Körperfettwaagen Fitnessstudio Bioelektrische Impedanzanalyse

Bioelektrische Impedanzanalyse: So genau sind Körperfettwaagen in Fitnessstudios!

Fast jeder, der sich regelmäßig ins Fitnessstudio begibt, um an seinem körperlichen Erscheinungsbild zu arbeiten, setzt sich mit seinem eigenen Körperfettanteil auseinander. Das ideale Körperbild vieler Bodybuilder und Fitnessathleten gibt vor, einen muskulösen und definierten Körper zu besitzen. Neben der reinen Muskelmasse spielt es dementsprechend eine Rolle, wie viel Körperfett man besitzt. Deshalb bieten viele Fitnessstudios mittlerweile Messungen mit speziellen Körperfettwaagen an. Auch für den Hausgebrauch kann man entsprechende Geräte erwerben. Die Frage ist jedoch, wie genau sind diese Methoden wirklich?

Sicherlich werden sich viele von uns schon einmal einer Körperfettmessung unterzogen haben und ein Großteil davon wahrscheinlich mithilfe einer Körperfettwaage oder eines speziellen Messgerätes im Gym. In den allermeisten Fällen wird hierbei eine sogenannte Bioelektrische Impedanzanalyse, kurz BIA, durchgeführt, wobei ein geringer Strom durch den Körper hindurchgeleitet und der Widerstand gemessen wird. Da Fett und Muskelmasse den Strom unterschiedlich stark leiten, kann somit eine Abschätzung über die Anteile beider Gewebearten gemacht werden. Bevor wir uns jedoch dieser speziellen Methode und ihrer Genauigkeit widmen, müssen wir die Frage klären, wie genau Körperfettmessungen im Allgemeinen sind.

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Körperfettanalysen sind keine Messungen!

Zwar werden bei einer Körperfettanalyse mittels Körperfettwaagen oder anderen Gerätschaften gewisse Parameter gemessen, allerdings beruhen die letztendlichen Werte auf Abschätzungen, die daraus abgeleitet werden. James Krieger verwendet in seinem Artikel über die Tücken von Körperfettanalysen die Analogie der Wettervorhersage. Ein Meteorologe "misst" das Wetter nicht, er sagt es vorher. Er kann Parameter wie bestimmte Geodaten, den Stand der Sonne und die Zusammensetzung der Atmosphäre messen, aber er kann daraus nur abschätzen, wie das Wetter wird. Ähnliches geschieht bei einer Körperfettanalyse.

Bei einer Vorhersage oder Abschätzung besteht im Gegensatz zu einer Messung ein deutlich breiteres Fehlerspektrum. Wir können also weder das Wetter noch den Körperfettanteil mit einer 100 prozentigen Sicherheit vorhersagen. Tatsächlich liegt die Genauigkeit der Abschätzung des Körperfettanteils bei den meisten Methoden unter 70 Prozent. Die einzige Möglichkeit, die Fettmasse eines Menschen mit absoluter Sicherheit zu bestimmen, ist eine Obduktion. Das bedeutet, dass du tot sein musst, bevor man dir jedes einzelne bisschen Körperfett entnehmen und abwiegen kann.

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Welche Arten der Körperfettmessung gibt es?

Da wir den Körperfettanteil eines lebenden Menschen nicht direkt messen können, müssen wir ihn anhand von bestimmten Parametern abschätzen. Dafür haben sich Forscher und Technologen einige Möglichkeiten einfallen lassen. Eine der am häufigsten verwendeten Methoden ist die Messung der Hautfaltendicke, auch bekannt unter dem Namen Calipometrie oder Caliper-Messung. Sie ist relativ alt und wird noch heute in einigen Fitnessstudios durchgeführt. Dabei wird die Dicke der Haut an verschiedenen Stellen des Körpers gemessen und ein bestimmter Wert abgeschätzt. Das Problem ist, dass nicht das Fett in und um die Organe berücksichtigt werden kann.

