Porovnání různých metod měření procenta tuku v těle. Diplomová práce

MASARYKOVA UNIVERZITA Fakulta sportovních studií Katedra kineziologie Porovnání různých metod měření procenta tuku v těle Diplomová práce Vedoucí diplomové práce: Mgr. Martina Bernaciková, Ph.D. Vypracoval: Hojgr Bořivoj Učitelství pro ZŠ a SŠ Brno, 2010

Prohlášení Prohlašuji, ţe jsem diplomovou práci vypracoval samostatně a na základě literatury a pramenů uvedených v pouţitých zdrojích. Veškerou pouţitou literaturu a podkladové materiály uvádím v přiloţeném seznamu. Souhlasím, aby byla práce uloţena na Masarykově univerzitě v knihovně univerzitního kampusu a zpřístupněna ke studijním účelům. V Brně dne 19. listopadu 2010 Bc. Bořivoj Hojgr 2

Poděkování: Děkuji Mgr. Martině Bernacikové, Ph.D. za odborné vedení diplomové práce a za cenné rady a připomínky, které mi v průběhu psaní poskytovala. 3

OBSAH ÚVOD... 5 1 TĚLESNÉ SLOŽENÍ... 6 1.1 FARKCIONACE HMOTNOSTI TĚLA... 7 1.2 AKTIVNÍ TĚLESNÁ HMOTA... 9 1.3 PASIVNÍ TĚLESNÁ HMOTA... 12 2 PŘÍJEM A VÝDEJ ENERGIE... 17 2.1 ENERGETICKÝ PŘÍJEM... 17 2.2 ENERGETICKÝ VÝDEJ... 17 2.2.1 Klidový energetický výdej (BMR)... 17 2.2.2 Energetický výdej při pohybové aktivitě... 18 2.2.3 Fakultativní sloţka energetického výdeje... 19 3 METODY URČUJÍCÍ TĚLESNOU STAVBU A TĚLESNÉ SLOŽENÍ JEDINCE... 20 3.1 VYŠETŘENÍ TĚLESNÉ STAVBY... 20 3.1.1 Brockův index... 20 3.1.2 Body Mass Index (BMI)... 21 3.1.3 Somatotypologie... 22 3.1.3.1 Typologie Sheldona a Heathové Cartera... 22 3.2 VYŠETŘENÍ TĚLESNÉHO SLOŢENÍ... 28 3.2.1 Bioelektrická impedance... 28 3.2.2 Měření koţních řas... 31 4 CÍLE, OTÁZKY A ÚKOLY PRÁCE... 37 5 METODIKA... 38 5.1 CHARAKTERISTIKA SOUBORU... 38 5.2 ČASOVÝ PROGRAM... 39 5.3 PRŮBĚH MĚŘENÍ... 39 5.4 VYBRANÉ METODY... 40 5.4.1 Bioelektrická impedance... 40 5.4.1.1 InBody 230... 41 5.4.1.2 BodyStat Quadscan... 42 5.4.1.3 Tanita Innersscan baby... 43 5.4.1.4 Tanita BC - 545... 44 5.4.1.5 Omron BF 306... 45 5.4.2 Měření koţních řas... 46 5.4.3 Statistické metody zpracování dat... 48 6 VÝSLEDKY A DISKUSE... 49 6.1 VÝSLEDKY ANTROPOMETRICKÝCH METOD... 49 6.2 VÝSLEDKY MĚŘENÍ JEDNOTLIVÝCH METOD... 50 6.3 STATISTICKÉ VYHODNOCENÍ... 54 6.4 VYHODNOCENI HYPOTÉZ... 58 7 ZÁVĚR... 63 8 POUŽITÉ ZDROJE... 67 RESUMÉ... 71 4

Úvod Obezita patří v dnešní době mezi jedno z nejzávaţnějších celosvětových civilizačních onemocnění, které způsobuje velmi nepříjemné zdravotní problémy. Mnoho lidí si neuvědomuje důsledky, které s sebou obezita přináší. Proto by měli všichni lidé dodrţovat správnou ţivotosprávu a zdravý ţivotní styl. Příjem energie by měl být vyváţený s jejím výdejem. Nedílnou součástí zdravého způsobu ţivota je adekvátní pohybová aktivita, coţ si mnoho lidí neuvědomuje. Podle mého názoru je velice nezbytná průběţná kontrola zdravotního stavu. Důleţitým ukazatelem je procentuální zastoupení tuku ve sloţení těla. To lze měřit nejen ve specializovaných zařízeních, ale kaţdý si ho můţe změřit i sám. Proto jsem se ve své práci rozhodl zabývat měřením tukové sloţky těla. Cílem mojí práce je tedy vzájemné porovnání jednotlivých metod zjišťujících procentuální zastoupení tukové sloţky v těle. V teoretické části vás nejprve seznámím se sloţením lidského těla. Ve druhé kapitole se poté zabývám příjmem a výdejem energie. V závěru teoretické části popíšu jednotlivé metody určující tělesnou stavbu a tělesné sloţení jedince. V praktické části provedu měření šesti různými přístroji na 40-ti muţích. Zjištěné hodnoty zpracuji a vyhodnotím pomocí programu Statistika. Doufám, ţe moje diplomová práce pomůţe lidem, které tato problematika zajímá, udělat si obrázek o existujících metodách měření procenta tuku v těle. 5

1 Tělesné složení Tělo kaţdého jedince tvoří jeden celek, který se skládá z několika sloţek, které poté utváří celkovou hmotnost těla. Mezi tyto sloţky patří voda, minerální látky, proteiny a tuk [45]. V současné době se otázkou tělesného sloţení zabývá mnoho odborníků, kvůli časté nadváze dnešní populace. Této problematice je věnována velká pozornost nejenom v odborném tisku, ale i v komerčních zájmech masmédií, kvůli prosazení svého produktu na trhu. To můţe být prezentováno i formou, která můţe naivní jedince nespokojené se svou tělesnou hmotností, bez hlubšího prozkoumání potřebných informací, i zdravotně poškodit [35, 45]. Problematika tělesného sloţení bývá v běţné praxi zúţena především na otázku mnoţství tělesného tuku jak u sportovců, tak běţné populace. Větší mnoţství tělesného tuku provází nejrůznější onemocnění a nezřídka bývá i jednou z jeho příčin. Je několik moţností, jak redukovat svou tělesnou hmotnost. Je-li příčinnou onemocnění, nejčastěji endokrinologické, řešením je zdravotnické zařízení. Další příčinou je nadměrná konzumace potravy a zde dochází k úpravě výţivového reţimu. Zvýšením výdeje energie spjaté s pohybovou aktivitou, která by měla být úměrná věku, zdravotnímu stavu a fyzické zdatnosti, je třetí moţností, jak dosáhnout optimálního tělesného sloţení [19, 45]. Vrcholový sport vyţaduje, s ohledem na sportovní odvětví, optimální poměr tělesného tuku a tukuprosté tělesné hmoty. Ze strany trenérů je v některých případech př. vytrvalostní sport, vyţadováno malé mnoţství tělesného tuku. Při přerušení energetického výdeje z důvodu nemoci nebo zranění dochází k rychlému zvýšení mnoţství tělesného tuku. Návrat k optimálním hodnotám pro určitou sportovní výkonnost nebývá vţdy snadný. Nesmí být ale příliš rychlý, ale jen pozvolný, aby se předešlo chronickému přetrénování [19, 35, 45]. 6

1.1 Farkcionace hmotnosti těla Hmotnost těla je základním morfologickým měřítkem, ze kterého je nutné vycházet při hodnocení dynamiky lidského pohybu. Zkoumání morfologických parametrů je sloţitou záleţitostí, proto je nutné zkoumat jednotlivé frakce, neboli sloţky, které označujeme z hlediska pohybových projevů jako sloţky aktivní a pasivní [35]. Tělesnému sloţení je v současné době věnována větší pozornost, zejména frakcím hmotnosti těla. Změny podílů v jednotlivých částech těla jsou zřejmé v různých obdobích ontogeneze, především v období růstu a stárnutí. Pozorovány jsou i změny v důsledku působení tělesné zátěţe vlivem sportovního tréninku, ale také při různých metabolických onemocnění. Bezesporu je ale tělesné sloţení dáno geneticky a dále potom formováno exogenními faktory, mezi které řadíme pohybovou aktivitu, výţivové faktory a celkový zdravotní stav organismu. V důsledku tělesné zátěţe probíhají v lidském organismu změny v tělesném zastoupení různých frakcí a hmotnosti. Jedná se především o úbytek tukové tkáně, nárůst svalové a případně kosterní sloţky. Úroveň jednotlivých frakcí celkové tělesné hmotnosti vypovídá o aktuálním zdravotním stavu a výţivě jedince. Proporcionalitu lidského těla, konstituci a tělesné sloţení povaţujeme za jednu z důleţitých komponent zdravotně orientované zdatnosti a podstatné faktory motorické výkonnosti a fyzické zdatnosti [35]. Jak uţ jsme uvedli dříve, členění hmotnosti na různé sloţky umoţňuje posuzování k optimální tělesné hmotnosti. Nadměrnou či naopak podprůměrnou hmotnost je možně specifikovat prostřednictvím různých somatických indexů, které však nejsou vždy schopny postihnout hmotnost jako komplexní charakteristiku. Frakcionaci hmotnosti těla můţeme tedy chápat ze dvou aspektů. Tím prvním je podíl jednotlivých tkání na celkové hmotnosti těla (body composition). Druhým aspektem je hodnocení hmotnosti jednotlivých tělesných segmentů (částí) jako článků kinematického řetězce. Podíl složky svalové, tukové, případně kostní podmiňuje hmotnost jednotlivých tělesných segmentů, která má vztah k řadě různých parametrů určující pohyb těla pod vlivem vnějších a vnitřních sil (poloha dílčích a celkového těžiště těla, momenty a poloměry setrvačnosti a 7

