam và 32% ở nữ thì được coi là béo phì.

Các mức độ cấu trúc cơ thể

Cấu trúc cơ thể mức nguyên tử: Cơ thể người bao gồm nhiều nguyên tố hóa học ở dạng nguyên tử, nhưng 6 nguyên tử bao gồm ô-xy, carbon, hydro, nitơ, canxi, phospho là nhiều nhất, chiếm 98,8% trọng lượng cơ thể.

Cấu trúc cơ thể mức phân tử: Trong cơ thể người, các nguyên tố hóa học gắn kết với nhau tạo thành các phân tử như nước, lipid, protein, chất khoáng, carbohydrat. Nước tổng số bao gồm nước bên trong tế bào và ngoài tế bào. Tùy từng loại bệnh, có sự thay đổi về tỷ số giữa lượng nước bên trong tế bào và ngoài tế bào. Lượng nước của cơ thể thay đổi theo lứa tuổi. Ở bào thai, lượng nước giảm dần dần từ 90% ngay sau khi hình thành bào thai xuống còn khoảng 80% khi thai được 7 tháng. Ở trẻ sơ sinh, lượng nước chiếm khoảng 70% trọng lượng cơ thể, tương đương với 82% trọng lượng khối nạc. Ở trẻ 15-18 tuổi, lượng nước chiếm 72% trọng lượng khối nạc. Nói chung, lượng nước cơ thể ở nam giới nhiều hơn nữ giới. Lượng protein chiếm 10-15% trọng lượng cơ thể. Lượng protein ở nam giới nhiều hơn nữ giới do trọng lượng cơ ở nam giới nhiều hơn so với nữ giới. Lượng chất khoáng chiếm 3-5% trọng lượng cơ thể, trong đó canxi và phospho là hai chất khoáng chủ yếu. Canxi và phospho chủ yếu nằm trong xương. Carbohydrat trong cơ thể tồn tại dưới dạng đường máu và glycogen ở tế bào cơ, tế bào gan có vai trò dự trữ năng lượng trong thời gian ngắn hạn. Lượng carbohydrate trong cơ thể hiếm khi vượt quá 500 g.

Cấu trúc cơ thể mức tế bào: Ở mức tế bào, cấu trúc cơ thể bao gồm các tế bào, dịch ngoại bào, chất rắn ngoại bào. Các tế bào được chia thành 2 phần là mỡ và khối tế bào cơ thể. Khối tế bào cơ thể là các tế bào với các thành phần nước, protein, chất khoáng. Dịch ngoại bào chứa 95% nước, chính là huyết tương bên trong mạch máu và dịch kẽ ở khoang ngoài mạch máu. Chất rắn ngoại bào là các protein (collagen) và chất khoáng (bao gồm chất khoáng trong xương và chất khoáng hòa tan trong dịch ngoại bào). Để đo cấu trúc cơ thể mức tế bào, người ta dụng phương pháp đếm Kali để đo khối tế bào cơ thể, hoặc dùng phương pháp hòa loãng bromid để đo lượng nước ngoại bào.

Cấu trúc cơ thể mức mô/cơ quan: Các tế bào có chức năng tương đương tạo nên các mô, bao gồm các mô cơ, mô liên kết, biểu mô, mô thần kinh. Xương là mô liên kết, chủ yếu gồm hydroxy apatit.

Cấu trúc cơ thể mức toàn cơ thể: Cấu trúc cơ thể mức toàn cơ thể liên quan tới hình dáng, kích thước, đặc điểm bên ngoài của cơ thể. Các đặc tính cấu trúc cơ thể mức toàn cơ thể là:

• Chiều cao: Đây là chỉ số về kích thước cơ thể và chiều dài xương.
• Chiều dài các đoạn chân và tay: Chiều dài đùi, chiều dài cẳng chân, chiều dài vai – khuỷu tay, chiều dài khuỷu tay – cổ tay.
• Chu vi: Vòng cánh tay, vòng bụng, vòng đùi
• Bề dày lớp mỡ dưới da: Đo tại các vị trí giải phẫu khác nhau của cơ thể như cơ tam đầu, góc dưới xương bả vai, bờ trên mào chậu…
• Diện tích bề mặt cơ thể: Là đặc điểm bên ngoài được dùng để đo chuyển hóa cơ bản và khối nạc.
• Thể tích cơ thể: Mô tả kích cỡ cơ thể và là chỉ số để tính tỷ trọng cơ thể.
• Cân nặng: Là một chỉ số hình thái đơn giản và quan trọng dùng để theo dõi tăng trưởng, tình trạng suy dinh dưỡng, thừa cân, béo phì. Phương trình cân nặng biểu diễn cấu trúc cơ thể mức toàn cơ thể như sau:
• Chỉ số khối cơ thể BMI: Là chỉ số được tính bằng cách lấy cân nặng (kg) chia cho chiều cao (m²), được dùng để đánh giá tình trạng thừa cân, béo phì.
• Tỷ trọng cơ thể: Là chỉ số được tính từ cân nặng và thể tích cơ thể, từ đó tính ra khối mỡ và khối nạc cơ thể.

