Die Tücken der Körperfettmessung – Teil 3: Bioelektrische Impedanzanalyse (BIA)

Die Tücken der Körperfettmessung – Teil 3: Bioelektrische Impedanzanalyse (BIA)

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Von James Krieger  |

Im ersten Teil dieser Reihe habt ihr bereits gelernt, dass die “Körperfettmessung” keine Messung, sondern ein Testen und Schätzen ist. Du hast ebenfalls etwas über das hydrostatische Wiegen (Unterwasser) erfahren. Im zweiten Teil ging es um die Körperfettmessung via Bod Pod und heute widmen wir uns der Bioelektrischen Impedanzanalyse, kurz: BIA! 

Die Tücken der Körperfettmessung – Teil 3: Bioelektrische Impedanzanalyse (BIA)

BIA ist eine der schnellsten und einfachsten Methoden zur Schätzung des Körperfettanteils. An der Einfachheit dieser Methode leidet allerdings die Genauigkeit.

Wie funktioniert die bioelektrische Impedanzmethode?

Beim BIA werden leichte elektrische Ströme durch deinen Körper geleitet. Fettfreie Masse enthält hauptsächlich Wasser, während Fett nur sehr wenig Wasser enthält – deshalb hat fettfreie Masse weniger Widerstand gegen elektrische Ströme. Durch die Messung des Widerstands deines Körpers gegen diese elektrischen Ströme kann gemessen werden, wie viel fettfreie Masse und wie viel Fett dein Körper enthält. Es gibt viele verschiedene BIA-Geräte, wie beispielsweise von Omron und Tanita.

Zwar klingt die Theorie von BIA gut, es ist aber leider etwas problematisch.

  1. Der Strom folgt immer dem geringsten Widerstand. Hast du nun viel Fett unter deiner Haut, kommen die Ströme nicht mal in Kontakt mit diesem Fett; die Ströme gehen stattdessen durch inneres Gewebe. Ich habe im ersten Teil bereits den Effekt des Wassergehalts fettfreier Masse auf das hydrostatische Wiegen angesprochen; dieser Effekt hat bei der BIA noch stärkere Auswirkungen. 
  2. Es gibt zwar ein Gerät, dass versucht zwischen der Flüssigkeit in deinen Zellen und außerhalb deiner Zellen zu unterscheiden, indem Ströme mit verschiedenen Frequenzen abgesondert werden [1], besteht immer noch das Problem, dass Strom dem geringsten Widerstand folgt.
  3. Viele BIA-Geräte vernachlässigen Sektionen deines Körpers. Einige Geräte – wie die Tanita Waage – senden die Ströme in ein Bein hinein und aus dem anderen wieder hinaus; der Gesamte Torso wird ignoriert. Entsprechend senden einige Geräte die Ströme durch die Arme und vernachlässigen den Rest deines Körpers. Es gibt zwar mittlerweile ein Gerät, dass die Ströme durch deinen gesamten Körper sendet [2], doch dieses muss immer noch mit den anderen Problemen umgehen. 
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Fehler führen zu anderen Fehlern

Das größte Problem von BIA ist, dass es eine Schätzung ist, die aus einer anderen Schätzung entsteht. Bei der Entwicklung eines BIA-Gerätes sammelt der Hersteller Informationen zur körperlichen Zusammensetzung einer großen Gruppe von Menschen mit einer anderen Methode. Hierbei wird meist nicht der Goldstandard des 4-Komponenten Modells verwendet, sondern hydrostatisches Wiegen.

Der Hersteller nutzt die Ergebnisse dieser Schätzung – zusammen mit Daten wie dem Gewicht, der Größe und dem Geschlecht – zur Entwicklung einer Formel für das eigene Gerät. Diese Formel ist dafür gemacht, zu schätzen, welche Ergebnisse das unter Wasser Wiegen dir liefern würde. 

Durch ursprüngliche Fehler entstehen also weitere Fehler. Ich habe dir bereits erläutert, dass das hydrostatische Wiegen eine Abweichung von bis zu 6% beim Individuum haben kann. Und nun versuchen wir deine potenziellen Ergebnisse des hydrostatischen Wiegens durch BIA zu schätzen. Auch diese Schätzung wird ihre eigenen Fehler haben. Wir multiplizieren die Fehler also, da wir Schätzungen zu einer Schätzung aufstellen.

Über was für Abweichungen sprechen wir hier?