další). Vnitřními silami v této souvislosti rozumíme svalovou sílu, která je v těsném vztahu k rozvoji muskulatury (komponenty tělesného složení). Pro každou pohybovou činnost je pak důležitá i takzvaná topografie síly, závislá na regionálních zvláštnostech rozvoje jednotlivých svalových skupin. [35] Modely tělesného složení Za komponenty tělesného sloţení byly původně povaţovány dva základní modely - chemický a anatomický. Obrázek 1 zaznamenává definici jednotlivých modelů. První sloupec znázorňuje model chemický, který je tvořen minerály, vodou, sacharidy (CHO), proteiny a lipidy. Tento systém je preferován ve vztahu k tělesným energetickým zásobám. Sloupec dva znázorňuje model anatomický. V tomto modelu je sloţení těla zaznamenáváno prostřednictvím jednotlivých tkání těla, mezi které patří tkáň tuková, svalová, kostí, dále vnitřní orgány a v malé míře i zbylé tkáně. Anatomický model je preferován v případech, kdy jsou studovány vlastní otázky tělesného sloţení. Ve třetím sloupci můţeme vidět celotělový model dvoukomponentový, který je v praxi vyuţíván nejčastěji. Skladba těla se zde dělí na dvě sloţky, tuk a tukuprostou hmotu [35]. Obr. 1: Chemický, anatomický a dvoukomponentový model tělesného sloţení [35] 8

V tab. 1 vidíme optimální podíl látek, (voda, minerální látky, proteiny, tuk) ze kterých je tělo sloţeno. Avšak platí, ţe obsah jednotlivých částí se mění v závislosti na pohlaví a věku. Muţi mají v těle vyšší procento vody a niţší procento tuku neţ ţeny. Normální rozsah tukové tkáně u muţů představuje 10 20 % a u ţen je fyziologicky dán vyšší podíl tuku, a to 18 28 %. S věkem podíl tuku stoupá a např. u ţen nad 50 let je tolerovatelné mnoţství aţ do 33 35 % [19]. Tab. 1: Optimální sloţení těla u zdravých dospělých jedinců v procentech [19] Optimální složení těla u zdravých dospělých jedinců v procentech Základní složky Muži Ženy Voda 62,4 % 56,5 % Minerální látky 5,8 % 5,3 % Proteiny 16,5 % 15,2 % Tělesný tuk 15,3 % 23,0 % Celkem 100 % 100 % Tělo se skládá z aktivní a pasivní tělesné hmoty. Proto se budeme tomuto základnímu rozdělení v následujících kapitolách více věnovat. 1.2 Aktivní tělesná hmota Do aktivní tělesné hmoty patří kromě svalů také kosti, vnitřní orgány, minerály a další sloţky, tedy veškerá netuková tkáň. Je nazývána aktivní, protoţe ke své činnosti potřebuje energii spaluje tedy kalorie. Náš metabolismus je závislý na celkovém mnoţství svalové tkáně, jelikoţ hmotu kostí a orgánů měnit nemůţeme. Úměrně závisí mnoţství spálené energie na mnoţství svalové hmoty a to i v klidu, a to z následujícího důvodu: pokud přijmeme v potravě sacharidy, štěpí se na glukosu, coţ je v našem organismu ten nejjednodušší cukr. Glukosa se ukládá ve svalech ve formě glykogenu. Dojde-li ke svalové kontrakci 9

zapříčiněnou fyzickou zátěţí, tyto zásoby glykogenu se vyuţijí k obnovení ATP (adenosin trifosfátu). Náš metabolismus musí narůst, aby neustále nahrazoval uloţenou energii, která je spotřebovávána (bazální - klidový metabolismus můţe vzrůst aţ o 5,4 % po dobu 24 hodin po intenzivním kardio vaskulárních cvičení). Z toho důvodu náš organismus i v klidu spaluje stále více kalorií bez jakékoliv svalové kontrakce a fyzické zátěţe. Tento jev nazýváme bazální metabolismus [1]. Svaly Vlastnosti svalové tkáně rozlišujeme na tyto dvě. Fyziologické jako je vodivost, dráţdivost a staţlivost. A fyzikální vlastnosti svalové tkáně, mezi které patří pevnost a pruţnost [26]. Svaly kosterní Základem všech kosterních svalů je příčně pruhovaná svalovina. Tyto svaly tvoří hybnou, motorickou sloţku pohybového systému. Kosterní svaly, které má organismus k dispozici jsou jedinými efektory. Aţ 45 % hmotnosti lidského těla a stejný počet procent látkové výměny celého organismu má za příčinu přibliţně 450 svalů [8]. Mozkové a míšní nervy zajišťují inervaci kosterních svalů. Bez jejich impulsu nemůţe dojít ke koordinované a řízené reakci. Anatomickou jednotkou kosterního svalu je svalové vlákno, skupina svalových vláken inervovaných jedním motoneuronem je motorická jednotka, která je funkční a metabolickou jednotkou svalu [8]. Sval tvoří tři stavební komponenty: příčně pruhovaná svalová vlákna, vazivo, cévy a nervy. 10

Svalové vlákno je mnohojaderný útvar. Jedno vlákno běţí u většiny svalů od začátku aţ k úponu. V některých případech, kdyţ je sval extrémně dlouhý jsou vlákna uspořádána za sebou - v sérii. Dvě bílkoviny, které realizují kontrakci svalu, se nazývají myozin a aktin. Molekuly myozinu mají charakteristický tvar. Ohebný krk, tyčinkovité tělo a kulovitou hlavu. Prostřednictvím této hlavy dochází k reakci aktinu s myozinem. Aktin je tvořen tenčími a početnějšími vlákny, která jsou sloţená ze dvou spirálovitě stočených makromolekul zasahujících mezi silná myozinová vlákna. Ke zkrácení myofibril dochází působením vzruchů přicházejících motorickými nervovými vlákny [8]. Kosterní sval (obr. 2) má tři části: začátek svalu (orgio) pomocí šlachy připojení svalu ke kosti hlavu svalu (caput, venter) nejmohutnější část svalu úpon svalu (inzerce) místo připojení svalu ke kosti [8]. 1 svalové bříško 2 šlachové úpony, 3 sval 4 svalový snopec, 5 svalové vlákno 5a rychlé vlákno, 5b pomalé vlákno, 6 jádro, 7 myofibrila, 8 sarkomera, 9 aktin, 10 myosin, 11 krevní cévy. Obr. 2: Struktura kosterního svalu [20] 11

Svaly hladké Hladký sval pracuje tak, ţe mění svůj tonus. Hladké svalstvo pracuje proti příčně pruhovanému svalstvu pomaleji, ale bez únavy. Vyznačuje se nejen velkou roztaţností, ale má i velkou plastičnost. Prodlouţení buněk můţe být aţ deset násobné. Hladké svalstvo je řízené vzruchy jak z autonomního nervstva: sympatiku, parasympatiku tak i některými endokrinními ţlázami: serotonin, exitocin, estrogeny, progesteron a další. Zvláštností je, ţe i bez nervového nebo látkového vlivu se hladké svalstvo po protáhnutí stahuje. Hladké svalstvo některých orgánů má schopnost rytmicky se stahovat i po vyjmutí z těla je tedy nezávislé na inervaci (autonomní pohyby). Některé pohyblivé vlákna hladkého svalstva se větví a vytvářejí tak motorické jednotky. Činnost hladkého svalstva si většinou neuvědomujeme [7]. 1.3 Pasivní tělesná hmota Pasivná tělesnou hmotou není nic jiného jak tělesný tuk. Vzniká při nadbytečném příjmu energie z potravy, nejenom tuků, ale i sacharidů či bílkovin. Je-li příjem některé s těchto výţivových sloţek vyšší neţ výdej energie (cvičením, chůzi atd.), tento nadbytek je posléze uloţen ve formě tuku. Tuk nemá pro organismus jen špatný vliv, ale plní i ochrannou a zásobní funkci. Zdravé mnoţství tuku, který člověk potřebuje, záleţí hlavně na pohlaví a věku [1]. Podíl tukové sloţky je velice rozdílný u kaţdého jedince. 12