Các yếu tố liên quan tới cấu trúc cơ thể

Tuổi và giới: Ở tuổi dạy thì, khối nạc có xu hướng nhiều hơn ở trẻ trai so với trẻ gái, trong khi đó tỷ lệ % mỡ cơ thể ở trẻ gái có xu hướng nhiều hơn so với trẻ trai. Ở tuổi trưởng thành, khối nạc của nữ chỉ bằng khoảng 2/3 so với nam giới; và lượng mỡ ở nữ cao hơn so với nam giới. Ở người lớn tuổi, khối nạc ở cả 2 giới giảm nhẹ. Khác biệt khối nạc giữa nam và nữ trưởng thành là 1,4 lần.

Bảng 1. Cân nặng, khối nạc, tỷ lệ % mỡ cơ thể trung bình theo tuổi, giới

Chủng tộc: Người Châu Á thường thấp và nhẹ cân hơn so với người Châu Âu, do đó khối nạc cũng ít hơn. Khối nạc và lượng canxi ở người da đen nhiều hơn so với người da trắng. Ở nam trưởng thành, lượng kali ở người da đen cao gấp 1,5 lần người da trắng và lượng canxi cao gấp 1,17 lần. Tỷ lệ này ở nữ là 1,17 lần và 1,22 lần.

Di truyền: Cân nặng và chiều cao bị ảnh hưởng bởi yếu tố di truyền. Tương tự, khối nạc, khối mỡ, hay bề dày lớp mỡ dưới da cũng chịu ảnh hưởng bởi đặc điểm di truyền.

Có thai: Thể tích huyết thanh, dịch ngoại bào, dịch nội bào tăng lên do tỷ số giữa lượng nước/kali tăng.

Thừa hay thiếu năng lượng: Năng lượng khẩu phần thấp có thể dẫn tới giảm cân, giảm khối nạc và khối mỡ. Người gầy thường bị giảm khối nạc nhiều hơn so với người béo phì. Ngược lại, năng lượng khẩu phần cao hơn sẽ dẫn tới tăng cân, tăng cả khối nạc và khối mỡ.

Hoạt động thể lực: Hoạt động thể lực góp phần làm duy trì khối nạc. Khối nạc có khuynh hướng giảm ở người có lối sống ít hoạt động thể lực. Luyện tập đều đặn góp phần làm tăng khối nạc và giảm khối mỡ.

Ứng dụng đo cấu trúc cơ thể

Sự khác biệt phân bố mỡ cơ thể giữa nam và nữ

Thông thường, ở nữ giới, mỡ phân bố chủ yếu ở mông và đùi, ở nam giới, mỡ phân bố chủ yếu ở bụng. Đó là đặc điểm thường thấy về phân bố mỡ, tuy nhiên, người ta vẫn có thể gặp sự phân bố mỡ nhiều tại vùng bụng ở nữ cũng như ở mông và đùi ở nam.

Lối sống không lành mạnh (chế độ ăn không hợp lý, dư thừa năng lượng, ít hoạt động thể lực) là nguyên nhân dẫn tới tình trạng thừa cân, béo phì. Có hai loại béo phì chính là béo phì dạng nam (android obesity) và béo phì dạng nữ (gynoid obesity).

Béo phì dạng nam còn gọi là béo phì kiểu bụng hay béo phì kiểu trung tâm, mỡ phân bố chủ yếu ở vùng bụng, tạo hình ảnh cơ thể giống một quả táo. Do đó béo phì dạng nam còn được gọi là béo phì hình quả táo. Người béo phì hình quả táo có nguy cơ cao mắc bệnh tăng huyết áp, tim mạch, hội chứng chuyển hóa, đái tháo đường, ung thư, bệnh gút.

Béo phì dạng nữ còn gọi là béo phì hình quả lê bởi vì mỡ phân bố chủ yếu ở mông và đùi, tạo hình ảnh cơ thể giống một quả lê. So với những người béo phì hình quả táo, người béo phì hình quả lê có ít nguy cơ mắc các bệnh mạn tính liên quan tới thừa cân và béo phì hơn.

Ngoài ra, còn có một loại béo phì nữa là béo phì hỗn hợp. Trong trường hợp này, mỡ phân bố khá đồng đều. Các trường hợp quá béo phì thường là béo phì hỗn hợp.

Các loại tạng người liên quan tới cấu trúc cơ thể

Liên quan tới cấu trúc cơ thể, có 3 loại tạng người cần phân biệt: Tạng người cao gày , tạng người béo mập và tạng người cơ bắp.

