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Wie genau sind Körperfettmessungen wirklich?

Wie genau sind Körperfettmessungen wirklich?

Du fragst Dich, wie genau die Messwerte einer Körperanalyse zu Hause oder im Fitnessstudio wirklich sind? Dann solltest Du diesen Artikel lesen!

Häufig ist die Rede davon, es mit einer Diät zu reduzieren oder seine Ansammlung im  Aufbau zu minimieren. Die Rede ist vom ungeliebten Körperfett. Entsprechend nützlich wäre es, wenn wir unseren Körperfettanteil genau tracken könnten, um so abzuleiten, ob wir auf dem richtigen Weg sind. Doch wie verlässlich sind Körperfettmessungen wirklich? Ist es wirklich so einfach, wie der Schritt auf die Waage? 

Das Thema Körperfett spielt in unserer Gesellschaft eine zunehmende Rolle und das sowohl im wahrsten, als auch im übertragenen Sinne des Wortes.

Zwar ist ein gewisses Maß an Fettgewebe essentiell und hat über Jahrtausende das Überleben des Menschen gesichert, doch ist heutzutage eher ein Überschuss der lästigen Polsterung das Problem.

Zu viel Körperfett kann für den Großteil unserer heutigen Zivilisationskrankheiten verantwortlich gemacht werden. Aber noch bevor es dieses Ausmaß erreicht, wird es von weiten Teilen der Gesellschaft bereits als unansehnlich wahrgenommen.

Egal, ob aus ästhetischen oder gesundheitlichen Gründen, viele Menschen wollen die ungeliebten Röllchen, Falten und Winkearme loswerden - und das mit einem teilweise immensen Leidensdruck.

Dabei wäre es interessant, den eigenen Körperfettanteil genau messen zu können. Nicht nur, um sich mit anderen Menschen vergleichen zu können, sondern auch, um die eigenen Fortschritte zu tracken. 

Entsprechende Körperfettwaagen gibt es heute schon zu erschwinglichen Preisen und auch in Fitnessstudios werden Körperfettanalysen angeboten. Doch wie genau sind diese Werte wirklich?
Wie funktionieren Körperfettwaagen?

Wie funktionieren Körperfettwaagen?

Körperfettwaagen, egal, ob im Fitnessstudio, beim Arzt oder für zu Hause, basieren auf der sogenannten bioelektrischen Impedanzanalyse, abgekürzt BIA.

Über Elektroden wird ein geringer Strom durch den Körper geschickt und der elektrische Widerstand gemessen, den dieser Strom erfahren hat. 1

Bei den Körperanalysewaagen für zu Hause fließt der Strom in der Regel von einem Fuß zum anderen. Somit fließt er durch den Unterkörper. Deshalb kann auch nur der Widerstand im Unterkörper gemessen werden. 

Körperfettwaagen im Fitnessstudio oder beim Arzt arbeiten zusätzlich mit Elektroden an den Händen und messen den Widerstand so auch im Oberkörper.
Wie funktioniert eine Körperfettwaage
Das fettfreie Körpergewebe besteht zu einem großen Teil aus Wasser, wohingegen unser Körperfett, wie der Name bereits sagt, hauptsächlich aus gespeicherten Fetten besteht.

Fett und Wasser leiten den Strom unterschiedlich gut und besitzen damit einen unterschiedlichen elektrischen Widerstand. 

Somit versucht eine Körperfettwaage über den Widerstand Rückschlüsse über den Anteil an Körperfett und fettfreier Körpermasse zu ziehen. 1

Bevor wir uns damit beschäftigen, wie genau diese “Messmethode” ist, müssen wir uns anschauen, wie der Körperfettanteil in Studien analysiert wird.
Wie wird der Körperfettanteil in Studien gemessen?

Wie wird der Körperfettanteil in Studien gemessen?

In klinischen Studien über Ernährung und Diäten muss häufig eine Körperfettmessung vorgenommen werden. Dafür stehen verschiedene Methoden zur Verfügung.

Für einen groben Überblick, werde ich Dir im Folgenden in aller Kürze vorstellen, welche Methoden über die BIA-Messung hinaus zur Verfügung stehen.