Následující tabulka (2) nám pomůţe zhodnotit tělesnou zdatnost. Ukazuje, jak je tělesný tuk závislý na pohlaví a věku osoby. Tab. 2: Hodnoty procenta tělesného tuku [16] Hodnoty procenta tuku SPORTOVNÍ DISCIPLÍNA % TUKU Klasifikace Ženy Muži doporučené normy 14 18 6 8 základní tuk 10 12 2 4 Vytrvalci 14 16 6 8 vrcholoví sportovci 17 20 10 13 trénovaní jedinci 21-24 14 17 universitní student 20 27 12 17 sportující osoby středního věku 20 25 15 20 nesportující osoby středního věku 25 35 20 25 hraniční hodnoty tuku 25 29 18 22 obézní jedinci více jak 30 více jak 23 V tabulce 3 můţeme vidět, jak se liší optimální zastoupení tělesného tuku u rozdílných sportovních odvětví. Tab. 3: Optimální zastoupení tělesného tuku u různých sportovních odvětví [16] Optimální zastoupení tělesného tuku u různých sportovních odvětví % SPORTOVNÍ DISCIPLÍNA MUŽI 5 8 kulturistika, marathon cyklistika, gymnastika, orientační běh, lyţování, atletika - běhy, triatlon, 5-12 vzpírání 5-16 Zápas 6-13 basket, kanoistika, rychlostní kanoistika, plavání, dostihy 6-15 raketové sporty, veslovéní, kopaná, tenis 6-18 rugby, americký fotbal 8-14 baseball, softball, šerm 8-19 lední hokej, pozemní hokej, atletika vrhy 8-15 lyţování, skoky na lyţích, odbíjená 10-15 Golf ŽENY 6-12 Kulturistika 8-15 cyklistika, pětiboj, sedmiboj, triatlon, atletické běţecké soutěţe 8-16 balet, gymnastika, orientační běh, veslování, krasobuslení 10-16 basket, kanoistika, rychlostní kanoistika, šerm, dostihy 10-20 raketové sporty, lyţování, fotbal, plavání, sychronizované plavání, odbíjená 12-18 baseball, softball, lední hokej, pozemní hokej 12-20 golf, atletika vrhy 13

Tuková tkáň Tuková tkáň neboli tuk je pojivová tkáň. Má zásadní metabolický význam jako rezervoár energie. Plní také důleţitou roli tepelného izolátoru a vytváří kolem některých orgánů tukové polštáře. Voda tvoří přibliţně 30 % její hmotnosti. Nejdůleţitější sloţkou tukové tkáně jsou tukové buňky adipocyty. Tvoří buď velké skupiny, nebo se vyskytují ve vazivu jednotlivě. V organismu jsou pouze dvě formy těchto buněk - bílé nebo hnědé adipocyty. Tukové buňky jsou opředeny sítí retikulárních vláken a dohromady sloučeny malým mnoţstvím vmezeřeného vaziva. Skupinky adipocytů připomínají stavbu sloţitých velkých ţláz, protoţe jsou sdruţovány do lalůčků [22]. Tukové buňky aktivně syntetizují tuk ze sacharidů a na hormonální a nervové podměty reagují citlivě. Jejich cytoplazma obsahuje rozsáhlé zásobárny triacylglycerolů (TG) ve formě jedné nebo více lipidových kapének, které nejsou obklopeny membránou. Tuková tkáň je sloţena kromě adipocytů také lymfocyty, makrofágy, endotelové buňky a preadipocyty [32]. Jak je jiţ napsáno, lidské těle je tvořeno dvěma základními typy tukové tkáně - bílá tuková tkáň a hnědá tuková tkáň. Odlišují se umístěním, funkcí, regulací a morfologickou strukturou. Oba typy jsou schopny ukládat energii ve formě triacylglycerolů. Bílá tuková tkáň uvolňuje tuto energii ve formě volných mastných kyselin dle potřeby organismu. Hnědá tuková tkáň tuto energii mění na teplo. Relativní mnoţství bílé a hnědé tkáně je především ovlivněno věkem, pohlavím, okolní teplotou, výţivou a je bezesporu určeno do jisté míry geneticky [34]. Poslední studie ukázali, ţe tuková tkáň nefunguje pouze jako zásobárna energie, ale je to vysoce metabolicky a endokrinně aktivní orgán. Vytváří vazby s mnoha významnými systémy, jako je kardiovaskulární nebo imunitní systém. Syntetizuje řadu biologicky aktivních peptidů, které ovlivňují chuť k jídlu a pocit sytosti, působí na metabolismus glukózy a sacharidů, na regulaci krevního tlaku, zánětu a funkce imunitního systému. Tuková tkáň není jen pasivní sloţkou lidského organismu, ale i aktivní účastník fyziologických procesů. Hraje rozhodující roli v udrţení energetické homeostázy [2]. 14

Bílá tuková tkáň Bílá tuková tkáň (WAT) funguje jako hlavní skladovací místo pro tuky ve formě triacylglycerolů. WAT je hlavním energetickým zdrojem organismu, dochází li ke hladovění. V závislosti na dietě můţe být barva bílá aţ intenzivně ţlutá. Normálně u člověka tvoří bílá tuková tkáň 20-30% tělesné hmotnosti, můţe však vzrůst aţ na 70%. Podkoţně a v břišní oblasti je uloţena největší tuková zásobárna. Viscerální a podkoţní tuková zásobárna vykazuje odlišné metabolické vlastnosti. Bílá tuková tkáň můţe zvětšovat svůj objem dvojím mechanismem, hypertrofií nebo hyperplasií. Zatímco viscerální tuk zvyšuje svou hmotnost především hypertrofií, u podkoţního tuku je to hypetrofií i hyperpasií. V případě hypertrofie dochází k zvyšování mnoţství intracelulárních lipidů a tím k zvětšení objemu tukových buněk. U hyperplasie se zvyšuje přímo počet adipocytů. [24] Viscerální tuk Skrytý tuk, který je úplně jiný neţ normálně nahmatatelný podkoţní tuk. Nějaký viscerální tuk má kaţdý, kdyţ je ho ale příliš mnoho můţe být velmi nebezpečný. Tento skrytý tuk se ukládá v ţivotně důleţitých orgánech uprostřed těla, jako jsou například játra a ledviny, a v jejich okolí. Lékaři povaţují viscerální tuk určitě za škodlivější neţ tuk podkoţní, protoţe viscerální tuk je metabolicky aktivnější. To znamená, ţe do krevního řečiště uvolňuje chemické látky, které mohou vést ke vzniku zdravotních problémů způsobených hmotností, např. ke vzniku cukrovky, srdečních onemocnění a infarktu. Má-li postava tvar jablka, je moţné, ţe v takové postavě hodně viscerálního tuku [3]. Hnědá tuková tkáň Hnědá tuková tkáň (BAT) má charakteristickou hnědou barvu, která je podmíněna vysokým obsahem mitochondrií a cytochromů s bohatým prokrvením. BAT je charakteristickou tkání pro všechny novorozence. Studie, ale prokázaly přítomnost zásobáren hnědého tuku také u dospělých lidí [40]. Hnědá tuková tkáň se od bílé odlišuje anatomicky i fyziologicky. Kontakt adipocytů s krevními 15

kapilárami je velmi těsný a uspořádání kapilár připomíná strukturu některých endokrinních ţláz. BAT je jediným specializovaným lidským orgánem, jehoţ hlavní fyziologickou funkcí je výhradně tvorba tepla. Spíše neţ produkci ATP hnědá tuková tkáň umoţňuje bohatou vaskularizací vyvolávat produkci tepla. Tato schopnost je způsobena mnoţstvím mitochondrií a přítomností mitochondriálního proteinu [22, 29]. 16

2 Příjem a výdej energie Na těchto ukazatekých je velmi závislý celkový tělesný tuk a s tím spojeno i tělesné sloţení a rozloţení lidského těla. Oba extrémní rozdíly, jak vyšší příjem energie neţ výdej, tak i niţší příjem jak výdej, jsou pro zdraví jedince významné a nebezpečné. 2.1 Energetický příjem Příjem energie je základní nutností pro správnou činnost organizmu. V lidském těle existují procesy, na které je nutné vynakládat energii. V případě nedostatku energie by nemuseli tyto procesy správně fungovat. Zdrojem energie pro lidský organizmus je potrava. Přijímáme z ní řadu nezbytných ţivin především bílkoviny, tuky a sacharidy, ty jsou nezbytně nutné pro činnost našeho organizmu. Proto je potřeba dodávat je ve správném poměru. Nejenom tyto tři hlavní sloţeky potravy je důleţité neopomíjet, ale významnou funkci plní i vitamíny a minerální látky. V potravinách a nápojích se skrývají i látky, které ne vţdy organizmus ovlivňují pouze pozitivně. Je tedy nutné sledovat u potravin a nápojů obsah ostatních látek, jako např. soli či nasycených mastných kyselin. Stejně tak je důleţité dbát na to, aby mnoţství přijaté energie bylo v rovnováze s mnoţstvím vydané energie. V případě, ţe tomu tak není, dochází k narušení rovnováhy a následně ke zdravotním problémům [12]. 2.2 Energetický výdej Celkový energetický výdej se skládá z klidového energetického výdeje, postprandiální termogeneze a z energetického výdeje při pohybové aktivitě. Fakultativní sloţku v energetickém vývoji představuje vzestup navozený kouřením či konzumací nápojů s obsahem kofeinu [13]. 2.2.1 Klidový energetický výdej (BMR) BMR: Je to funkce, která ukazuje mnoţství kalorií potřebné pro výměnu základních látek. BMR je minimální hodnota energie pro normální fungování těla v klidném stavu, (dýchání, oběh krve, nervový systém). Tělo spaluje kalorie i ve 17

spánku. Přibliţně 70 % za den zkonzumovaných kalorií je pouţito pro BMR - přeměnu látek. Při kaţdé aktivitě se spotřebovává energie, čím intenzivnější tím se více kalorií spálí. Základem proto jsou svaly, tvořící přibliţně 40 % váhy člověka, fungují jako motor a spotřebují velké mnoţství energie. BMR je závislé na podílu svalů v těle. Čím větší mnoţství svalů, tím se zvyšuje spotřeba energie. Vyšší BMR zvyšuje počet kalorií a pomáhá sniţovat podíl tělesného tuku. Nízký BMR činí zbavování se tuku a sniţování celkové tělesné hmotnosti mnohem těţší [47]. Postprandiální termogeneze Postprandiální termogeneze je spojena s trávením, vstřebáváním a metabolismem ţivin po poţití potravy (obligatorní postprandiální termogeneze), jednak s aktivací sympatického nervového systému po jídle (fakultativní postprandiální termogeneze). Podílí se z 8-12 % na celkovém energetickém výdeji [13]. 2.2.2 Energetický výdej při pohybové aktivitě Pohybová aktivita se podílí na celkovém energetickém výdeji z 20-40 % (obr. 3). Chováním jedince a sociokulturní vlivy ovlivňují významně tuto sloţku energetického výdeje. Spontánní pohybová aktivita je významně geneticky determinována [13]. 18