• Người cao gày: thường có tay chân dài, vai hẹp, khung xương nhỏ, ngực phẳng, người gày, ít mỡ. Họ rất khó tăng cân. Quá trình chuyển hóa các chất dinh dưỡng ở người cao gày diễn ra nhanh chóng, dẫn tới tiêu hao năng lượng nhanh. Người cao gày cần bổ sung năng lượng để tăng cân. Thậm chí họ cần phải ăn trước khi đi ngủ để đề phòng quá trình dị hóa cơ diễn ra vào ban đêm.
• Người béo mập: tích tụ mỡ rất nhanh, thường có tay và chân to. Khối cơ ở người béo mập cũng có khả năng tăng nhanh. Nhìn chung họ có chiều cao thấp và người chắc nịch, vóc dáng tròn, rất khó để giảm lượng mỡ cơ thể. Quá trình chuyển hóa các chất dinh dưỡng ở người béo mập diễn ra chậm. Người béo mập rất dễ tăng cân, và phần trọng lượng tăng chủ yếu là mỡ chứ không phải là nạc.
• Người cơ bắp: có cấu trúc xương lớn, cơ bắp lớn, cơ thể rắn chắc, rất dễ tăng và giảm cân. Khối cơ có khả năng tăng nhanh. Khối mỡ cũng có khả năng tăng dễ dàng hơn so với người với tạng cao gày. Trong ba tạng người kể trên, người có tạng cơ bắp đáp ứng tốt nhất với quá trình tập luyện kiểm soát cân nặng.

Ứng dụng của đo cấu trúc cơ thể

Đo cấu trúc cơ thể xác định lượng mỡ tổng số, lượng mỡ từng vùng hay từng bộ phận của cơ thể nhằm xác định yếu tố nguy cơ gây bệnh. Các bác sỹ nói riêng, nhân viên y tế nói chung, huấn luyện viên, vận động viên, giáo viên thể dục có thể sử dụng số đo cấu trúc cơ thể với nhiều mục đích, cụ thể như sau:

• Xác định nguy cơ đối với sức khoẻ do lượng mỡ cơ thể quá ít hoặc quá nhiều.
• Xác định nguy cơ đối với sức khoẻ do tích luỹ mỡ quá nhiều ở bụng.
• Cung cấp thông tin cho người bệnh biết những nguy cơ có hại đối với sức khoẻ do khối mỡ cơ thể quá ít hoặc quá nhiều.
• Theo dõi sự thay đổi cấu trúc cơ thể trên bệnh nhân mắc một số bệnh đặc hiệu.
• Đánh giá hiệu quả các can thiệp dinh dưỡng, luyện tập thể thao đối với việc thay đổi cấu trúc cơ thể.
• Ước lượng trọng lượng lý tưởng của vận động viên.
• Giúp đưa ra chế độ ăn và luyện tập hợp lý.
• Theo dõi tăng trưởng, phát triển, trưởng thành và các thay đổi về cấu trúc cơ thể liên quan tới tuổi.

Đo cấu trúc cơ thể giúp xác định trọng lượng lý tưởng, đưa ra lời khuyên về chế độ ăn, luyện tập cho người béo phì. Thông thường, khi điều trị béo phì, người ta chỉ muốn giảm cân nặng, ít chú ý tới giảm khối mỡ. Cách giảm khối mỡ có hiệu quả nhất là kết hợp giảm khẩu phần ăn và tích cực hoạt động thể lực. Chế độ ăn nhiều tinh bột, ít mỡ có thể ngăn ngừa mất glycogen dự trữ trong cơ và tăng khả năng giữ protein của tinh bột, góp phần duy trì khối nạc. Hoạt động thể lực và tập luyện thể thao đều đặn có tác dụng làm tăng khối xương và cơ, giúp duy trì khối nạc. Tập aerobic với cường độ nhẹ và vừa phải giúp tiêu hao mỡ để sinh năng lượng.

Trên trẻ em và học sinh, kết quả đo cấu trúc cơ thể giúp theo dõi sự phát triển cơ thể, tình trạng quá thừa, quá ít mỡ. Người ta thấy có mối liên quan giữa mỡ cơ thể với các yếu tố nguy cơ bệnh tim mạch (huyết áp, cholesterol tổng số, tỷ số lipoprotein) trên trẻ em và vị thành niên. Nhiều học sinh có nhận thức sai lầm về lượng mỡ và hình dáng cơ thể, dẫn tới hành vi ăn uống không phù hợp. Do đó, việc giáo dục cho học sinh hiểu đúng về cấu trúc cơ thể là hết sức quan trọng. Cần đưa nội dung cấu trúc cơ thể người vào chương trình giảng dạy thể chất tại nhà trường.

Mối liên quan giữa tỷ trọng xương thấp và gẫy xương do loãng xương tương tự như mối liên quan giữa cholesterol với bệnh tim, huyết áp, và đột quị. Đo cấu trúc cơ thể, mật độ xương giúp chẩn đoán bệnh loãng xương, từ đó có biện pháp điều trị thích hợp.