Große. Diese Grafik einer Studie zeigt die Unterschiede zwischen BIA und einem 4-Komponenten Modell:

Die Tücken der Körperfettmessung – Teil 3: Bioelektrische Impedanzanalyse (BIA)

Unterschied in der fettfreien Masse (kg) zwischen BIA und dem 4-Komponenten Modell (Bildquelle: Ritz et al, 2007)

Die X-Achse zeigt den Unterschied der fettfreien Massen (in kg) zwischen BIA und dem 4-Komponenten Modell. Die Y-Achse zeigt die Anzahl der Personen, bei denen diese Differenz festgestellt wurde (in der Studie wurden insgesamt 50 Personen betrachtet; um Kilogramm in Pfund umzurechnen musst du die Zahlen mit 2,2 multiplizieren).

  • Es lässt sich zunächst erkennen, dass der Graph rechts von 0 verzerrt ist. Das zeigt, dass das 4-Komponenten Modell in der Regel einen höheren Körperfettanteil als BIA ergeben hat.
  • Zweitens bestehen zwischen einigen Individuen große Unterschiede. Sogar 20 der 50 Testpersonen haben mit BIA ein Ergebnis von ca. 3,5kg weniger herausbekommen, als sie eigentlich haben. 12 der 50 Personen zeigten sogar Unterschiede bis zu 4,5kg.

Hier ist ein anderer Graph von einer Studie mit Bodybuildern:

Wie funktioniert die bioelektrische Impedanzmethode?

Unterschiede des Körperfettanteils von Bodybuildern. Im Vergleich stehen verschiedene Techniken zum 4-Komponenten Modell. Jeder Balken zeigt 2 Standardabweichungen an (95% der Testsubjekte) (Bildquelle: van Marken Lichtenfels et al, 2004)

Dieser Graph zeigt die Verteilung verschiedener Techniken zur Körperfettschätzung im Vergleich zum 4-Komponenten Modell, wenn man den Körperfettanteil direkt betrachtet.

Die Verteilung zeigt 2 Standardabweichungen; es fallen also 95% aller Testsubjekte in diese Verteilung. Ich möchte, dass du dich zunächst nur auf BIA konzentrierst. BIA hat, mit 8% Abweichung in beide Richtungen, die größte Verteilung aller Techniken. Draus lässt sich schlussfolgern, dass die Fehlerrate dieser Studie bei den meisten Bodybuildern etwa 8% betrug.

Wie schneidet BIA bei der Betrachtung von Änderungen über Zeit ab?

Ich habe schon oft gehört, dass BIA zwar nicht genau sein soll, aber gut die Änderungen über einen längeren Zeitraum betrachten kann. Die Theorie dahinter besagt, dass der Fehler immer gleich hoch ist.

Dies ist aber leider nicht wahr. Wie ich bereits im Artikel zum hydrostatischen Wiegen erwähnt habe, kann sich die Dichte und Hydration fettfreier Masse bei einem Gewichtsverlust verändern. Wenn dies sogar die Genauigkeit des hydrostatischen Wiegens beeinflussen kann, dann kannst du dir sicher sein, dass der Effekt auf BIA noch größer ist.

Forscher haben die Eignung von BIA zur Messung von Änderungen über Zeit betrachtet. In einer Studie lag die Unstimmigkeit zwischen BIA und dem 4-Komponenten Modell zwischen -3,6 und 4,8% [5]. Das bedeutet, dass du 3,6% Körperfett verlieren kannst und mit BIA keine Änderung angezeigt wird. Oder die Schätzung ergibt einen Verlust von 8,8%, obwohl du nur 4% verloren hast. In dieser Studie hat sogar der stinknormale Body Mass Index (BMI) – bis auf die Messung einer Person – gleich gut abgeschnitten.

Lasst uns einen Blick auf die vorher angesprochene Studie werfen. Der Fehler wird noch größer:

Die Tücken der Körperfettmessung – Teil 3: Bioelektrische Impedanzanalyse (BIA)

Die Grafik zeigt die Änderungen des Körperfetts in %. Im Vergleich stehen verschiedenen Methoden zum 4-Komponenten Modell. Jeder Balken repräsentiert 2 Standardabweichungen oder 95% aller Testsubjekte. (Bildquelle: Evans et al, 1999)

Erneut zeigt BIA die größten Abweichungen, sogar größer als BMI. Die Fehlerrate stieg bis zu 8% an, wenn die Änderungen über Zeit betrachtet werden. Man kann also 4% Körperfett verlieren und BIA könnte sogar eine Steigerung des Körperfetts um 4% anzeigen.

Hier ist die Grafik der vorher erwähnten Studie:

Wie funktioniert die bioelektrische Impedanzmethode?