2.2.3 Fakultativní složka energetického výdeje Na zvýšení energetického výdeje má velký vliv také kouření, káva, čaj a některé nápoje.(obr. 3) U silných kuřáků můţe energetický výdej stimulovaný kouřením představovat aţ 10 % celkového energetického výdeje [14]. Legenda k obr. 3 Obr. 3: Sloţky energetického výdeje [28] (sedavý způsob ţivota vs. Fyzicky aktivní člověk) Klidový výdej energie Výdej energie při pohybové aktivitě Fakultativní sloţka energetického výdeje 19

3 Metody určující tělesnou stavbu a tělesné složení jedince 3.1 Vyšetření tělesné stavby Pár základních metod, podle kterých můţeme určit tělesné sloţení a stavbu těla jedince. V následující kapitole si jednotlivé metody stručně popíšeme. 3.1.1 Brockův index Je to nejjednodušší metoda, která pomáhá stanovit ideální hmotnost. Tato hmotnost se liší podle pohlaví. Základ tohoto indexu tvoří váha spolu s výškou. Od této metody se v této době jiţ upouští. Vzorec pro výpočet ideální váhy pro muže: m = v 100 m hmotnost v výška Př. Muţ, který měří 190 cm by měl váţit 90 kg Vzorec pro výpočet ideální váhy pro ženy: m = v 100-10% Př. Ţena, která měří 170 cm by měla váţit 63 kg Uvedený index není doporučován z několika důvodů: nebere v úvahu věk, pohlaví a stavbu jedince[36]. 20

3.1.2 Body Mass Index (BMI) Obr. 4: Graf BMI [48] Byl doporučen v roce 1985. Tato hodnota (obr. 4) slouţí k diagnostice obezity. Neukazuje ovšem na to, kde se tuk hromadí, a proto můţe zkresleně vypovídat. Zejména u sportovců nemusí být tento index směrodatný. Je to podíl váhy v kilogramech k výšce uvedené v metrech na druhou. BMI = m(kg)/v(m) 2 Př. Jedinec, který váţí 65 kg a měří 172 cm má BMI 21,97, coţ je normální hmotnost (tab. 4). Tab. 4: Hodnocení BMI: [15] Hodnocení BMI Normální hmotnost 18,5 24,9 Nadváha 20,0 29,9 Obezita 1. stupně 30,0 34,9 Obezita 2. stupně 35,0 39,9 Obezita 3. stupně 40,0 a více Zdravotní rizika představuje uţ i pouhá nadváha. 21

3.1.3 Somatotypologie Kaţdého jedince můţeme hodnotit podle jeho tvarových a funkčních tělesných znaků. Soubor takovýchto znaků nazýváme somatotyp. Existují tři druhy, první z nich nazýváme endomorfem, druhý mezomorfem a třetí ektomorfem. Kaţdý jedinec se skládá ze všech tří výše uvedených komponent, avšak kaţdý v jiné míře. Jedince zařazujeme podle komponenty, která je nejdominantnější [31,45] 3.1.3.1 Typologie Sheldona a Heathové Cartera Sheldon zaloţil svoji metodu na poznatku, ţe v lidské populaci neexistují pouze vyhraněné konstituční typy, nýbrţ celá škála typů tělesné stavby. Studoval velké mnoţství antropometrických dat u rozsáhlého materiálu. Na základě těchto zkušeností dospěl ke zcela novému způsobu stanovení somatotypu. V původní metodě z roku 1940 klasifikuje 5 částí těla: 1. hlava, 2. hrudní část trupu, 3. horní končetiny, 4. břišní část trupu, 5. dolní končetiny. U kaţdé části hodnotí sílu zastoupení jedné ze tří tzv. komponent: endomorfní, mezomorfní a ektomorfní. Ve své metodě, vypracované v r. 1954 ( Atlas of Men ) nehodnotí jiţ jednotlivé části těla samostatně, nýbrţ postavu jako celek. Na základě této klasifikace vytváří výsledný somatotyp, který je označen třemi čísly. První číslo označuje endomorfní, druhé mezomorfní, třetí ektomorfní komponentu. Stupnice je 7 bodová, číslo 1 značí nejmenší, číslo 7 největší moţné zastoupení dotyčné komponenty v somatotypu. Toto trojčíslí se potom zanáší do názorného grafu, který má tvar zaobleného trojúhelníku (obr. 5). V jeho vrcholech jsou znázorněny extrémní typy, uprostřed typy vyváţené, uvnitř pak další mezitypy [31,40]. 22

Obr. 5: Sheldonův somatograf určení somatotypu [31] Sheldonovou typologickou metodu v zásadě přijali jeho následovníci Parnell, Heathová a Carter, snaţili se však o její zdokonalení. Ze spolupráce Heathové a Cartera (1967) pak vznikla definitivní verze modifikované Sheldonovy metody, která nese jejich název, a která se stala nejpouţívanější metodou stanovení somatotypu. Poměrně přesné označení morfologické struktury jedince třemi čísly dává totiţ moţnost rozlišení velké variability typů tělesné stavby, které se v populaci vyskytuje. Heathová s Carterem stanoví čísla jednotlivých komponent především antropometrickými údaji. Jejich metoda umoţňuje určit somatotyp muţů i ţen, dospělých i dětí a to s přesností komponent na 0,5 stupně. Jejich škála pak není limitována 7 stupni jako u Sheldona, nýbrţ je otevřena pro extrémní somatotypy do vyšších (v endomorfii snad aţ do 14 stupňů), takţe počet moţných somatotypů je teoreticky neomezený. 23

Nyní se budeme věnovat popisu jednotlivých komponent. Endomorfní komponenta První komponentu (Fat) nazýváme endomorfií. vztahuje se k relativní tloušťce či hubenosti jednotlivce. Převaţují zakulacené tvary a na pohmat měkké svalstvo s přemírou tuku (obr. 6). Předozadní diametry a frontální diametry se sobě velikostí blíţí v oblasti hlavy, krku, na celém trupu a na končetinách. Břicho vystupuje před hrudníkem. Obvod pasu je větší neţ obvod hrudníku. Horní končetiny vynikají nad dolními. Krátký krk. Obrysy ramen zaoblené. Velká hlava. Svalový reliéf chybí. Krátké končetiny, slabé, poměrně malé ruce a nohy. Palpací se dají zjistit slabé kosti. Trup je relativně krátký (pokud je třetí ektomorfní komponenta nízká). Kůţe je měkká. Člověk, u něhoţ dominuje endomorfní komponenta a ostatní dvě jsou málo vyznačeny, je označen 7-1-1- endomorf [40]. Obr. 6: Endomorf [46] 24

Mezomorfní komponenta Druhá komponenta Muscularity mezomorfie. Vztahuje se k relativnímu muskulo-skeletálnímu rozvoji. Převládá masivní svalstvo a kostra, hranatost těla. Ostrý svalový reliéf (obr. 7). Frontální diametry jsou velké, sagitální jsou menší neţ u endomorfa. Trup je těţký a svalnatý. Končetiny svalnaté, masivní, délka je různá. Silné předloktí, zápěstí, ruka. Obvod hrudníku daleko převyšuje obvod břicha. Hrudník s rameny je široký, trup obyčejně vzpřímený, m. trapezius a deltoideus jsou mohutné a jasně se rýsují. Délka trupu a délka končetin není konstantním znakem u mezomorfa. Pánev je mohutná (Sheldon uvádí, ţe úzká pánev často zjištěná u svalově vyvinutých sportovců prozrazuje vedle mezomorfní komponenty i vyšší přítomnost třetí komponenty ektomorfní). Paţe a dolní končetiny jsou relativně stejně dlouhé. Velikost hlavy kolísá. Ramena široká, silná, klíční kosti jsou nápadné. Drţení těla bývá dobré, bederní lordóza je někdy mírně zvětšena. Břišní stěna bývá pevná, nevystupuje. Hrudník je nápadný. Jedinec, u něhoţ dominuje mezomorfní komponenta, a ostatní dvě jsou minimálně uplatněné, je označen 1-7-1- mezomorf. [40] Obr. 7: Mezomorf [46] 25