Một số phương pháp đo cấu trúc cơ thể

Đo cấu trúc cơ thể có vai trò quan trọng đối với các vấn đề sức khỏe, thể lực của bệnh nhân hoặc khách hàng, theo dõi tăng trưởng, lão hóa, diễn biến bệnh, đánh giá hiệu quả can thiệp dinh dưỡng và luyện tập. Đo hấp thụ tia X năng lượng kép là phương pháp có độ chính xác cao trong đo mật độ xương và cấu trúc cơ thể. Trong điều kiện nhiều cơ sở y tế ở nước ta chưa có thiết bị này, sử dụng phương pháp đo bề dày lớp mỡ dưới da, đo điện trở sinh học có thể coi là khả thi và chấp nhận được trên phạm vi diện rộng để đo cấu trúc cơ thể.

Phương pháp đo bề dày lớp mỡ dưới da

Phương pháp đo bề dày lớp mỡ dưới da là một trong những phương pháp nhân trắc được sử dụng trong hơn một thế kỷ qua để đo cấu trúc cơ thể. Số đo bề dày lớp mỡ dưới da được dùng để xây dựng các phương trình ước tính tỷ trọng cơ thể, lượng mỡ cơ thể. Chu vi, đường kính các bộ phận của cơ thể cũng được đo lường, sau đó kết hợp với số đo bề dày lớp mỡ dưới da để xây dựng phương trình ước tính cấu trúc cơ thể. Do việc đo lường được thực hiện dễ dàng trên số lượng lớn đối tượng nghiên cứu, giá thành mua thiết bị đo rẻ, nên phương pháp đo bề dày lớp mỡ dưới da dễ dàng triển khai tại thực địa. Compa đo bề dày lớp mỡ dưới da là công cụ được dùng trong phương pháp này. Độ chính xác của phương pháp phụ thuộc vào trình độ, kinh nghiệm của kỹ thuật viên.

Phương pháp hấp thụ tia X năng lượng kép (DXA)

Đầu tiên, DXA (Energy X ray Absorptiometry) được sử dụng để đo mật độ xương nhằm chẩn đoán và điều trị bệnh loãng xương. Sau đó, do có độ tin cậy và chính xác cao, DXA được dùng để đánh giá cấu trúc cơ thể. Phương pháp DXA dựa trên mô hình 3 thành phần cơ thể là khối mỡ, khối nạc và chất khoáng. Máy thế hệ cũ có tia quét hình bút chì “pencil-beam”, thời gian quét lâu, khoảng 10-20 phút tùy chiều dài cơ thể và loại máy đo. Các máy thế hệ mới với công nghệ tia quét hình cánh quạt “fan-beam” có thời gian quét nhanh hơn, chỉ hết khoảng 5 phút. Máy DXA an toàn và không gây tổn thương cho đối tượng đo.

Phương pháp đo điện trở sinh học (Bioelectrical Impedance Analysis) (BIA)

Sự ưu việt của phương pháp

Một phương pháp khác có thể áp dụng tại thực địa và cơ sở y tế là đo điện trở sinh học. Phương pháp này dựa trên nguyên lý dẫn điện và cản trở dòng điện của các mô, cơ quan, chất điện giải trong cơ thể khi đưa một dòng điện cường độ nhỏ 500-800 micro Ampe ở tần số 50 kHz qua cơ thể.

Các phương trình ước tính khối nạc, khối mỡ được xây dựng dựa vào các biến như tuổi, giới, chủng tộc, mức độ hoạt động thể lực. Sau đó, các phương trình này được các nhà sản xuất thiết bị cài đặt sẵn vào máy đo điện trở sinh học. Trước khi đo, kỹ thuật viên nhập thông số tuổi, giới, cân nặng, chiều cao, chủng tộc vào máy đo điện trở sinh học. Sau đó, các điện cực của máy được đặt tiếp xúc với bàn tay hoặc bàn chân. Màn hình máy đo sẽ hiển thị kết quả đo cấu trúc cơ thể. Phương pháp đo điện trở sinh học nhanh, không gây tổn thương nhưng đắt hơn so với phương pháp đo bề dày lớp mỡ dưới da và phương pháp nhân trắc do giá thành mua thiết bị đắt hơn. Tuy nhiên, phương pháp đo điện trở sinh học không đòi hỏi kỹ thuật viên nhiều kinh nghiệm như phương pháp đo bề dày lớp mỡ dưới da.

Sự thay đổi lượng nước cơ thể do ăn uống, luyện tập, kinh nguyệt có thể ảnh hưởng tới độ chính xác của phương pháp đo. Vì vậy, đối tượng cần tuân thủ các hướng dẫn trước khi tiến hành đo. Phương pháp đo điện trở sinh học có ưu điểm hơn so với phương pháp đo bề dày lớp mỡ dưới da, bởi vì có thể áp dụng được trên người béo phì, không đòi hỏi kỹ năng của kỹ thuật viên, không phải bộc lộ quá mức các bộ phận cơ thể khi đo.