DXA-Scan

Dexa Scan
Die Abkürzung DXA steht für Dual-Röntgen-Absorptiometrie. Dabei wird der Körper mit zwei verschiedenen Röntgenquellen bestrahlt, die eine leicht unterschiedliche Energie besitzen. 2

Mit Hilfe von Algebra und den physikalischen Merkmalen von Stoffen, kann man so immer jeweils zwei Gewebe, beziehungsweise Substanzen voneinander unterscheiden. 2

Sehr vereinfacht ausgedrückt, lässt sich der Körper so in Fett und fettfreie Körpermasse differenzieren und die entsprechenden Anteile bestimmen. 2

Das Haupteinsatzgebiet dieses Verfahrens ist jedoch die Messung der Knochenmineraldichte im Zusammenhang mit der Diagnostik von Osteoporose.

Für sich betrachtet gilt der DXA-Scan als beste Einzelmethode für die Messung des Körperfettanteils. Allerdings hat auch er seine Limitationen. 

So ist die Verlässlichkeit suboptimal, wenn Veränderungen über eine längere Zeit beobachtet werden sollen. Beispielsweise in einer Diät über mehrere Wochen und Monate, in denen sich der Glykogengehalt oder der Hydratationsstatus der Muskulatur verändern. 3

Calipometrie

Caliper Messung
Bei der Calipometrie wird die Dicke der Hautfalten an verschiedenen Stellen des Körpers mittels einer Zange, dem sogenannten Caliper, gemessen und darüber auf den Anteil an Körperfett geschlossen. 4

Mehr als 100 verschiedene Formeln zur Berechnung wurden bisher aufgestellt, welche die Falten verschiedener Körperstellen mit einbeziehen. 4

Bei dieser Methode tauchen allerdings zwei Probleme auf. Einerseits muss sichergestellt werden, dass die Messung der Hautfaltendicke exakt an den vorgesehenen Stellen durchgeführt wird.

Das kann vor allem dann zu großen Fehlerquoten führen, wenn Veränderungen über einen längeren Zeitraum beobachtet werden sollten. Daher sollte die Calipermessung stets von einer geschulten Person durchgeführt werden. 3

Das zweite Problem ist, dass die Hautfaltendicke keine Aussage über das Fettgewebe im Inneren des Körpers liefert. 3

Besonders das viszerale Fettgewebe um die Organe, welches im Übermaß mit negativen gesundheitlichen Konsequenzen in Verbindung gebracht wird, bleibt dabei unberührt. 3

Hydrostatisches Wiegen

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Beim hydrostatischen Wiegen, oder auch als Hydrodesiometrie bezeichnet, wird gemessen, wie viel Wasser ein Körper verdrängt. Dazu muss der Proband komplett ausatmen und anschließend langsam in ein Becken voll Wasser tauchen. 5

Das Verfahren basiert auf dem archimedischen Prinzip. Das verdrängte Volumen des Wassers entspricht dem Volumen des Körpers, abzüglich des restlichen Lungenvolumens. 

Über Volumen und das zuvor gemessene Körpergewicht kann man dann auf die Dichte des Körpers schließen. Über die festgelegte Dichte der fettfreien Körpermasse kann somit auf den Anteil an Körperfett geschlossen werden. 5

Abweichungen können entstehen, da jeder Mensch ein anderes Lungenvolumen besitzt und auch die Fähigkeit “komplett auszuatmen” bei jedem Menschen etwas unterschiedlich ist. 3

Weiterhin wird angenommen, dass die Dichte der fettfreien Körpermasse bei jedem Menschen gleich ist. Allerdings kann sie sich je nach Alter, Geschlecht, Abstammung und Trainingsstatus unterscheiden. 3

Luftverdrängungsplethysmographie

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Bei diesem Verfahren wird gemessen, wie viel Luft ein Körper in einem definierten Raum verdrängt. Es basiert im Prinzip auf dem hydrostatischen Wiegen, verwendet allerdings Luft statt Wasser. 6

Dieses Verfahren ist im Grunde recht genau und replizierbar für ein und dieselbe Person. Allerdings können Körperbehaarung, verschiedene Krankheitszustände oder körperliches Training vor der Messung die Werte beeinflussen und somit unzuverlässig machen. 3

Weiterhin scheint die Luftverdrängungsplethysmographie den Körperfettanteil leicht zu überschätzen. 3

Bioelektrische Impedanzspektroskopie

Eine Bioelektrische Impedanzspektroskopie basiert auf den Prinzipien der bereits besprochenen BIA-Analyse, verwendet jedoch mehrere Frequenzen und ist so in der Lage, zwischen Wasser innerhalb und außerhalb der Zellen zu unterscheiden. 7

Allerdings wird die Analyse damit nur unwesentlich genauer als die BIA. Beide Verfahren unterschätzen den Anteil fettfreier Körpermasse bei normalgewichtigen Menschen und überschätzen ihn bei Übergewichtigen. 3 5 8

Magnetresonanztomographie (MRT)

Das MRT kennen die meisten von uns sicherlich als diagnostische Methode zur Erkennung von Verletzungen. Allerdings kann man damit auch die Körperzusammensetzung messen.