Die Grafik zeigt die Unterschiede im Verlust von Fett (in kg). Im Vergleich stehen BIA und das 4-Komponenten Modell. Die X-Achse zeigt den Unterschied und die Y-Achse die Anzahl der Personen mit dieser Differenz. (Bildquelle: Ritz et al, 2007)

Die X-Achse zeigt die Unterschiede im Verlust von Fett (in Kilogramm) zwischen BIA und dem 4-Komponenten Modell. Die Y-Achse zeigt die Anzahl an Menschen mit diesem Unterschied. Viele Datensätze sammeln sich auf der linken Seite der Grafik, was darauf hindeutet, dass viele Leute mehr Fett verloren haben, als die BIA ergab. Etwa 12 der 50 Testsubjekte haben sogar 7 kg mehr Fett verloren, als die BIA anzeigte. 

Es ist klar, dass die BIA den Fettverlust zu niedrig angibt, da die elektrischen Ströme nicht mal durch das Fett unter deiner Haut gehen. Du kannst also viel Fett verlieren und die BIA würde es gar nicht merken. Die BIA zeigt dir in diesem Fall sogar nur einen Fettverlust an, da du Gewicht verloren hast und Gewicht Teil der Formel ist. Deshalb schneidet die BIA in einigen Studien sogar nicht viel besser ab, als der BMI. 

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Meine eigenen Experimente mit der BIA verifizieren diese Ergebnisse

In der Klinik, in der ich gearbeitet habe, hatten wir einige starke Gewichtsverluste. Unsere Klienten haben im Durchschnitt fast 20 kg verloren und wir hatten 400 Leute gleichzeitig in unserem Programm. Gelegentlich hatte wir Klienten, die viel an Gewicht und an Körperumfang verloren haben; die BIA hat allerdings eine Zunahme an Körperfett angezeigt. Das ist nicht oft vorgekommen, aber es ist vorgekommen.

Wenn es passiert ist, war es psychologisch sehr demotivierend für den Klienten; einige Klienten haben aufgrund dieser Ergebnisse sogar angefangen zu weinen. Wir haben diesen Personen versucht zu erklären, dass die Ergebnisse des BIA sehr ungenau sind, aber die Klienten haben sich trotzdem an die Ergebnisse geklammert und sich nicht auf die Gewichts- und Körpermaßänderungen verlassen (welche die wahre Geschichte erzählen).

Viele dieser Klienten waren Mitarbeiter von Microsoft, welche sehr auf Zahlen fixiert sind. Ich habe sogar eine Kampagne gestartet, um BIA komplett abzuschaffen, aber Microsoft (dessen Versicherung unser Programm finanziert hat) setze die Messung der Körperkomposition voraus. Wir haben zumindest die Anzahl der BIA drastisch reduzieren können und nur vor und nach dem Programm eine Messung durchgeführt, anstatt alle 5 Wochen eine Analyse zu machen. Dadurch wurde das Problem zwar reduziert, aber nicht komplett ausgemerzt. 

BIA: Das Urteil

BIA kann viele Probleme hervorrufen, denn die Schätzung basiert auf einer anderen Schätzung und die Fehler häufen sich an. Betrachtet man Durchschnittswerte der BIA erkennt man oft eine Tendenz zur Unterbewertung des Fettverlustes.

Wie auch bei den anderen Methoden, kann die Abweichung sehr hoch sein – einige Studien deuten auf eine Höhe von 8-9% hin. Die BIA schneidet manchmal nicht mal besser als der BMI ab. Betrachtet man den Fettverlust über einen bestimmten Zeitraum, dann wird der Fettverlust meist unterbewertet und der geschätzte Verlust kann um bis zu 8% falsch sein. 

Aus all diesen Gründen bin ich kein Fan der BIA zur Messung der Körperzusammensetzung bei Individuen. Wenn du die BIA nutzen möchtest, solltest du sehr lange Zeitintervalle nutzen (mindestens 3 Monate, wobei 6 Monate vermutlich besser sind), da die Abweichung höher als der tatsächliche Verlust an Körperfett sein kann. Egal welche Ergebnisse BIA dir liefert, denk immer daran, dass es sich nur um grobe Schätzungen handelt… und ich betone grob!

Im 4. Teil werden wir uns mit einer der beliebtesten Methoden zur Schätzung des Körperfettanteils widmen: Der Hautfaltenmessung mittels Fettzanger (Kaliper).


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Über James Krieger

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.

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Quellen & Referenzen

Bildquelle Titelbild: Fotolia / Africa Studio


 

 

 

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  • Detlev

    Kannst Du die Abweichung in Prozent noch konkreter fassen? Ein Abweichen von 10 % bedeutet ja normalerweise bei realen 20 % Körperfett ein Messwert zwischen 18 und 22 %. Akzeptabel. 10 % absolut würde 10 oder 30 % bei der Analyse anzeigen. Dumm gelaufen.
    Danke