Các nguyên lý và mô hình của phương pháp

• Giả thuyết: Cơ thể người giống một hình trụ hoàn hảo có chiều dài và tiết diện ngang đồng nhất. Thực tế, cơ thể người được chia thành năm hình trụ (hai tay, hai chân, thân mình, không kể đầu) và kết nối với nhau. Do các bộ phận cơ thể có chiều dài khác nhau, tiết diện khác nhau, nên điện trở đối với dòng điện đi qua cơ thể ở các bộ phận đó cũng khác nhau.
• Nguyên lý: Các mô trong cơ thể đóng vai trò dẫn điện và cản điện, dòng điện qua cơ thể sẽ đi tới các mô nơi có điện trở nhỏ nhất. Do khối nạc chứa nhiều nước (73%) và chất điện giải, nên dẫn điện tốt hơn khối mỡ.
• Các mô hình ước lượng cấu trúc cơ thể: Phương trình ước lượng cấu trúc cơ thể có thể được xây dựng từ một nhóm đồng nhất về tuổi, chủng tộc, giới, mức độ hoạt động thể lực, lượng mỡ cơ thể. Phương trình loại này chỉ phù hợp khi áp dụng trên các đối tượng có đặc điểm tương tự với nhóm mà từ đó phương trình được xây dựng. Người ta cũng xây dựng phương trình ước lượng cấu trúc cơ thể từ quần thể không đồng nhất về tuổi, giới, lượng mỡ cơ thể. Phương trình loại này gọi là phương trình tổng quát, bởi vì nó tính tới sự khác biệt về tuổi, giới, lượng mỡ cơ thể. Tuổi, giới được đưa vào phương trình tổng quát để làm biến dự báo. Cân nặng, chiều cao bình phương, điện trở thường được đưa vào các phương trình để ước lượng cấu trúc cơ thể.

Các bước chuẩn bị bệnh nhân/khách hàng khi đo điện trở sinh học

• Chuẩn bị
  • Không được ăn hay uống trong vòng 4 giờ trước khi đo.
  • Không được luyện tập trong vòng 12 giờ trước khi đo.
  • Đi tiểu 30 phút trước khi đo.
  • Không uống rượu trong vòng 48 giờ trước khi đo.
  • Không dùng thuốc lợi tiểu trong vòng 7 ngày trước khi đo.
  • Không đo đối với phụ nữ đang có kinh với biểu hiện tăng cân do giữ nước.
• Kết quả đo của máy đo điện trở sinh học
• Tuỳ theo loại máy, một hoặc nhiều thông số sau được đo từ máy đo điện trở sinh học:
  • Điện trở tổng số Z, điện trở R và Xc.
  • Pha góc (phase angle): biểu hiện mối liên quan giữa R và Xc, pha góc tăng khi R giảm và Xc tăng, pha góc càng lớn thì sức khoẻ càng tốt, nằm trong khoảng từ 5-9; pha góc ở nam giới phải lớn hơn 6, ở nữ giới phải lớn hơn 5.
  • Khối tế bào (Body Cell Mass-BCM): là trọng lượng của cơ và cơ quan nội tạng. Đây là thành phần quan trọng và dễ bị tổn thương do nhiễm trùng, chấn thương.
  • Khối mô ngoài tế bào (Extracellular Mass-ECM): phản ánh trọng lượng xương, dây chằng, dịch bên ngoài tế bào. Phần này cho chúng ta biết về tình trạng nước của cơ thể, tình trạng viêm nhiễm mãn tính.
  • Khối nạc, khối mỡ.

Độ an toàn, chống chỉ định của phương pháp đo điện trở sinh học

Phương pháp đo điện trở sinh học được coi là an toàn bởi vì dòng điện ở tần số 50 kHz không gây kích thích điện các mô thần kinh hay cơ tim. Trên hàng ngàn đối tượng đo, phương pháp chưa gây một rủi ro nào. Việc sử dụng pin và điện thế thấp giảm đáng kể nguy cơ gây sốc điện. Chống chỉ định: không dùng trên người bệnh có thiết bị gây sốc điện cho tim.

Ý nghĩa thực tiễn của chỉ số khối cơ thể trong đánh giá dinh dưỡng

Tỷ lệ chất béo

Tỷ lệ phần trăm mỡ cơ thể là tỷ lệ chất béo so với tổng trọng lượng cơ thể. Chất béo cơ thể cần thiết để duy trì nhiệt độ cơ thể, hệ đệm và bảo vệ các cơ quan nội tạng.