Ektomorfní komponenta Třetí komponenta Linearity ektomorfie. Vztahuje se k relativní linearitě jednotlivých osob. Převaţují znaky gracility, křehkosti. Slabé kosti, velmi slabé svalstvo. Předozadní diametry malé. Ramena jsou skleslá. Trup je relativně krátký, končetiny relativně dlouhé, postava není vţdy vysoká (obr. 8). Břicho bývá ploché. Bederní lordóza na rozdíl od mezomorfa je nepatrná a vysoko umístěná, hrudní kyfóza je větší. Hrudník je relativně dlouhý ve srovnání s břichem. Je plochý a úzký. Kulatá ramena jsou drţena vpřed, křídlovitě odstávající lopatky jsou časté. Velmi slabá stehna a slabé paţe. Prsty křehké a dlouhé. Krk bývá dlouhý, vadné drţení hlavy a krku časté. Obličejová část hlavy je relativně malá ve srovnání s kraniální částí. Kůţe bývá slabá a suchá. Jedinec, u něhoţ dominují znaky ektomorfní komponenty a další dvě komponenty jsou málo vyznačeny, je označen 1-1-7- ektomorf [40]. Obr. 8: Ektomorf [46] 26

Výpočet zastoupení jednotlivých komponent Na základě zpřesňující tabulky (obr. 9) pro určení jednotlivých komponent je moţné stanovit jednotlivé komponenty s přesností na 0,5 bodu. Tabulka pro určení somatotypu a zjednodušený návod na její pouţití: Endomorfní komponenta: najdeme ve sloupci hodnotu odpovídající součtu tří koţních řas (triceps, scapula, spina) Mezomorfní komponenta: v prvním řádku označíme šipkou místo mezi hodnotami, kde se nachází naše tělesná výška, krouţkem označíme kostní rozměry a obvody zmenšené o příslušné koţní řasy a) spočítáme aritmetický průměr sloupců (nikoli hodnot) pro kostní rozměry a obvody, výsledný bod označíme hvězdičkou b) spočítáme počet sloupců od tělesné výšky k hvězdičce a zapamatujeme si i orientaci (směr vpravo nebo vlevo) c) od čísla 4 napočítáme stejným směrem stejný počet sloupců Ektomorfní komponenta najdeme ve sloupci hodnotu odpovídající V / H 1/3 [26]. Obr. 9: Výpočet somatotypu podle metody Heath-Carter [26] 27

3.2 Vyšetření tělesného složení 3.2.1 Bioelektrická impedance Tuto metodu jsme v měření vyuţívali v různých provedeních nejvíce, proto se pokusíme o její podrobnější rozebrání. Je to jedna z metod pro měření tuku a vody v těle, vyvinuta vědci z celého světa, nazývá se bioelektrická impedanční analýza (bioimpedance) BIA (bioimpedance analysis). Při této metodě prochází tělem slabé, pro lidské tělo naprosto bezpečné a nepostřehnutelné elektrické proudění. Měření je zaloţeno na skutečnosti, ţe elektrický proud prochází snadněji tekutinou v našich svalech neţ tukem. Proudění prochází oběma nohama a tím umoţňuje měřit elektrický odpor těla. Elektrický odpor je závislý na mnoţství vody v těle. Naše svaly obsahují konstantní podíl vody 73 %. Změříme-li elektrický odpor, můţeme pouţít tento údaj přímo pro vypočítání objemu svalové hmoty v dolních končetinách. Druh, pohlaví a tělesná výška se potom pouţívají při výpočtu celkového objemu svalové hmoty. Tělesný tuk funguje jako izolace sniţuje schopnost procházení elektrického proudění. 28

Model lidského těla Naše tělo se skládá z pěti válců, jak vidíme na obrázku 10. Obr. 10: Tělo sloţené s pěti válců [42] Faktory ovlivňující přesnost měření: 1. Nadměrná hydratace organizmu: při zvýšené konzumaci tekutin sníţení impedance. Naopak při onemocnění, nebo po sportovním výkonu dehydratace zvýšení impedance. 2. Rozložení vody v těle vyšetřovaného: pokud pacient leţí déle neţ 5 aţ 10 minut, voda klesne nepředvídatelné hodnoty impedance 3. Orientace tkání: a. Obr. 11. příčně orientované proud teče kolmo na orientaci tkání zvýšení impedance b. Obr. 12. podélná orientace tkání - sníţení impedance 29

Obr. 11: Příčná orientace tkání [42] Obr. 12: podélná orientace tkání [42] Podmínky při BIA 8 12 hodin před měřením se nesmí pít alkohol Měření je moţné provést aţ 2 hodiny po jídle nebo pití Měření BIA Většina přístrojů k měření bioimpedance je tetrapolární. Impedance se skládá: Reálná část: REZISTENCE představuje přes 95% velikosti impedance Imaginární část: REKTANCE můţeme zanedbat Z měřené hodnoty můžeme určit : TBW TOTAL BODY WATER mnoţství vody v celém těle (intracelulární a extracelulární), čím je TBW větší, tím je objem tukové tkáně menší. FFM FAT FREE MASS hmotnost netukivé tkáně %FAT PERCENT BODY FAT procentuální mnoţství tuku v těle[42]. 30

Všechny nám dostupné přístroje se liší podle lokalizace elektrod mohou být umístěny po dvou na zápěstí a nad hlezenným kloubem pravostranných končetin (Bodystat). Další moţností je lokalizace elektrod na ploskách nohou nášlapné váhy (bipedální umístění, Tanita) nebo na madlech pro uchopení rukama (Omron). Nebo kombinací úchopů rukou a plosek nohy (InBody) Výhodou metody je, ţe nezatěţuje pacienta a není časově náročná. Nevýhodou je závislost na hydrataci a na anatomických poměrech (vliv lokalizace tukové tkáně u ţen při umístění elektrod pouze na horních nebo dolních končetinách, rozdíly v délce jednotlivých segmentů těla). 3.2.2 Měření kožních řas V běţné praxi tělovýchovně-lékařské i klinické se nejčastěji ke zjištění mnoţství tělesného tuku vyuţívá metoda kaliperová odvozená od speciálního měřícího přístroje kaliperu, kterým se za konstantního tlaku měří tloušťka koţních řas na těle. Kaliperů je několik typů: - Kaliper Besta - Kaliper klešťovitý odvozený od Harpendeského - Kaliper Somet - Kaliper Lange - Kaliper Lafayette - Digitální kalipery Skyndex [46] Princip, na kterém je zaloţeno toto měření vychází u předpokladu, ţe asi 50% celkového tělesného tuku je uloţeno v podkoţí. Je tedy moţno pomocí tuku podkoţního dopočítat hodnotu celkového tělesného tuku. [16] Místa zvolená pro měření, reprezentují průměrnou tloušťku podkoţní vrstvy tuku [33]. Místa měření musí být definována přesně, neboť tloušťka tukové vrstvy můţe značně kolísat i na poměrně malé ploše [35]. 31

Měření se provádí na různém počtu řas: Metoda měření desíti kožních řas podle Pařízkové (Obr. 13) Protoţe je to nejčastější a nejpřesnější metoda měření koţních řas, budeme se ji dále podrobněji věnovat. Obr. 13: Koţní řasy dle pařízkové [45] 1. Tvář: Koţní řasa probíhá vodorovně bezprostředně před ušním boltcem ve výši odpovídající středu zevního zvukovodu. 2. Podbradek: Podélná osa řasy probíhá těsně nad jazylkou při mírně zakloněné hlavě a má svislý průběh. 3. Hrudník I: V místě přechodu přední řasy podpaţní jamky na hrudníku vytvořit řasu s podélnou osou, která probíhá rovnoběţně s přední řasou podpaţní jamky. 4. Paţe: Na zadní straně paţe uprostřed (nad trojhlavým svalem paţním) volně visící horní končetiny vytvořit podélnou řasu rovnoběţnou s osou horní končetiny. 5. Záda: Koţní řasu měřit pod dolním úhlem lopatky, která probíhá rovnoběţně s podélnou osou přiléhajícího ţebra. Při vytváření řasy vyšetřovaný mírně upaţí a poté při zapaţení přitiskne předloktí této končetiny na záda těsně pod lopatku. 6. Břicho: Vytvořit podélnou koţní řasu probíhající vodorovně na spojnici pupek - přední trn lopaty kosti kyčelní ve vzdálenosti ¼ spojnice od pupku. 32

7. Hrudník II: V přední axilární čáře ve výši 10. ţebra vytvořit koţní řasu probíhající vodorovně. 8. Bok: Nad hřebenem kosti kyčelní v přední axilární čáře vytvořit řasu rovnoběţnou s hranou kosti kyčelní. 9. Stehno: Bezprostředně nad čéškou vytvořit řasu se svislým průběhem. Dolní končetina musí být mírně ohnuta v koleni a opřena o špičku chodidla. 10. Lýtko: Těsně pod kolenní jamkou ve střední čáře vytvořit vertikální řasu. Dolní končetina musí být mírně ohnuta v koleni a opřena o špičku chodidla [39]. Další méně používané metody měření kožních řas Metoda podle Durniho a Womersleyho (1970) Procento je odvozeno ze součtu čtyř koţnách řas. - Nad bicepsem - Nad tricepsem - Nad crista iliaca - Pod scapulou. Metoda podle Deurenberga a Westrate (1989) Regresní rovnice vycházejí pouze z věku. Metoda podle Sloana a Weira (1970) Procento tělesného tuku je odvozeno ze součtu dvou koţních řas. - Nad tricepsem - Pod lopatkou 33

