Die Tücken der Körperfettmessung – Teil 1: 2-Komponenten Modell, 4-Komponenten Modell & Unterwasser-Wiegen

Die Tücken der Körperfettmessung – Teil 1: 2-Komponenten Modell, 4-Komponenten Modell & Unterwasser-Wiegen

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Von James Krieger |

Die Meisten von uns haben irgendwann einmal ihren Körperfettanteil “messen” lassen.  Ich habe das “messen” in Anführungszeichen gesetzt, da die “Körperfettmessung” im Grunde genommen keine echte Messung ist –  es ist eine Schätzung … eine sehr schlechte Schätzung.

Der Wettermann misst das Wetter nicht

Wenn ein Meteorologe eine Vorhersage macht, dann misst er das Wetter nicht. Er schätzt das kommende Wetter. Wenn du deinen Körperfettanteil testen lässt, passiert genau das Gleiche. Wir schätzen Körperfett und messen es nicht. Eine solche Schätzung beinhaltet zwangsläufig einen gewissen Raum für Fehler.

Genau wie der Meteorologe das Wetter nicht mit einer 100%-igen Genauigkeit vorhersagen kann, können wir auch deinen Körperfettanteil nicht mit einer 100%-igen Genauigkeit schätzen. In der Realität kommen wir nicht mal auf eine 70%-ige Genauigkeit. In diesem Artikel wirst du lernen, wie schlecht die Schätzungen wirklich sind.

Die Tücken der Körperfettmessung – Teil 1: 2-Komponenten Modell, 4-Komponenten Modell & Unterwasser-Wiegen

Niemand würde für eine Körperfettmessung sterben

Der einzig sichere Weg, um den Körperfettanteil zu messen, besteht in der Analyse eines Leichnams. Du müsstest also tot sein, damit wir das gesamte Fett von deinem Körper lösen und wiegen können. Ich denke nicht, dass sich jemand freiwillig dafür melden wird. 

Da wir an lebenden Menschen den Körperfettanteil nicht genau messen können, müssen wir Wege finden ihn zu schätzen. Hier kommen die verschiedenen Wege der Tests ins Spiel, die die Zusammensetzung des Körpers testen. Wir messen am lebenden Menschen, was wir KÖNNEN, und benutzen diese Messergebnisse, um einen Schätzung deines Körperfettanteils abzugeben.

Beim Hautfaltentest messen wir beispielsweise die Dicke der Hautfalten an verschiedenen Stellen deines Körpers [1]. Bei der bioelektrischen Impedanzanalyse (BIA), die beispielsweise bei den Tanita Waagen genutzt wird [3], wird der Widerstand des Körpers gegen einen elektrischen Strom gemessen [2]. Bei der Unterwasser (oder hydrostatischen) Wiegung [4], oder dem Bod Pod (aka luftverdrängenden Plethysmografie), messen wir das Volumen und Gewicht des Körpers [5]. Bei der Dual-Röntgen-Absorptiometrie (DEXA), messen wir die Absorption von zwei verschiedenen Röntgenstrahlen durch den Körper. 

Egal welche “Messung” durchgeführt wird – am Enden erhalten wir eine Schätzung darüber, wie viel Fett wir von deiner Leiche abtrennen und messen würden. Mit einer solchen Schätzung entstehen allerdings auch immer Fehler. Die Toleranz dieser Fehler variiert je nach verwendeter Methode. Auch wenn einige Methoden kleinere Fehler machen, als andere, haben auch die besten Techniken große Fehler… viel größere als viele Leute realisieren.

Dos Compartimento: Das 2 Komponenten Modell

Die meisten Methoden zur Messung des Körperfettanteils basieren auf einem 2-Komponenten Modell (siehe hierzu auch Lyles Artikel „Das Konzept der Körperkomposition“). Wir teilen deinen Körper in zwei Komponenten:

  • Fett und
  • fettfreie Masse.

Fettfreie Masse beinhaltet alles, was nicht Fett ist; sie beinhaltet also auch Organe, Muskeln, Knochen und Wasser. Hier machen viele Menschen einen Fehler; sie sehen eine Änderung in der fettfreien Masse und gehen davon aus, dass diese durch eine Änderung der Muskulatur ausgelöst wurde.

In unserem 2-Komponenten Modell schätzen wir allerdings nicht Muskulatur; sondern wir schätzen alles, was nicht Fett ist. Eine simple Änderung am Wasseranteil im Körper wird als Änderung der fettfreien Masse dargestellt. Du solltest also Vorsicht walten lassen und Änderungen fettfreier Masse nicht mit Änderungen von Muskelmasse gleichsetzen. 