Quá nhiều chất béo có thể ảnh hưởng sức khoẻ lâu dài. Giảm lượng mỡ dư thừa của cơ thể giúp giảm trực tiếp nguy cơ mắc một số bệnh như: cao huyết áp, bệnh tim, đía tháo đường tuýp 2 và một số loại ung thư.Quá ít chất béo trong cơ thể có thể dẫn đến chứng loãng xương, các giai đoạn bất thường ở phụ nữ và khả năng vô sinh. Nếu hiện tượng quá ít chất béo trong một thời gian dài, có thể dẫn đến các nguy cơ sức khoẻ khác như mất xương. Vì vậy, điều quan trọng là duy trì cơ thể có lượng chất béo phù hợp.

Ngưỡng đánh giá (%):

Tham khảo: NIH/WHO BMI guidelines.

Ngưỡng đánh giá cho người Châu Á:

Hình ảnh về tỷ lệ mỡ của cơ thể nam giới và nữ giới

Tỷ lệ khối xương của cơ thể (Bone Mass)

Trọng lượng xương tăng nhanh chóng khi còn nhỏ và đạt tối đa ở lứa tuổi 30 đến 40, sau đó giảm nhẹ theo tuổi. Khẩu phần dinh dưỡng hợp lý, tập thể dục đều đặn, có thể giúp làm giảm thoái hóa xương. Các yếu tố như tuổi tác, giới tính, cân nặng và chiều cao ảnh hưởng một chút đến trọng lượng xương.

Ngưỡng đánh giá (Kg): (tuổi từ 20 đến 40)

Nữ giới:

Nam giới:

           Nguồn: Viện nghiên cứu trọng lượng cơ thể TANITA, cho người châu Á

Tỷ lệ nước cơ thể (Total Body Water) %

Nước đóng một vai trò quan trọng trong nhiều quá trình chuyển hóa của cơ thể và được tìm thấy trong mỗi tế bào, mô và cơ quan. Duy trì tỷ lệ phần trăm nước hợp lý   sẽ đảm bảo cho cơ thể hoạt động hiệu quả và làm giảm nguy cơ phát sinh các vấn đề liên quan đến sức khoẻ. Lượng nước của cơ thể dao động theo thời điểm ban ngày và ban đêm.  Nước liên tục bị mất qua nước tiểu, mồ hôi và hô hấp. Những yếu tố làm thay đổi lượng nước trong cơ thể là các bữa ăn, uống rượu, kinh nguyệt, ốm đau, tập thể dục và tắm…

Tỉ lệ phần trăm nước cơ thể là tổng lượng chất lỏng trong cơ thể của một người thể hiện dưới dạng phần trăm của tổng trọng lượng. Tỷ lệ phần trăm nước trong cơ thể sẽ có xu hướng giảm khi phần trăm mỡ cơ thể tăng lên. Một người có tỷ lệ phần trăm mỡ cơ thể cao có thể có tỷ lệ phần trăm nước thấp hơn bình thường trong cơ thể. Khi lượng mỡ trong cơ thể giảm, tỷ lệ phần trăm nước trong cơ thể sẽ dần dần trở về mức bình thường.

Lưu ý: phần trăm nước cơ thể nên như một dữ liệu tham khảo, mang tính  hướng dẫn và không nên được sử dụng để xác định cụ thể tỷ lệ phần trăm tuyệt đối của cơ thể. Điều quan trọng là xác định sự thay đổi dài hạn về tỷ lệ phần trăm và duy trì một tỷ lệ phần trăm nước cơ thể phù hợp và khỏe mạnh. 

Ngưỡng đánh giá (%): (Trung bình tỷ trọng nước ở người trưởng thành khỏe mạnh)

                                                                     Nguồn: Viện nghiên cứu  TANITA

Tỷ lệ khối cơ của cơ thể (Muscle Mass)

Khối cơ bao gồm các cơ xương, cơ trơn, hoạt động như một động cơ tiêu tốn năng lượng. Khi khối lượng tăng lên, tốc độ tiêu hao năng lượng tăng,  tỷ lệ trao đổi chất cơ bản cũng tăng, giúp giảm lượng mỡ trong cơ thể và giảm cân một cách hiệu quả và bền vững. Khối lượng cơ cao có thể làm giảm nguy cơ bệnh đái tháo đường ở người trưởng thành. Cơ thể có nhiều khối cơ  hơn, đồng nghĩa với việc có nhiều vị trí tiếp nhận insulin hơn, giúp hấp thu và điều hoà glucose trong máu sau khi ăn. Khoảng 80% lượng hấp thu glucose xảy ra trong cơ xương. Vì vậy càng có nhiều khối cơ xương, cơ thể càng dễ dàng điều chỉnh lượng insulin và giảm thiểu lượng chất béo dư thừa.

Ở người cao tuổi, khối cơ rất quan trọng để duy trì hoạt động, hỗ trợ vận động của các khớp và duy trì sự cân bằng, giúp giảm thiểu nguy cơ ngã và gãy xương. Một khối lượng cơ ở mức cao là một chỉ số quan trọng cho tuổi thọ. Khối cơ giảm tự nhiên theo độ tuổi, một người có thể mất đi 50 % khối lượng cơ trong độ tuổi từ 20 đến 90.