Beim hydrostatischen Wiegen wird der gesamte Körper unter Wasser getaucht, um sein Volumen zu bestimmen. Gemeinsam mit dem Gewicht kann so eine Abschätzung des Körperfettanteils erfolgen, denn wir wissen, dass Fettgewebe ein anderes Volumen besitzt als Muskeln, Organe und Knochen. Mithilfe einer Dual-Röntgen-Absorptiometrie, kurz DEXA, wird die Absorption zweier verschiedener Röntgenstrahlen gemessen und so der Körperfettanteil geschätzt. Last but not least gibt es die oben bereits beschriebene Bioelektrische Impedanzanalye, wobei der Widerstand eines Stromflusses durch den Körper gemessen wird. Um sie soll es im heutigen Artikel gehen.

Unabhängig der Messgröße können wir den Körperfettanteil nur schätzen und aller Wahrscheinlichkeit nach würde eine Sektion deines Körpers einen höheren oder niedrigeren Wert ergeben. Die Abweichung der genannten Methoden unterscheidet sich zwischen den Techniken. Bei manchen sind die Werte genauer, bei anderen weniger genau und sogar ungenauer als die meisten Menschen glauben würden.

Wie genau sind Körperfettwaagen?

Die Bioelektrische Impedanzanalyse, kurz BIA, stellt eine der einfachsten, günstigsten und schnellsten Methoden der Körperfettanalyse dar. Diese Vorteile kommen jedoch zulasten ihrer Genauigkeit. Fettfreie Masse wie Muskeln und Organe bestehen zum größten Teil aus Wasser, wohingegen Fettgewebe im Vergleich nur wenig Wasser enthält. Aus diesem Grund bietet fettfreie Körpermasse nur einen geringen Widerstand für den Strom, der bei diesem Verfahren durch den Körper hindurchgeleitet wird. Theoretisch können wir daraus abschätzen, aus wie viel Fettgewebe und fettfreiem Gewebe der Körper eines Menschen zusammengesetzt ist.

Auch wenn diese Theorie einleuchtend klingt, gibt es einige Probleme. Zunächst einmal folgt Strom immer dem Weg des geringsten Widerstandes. Wenn du also viel Fett unter der Haut hast, dann muss der Strom nicht zwangsweise hindurchfließen, sondern geht stattdessen durch Muskeln und Organe. Weiterhin wird die BIA-Messung, der sich alle Körperfettwaagen bedienen, durch den Wasserhaushalt des Körpers beeinflusst, der wiederum einigen Faktoren unterliegt.

Körperfettwaagen Bioelektrische Impedanzanalyse
Bei der Bioelektischen Impedanzanalyse wird ein schwacher Strom durch den Körper hindurch geleitet, um durch den gemessenen Widerstand den Körperfettanteil abzuschätzen.

Hinsichtlich der Ernährung kann der Wasserhaushalt aufgrund des aufgenommenen Salzes sowie des Füllstands der Glykogenspeicher im Rahmen einer Kohlenhydrataufnahme schwanken [1, 2, 3]. Besonders bei Frauen kann ebenfalls die hormonelle Lage entlang des Menstruationszyklus zu einer Schwankung des Flüssigkeitshaushaltes führen, wobei eine Studie aus dem Jahre 2017 gezeigt hat, dass moderne Geräte dadurch nur geringfügig beeinflusst werden [4]. Insbesondere ältere Geräte und Körperfettwaagen, auf denen man nur mit Füßen steht, werden durch den Wasserhaushalt jedoch maßgeblich beeinflusst.

Viele Körperfettwaagen, besonders Geräte für den Hausgebrauch, lassen zusätzlich einen kompletten Teil des Körpers aus. Während professionelle BIA-Stationen den Strom von der Hand zum Fuß und auch in die entgegengesetzte Richtung senden, muss man auf günstigeren Gerätschaften lediglich mit den Füßen stehen, sodass der Strom von einem Fuß durch die Beine zum anderen Fuß fließt. Somit wird das Gewebe im Oberkörper vollkommen ausgelassen. Aber auch bei Körperfettwaagen, bei denen der Strom von der Hand zum Fuß fließt, wird ein erheblicher Teil des Körpers nicht berücksichtigt.

Underreporting: Der wahre Grund, warum du vielleicht nicht abnimmst!