Unter Wasser (oder hydrostatisches) Wiegen wurde lange als der “goldene Standard” des 2-Komponenten Modells angesehen.

Dos Compartimento: Das 2 Komponenten Modell

Das Unterwasser-Wiegen (hydrostatisches Wiegen) galt lange Zeit als “Goldstandard”-Methode zur Ermittlung des Körperfettanteils – doch auch diese Methode hat ihre Tücken und Schätzfehler. (Bildquelle: Ithaca.edu)

Bei dieser Methode wirst du in einem Tank unter Wasser gewogen, während gleichzeitig die Menge des verdrängten Wassers gemessen wird (welche uns das Volumen deines Körpers, oder den Platz, den dein Körper einnimmt, liefert).

Fettfreie Masse ist dichter als Fett; sie wiegt bei gegebenem Volumen mehr. Weiter tendiert Fett dazu im Wasser zu schwimmen, während fettfreie Masse dazu tendiert unter zu gehen. Der Bod Pod verfolgt das gleiche Prinzip, aber statt Wasser wird gemessen, wie viel Luft du verdrängst. 

Unter Wasser Wiegen als goldener Standard? Eher bronzener Standard

Jeder, der schon mal unter Wasser gewogen wurde, kann dir bestätigen, dass das keine besonders angenehme Methode ist. Du musst einen Badeanzug anziehen und aus diesem so viel Luft wie möglich drücken, wenn du unter Wasser bist. Du musst so viele Luftblasen wie möglich von deiner Haut entfernen und so viel Luft wie möglich ausatmen. Dann musst du untertauchen, während du auf einer Art “Schaukel” sitzt.

Du musst absolut stillhalten, während die Messung durchgeführt wird und diesen Prozess vermutlich viele Male wiederholen, bis ein einigermaßen genaues Ergebnis herauskommt. Meist trägst du zu diesen Fehlern bei, indem du nicht die gesamte Luft aus deinen Lungen drückst, oder Luftblasen in den Haaren hast. 

Auch unter absolut perfekten Bedingungen, gibt es immer noch Fehlerquellen. Du musst die Menge an Luft, die sich in deinem Verdauungstrakt befindet, schätzen (diese hat einen Einfluss darauf, wie stark du im Wasser treibst). Auch in deinen Lungen verbleibt immer eine gewisse Menge an Luft (auch als Residualvolumen bekannt); sonst würden sie kollabieren. Obwohl wir dieses Residualvolumen messen können, wird es meist geschätzt. Auch dieses trägt zu den Fehlern bei, denn es beeinflusst wie sehr dein Körper schwimmt. 

Jedoch liegt die größte Fehlerquelle in der Konvertierung der Dichte des Körpers zum Körperfettanteil. Meist verwenden wir hierfür die Siri-Gleichung [6].

Diese Gleichung nimmt an, dass fettfreie Masse eine bestimmte Dichte hat. Studien haben allerdings gezeigt, dass die Dichte deiner fettfreien Massen in Abhängigkeit deiner Ethnizität variieren kann [7]. 

Die Fehlertoleranz hängt also davon ab, ob du kaukasischer, afroamerikanischer, indianischer, oder anderer Ethnizität abstammst. Darüber hinaus kann schon eine kleine Änderung an deinem Körperfett eine Auswirkung auf die Dichte deiner fettfreien Masse haben [8]. Eine Gewichtszu- oder Abnahme kann also zu den Fehlern beitragen; vor allem wenn du Änderungen über Zeit messen willst.

Das bedeutet auch, dass beispielsweise unterschiedliche Wassermengen im Körper einen Einfluss auf das finale Ergebnis haben [9]. 

Cuatro Compartimento: Das 4 Komponenten Modell

Im Prinzip haben alle 2-Komponenten-Modelle, aufgrund der Annahmen zur Dichte von fettfreie Masse, einen signifikanten Spielraum für Fehler. Über wie viel Spielraum sprechen wir hier?

Um diese Frage zu beantworten, brauchen wir einen Standard mit dem wir das unter Wasser-Wiegen vergleichen können. Da wir keine Menschen umbringen können, brauchen wir etwas anderes. Hier kommt das 4-Komponenten Modell ins Spiel.

Bei dieser Modellannahme teilen wir den Körper in vier Komponenten:

  • Mineralien
  • Wasser
  • Fett und
  • Protein

Diese Methode hat Vorteile gegenüber der 2-Komponenten Methode, denn es wird keine Annahme zur Dichte fettfreier Masse getroffen. Es wird nicht nur die Dichte des Körpers mit dem unter Wasser Wiegen oder dem Bod Pod gemessen, sondern auch der gesamte Wasseranteil des Körpers mit einer Methode namens Deuterium Verdünnung [10], sowie der Messung des Knochenmineralgehalts mit DEXA [11]. Durch Gleichungen werden dann Schätzungen für alle vier Komponenten aufgestellt.