Thay đổi về khối lượng cơ giúp theo dõi, đánh giá hiệu quả của chương trình tập thể dục hoặc chương trình giảm cân. Cơ thể có thể thay thế sự mất khối cơ bằng lượng chất béo nếu không duy trì hoạt động thể lực. Cơ thể chỉ có thể mất khối cơ, không mất đi khối mỡ, nếu không có chế độ ăn kiêng hợp lý. Một lợi ích khác của có khối cơ tốt là: ngay cả lúc nghỉ ngơi, cơ thể vẫn tiêu hao thêm khoảng 110 calo cho mỗi kg cơ!.

Trọng lượng khối cơ là yếu tố quan trọng trong việc xác định một  cơ thể khỏe mạnh.

Một người có trọng lượng khối cơ cao hơn sẽ dễ di chuyển hơn và cần nhiều năng lượng để di chuyển hơn. Tập thể dục là rất cần thiết để duy trì cơ thể khỏe mạnh và tỷ lệ khối cơ là một chỉ số đánh giá quan trọng. Tỷ lệ phần trăm khối cơ của cơ thể ở trong khoảng từ 38 % đến 54 % đối với nam và từ 28 % đến 39 % đối với nữ, tùy thuộc vào tuổi  và mức độ vận động.

Ngưỡng đánh giá ( %):

Tỷ lệ chất béo nội tạng (Visceral Fat Rating)

Chất béo nội tạng nằm sâu trong vùng bụng dưới, bao bọc và bảo vệ xung quanh các cơ quan nội tạng quan trọng. Chất béo nội tạng là chất béo không thể nhìn thấy bằng mắt thường vì nằm ở bên trong của cơ thể. Tình trạng béo phì loại chất béo này thường có ở mức cao với nam giới trung niên (béo hình quả táo).  Mức độ béo phì dạng này làm tăng nguy cơ cao huyết áp, bệnh tim và đái tháo đường tuýp 2.

Các nghiên cứu cho thấy rằng: thậm chí khi cân nặng và lượng mỡ cơ thể không thay đổi, lượng mỡ trong cơ thể có xu hướng dịch chuyển vào vùng bụng. Do vậy, theo tuổi tác, hiện tượng này làm gia tăng nguy cơ mắc các bệnh nêu trên. Duy trì tỷ lệ chất béo nội tạng nằm trong mức hợp lý, giúp cơ thể phòng tránh các bệnh nguy hiểm như: đột quỵ, tăng huyết áp và bệnh đái tháo đường tuýp 2.

Phân loại mức độ nguy hiểm theo tỷ lệ chất béo nội tạng:

Ngưỡng đánh giá:

           Nguồn: Viện nghiên cứu trọng lượng cơ thể TANITA, cho người châu Á

Mức chuyển hóa cơ bản (Basal Metabolic Rate)(BMR)

Mức chuyển hóa cơ bản (BMR) là mức năng lượng tối thiếu mà cơ thể cần trong 24 giờ ở trạng thái nghỉ ngơi hoàn toàn và vẫn đảm bảo hoạt động bình thường của các chức năng của cơ thể như: hệ hô hấp, các cơ quan tuần hoàn, hệ thống nơ ron, gan, thận và các cơ quan nội tạng khác.

Khoảng 70% lượng calo hấp thụ hàng ngày được sử dụng cho trao đổi chất cơ bản. Vận động càng mạnh, lượng calo tiêu tốn càng nhiều. Tăng khối cơ sẽ làm tăng chuyển hóa cơ bản, làm tăng lượng calo bị đốt cháy, từ đó giúp giảm lượng mỡ thừa trong cơ thể bằng cách tự nhiên.

Mức chuyển hóa cơ bản bị ảnh hưởng rất nhiều bởi tình trạng và tỷ lệ khối cơ. Tăng khối cơ giúp tăng mức chuyển hóa cơ bản, từ đó làm tăng số lượng calo được sử dụng và kết quả là giảm lượng mỡ trong cơ thể. Ngoài ra, khi mức chuyển hóa cơ bản thấp sẽ gây khó khăn hơn để giảm khối mỡ và tổng trọng lượng của cơ thể. Dữ liệu về mức chuyển hóa cơ bản và thông tin về mức độ hoạt động, có thể  giúp tính toán khẩu phần ăn để duy trì cân nặng hoặc để giảm cân. Một chế độ ăn kiêng giúp giảm cân an toàn không bao giờ có ít tổng số năng lượng khẩu phần hàng ngày thấp hơn mức chuyển hóa cơ bản.