Metoda podle Lohmana (1992) Procento tělesného tuku je odvozeno ze součtu dvou koţních řas. - Nad tricepsem - Na lýtku Metoda podle Thorlanda (1984) Procento tělesného tuku je odvozeno ze součtu dvou koţních řas. - Nad tricepsem - Subscapulární - Nad crista iliaca - Nad patelou - Na břiše - Na lýtku - Na Hrudníku Metoda podle Vignerové a Bláhy (2001) Pro určení procenta tělesného tuku uvádějí rovnici ze součtu dvou koţních řas pro dětské kategorie. Chlapci: % tuku = 0,735 x (triceps + subscapulare) +1,0 Dívky: % tuku = 0,610 x (triceps + subscapulare) +5,1 [33] Další metody odhadu tělesného složení 1) Měření tloušťky podkožního tuku a) Radiografie: Na rentgenovém snímku je moţné změřit průřez svalstva a kosti. Její vyuţití je však omezeno především neţádoucí rtg. Expozice. b) Ultrazvuk: Vysokofrekvenční ultrazvuk se odráţí na hranicích mezi tkáněmi (odlišné akustické vlastnosti). c) Infračervená interakce: Tato metoda je zaloţena na absorbci a odrazu infračerveného světla. d) Magnetická rezonance: Metoda je zaloţena na principu chování atomových jader jako magnetů. Silné magnetické pole ovlivňuje pohyb vodíkových iontů [46]. 34

2) Denzitometrie (vychází ze vztahu H = denzita x objem) a) Hydrostatické vážení Obsah tukové tkáně se počítá z hustoty (denzity) těla. Tu vypočítáme z hmotnosti těla na vzduchu a pod vodou při známé denzitě vody s danou teplotou a po odečtení reziduálního plicního objemu a plynu ve střevech (dosazuje se standardní číslo). Reziduální plicní objem měříme nejčastěji heliovou diluční metodou nebo lze pouţít výpočtu z vitální kapacity [35]. b) Voluminometrie: Objem těla zjišťujeme za pomoci Archimedova zákona (objem vody, která je tělem vytlačena). Rovněţ vyţaduje měření reziduálního vzduchu [35]. c) Hydrometrie: Tato metoda vychází ze zjištění ATH - zavodněná část organismu. Výpočet tukoprosté hmoty z celkového objemu vody vychází z předpokladu normální hydratace (73%). Poté je mnoţství tuku dopočítáno [35]. 3) Celková tělesná vodivost (TOBEC) Obdoba BIA, ale měří rozdílnost elektrické vodivosti (ATH) a nevodivosti tukové tkáně. a) Izotopy vodíku: Testovací substance - deuterium je rozpustná ve všech vodních prostorech (2 hodiny) a v konstantní rovnoměrné koncentraci vydrţí po dobu 3 hodin, pak vyuţíváme hmotové spektrometrie či plynové chromatografie [35]. b) Princip DEXA (Dual Energy X-ray Absobtiometry - dualni emisni rentgenova absorcimetrie): V současne době je jednou z nejčastěji pouţívaných metod diky vysoké kvalitě zobrazení a zároveň velmi nízké radiační zátěţi. Pouţívá se ke zjištění hustoty kosti v dolní oblasti páteře a v kyčlích, někdy také kosti zapěstí, prstů a paty. Lze jí vyuţít i ke sledování účinnosti léčby osteoporózy a monitorování stavu kostí nemocného. Na těchto přistrojích lze také provádět celotělovou diagnózu kostní tkáně, stanovit obsah vody, tukové tkáně, svalové hmoty a minerálů v těle [6]. 35

Nevýhodou je nedostatečná dostupnost a vysoká cena, v případě CT také iradiace pacienta. CT zachycuje tukovou tkáň, která má definovanou denzitu. Mnoţství tukové tkáně se stanoví měřením plochy s touto denzitou. Magnetická rezonance je zaloţena na emisích elektromagnetických vln atomovými jádry (zvláště vodíku) po expozici elektromagnetickému poli. DEXA měří absorpci rtg záření a vyuţívá rozdílné absorpce jednotlivými tkáněmi 4) Biofyzikální metody (nutné využití celotělových počítačů) a) Celkový tělesný draslík: draslík je uloţen především intracelulárně b) Celkový tělesný vápník: vápník je konstantní součástí kostních minerálů (38-39%) c) Celkový tělesný dusík: tato metoda umoţňuje odhad svalové hmoty na základě obsahu proteinů 5) Biochemické metody a) Kreatininurie Kreatinin je odpadní produkt metabolismu ve svalech a je vylučován ledvinami v mnoţství (1,2-1,7g / 24hod), jeho mnoţství odpovídá mnoţství svalstva. b) Celkový plasmatický kreatinin Vychází ze stejného předpokladu jako kreatininurie, jeho mnoţství zjišťujeme přímo v krevní plasmě (1mg kreatininu odpovídá 0,88-0,98 kg svalové hmoty) [35]. 36

4 Cíle, otázky a úkoly práce Cíl práce Cílem naší práce je vzájemné porovnání jednotlivých metod zjišťujících procentuální zastoupení tukové sloţky v těle. Hypotézy: H1: Data naměřené jednotlivými přístroji pro stanovení tělesného tuku by se neměli statisticky významně lišit. H2: Nejpodobnější budou data získaná přístroji Bodystat a Inbody. H3: Nejvíce od ostatních přístrojů se budou lišit data získané klasickou metodou pro hodnocení tělesného tuku dle Pařízkové s vyuţití kaliperu. H4: Data získaná vahou Tanita BC 545 a Tanita Innerscan baby se nebudou lišit. H5: Nejvíce se budou lišit data získaná Omronem a kaliperem (Somet). Úkoly práce Na základě vytyčených cílů práce a námi vytvořených výzkumných otázek jsme si stanovili následující úkoly: 1. Zpracovat literaturu zabývající se daným tématem. 2. Zajistit přístroje pro měření. 3. Realizovat před výzkum. 4. Vybrat vzorek probandů. 5. Stanovit časový harmonogram měření. 6. Provést měření prostřednictvím stanovených metod a přístrojů. 7. Zjištěné údaje vyhodnotit. 8. Na základě výsledků odpovědět na hypotézy. Následně vyvodit závěry a interpretovat je. 37

5 Metodika 5.1 Charakteristika souboru V našem výzkumu jsme vyšetřovali čtyřicet muţů ve věkovém rozmezí 20 25 let, kteří jsou studenty Fakulty sportovních studií. Pro náš výzkum nebylo, ale důleţité zda tito vyšetřování sportují nebo ne. U studentů jsme se pohybovali ve váhovém rozmezí (obr. 15) od 65,9 kg do 100,3 kg (rozdíl 34,4 kg). U výšky (obr. 14) byly extrémní hodnoty 170 cm aţ 202 cm (rozdíl 32 cm). Obr. 14: Rozloţení tělesné výšky v centimetrech Obr. 15: Rozloţení tělesné hmotnosti v kilogramech 38

5.2 Časový program Vyšetření sledovaných muţů proběhlo v laboratoři sportovní medicíny na Fakultě sportovních studií. Měření probíhalo ve dvou časových intervalech vţdy v jeden den. První jsme uskutečnili v březnu 2010 a druhý v říjnu téhoţ roku. Kaţdého měření se zúčastnila polovina z celkového počtu. 5.3 Průběh měření Před začátkem měření jsme připravili všechny přístroje pro vyšetření. Měřili jsme pomocí dvou metod. První z nich bylo měření koţních řas a druhá metoda bioelektrické impedance. Pro měření koţních řas jsme pouţili kaliper somet a metodu dle Pařízkové. Pro měření impedanční metodou jsme vyuţili pět přístrojů, kterými byli: InBody 230, BodyStat quadscan, Tanita BC-545, Tanita innerscan baby, Omron BF 306. Před samotným měřením dostal kaţdý vyšetřovaný muţ formulář, do kterého se zapisovaly naměřené hodnoty. Poté se jedinec svlékl do spodního prádla a přistoupil k první části měření, kde jsme zjistili jeho tělesnou výšku. Následovalo měření na přístroji InBody, kde byla zjištěna hmotnost a BMI jedince. Poté postupoval k dalším metodám. Ke kaţdému přístroji byla určena osoba, která probanda vyšetřila. 39

5.4 Vybrané metody Pro měření procenta tuku v těle jsme pouţili následující metody: měření na bázi bioelektrické impedance a měření kožních řas dle Pařízkové přístroji: - InBody 230 - Kaliper somet - BodyStat quadscan - Tanita BC-545 - Tanita innerscan baby - Omron BF 30 V následující kapitole se budeme věnovat stručnému popisu jednotlivých metod a přístrojů, pomocí kterých jsme prováděli měření. 5.4.1 Bioelektrická impedance K určování procenta tělesného tuku se pouţívá metoda bioelektrické impedance, které je zaloţena na šíření střídavého proudu nízké intenzity biologickými strukturami. Měřící proud je 500 ua a s frekvencí 50 khz. Protoţe tukuprostá hmota obsahuje vysoký podíl vody a elektrolytů, je dobrým vodičem proudu, na rozdíl od tukové tkáně, která se chová jako izolátor a špatný vodič [21]. 40