Ein solches 4-Komponenten Modell ist sehr teuer und kann deshalb nicht von jedem genutzt werden; es wird in der Regel nur in der Forschung angewendet. Obwohl wir es auch hier mit Schätzungen zu tun haben, handelt es sich hierbei mit Abstand um die beste Schätzung am lebenden Menschen.

Das 4-Komponenten Modell ist also der goldene Standard, mit dem alle anderen Methoden verglichen werden sollten. 

Kleine Fehler für die Bevölkerung, nicht die Individuen

Wie schneidet nun das unter Wasser-Wiegen gegen das 4-Komponenten Modells ab?

Für eine solche Bewertung muss zunächst unterschieden werden, wie gut etwas im Schnitt und wie gut es für ein Individuum abschneidet. Eine Methode kann durchschnittliche eine 0%-ige Fehlerquote liefern, aber trotzdem kann die Hälfte der Menschen einen +10% Fehler und die andere Hälfte einen -10% Fehler haben. 

Studien haben gezeigt, dass das unter Wasser Wiegen durchschnittlich nur kleine Fehler, im Vergleich mit dem 4-Komponenten Modell, aufweist. Meist unterschätzt das unter Wasser wiegen die Ergebnisse (es liefert also einen geringeren Körperfettanteil als das 4-Komponenten Modell) um 0,1 bis 1,2% [12]. Allerdings hat eine Studie gezeigt, dass bei jungen Frauen eher eine Überschätzung von 2,1% vorliegt [13].  Alles in allem ist das recht gut. Allerdings hängen die Ergebnisse stark von der Nutzung der richtigen Gleichung ab.

Die bereits genannte Siri-Gleichung gilt nur für Menschen kaukasischer Abstammung. In einer Studie mit schwarzen weiblichen Athletinnen, erhöhte sich der durchschnittliche Fehler um 2,6%, wenn eine Gleichung genutzt wurde, die eigentlich für weiße Menschen aufgestellt wurde [14]. Dagegen steht eine Abweichung von 0,5%, wenn eine Gleichung speziell für schwarze Menschen verwendet wird. 

Betrachtet man aber Individuen, erhöht sich die Abweichung signifikant nach oben. Die individuelle Abweichung kann bis zu 5-6% betragen [13]. 

Nehmen wir also an, du hast deinen Körperfettanteil mit dem unter Wasser-Wiegen messen lassen und das Ergebnis liegt bei 20%, dann kann dein tatsächlicher Körperfettanteil zwischen 15 und 25% liegen. Das ist ein ziemlich großer Bereich, der es unmöglich macht, zu wissen, wie gut dein Ergebnis wirklich ist.

Auch wenn wir die Veränderung des Körperfettanteils über Zeit messen wollen, treten Probleme auf. Ich habe schon erwähnt, wie eine Änderung des Gewichts die Dichte der fettfreien Masse verändern kann [8]. Dadurch wird die Genauigkeit einer bereits ungenauen Methode weiter erhöht.

Forscher haben die Genauigkeit des unter Wasser-Wiegens bereits für Individuen untersucht. Die Ergebnisse sind aussagekräftig. Hier ist eine Grafik aus der Studie:

Die Tücken der Körperfettmessung – Teil 1: 2-Komponenten Modell, 4-Komponenten Modell & Unterwasser-Wiegen

Änderung des Körperfettanteils in %, Vergleich zwischen dem unter Wasser Wiegen und dem 4-Komponenten Modell (Bildquelle: Mahon et al, 2007)

Die X-Achse dieser Grafik zeigt die prozentuale Änderung des Körperfettanteils bei Verwendung des unter Wasser-Wiegens, während die Y-Achse die entsprechende Änderung im 4-Komponenten Modell zeigt.

Es lässt sich für einige Testobjekte eine große Diskrepanz zwischen den Methoden erkennen. Beispielsweise zeigt das 4-Komponenten Modell, bei einem Testobjekt, einen 10%-igen Verlust von Körperfett, aber das Modell des unter Wasser-Wiegens zeigt einen Verlust von fast 0% an. Bei einer anderen Person wurde mit dem 4-Komponenten Modell ein Verlust von 10% festgestellt, während der Test mit dem unter Wasser-Wiegen eine fast 20%-ige Änderung ergeben hat. 