Das Verfahren ist in der Lage, verschiedene Gewebe im Körper zu differenzieren. So auch Fett, Wasser und Organe. 5

Für normalgewichtige bis moderat übergewichtige Menschen wurde eine hohe Genauigkeit beobachtet. Allerdings scheint sie weniger gut zwischen viszeralem und subkutanem Fettgewebe unterscheiden zu können. 3 5

Zusätzlich dazu ist die Prozedur aufgrund ihres hohen Zeitaufwands bei Vermessung des gesamten Körpers meist wenig alltagstauglich. 3 5
Was ist der Goldstandard für die Bestimmung des Körperfettanteils?

Was ist der Goldstandard für die Bestimmung des Körperfettanteils?

Ich habe Dir jetzt insgesamt 7 gängige verschiedene Methoden vorgestellt, über die der Körperfettanteil ermittelt werden kann. Klar gibt es da noch mehr, doch diese 7 sind in der Forschung am weitesten verbreitet.

Jede von ihnen hat ihre Vor- und Nachteile. Einige von ihnen sind durch das teure Equipment sehr kostenintensiv. Aufgrund des oftmals sehr begrenzten Budgets für Studien wird nicht selten auf die weniger verlässlichen Methoden zurückgegriffen. 5

Wenn wir aber bewerten wollen, welche Methoden die höchste Genauigkeit haben und wie sich die BIA-Messung der Körperfettwaagen dagegen schlägt, müssen wir einen Goldstandard finden, gegen den wir die einzelnen Verfahren vergleichen. 

Einige Methoden eignen sich gut, um in Fettmasse und fettfreie Masse zu unterscheiden. Andere dagegen können Wasser und Feststoffe besser differenzieren. Wieder andere haben ihre Stärke in der Erkennung von Mineralstoffen. 5

Aus diesem Grund gilt eine Kombination mehrerer Methoden als Goldstandard für die Ermittlung des wahren Körperfettanteils.
Körperfett Formel
In der Theorie können zum heutigen Stand der Forschung bis zu 6 verschiedene Analysen kombiniert werden, die in folgende Kompartimente unterscheiden können: 5

  • nicht-essenzielles Fettgewebe
  • essenzielles Fettgewebe
  • Gesamtkörperwasser
  • Proteinmasse
  • Knochenmineralien
  • Mineralien in weichen Geweben 
  • Glykogen in Muskeln und Leber

Der Aufwand und die Kosten, 6 verschiedene Analysemethoden zu kombinieren wären immens, weshalb ein 6-Kompartiment-Modell nur höchst selten durchgeführt wird. 5

In der Praxis werden zum aktuellen Zeitpunkt meist 4 Methoden kombiniert, um so in Fettmasse, Gesamtkörperwasser, metabolisches Gewebe und Mineralstoffe zu unterteilen. 5

Gegen dieses 4-Kompartiment-Modell werden alle einzelnen Methoden evaluiert und verglichen. Wir werden uns später ansehen, wie sich Körperfettwaagen dagegen behaupten.
Welche Probleme gibt es bei Körperfettwaagen?

Welche Probleme gibt es bei Körperfettwaagen?

Im Grunde gibt es 4 wesentliche Limitationen von Körperfettwaagen, welche die Ergebnisse verfälschen, bzw. in Frage stellen können.

Zunächst sei gesagt, dass Strom immer den Weg des geringsten Widerstandes nimmt. Das bedeutet, dass der Strom nicht zwangsweise durch das Körperfett hindurchfließen muss, wenn es vor allem unter der Haut sitzt.

Bei Körperfettwaagen für den Hausgebrauch fließt der Strom weiterhin nur durch den Unterkörper. Die Abschätzung des Körperfettanteils kann daher die Polster an Bauch, Rücken, Armen und Brust nicht berücksichtigen.

Die größte Limitation ist jedoch, dass die bioelektrische Impedanzanalyse im Grunde nur den Wassergehalt des Körpers messen kann und daher stark vom Hydratationsstatus der jeweiligen Person abhängig ist. 5

Ich habe bereits in vorherigen Artikeln ausführlich erklärt, weshalb der Wasserhaushalt schwanken kann und wie sich das auch auf Dein Körpergewicht auswirken kann. Genau nachlesen kannst Du das in diesem und diesem Artikel.