5.4.1.1 InBody 230 Tento přístroj dokáţe analyzovat široké spektrum hodnot sloţení těla. Je celosvětově uznáván lékaři, neboť jsou prokázány velmi spolehlivé výsledky. Dokáţe analyzovat tělesnou vodu a tuk, svalovou hmotu, bez-tukovou hmotu, váhu, BMI, procentuální podíl tělesného tuku, poměr pasu k bokům (WHR), doporučení minimální kalorické potřeby (BMR) a hodnocení tukové a svalové tkáně [43]. Technologií tohoto přístroje je osm bodových dotykových elektrod, díky kterým se měří tělo po jednotlivých segmentech pomocí nejpřesnější technologie DSM-BIA. S In Body (obr. 16) se můţeme setkat v různých zdravotnických nebo sportovních centrech, mezi které patří např. zdravotní a lázeňská centra, kliniky obezity, rehabilitační a ortopedické zařízení, nefrologie, sportovní medicína a nutriční klinika. Obr. 16: Přístroj InBody [19] Průběh měření InBody jsme pouţili jako první, protoţe bylo nejprve potřeba zjistit Body mass index a váhu probanda. Tato hodnota byla nutná pro další měření. Přístroj obsluhoval vyškolený odborník. 41

5.4.1.2 BodyStat Quadscan BodyStat (obr. 17) je další z přístrojů, který jsme pouţili pro naše měření. Velkou výhodou tohoto zařízení je schopnost během krátkého času získat podrobné informace o sloţení těla neinvazivní metodou. Obr. 17: Přístroj BodyStat [29] Vyšetření probíhá v lehu na zádech. Za pomoci elektrod přístroj měří bioimpedanční odpor, který kladou tkáně vyšetřovaného. BodyStat dokáţe vyhodnotit podíl aktivní a pasivní svalové tkáně, podíly zastoupení podkoţního a viscerálního tuku, zavodnění aktivní svalové hmoty, určení základního klidového metabolizmu, monitor zdravotního a kondičního profilu, určení moţných rizik vyplývajícím z nadváhy a typ a rozsah optimální pohybové aktivity [10]. Průběh měření Vyšetřovanému jsme změřili obvod boků přes kyčelní klouby a pasu mezi posledním ţebrem a horním trnem kosti pánevní. Poté jsme nastavili do přístroje hodnoty jako věk, pohlaví, váhu, obvod boků a pasu a míru pohybové aktivity. Vyšetřovaný se poloţil na stůl, tak aby pravé končetiny byly blíţe k Bodystatu. Poté jsme část pravé ruky i nohy, na kterou jsme posléze nalepili elektrody, vyšetřovaného vyčistili čistícím tamponem. Elektrody byly nalepeny nad klouby prstů pravé ruky a nad kloub zápěstní, na spodní končetině stejně nad prsty pravé nohy a nad kloub hlezenní. 42

5.4.1.3 Tanita Innersscan baby Tanita Innersscan baby (obr. 18) je osobní digitální váha, která rozlišuje dětský mód - od sedmi let a od výšky 110 cm, dále dospělý mód - od osmnácti let do devětadevadesáti let a atletický mód - pro osoby, které 10 hodin týdně pravidelně alespoň 1 rok trénují. Maximální kapacita této váhy je 150 kg s přesností 0,1 kg a pamětí pro čtyři osoby a jednoho hosta. Zjišťuje tyto parametry: - procento tělesného tuku a vody, - podíl svalové hmoty, coţ je hmotnost příčně pruhovaných i hladkých svalů, včetně vody v nich obsaţené, - hmotnost kostí tj. mnoţství kalcia a ostatních minerálů, - viscerální tuk - tuk v břišní dutině, který obklopuje vnitřní orgány, - bazální metabolickou spotřebu (denní příjem kalorií), - celkovou fyzickou kondici, kdy porovnává tělesný tuk a svalovou hmotu [42]. Obr. 18: Tanita Innersscan baby [17] Průběh měření Měření je velmi jednoduchou záleţitostí. Po dosazení vstupních informací jako byla např. výška, pohlaví, se vyšetřovaný postavil na digitální váhu, tak aby stál na vyznačených snímacích elektrodách. Po několika vteřinách se objevily na displeji mezi špičkami chodidel naměřené hodnoty, tedy váha a procento tuku v těle. 43

5.4.1.4 Tanita BC - 545 Digitální váha Tanita BC - 545 (obr. 19) má s předchozím přístrojem Tanita Innersscan baby hodně totoţné funkce, neboť analyzují stejné hodnoty, avšak Tanita BC-545 je zaloţena na technologii pěti segmentálních hodnot, kterými jsou: trup, obě paţe a nohy. S technických parametrů se liší tato digitální váha dvěma úchopy na ruce, které jsou na zasunovacích kabelech, proto umoţňují snímání kompozice i v těchto částech těla rychle a přesně. Dokáţe tedy analyzovat celou strukturu těla. Tato váha byla navrţena pro sportovce ke zhodnocení vlivu jejich tréninku na celkové i segmentální tělesné kompozici. Dává tedy individuální výsledky pro kaţdou z pěti částí těla, které jsme si vyjmenovali výše. Obr. 19: Tanita BC 545 [47] Průběh měření Postup měření je velmi podobný s předchozí digitální váhou, pouze s tím rozdílem, ţe vyšetřovaný muţ po postavení na váhu, uchopil do kaţdé ruky drţáky se snímacími elektrodami a přístroj začal jednotlivé segmenty těla vyšetřovaného analyzovat. 44

5.4.1.5 Omron BF 306 Posledním přístrojem bioelektrické impedanční metody, který jsme pouţili v našem výzkumu, byl Omron BF 306 (obr. 20). Tento tukoměr je zaloţen na technologii dvou senzorových měření a poté je schopen stanovit mnoţství tělesného tuku v rozmezí 4 50 % a dokáţe vypočítat hodnotu Body Mass Index (7-90). Přístroj disponuje pamětí pro vstupní údaje aţ devět osob. Obr. 20: Omron BF 306 [37] Průběh měření Manipulace tohoto přístroje je opět velmi jednoduchá. Po zadání vstupních hodnot, jako byla věk, váha, výška, pohlaví uchopil vyšetřovaný do obou nataţených paţí Omron BF 306. Během pár vteřin dokázal tento přístroj analyzovat procento tuku v těle vyšetřovaného. 45

5.4.2 Měření kožních řas Měření koţních řas se vyuţívá při nepřímém způsobu zjišťování relativní hmotnosti depotní tukové tkáně to nám umoţňuje výpočet tukuprosté nebo-li aktivní tělesné hmotnosti. Tato hodnota zahrnuje kromě hmotnosti skeletu především hmotnost kosterního svalstva a parenchymatózních orgánů (játra, ledviny, slezina) [21]. V naší práci jsme vybrali kaliperační metodu měření 10 koţních řas dle Pařízkové. Obr. 21: Kaliper somet [25]. Průběh měření Koţní řasu jsme zvedali špičkami prstů palce a ukazováčku nedominantní ruky proti sobě, prohmátnutím, promnutím a vytvořením duplikaturu kůţe spolu s podkoţním vazivem a tukovou vrstvou. Kontaktní plochy kaliperu (obr. 21) jsme přikládali asi 1 cm od prstů ve stejné výši s nimi, tj. ani ve špičce koţní řasy, kde nebyla koţní řasa v plném rozsahu, ani při její základně, kde se koţní řasa jiţ rozbíhala. Osa probíhající kontaktními ploškami byla kolmá na osu zvednuté koţní řasy. Tloušťku koţní řasy jsme odečetli na měřítku kaliperu. Poté jsme naměřené hodnoty sečetli a dosadili do tabulky (obr. 22) pod sloupec X a následně určili zkoumané procento tuku [21]. 46

Obr. 22: Odpočet depotní tukové tkáně dle Pařízkové[21] 47

5.4.3 Statistické metody zpracování dat Pro zpracování naměřených hodnot jsme pouţili program Microsoft Office Excel 2003 a program Statistika. V tomto programu byla nejvhodnější metodou, pro zjištění námi sledovaných hodnot jedno-faktorová analýza rozptylu, metoda ANOVA. Výsledky měřených muţů jsme vyhodnotili pomocí základních statistických údajů (aritmetický průměr, směrodatná odchylka.) Pro lepší přehlednost jsme výsledky testů zpracovali tabulárně a graficky. Při vyhodnocování výsledků testů jsme pracovali na minimální hladině statistické významnosti α = 0,015138, která připouští 5 % chyb. 48