Man kennt die Sprüche: Genau wie der selbsternannte Hardgainer von sich behauptet, er könne nicht zunehmen, obwohl er schon soo viel esse, jammert die andere Fraktion, meist übergewichtige Frauen, darüber, dass sie bereits so gesund und kohlenhydratarm ernähre und dennoch nicht an Gewicht verliere. Sogar die Begriffe "Hungerstoffwechsel" oder "kaputter Metabolismus" fallen oft in diesem […]

Die Abweichung, die auf einer Abweichung beruht

Das größte Problem bei der BIA-Messung ist, dass die Abschätzung auf einer Abschätzung beruht. Bei der Entwicklung einer solchen Körperfettwaage wird eine große Zahl von Personen rekrutiert und ihr Körperfettanteil mithilfe einer anderen Methode gemessen. Schließlich kann man sie nicht umbringen und sezieren. In den meisten Fällen wird dafür die Methode des Hydrostatischen Wiegens verwendet. Der Entwickler eines BIA-Gerätes nimmt dann die gleichen Menschen und schaut sich an, wie der Stromfluss durch ihren Körper mit den Messwerten der Vergleichsmethode korreliert. Daraufhin wird eine Gleichung aufgestellt, mit der man mithilfe der BIA-Messwerte die Abschätzung des Hydrostatischen Wiegens abschätzen kann. Da beide Methoden jedoch nicht zu 100 Prozent genau sind und eine gewisse Abweichung besitzen, addieren sich beide zu einer noch ungenaueren Methode.

Wie groß kann die Abweichung bei Körperfettwaagen sein

Um diese Frage zu klären, verglich eine Studie die BIA-Messung mit dem 4-Kompartiment-Modell, welches als der Goldstandard zur Abschätzung des Körperfettanteil gilt [5].

Dabei werden folgende vier Messwerte erhoben und berücksichtigt:

  • Gesamtkörpervolumen anhand des Hydrostatischen Wiegens
  • Gesamtkörperwasser anhand der Bioelektischen Impedanzanalyse
  • Die Knochenmineraldichte anhand eines DEXA-Scans
  • Das Körpergewicht anhand der Gewichtskraft (normales Wiegen)

In dieses Modell gehen also vier unterschiedliche Analysemethoden ein. Dennoch ist es ebenfalls nur eine Abschätzung, wenn auch die genaueste. Die folgende Grafik beschreibt, wie stark die 50 Übergewichtigen Probanden von den Ermittelten Werten des 4-Kompartiment-Modell abwichen.

Körperfettmessung wie genau sind Körperfettwaagen
Die Grafik beschreibt die Abweichung der BIA-Messung, verglichen mit den Werten des 4-Kompartiment-Modells. Grafik verändert nach [5].
Wie man sehen kann, lagen lediglich 52 Prozent der Teilnehmer innerhalb des Schwankungsbereiches von ± einem Kilogramm. Wir sehen allerdings, dass die gesamte Grafik etwas nach rechts verschoben ist, was bedeutet, dass die BIA-Messung den Körperfettanteil tendenziell zu hoch einschätzt. Bei 22 Prozent der Probanden, sprich knapp einem Viertel, betrug der Unterschied fünf Kilogramm oder mehr.

Zu erwähnen ist dabei, dass die BIA-Messung in dieser Studie unter den bestmöglichen Voraussetzungen durchgeführt wurde. Es wurde ein modernes Gerät mit vier Elektroden an den Händen und Füßen der rechten Körperhälfte verwendet und die Teilnehmer mussten für mindestens 30 Minuten vor der Messung ruhig in einem temperierten Raum sitzen, damit sich das Körperwasser normal verteilen kann. Diese Bedingungen werden in der Praxis jedoch so gut wie nie erreicht.

Eine weitere Studie an 27 Bodybuildern, bei der ebenfalls verschiedene Analysemethoden zur Messung des Körperfettanteils vergleichen wurden, ergab, dass die BIA-Messung von allen Verfahren die größte Abweichung besitzt [6]. Die Werte schwankten im Vergleich zum 4-Kompartiment-Modell um acht Prozent nach oben und unten. Auch hier wurden wieder die bestmöglichen Voraussetzungen für die Messung geschaffen.

Wissenschaftlich betrachtet: Wie viel Körperfett kann man an einem einzigen Tag zunehmen?