Daher fasse ich mich an dieser Stelle kurz und zähle die Faktoren einmal für Dich auf:  

  • Schwankungen des Salzgehaltes in der Ernährung 9
  • Schwankungen der Kohlenhydratzufuhr 10
  • Wassereinlagerungen aufgrund von Entzündungen (z.B. bei Muskelkater)
  • Genereller Hydratationsstatus (wie viel trinke ich?
  • Die Umgebungstemperatur 11
  • Zeitpunkt innerhalb des Menstruationszyklus 12
  • körperlicher und mentaler Stress 13
  • Die Einnahme von Creatin 14

Und zu guter Letzt muss man sagen, dass die BIA-Methode nur eine Abschätzung darstellt, die auf einer Abschätzung beruht.

Die Hersteller von Körperfettwaagen nutzen zur Validierung ihrer Geräte meist ein 2- oder 3-Kompartiment-Modell, um die Messergebnisse anzugleichen. Allerdings sind das nur Abschätzungen der Körperzusammensetzung auf Grundlage verschiedener Messungen.

Um den Körperfettanteil wirklich direkt und zu 100 % genau messen zu können, müsste man einen menschlichen Körper im Gesamten fein zerkleinern, homogenisieren und anschließend den Fettgehalt chemisch bestimmen.

Das funktioniert in der Praxis natürlich allein aus ethischen Gründen nicht. Daher ist eine BIA-Messung nur eine Abschätzung, die auf einer Abschätzung beruht.
Wie genau sind Körperfettwaagen?

Wie genau sind Körperfettwaagen?

Kommen wir nun endlich zu der Frage, weshalb Du wahrscheinlich auf diesen Artikel geklickt hast. Wie genau sind Körperfettwaagen wirklich?

Damit haben sich in der Vergangenheit einige Studien beschäftigt. Die bisher aktuellste von ihnen verglich verschiedene Methoden gegen den bisherigen Goldstandard des 4-Kompartimenten-Modell, darunter auch die BIA-Methode. 8
Körperfett messen Fitnessstudio
Ohne an dieser Stelle zu tief in die methodischen Aspekte des hier gezeigten Bland-Altman-Plots gehen zu wollen, gibt der 95 % Limits of Agreement-Wert vereinfacht ausgedrückt an, wie groß die Abweichung realistisch zu erwarten ist, wenn man die jeweiligen Methoden mit dem 4-Kompartimenten-Modell vergleicht. 

Wie Du sehen kannst, liegt dieser Wert bei der bioelektrischen Impedanzanalyse mit ±3,15 % am höchsten. Das bedeutet, dass Dein Körperfettanteil realistisch gesehen bis zu 3,15 % höher oder niedriger angezeigt werden könnte, als er in Wirklichkeit ist.

3,15 % klingt zunächst einmal nach wenig. Wenn wir uns jedoch einen Athleten anschauen, der von realistischen 15 % auf 12 % Körperfett abnimmt, dann ist das optisch gesehen schon ein gewaltiger Unterschied!

Dabei muss beachtet werden, dass es sich hierbei noch nicht einmal um eine herkömmliche Körperfettwaage handelte, sondern um ein High-Tech BIA-Gerät, wie es in Kliniken verwendet wird.

Bereits vorherige Studien kamen anhand von Körperfettwaagen für den Hausgebrauch, wie sie bei vielen von Euch im Badezimmer steht, zu noch drastischeren Ergebnissen. 

Eine Analyse aus dem Jahre 2021 kam zu dem Ergebnis, dass moderne Smart Scales sehr ungenau sind, wenn es darum geht, den Körperfettanteil sowie dessen Trend zu bestimmen. 15

In dieser Studie wurde eine Abweichung der absoluten Körperfettmasse zwischen 1,3 kg mehr Körperfett und 8,0 kg weniger Körperfett beobachtet. 

Das bedeutet prozentual gesehen, dass die Körperfettwaagen den Probanden bis zu 1,6 % höhere oder bis zu 10 % niedrigere Werte angezeigt haben, als sie mit der genaueren DXA-Methode analysiert wurden.

Ein Mann könnte also einen Körperfettanteil von leicht schwammigen 20 %, ohne erkennbare Bauchmuskeln haben, doch die Waage zeigt ihm knackige 10 % mit Adern auf dem Sixpack an. 