Das veranschaulicht, dass die Methode des unter Wasser-Wiegens dir zeigen kann, dass du nur eine sehr geringe Änderung des Körperfettanteils aufzuweisen hast, wenn in Wahrheit ein großer Unterschied vorliegt. Andererseits kann dir das unter Wasser Wiegen auch signalisieren, dass du sehr viel Körperfett verloren hast, wenn du in Wahrheit fast gar nichts verloren hast.

Es gab zwar für die meisten Menschen ein halbwegs akzeptables Ergebnis im Vergleich des unter Wasser-Wiegens und der 4-Komponenten Methode, allerdings gibt es genug Raum für Fehler, damit du mit der Wertung der Ergebnisse des unter Wasser Wiegens vorsichtig sein solltest – vor allem, wenn du die Werte über einen längeren Zeitraum betrachtest. 

Unter Wasser Wiegen: Das Urteil

Zusammenfassend kann man sagen, dass das unter Wasser-Wiegen zwar im Durchschnitt gute Ergebnisse liefern kann, aber bei der Betrachtung eines Individuums starke Unterschiede aufweisen kann.

Das traurige hierbei ist, dass diese Methode bereits die genauste der 2-Komponenten Modell ist. Andere Methoden wie der Bod Pod, BIA und die Hautfaltenmessung sind noch deutlich schlechter – aber darüber unterhalten wir uns im kommenden Teil der Artikelreihe.


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Über den Autor – James Krieger

James Krieger (Weightology.net)James Krieger ist der Begründer von Weightlology. Er hält einen Master-Abschluss in Ernährung von der University of Florida und einen zweiten Master-Abschluss der Washington State University. Er ist der ehemalige Forschungsdirektor für ein unternehmerisches Programm zum Gewichtsmanagement, welches mit über 400 Menschen pro Jahr gearbeitet hat, wobei ein durchschnittlicher Gewichtsverlust von 18 kg in 3 Monaten erreicht wurde.

James ist ein publizierter Wissenschaftsautor und Sprecher im Bereich von Training und Ernährung. Seine Forschungsarbeiten wurden bereits in zahlreichen prestigehaften wissenschaftlichen Journals, darunter dem American Journal of Clinical Nutrition und Journal of Applied Physiology veröffentlicht.

James ist seit über 20 Jahren auf den Gebieten von Gesundheit, Ernährung und Fitness unterwegs und hat insgesamt mehr als 500 Artikel veröffentlicht. Er ist ein starker Gläubiger der evidenz-basierten Ansätze bezüglich der Transformation des Körpers und Gesundheit.


Quellenangaben (draufklicken)

[1] Topendsports.com: Skinfold Measurement Sites. URL: http://www.topendsports.com/testing/skinfold-sites.htm.

[2] Topendsports.com: Bioelectric Impedance . URL: http://www.topendsports.com/testing/tests/BI.htm.

[3] Tanita.com. URL: http://www.tanita.com/en/.

[4] Topendsports.com: Hydrostatic Weighing. URL: http://www.topendsports.com/testing/tests/underwater.htm.

[5] Bodpod.com: URL: http://bodpod.com/products/componentsBpex.

[6] Topendsports.com: Siri Equation. URL: http://www.topendsports.com/testing/siri-equation.htm.

[7] Heyward, VH. (1996): Evaluation of body composition. Current issues. In: Sports Med. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8883212.

[8] Evans, EM., et al. (1999): Effects of diet and exercise on the density and composition of the fat-free mass in obese women. In: Med Sci Sports Exerc. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10613428.

[9] van Marken Lichtenbelt, WD., et al. (2004): Body composition changes in bodybuilders: a method comparison. In: Med Sci Sports Exerc. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15076792.

[10] van Marken Lichtenbelt, WD., et al. (1994): Deuterium dilution as a method for determining total body water: effect of test protocol and sampling time. In: Br J Nutr. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7986782.

[11] Radiologyinfo.org: one Densitometry (DEXA). URL: http://www.radiologyinfo.org/en/info.cfm?pg=DEXA.

[12] Fogelholm, M. / van Marken Lichtenbelt, W. (1997): Comparison of body composition methods: a literature analysis. In: Eur J Clin Nutr. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11248873.

[13] Bergsma, Kadjk, JA. / Baumeister, B. / Deurenberg, P. (1996): Measurement of body fat in young and elderly women: comparison between a four-compartment model and widely used reference methods. In: Br J Nutr. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8695593.

[14] Thompson, DL. / Moreau, KL. (2000): Brozek two-compartment model under-estimates body fat in black female athletes. In: Clin Physiol. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10886264.

[15] Mahon, AK., et al. (2007): Measurement of body composition changes with weight loss in postmenopausal women: comparison of methods. In: J Nutr Health Aging. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17508096.


Bildquelle Titelbild: Fotolia / LoloStock


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