6 Výsledky a diskuse V následující kapitole budeme interpretovat námi vyhodnocené výsledky. 6.1 Výsledky antropometrických metod Tabulka 5 zaznamenává naměřené hodnoty všech vyšetřovaných muţů. Vidíme zde věk, výšku, také hmotnost a BMI. Poslední dvě jmenované hodnoty jsme zjistili pomocí přístroje InBody. V dalších sloupcích vidíme jednotlivé metody a přístroje, které změřily tuk vyšetřovaného. Značka N vyjadřuje výsledek přístroje, který z neznámých důvodů tukovou sloţku vyšetřovaného nevyhodnotil. Značka IB znamená Innerscan Baby. Tab. 5: Naměřené antropometrické hodnoty Naměřené antropometrické hodnoty Přístroj Věk Výška (cm) Váha (kg) BMI Kaliper Omron Tanita IB Tanita BC - 545 BodyStat InBody 1 23 182 85,1 25,7 15,3 13,3 9,4 10,8 20,8 15,1 2 20 177,3 74,7 23,8 12 9,4 6,3 6,8 12,8 10,8 3 23 193,3 87,2 23,4 11,8 10,4 8,3 9,1 12,4 5,7 4 22 177 70,1 22,4 9,4 7,3 8,8 7,6 11,1 6,7 5 20 178,9 70,1 21,9 12,3 13,1 6,8 10,2 9,4 11,8 6 23 173 76,5 25,6 8,9 12,1 10,8 11,1 11,8 11,2 7 22 181,4 82,6 25,2 18,9 20,8 15,7 17,9 17 20,2 8 24 188,5 81,5 22 10,6 9,4 6,3 8,3 8,5 7,2 9 23 188,7 89 24,9 14,5 12,9 9,3 10,1 11,7 9,8 10 21 176,3 73,8 23,7 7,9 6,1 8,6 8,4 15 7 11 25 187 79,8 22,8 12,7 13,9 9,5 12,6 12,5 16 12 25 181,6 85,9 26 11,6 17,7 11,3 13,8 16,3 15,4 13 25 175,5 65,9 21,4 9,8 10,4 5,9 8,2 7,9 11,7 14 20 180 69,8 21,5 6,3 6,6 7,7 8,4 7,3 3,3 15 24 185,7 86,8 25,1 10 11,1 8,3 13,8 9,6 6 16 24 184 70,5 20,8 9,1 7,8 5,3 7,2 7,7 7,2 17 20 179,4 86 26,8 14 15,8 10,6 13,5 13,8 15,7 18 21 180 73,8 22,8 10 6,2 7,4 6,8 7,1 10,4 19 23 190,5 72,9 20 3,8 N 5 5 5,1 4,7 20 20 186 95,2 27,5 12,2 17,3 11,5 14,4 13,3 11,7 21 20 194 85,9 22,8 9,6 7,2 5,9 6,9 5,8 6,5 22 20 180 77,5 23,9 12,2 11,6 15,4 12,2 9,5 14,2 23 20 190,5 84,5 23,4 8,9 10,8 7,9 9,6 10,9 8,3 24 22 183 77,2 23,1 9,8 13,9 11,6 14,3 12,7 15,4 25 21 170 68,6 23,7 7,9 4,3 11,1 8,5 8,6 6,1 26 20 176 82,9 26,9 7,9 9,8 10,5 8,4 12,3 3 27 20 180 74,5 23,1 7,7 7,1 7,9 8,5 7,7 7,9 28 21 181 81,2 24,8 8,7 8,3 N 7,2 9,9 6 29 20 179 74 23,4 8,2 4,5 6,9 6,3 5,1 7 30 23 184 77,7 23 10,2 8,2 9,2 8,9 7,7 7,3 31 20 190 83,1 23 11,4 11,1 13,8 13,2 14,7 11,8 32 21 180 71 21,5 7,9 7,2 11,5 8,8 10,3 10,8 33 21 186 89,9 26 12,2 12,4 9,7 11,7 11,8 11,3 34 24 193 100,3 26,9 14,9 17,9 14,7 15,9 15,9 8,9 35 23 181 71,8 21,9 7,9 13,6 10,8 14,1 N 11,6 36 21 176 70,2 22,7 11,4 6,9 11,4 12,2 12,5 9,5 37 22 203 90 22 10,8 12,4 6,9 8,3 9,9 4,3 38 20 185 84 24,4 8,4 12,6 9,3 9,5 12,7 5,7 39 24 180 76,8 23,7 7,4 9,4 8,3 N 7,4 6,5 40 22 174 71,8 23,4 8,9 12,3 13,6 10,7 9,7 12,8 49

6.2 Výsledky měření jednotlivých metod V tabulce 6 a obrázku 23 vidíme průměrné hodnoty procenta tuku v těle, které zaznamenaly jednotlivé metody a přístroje u všech vyšetřovaných muţů. Tab. 6: Průměrné hodnoty Průměrné jednotlivých přístrojů Metoda Kaliper Omron Tanita IB Tanita BC 545 BodyStat InBody Průměr 10,3 10,6 9,2 10,0 10,7 9,6 Graf průměrů jednotlivých metod 11,0 10,5 10,0 9,5 10,3 10,6 9,2 10,0 10,7 9,6 9,0 8,5 Kaliper Omron Tnita innerscan baby Tanita BC - 545 BodyStat InBody Obr. 23: Průměry jednotlivých metod 50

V následujících obrázcích 24-29 jsou znázorněny odchylky jednotlivých metod od celkového průměru. Kaliper Somet Obrázek 24 zaznamenává rozdíl v celkových průměrných vysledcích a průměru naměřeného metodou kaliperovou dle Pařízkové. Rozdíl činí 0,1 %, proto podle níţe znázorněného grafu můţeme říci, ţe Kaliper Somet nadhodnocuje výsledky v zanedbatelné míře. 11,0 Porovnání průměrů 10,5 10,0 10,2 10,3 9,5 9,0 8,5 Celkový průměr Průměr kaliper Obr. 24: Porovnání celkových výsledků s Kaliperem Omron BF 306 U obrázku 25 vidíme opět rozdíl v celkových průměrných vysledcích a průměru naměřeného tentokrát přístrojem Omron. Rozdíl je více jak 0,4 %. Můţeme tedy říci, ţe i tento přístroj lehce výsledky nadhodnocuje. 11,0 10,5 10,0 Porovnání průměrů 10,2 10,6 9,5 9,0 8,5 Celkový průměr Průměr Omron Obr. 25: Porovnání celkových výsledků s Omronem 51

Tanita Innerscan baby Rozdíl v celkových průměrných vysledcích a průměru naměřeného přístrojem vidíme na obrázku 26 tentokrát na přístroji Tanita Innerscan Baby. Celkový průměr je 10,2 % a průměr Tanitou Innerscan Baby je 9,2 %. Rozdíl je zde patrný více jak 1 %, proto myslím, ţe Tanita Innerscan baby významně podhodnocuje výsledky. Porovnání průměrů 11,0 10,5 10,2 10,0 9,5 9,2 9,0 8,5 Celkový průměr Průměr Tanita innerscan baby Obr. 26: Porovnání celkových výsledků s Tanitou Innerscan baby Tanita BC - 545 Tentokrát vidíme srovnání průměrných výsledků u přístroje Tanity BC 545 s celkovými. Jak vidíme na obrázku 27, rozdíl zde činí 0,2 %. Podle sloupců na obrázku, přístroj Tanita BC - 545 výsledky lehce podhodnoceny. 11,0 Porovnání průměrů 10,5 10,0 10,2 10,0 9,5 9,0 8,5 Celkový průměr Průměr Tanita BC - 545 Obr. 27: Porovnání celkových výsledků s Tanitou BC 545 52

BodyStat Quadscan U následujícího obrázku 28 vidíme rozdíl v celkových průměrných vysledcích a průměru naměřeného přístrojem BodyStat. Celkový průměr činí 10, 2 % a průměrný 10,6 %. Rozdíl je tedy 0,5 %, čímţ můţeme říci, ţe jsou výsledky lehce nadhodnoceny. Porovnání průměrů 11,0 10,5 10,0 10,2 10,7 9,5 9,0 8,5 Celkový průměr Průměr BodyStat Obr. 28: Porovnání celkových výsledků s BodyStatem InBody 230 Poslední obrázek (29) vyjadřuje porovnání průměrů u přístroje InBody. Rozdíl tentokrát činí 0,6% a proto můţeme konstatovat, ţe je moţné podhodnocení výsledků na tomto přístroji. 11,0 10,5 10,2 Porovnání průměrů 10,0 9,5 9,6 9,0 8,5 Celkový průměr Průměr InBody Obr. 29: Porovnání celkových výsledků s InBody 53

Podle těchto obrázků se jednoznačně nejblíţe celkovému průměru blíţila metoda měření procenta tuku dle Pařázkové (Kaliper) 0,11 %. Na druhé straně největší rozdíl více jak 1% proti průměru dosáhl přístroj Tanita Innerscan baby. 6.3 Statistické vyhodnocení V naší práci jsme pracovali s programem Statistika, jednofaktorovou metodou analýzy rozptylu, ANOVA. Dává odpověď na otázku, zda lze určitým faktorem X vysvětlovat různost kvantitativního znaku Y. Předpokládá provedení nezávislých, náhodných výběrů hodnot znaku Y o rozsazích n1, n2,...,nk na úrovních x1, x2,..., xk. Základním předpokladem pouţití analýzy rozptylu je, ţe kaţdý z nezávislých výběrů znaku Y pochází z normálního rozdělení N ( i, 2 ) se stejným rozptylem 2. Nejprve bylo nutné data u jednotlivých osob standardizovat a to např. tak, ţe jednotlivých 6 měření u jedné osoby se upravilo: podle vzorce (m i x) / s V praxi to znamenalo odečíst od měření průměr ze 6 měření u kaţdé metody a vydělit směrodatnou odchylkou. Dostali jsme tak normovaná data a mohli srovnávat jednotlivé přístroje. 54