Mức năng lượng hàng ngày (Daily Calorie Intake)(DCI)

Mức năng lượng hàng ngày (DCI) là lượng calo cần hấp thụ trong 24 giờ để duy trì cân nặng hiện tại. Ước tính năng lượng có thể tiêu thụ trong một ngày để duy trì trọng lượng hiện tại. Nếu một người đang thực hiện giảm cân, hãy sử dụng chỉ số này để  làm căn cứ giảm lượng calo hấp thụ trong ngày hoặc tăng cường vận động để đốt cháy nhiều calo hơn. Ngoài mức chuyển hóa cơ bản, cần biết lượng năng lượng tiêu thụ hàng ngày, trong đó lưu ý tới tiêu hao năng lượng do mức độ hoạt động.

Để tính nhu cầu năng lượng hàng ngày, cần phải xem xét hai khía cạnh:

• Năng lượng cho chuyển hóa cơ bản (BMR) – năng lượng cơ thể cần để duy trì các chức năng cơ bản như thở, nhịp tim và điều chỉnh nhiệt độ.
• Năng lượng cho hoạt động – năng lượng cơ thể cần để di chuyển, theo mức hoạt động thể chất (PAL).

Phương trình cơ bản là:

Tổng nhu cầu năng lượng = BMR + Năng lượng cho hoạt động

 BMR chiếm khoảng 60 % nhu cầu năng lượng hàng ngày, được tính theo trọng lượng cơ thể, mặc dù cần phải tính đến các yếu tố khác như độ tuổi, giới tính, chiều cao và thành phần cơ thể.

Nhu cầu năng lượng còn lại dựa trên số lượng hoạt động thực hiện mỗi ngày.

 Mức độ hoạt động thể chất được phân thành bốn mức như sau: 

Mức năng lượng hằng ngày này có thể là một tham khảo có  ích cho chương trình quản lý trọng lượng cơ thể. Cách tính mức năng lượng hàng ngày (Daily Calorie Intake)(DCI):

Mức năng lượng hàng ngày (DCI) = BMR *  Hệ số của mức độ hoạt động thể chất

Mức độ hoạt động:

                                              Nguồn: tổ chức y tế thế giới (WHO)

Tuổi chuyển hóa của cơ thể (Metabolic Age)

Chỉ số này thể hiện độ tuổi trung bình tương ứng với Tỷ lệ Trao đổi chất Cơ bản BMR. “Tuổi chuyển hóa” được tính bằng cách so sánh tỷ lệ trao đổi chất cơ bản (BMR) của một cá nhân với mức trung bình BMR của nhóm tuổi tác theo trình tự thời gian. Tuổi chuyển hóa là một con số được tính bằng cách so sánh tỷ lệ chuyển hóa cơ bản của cá thể với tỷ lệ trung bình chuyển hóa cơ bản của nhóm tuổi theo thời gian.

Nếu tuổi chuyển hóa  cao hơn tuổi thực, đó là dấu hiệu cần cải thiện tỷ lệ trao đổi chất cơ bản (BMR) bằng cách tăng cường vận động, luyện tập và gia tăng lượng cơ, giảm lượng mỡ trong cơ thể.  Nếu tuổi chuyển hóa lớn hơn tuổi thực tế, cần xem xét lại lối sống hiện tại và kế hoạch chăm sóc dinh dưỡng; Tập thể dục tăng tạo ra mô cơ khỏe mạnh, từ đó sẽ cải thiện tuổi chuyển hóa. Các nhà nghiên cứu đã từng đo được một cầu thủ bóng đá chuyên nghiệp, có tuổi chuyển hóa là 17 tuổi ở độ tuổi 70!

Đo lường này là một trong số nhiều phương pháp có thể được sử dụng để đánh giá tình trạng sức khoẻ và mọi người nên tránh đặt quá nhiều kỳ vọng vì mang tính lý thuyết thuần túy mà chưa có các nghiên cứu lâm sàng; Có thể cần  một đánh giá đầy đủ hơn về sức khoẻ thể chất từ cán bộ dinh dưỡng chuyên ngành.

Giả thuyết là  một người có tuổi chuyển hóa thấp hơn tuổi thực tế của mình, chứng tỏ cơ thể có sức khoẻ tốt, trong khi tuổi chuyển hóa cao hơn tuổi thực tế cho thấy ai đó đang gặp vấn đề về sức khoẻ.

Tất cả các thành phần trong cơ thể đòi hỏi nhiều mức năng lượng phải được duy trì. Mỡ cơ thể đòi hỏi ít năng lượng hơn cơ bắp, vì cơ bắp có hoạt tính chuyển hoá nhiều hơn và do đó cần nhiều chi phí năng lượng hơn để duy trì cân bằng. Nếu so sánh hai cá thể, với tất cả các biến số bằng nhau, người có khối lượng cơ nhiều hơn sẽ có tỷ lệ trao đổi chất cơ bản cao hơn, và do đó, tuổi chuyển hóa thấp.

PGS.TS. Nguyễn Đỗ Huy – Viện Dinh Dưỡng Quốc Gia