Durch einen Überschuss an Kalorien nehmen wir Gewicht und gegebenenfalls auch Körperfett zu, das ist Fakt. Viele von uns werden aus diesem Grund stets ein großes Augenmerk auf ihre Nahrungszufuhr legen und ihre Ernährung so steuern, dass sie möglichst an Fett abnehmen oder die Fettzunahme in Phasen des Muskelaufbaus minimieren. Diese, abhängig von der Vorgehensweise […]

Eignen sich Körperfettwaagen, um eine Veränderung zu beobachten?

Nicht selten wird behauptet, dass, auch wenn Körperfettwaagen nicht die genaueste Methode zur Abschätzung des Körperfettanteils darstellen, sie sich eignen, um eine Veränderung über die Zeit im Auge zu behalten. Diese Theorie besagt, dass der Messfehler unter denselben Bedingungen gleich bleibt. Obwohl eine Körperfettwaage vielleicht etwas zu viel oder zu wenig anzeigt, wird sich die Abweichung demzufolge nicht verändern.

Diese Behauptung stimmt allerdings so nicht. Wie wir bereits beschrieben haben, kann sich die Dichte und die Hydration des Körperfettes mit dem Verlauf der Gewichtszu- oder abnahme ändern. In einer Studie an übergewichtigen Frauen lag der Unterschied zwischen den Werten einer BIA-Messung und dem 4-Kompartiment-Modell bei -3,4 bis 4,8 Prozent [7]. Das bedeutet, dass du theoretisch 3,6 Prozent Körperfett verlieren könntest und sich dennoch kein Unterschied zeigt. Oder das Gerät zeigt dir einen Verlust von 8,8 Prozent, wobei du tatsächlich lediglich vier Prozent verloren hast. Auch hier gilt zu beachten, dass die Messung unter idealen Bedingungen durchgeführt wurde. Zu Hause oder im Fitnessstudio könnte die Abweichung dagegen deutlich größer sein. Tatsächlich war die Genauigkeit der Abschätzung anhand des Body-Mass-Index (BMI) in dieser Untersuchung genauso effektiv.

In der zuvor genannten Untersuchung an Bodybuildern wurde ebenfalls die Veränderung über die Zeit festgehalten. Auch hier hatte die BIA-Methode die größte Abweichung von allen, sogar höher als der BMI, der im Bodybuilding sonst eine deutlich geringere Relevanz besitzt. Die Abweichung betrug bis zu acht Prozent, was bedeutet, dass du vier Prozent Körperfett verlieren könntest, wohingegen dir die Waage unter idealen Voraussetzungen einen Anstieg von vier Prozent zeigt [6].

Körperfettwaagen Veränderung
Die Grafik beschreibt die Genauigkeit der BIA-Messung im zeitlichen Verlauf, verglichen mit den Werten des 4-Kompartiment-Modells. Grafik verändert nach [5].
Dieses Mal tendiert die Grafik stark auf die linke Seite, was bedeutet, dass die meisten Personen mehr Körperfett verloren, als die BIA-Messung angezeigt hat. Ganze zehn Prozent der Probanden verloren innerhalb der sechs Monate über fünf Kilogramm mehr Fett als geschätzt.

Die Tatsache, dass die Körperfettmessung anhand der BIA-Methode den Fettverlust unterschätzt, ist wenig überraschend. Wie weiter oben erwähnt, durchdringt der Strom nicht das Körperfettgewebe unter der Haut. Man kann also eine Menge Körperfett verlieren, ohne dass es die Messung bemerkt. Der wesentliche Grund, weshalb diese Methode überhaupt einen Fettverlust zeigt, ist, dass man Gewicht verliert und dieser Faktor in die Berechnung mit eingeht. Deshalb schneidet diese Messung in vielen Studien nicht besser ab als der BMI.