Weitere Studien beobachteten zuvor bereits ähnliche Ergebnisse an Übergewichtigen sowie Athleten. 16 17
Fazit

Fazit

Fassen wir noch einmal zusammen, was wir über Körperanalysen und Körperfettwaagen gelernt haben.

  • Körperfettwaagen basieren auf der bioelektrischen Impedanzmessung
  • Dabei wird der Widerstand gemessen, den ein Strom beim Fluss durch den Körper erfährt
  • Darüber erfolgt eine Abschätzung der Anteile von Fettgewebe und fettfreiem Gewebe
  • In der klinischen Praxis kommen verschiedene weitere Methoden zum Einsatz
  • Jede von ihnen hat Stärken und Schwächen
  • Um den Körperfettanteil genau ermitteln zu können, bedarf es einer Kombination aus mehrere kostenintensiven Analysen
  • Im Vergleich dazu sind Körperfettwaagen sehr ungenau
  • Vor allem Schwankungen des Wasserhaushaltes im Körpers verfälschen die Ergebnisse
  • Geräte für den Hausgebrauch oder im Fitnessstudio liefern daher keine verlässliche oder reproduzierbaren Ergebnisse

Spare Dir also das Geld für eine Körperfettwaage. Eine Personenwaage zur Ermittlung Deines Körpergewichts ist vollkommen ausreichend.
Nachweise
  1. Matthie, James R. "Bioimpedance measurements of human body composition: critical analysis and outlook." Expert review of medical devices 5.2 (2008): 239-261.
  2. Shepherd, John A., et al. "Body composition by DXA." Bone 104 (2017): 101-105.
  3. Aragon, Alan A., et al. "International society of sports nutrition position stand: diets and body composition." Journal of the International Society of Sports Nutrition 14.1 (2017): 16.
  4. Reilly, J. J., J. Wilson, and J. V. Durnin. "Determination of body composition from skinfold thickness: a validation study." Archives of disease in childhood 73.4 (1995): 305-310.
  5. Kuriyan, Rebecca. "Body composition techniques." The Indian journal of medical research 148.5 (2018): 648.
  6. Dempster, P. H. I. L. I. P., and S. U. S. A. N. Aitkens. "A new air displacement method for the determination of human body composition." Medicine and science in sports and exercise 27.12 (1995): 1692-1697.
  7. Moonen, Hanneke Pierre Franciscus Xaverius, and Arthur Raymond Hubert Van Zanten. "Bioelectric impedance analysis for body composition measurement and other potential clinical applications in critical illness." Current Opinion in Critical Care 27.4 (2021): 344.
  8. Tinsley, Grant M., et al. "Tracking changes in body composition: comparison of methods and influence of pre-assessment standardisation." British Journal of Nutrition 127.11 (2022): 1656-1674.
  9. Heer, Martina, et al. "Increasing sodium intake from a previous low or high intake affects water, electrolyte and acid–base balance differently." British journal of nutrition 101.9 (2009): 1286-1294.
  10. Escalante, Guillermo, et al. "Peak week recommendations for bodybuilders: An evidence based approach." BMC Sports Science, Medicine and Rehabilitation 13.1 (2021): 1-24.
  11. Gauer, Robert L., and Bryce K. Meyers. "Heat-related illnesses." American family physician 99.8 (2019): 482-489.
  12. Kirchengast, S., and M. Gartner. "Changes in fat distribution (WHR) and body weight across the menstrual cycle." Collegium antropologicum 26 (2002): 47-57.
  13. Kubzansky, Laura D., and Gail K. Adler. "Aldosterone: a forgotten mediator of the relationship between psychological stress and heart disease." Neuroscience & Biobehavioral Reviews 34.1 (2010): 80-86.
  14. Kreider, Richard B., et al. "International Society of Sports Nutrition position stand: safety and efficacy of creatine supplementation in exercise, sport, and medicine." Journal of the International Society of Sports Nutrition 14.1 (2017): 18.
  15. Frija-Masson, Justine, et al. "Accuracy of Smart Scales on Weight and Body Composition: Observational Study." JMIR mHealth and uHealth 9.4 (2021): e22487.
  16. Hicks, Courtenay S., et al. „A comparison of body composition across two phases of the menstrual cycle utilizing dual-energy X-Ray absorptiometry, air displacement plethysmography, and bioelectrical impedance analysis.“ International journal of exercise science 10.8 (2017): 1235.
  17. Ritz, P., et al. „Comparison of different methods to assess body composition of weight loss in obese and diabetic patients.“ Diabetes research and clinical practice 77.3 (2007): 405-411.
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