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虽然把人做成“人干”来测定人体水分含量的方式非常直观,但是医学界当然不会这么干的。目前较为主流的方式,是通过测量人体的电阻抗来分析人体内部的水分含量。类似的方法也被用于体脂率、肌肉率等指标的测量。

对于生物电阻抗的测量,最早是由Thomasset在1962年进行的。他造出了第一台用于分析生物电阻抗的仪器,用于分析人体体液的组成[1]。之后在1977年Nyboer系统性地论证了人体阻抗分析的理论基础,并一直沿用至今[2]。对于生物体电阻抗的测量主要是对电阻与电容的测量(因为生物体内螺旋结构导体非常罕见,所以一般不考虑电感)。

纯电阻成分主要由细胞外液与细胞内液组成,而电容成分主要由细胞膜结构产生。一般来说人体组织的电阻抗等效模型可以大致简化成:

通过测量直流电及不同频率交流电下的阻抗,即可获得人体组织各个组成部分的比例。

一般在测量的过程中,四个肢体末端都会接上电极进行测量。头部与躯干部分一般不会接电极,因为躯干部分占总体阻抗的比例很小,在身体水的总电阻抗的5%左右;而头部由于被颅骨包围,且骨质本身电导率很低,所以一般也不会用于测量。这也是脑电波的信噪比远低于其他生物电信号如心电、眼电等等的主要原因,在我另一个回答里有提到过:

另外,皮肤表面的状况,对于测量结果的影响较大。所以要精确测量与分析人体电阻抗,往往会使用标准的银质医用电极(这些电极往往还会自带导电膏,最大程度降低皮肤状况的影响)。像很多只有在脚底处有接触电极的智能电子秤,理论上只能测量下肢部分的电阻抗并进行分析,上肢部分的数据是缺失的。同时其结果也会随着环境湿度、脚底汗液等情况而发生较 *** 动:

像小师弟家里这种电极上已经沾了各种奇奇怪怪的物质,并已经发生锈蚀的智能电子秤,称称体重就好了,体脂率这种数据已经不具有太大的参考价值了。

目前很多医院的体检项目中都有身体成分分析的报告,会详细总结出身体各种成分的组成比例。其中水分、脂肪与肌肉是可以直接通过测量得出的,而骨质则需要根据前面测出来的各部分数据来进行推定。放一个网上找的体检报告部分:

红框部分直接给出了各部分电阻抗测量结果的原始数据

再补充一个小知识:可能有的小盆友会觉得,既然是测量电阻抗,那么我在测量之前喝下一大壶水,会不会导致结果产生误差呢?答案是,刚喝下去不会,水分被消化道吸收之后会。因为容积导体的概念是人体的整个内环境(容积导体概念参考前文关于脑电波回答的链接),所以消化道、尿道、 *** 等内容物并不会影响生物组织电阻抗的测量。所以只有被消化道上皮细胞吸收之后,喝下去的水对于电阻抗的影响才会被测量到(但是别忘了,同时在我们肾脏产生并存储在膀胱的尿液也是不会被测量的,所以喝水的影响较为有限)。但是如果是通过静脉滴注而进入体内的水分,将会被立刻测量到,因为这些水分直接进入了人体的内环境。

P.S. emmm还有一些参考资料因为没有直接引用,小师弟作为一个乡下人不知道该怎么放入参考列表了,尴尬~

参考

^Thomasset, M. A. "Bioelectric properties of tissue. Impedance measurement in clinical medicine. Significance of curves obtained." Lyon medical 94 (1962): 107.^Nyboer, Jan. "Method for monitoring body characteristics." U.S. Patent 4,008,712, issued February 22, 1977.

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