Zusammenfassung und Fazit

Die Bioelektrische Impedanzanalyse, mit der handelsübliche Körperfettwaagen sowie die meisten Messgeräte in den Fitnessstudios arbeiten, ist lediglich eine Abschätzung des Körperfettanteils. Ihre Entwicklung basiert meistens auf anderen Methoden, die ebenfalls nur eine Abschätzung bieten, weshalb sie eine recht hohe Schwankungsbreite der Werte besitzt. Wenn wir uns die Durchschnittswerte anschauen, dann tendiert die Messung dazu, den Körperfettanteil zu unterschätzen. Wie bei andere Methoden auch, kann diese Abweichung relativ hoch werden, in manchen Studien sogar zwischen acht und neun Prozent. Tatschlich scheint die BIA-Messung in den meisten Fällen nicht genauer zu sein als die Abschätzung über den BMI, welche sich wie folgt errechnet [8]:

Körperfettanteil in % = 1,2 x BMI + 0,23 x Alter in Jahren – 10,8 x Geschlecht – 5,4

Für Frauen wird beim Geschlecht der Faktor 0 verwendet, bei Männern der Faktor 1. Der BMI berechnet sich dabei wie folgt:

BMI = Körpergewicht in kg : (Körpergröße in m x Körpergröße in m)

Aber auch das stellt im Vergleich zum 4-Kompartiment-Modell oder einer Obduktion nur eine Abschätzung dar. Aus den genannten Gründen können wir eine Messung des Körperfettanteils mittels einer Körperfettwaage oder einem anderen BIA-Gerät nicht empfehlen. Wenn du mithilfe einer solchen Messung die Veränderung deines Körperfettanteils im Auge behalten möchtest, dann sollten die Messpunkte weit auseinander liegen. James Krieger, der sehr viel praktische Erfahrung mit dieser Methode mitbringt, empfiehlt mindestens drei, besser sechs Monate zwischen den Messungen, damit die tatsächliche Veränderung größer ist als die Messungenauigkeit. Am Ende solltest du jedoch immer im Hinterkopf behalten, dass die Werte von Körperfettwaagen nur eine Abschätzung sind. Nicht mehr und nicht weniger.

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Körperfettwaagen für den Hausgebrauch und Körperfettanalysen in Fitnessstudios erfreuen sich reger Beliebtheit. Die Frage, die sich dabei stellt, ist jedoch, wie genau derartige Geräte sind. Das Problem bei jeder Methode zur Bestimmung des Körperfettanteils ist, dass das Körperfett nicht direkt gemessen werden kann, sondern lediglich anhand bestimmter Messgrößen abgeschätzt wird. Eine Körperfettanalyse ist also eher eine Schätzung als eine Messung. Bei der bioelektrischen Impedanzanalyse, der sich Körperfettwaagen bedienen, wird ein schwacher Strom durch den Körper geleitet und anhand des elektrischen Widerstandes ein Wert ermittelt. Studien haben gezeigt, dass diese Werte um bis zu 8 oder 9 Prozent von dem Wert abweichen, der mithilfe der genausten Methode ermittelt wird. Da sich der Widerstand des Körperfettes sowie seine Verteilung im Laufe der Gewichtszu- und abnahme ändert, stellen Körperfettwaagen ebenfalls keine geeignete Methode dar, um einen Trend über die Zeit zu ermitteln. 💡⚖

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Primärquelle: James Krieger: The Pitfalls of Bodyfat “Measurement”, Part 4: Bioelectrical Impedance (BIA)", weightology.net

Literaturquellen:

  1. 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.
  2. Singer, D. R., et al. "Blood pressure and endocrine responses to changes in dietary sodium intake in cardiac transplant recipients. Implications for the control of sodium balance." Circulation 89.3 (1994): 1153-1159
  3. Olsson KE, Saltin B. Variation in total body water with muscle glycogen changes in man. Acta Physiol Scand. 1970 Sep;80(1):11-8.
  4. 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.
  5. 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.
  6. Evans, Ellen M., et al. "Body-composition changes with diet and exercise in obese women: a comparison of estimates from clinical methods and a 4-component model." The American journal of clinical nutrition 70.1 (1999): 5-12.
  7. Lichtenbelt, WOUTER D. Van Marken, et al. "Body composition changes in bodybuilders: a method comparison." Medicine & Science in Sports & Exercise 36.3 (2004): 490-497.
  8. Deurenberg, Paul, Jan A. Weststrate, and Jaap C. Seidell. "Body mass index as a measure of body fatness: age-and sex-specific prediction formulas." British journal of nutrition 65.2 (1991): 105-114.
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