TWI781375B - 站立式生物阻抗檢測握力強度之方法 - Google Patents

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一種站立式生物阻抗檢測握力強度之方法，主要以一生物阻抗測量裝置取得一受測者之性別、體重、年齡及身高，受測者呈站立姿勢並以四肢的至少其中之二分別接觸第一電極組及第二電極組，生物阻抗測量裝置對第一電極組或第二電極組的其中之一輸入一量測電流，並由第一電極組或第二電極組的另外之一接收量測電流，以計算受測者之受測部位的電阻值及電抗值，再由一計算公式計算得到受測者之握力，藉此評估肌肉的品質，作為人體健康的指標。

Description

站立式生物阻抗檢測握力強度之方法
本發明係與生物阻抗檢測技術有關，特別是指一種站立式生物阻抗檢測握力強度之方法。
有研究調查了十多個國家近14萬名患者，發現人體的握力強度(handgrip strength, HGS)每減弱5公斤，則患者的死亡機率就上升16%、心臟病發作的可能性增加7%、中風的危險升高9%；HGS可以被用於評估兒童與青少年的健康與發育狀況，在不同受測者群體的平均測試結果，亦可作為患者手部手術後的重要參考依據。另有研究表示，HGS顯示營養流失(nutritional deprivation)與營養補充(nutritional repletion)的參數，更早於其他身體參數，且HGS與蛋白質的流失比例與肌肉功能的比例相關，當診斷患者營養不良之情況時， HGS是主要參考數據之一，而對營養不良的病人進行營養治療時，可以藉由改善HGS的參數，來改善預後狀況。還有研究指出，住院病人入院時的HGS可以預測住院病人的住院時間長短，以及存活率高低，當HGS越大住院時間越短，且存活率越高。
由上述可知，由於HGS可以提供有關整體肌肉強度的資訊，故可供臨床參考，如：反映衰老對於老年人身體機能的影響，以及全身肌肉力量、功能狀況，因此，HGS參數可以提供評估人體肌肉的品質，更得以作為人體健康的指標。
目前習用測量人體的HGS的技術，主要有手持式測力器(dynamometer)、生物電阻抗分析(bioelectrical impedance analysis, BIA)...等。
關於手持測力器，乃是受測者直接以握力按壓測力器，即可得到握力參數，其具有成本低廉、便於攜帶、操作簡單等優點；但是，測試結果容易受到受測儀器、測試環境、受測者身體狀況、姿勢、心理等許多因素所影響，所測得之握力參數較容易有誤差。
關於現有BIA技術，乃是受測者呈仰臥式，再藉由黏貼在皮膚表面的電極向受測者輸入安全的交流電流，如圖1所示，透過交流電流來測量相對應的電阻(Resistance, R)及電抗(Reactance, Xc)，接著，再依量測結果進一步計算出相位角(Phase angle, PhA)(圖1所示之φ)；因為BIA技術具有安全、無侵入性、便利與成本低廉等優點，目前已被用於體組成成分估測於醫療與研究；但在BIA估測握力方面的研究與實質應用上，目前僅有兩篇相關的仰臥式BIA應用於估測量握力 (1.Norman, K.; Pirlich, M.; Sorensen, J.; Christensen, P.; Kemps, M.; Schütz, T.; Lochs, H.; Kondrup, J. Bioimpedance vector analysis as a measure of muscle function. Clin. Nutr. 2009, 28: 78-82.；2. Rodríguez-Rodríguez, F.; Cristi-Montero, C.; González-Ruíz, K.; Correa-Bautista, J.E.; Ramírez-Vélez, R. Bioelectrical Impedance Vector Analysis and Muscular Fitness in Healthy Men. Nutrients. 2016, 8(7): 407.)；其中，仰臥式進行BIA測量，需要有一張可以平躺且具有絕緣表面之實驗床，還需要有操作者協助電極的黏貼與操作，且僅能測量右半全身的電阻、電抗，無法更精準用於上肢的握力評估，於實際使用上仍有不便利之處。
本發明之主要目的乃在於提供一種站立式生物阻抗檢測握力強度之方法，係以受測者呈站立姿勢進行BIA測量，其係直接分析人體組織的生物電性特性，而經計算得到的HGS參數，可提供評估人體肌肉的品質，作為人體健康的指標。
為了達成上述之目的，本發明提供之一種站立式生物阻抗檢測握力強度之方法，包含有下列步驟：(a) 以一生物阻抗測量裝置取得一受測者之性別、體重、年齡及身高；該生物阻抗測量裝置具有至少一第一電極組以及至少一第二電極組，該受測者呈站立姿勢並以四肢的至少其中之二分別接觸該至少一第一電極組及該至少一第二電極組；該生物阻抗測量裝置對該至少一第一電極組或該至少一第二電極組的其中之一輸入一量測電流，並由該至少一第一電極組或該至少一第二電極組的另外之一接收該量測電流，以計算該受測者之受測部位的電阻值及電抗值；以及該受測者之握力由下列計算公式計算而得：HGS=a+bSex+cWeight+dAge+eHt+fXci /Ht+g R/Ht，其中a、b、c、d、e、f及g為權重係數，權重係數係對一群受測者進行身高、體重、年齡、性別、不同肢段之電阻、電抗以及對應的握力測量，將其收集到的握力大小為因變數、身高、體重、年齡、性別、不同肢段之電阻、電抗為其自變量，應用回歸分析得到不同測量模式的握力，會產生每種量測模式下的權重係數，從而獲得每種量測模式下的具體計算公式。公式中，Sex為該受測者之性別，性別為女則係數為0，性別為男則係數為1；Weight為該受測者之體重；Age為該受測者之年齡；Ht為該受測者之身高；Xc為該受測者之電抗；R為該受測者所測得之電阻。
藉此，本發明提供之一種站立式生物阻抗檢測握力強度之方法，係以受測者呈站立姿勢進行BIA測量，其係直接分析人體組織的生物電性特性，而經計算得到的HGS參數，可提供評估人體肌肉的品質，作為人體健康的指標。
本發明之站立式生物阻抗檢測握力強度之方法10的第一較佳實施例請參閱如圖2-9所示，包含有下列步驟：
(a) 以一生物阻抗測量裝置20取得一受測者之性別、體重、年齡及身高；在本較佳實施例中，該受測者之性別、年齡及身高係由該受測者自行輸入提供，而該受測者之體重係由該生物阻抗測量裝置20進行測量，但在其他較佳實施例中不以此為限。
(b) 該生物阻抗測量裝置20具有一第一電極組21以及一第二電極組23，該受測者呈站立姿勢並以四肢的至少其中之二分別接觸該第一電極組21及該第二電極組23。
(c) 該生物阻抗測量裝置20對該第一電極組21或該第二電極組23的其中之一輸入一量測電流，並由該第一電極組21或該第二電極組23的另外之一接受該量測電流，以計算該受測者之受測部位的電阻值及電抗值；其中該量測電流的頻率為50KHz，但不以此為限，該量測電流頻率介於5KHz-200KHz之間皆可作為實施。
(d) 該受測者之握力由下列計算公式計算而得：DHGS=a+bSex+cWeight+dAge+eHt+fXc/Ht+g R/Ht，其中DHGS(dominant handgrip strength, HGS)為手的握力；a、b、c、d、e、f及g為權重係數，權重係數係對一群受測者進行身高、體重、年齡、性別、不同肢段之電阻、電抗以及對應的握力測量，將其收集到的握力大小為因變數、身高、體重、年齡、性別、不同肢段之電阻、電抗為其自變數，應用回歸分析得到不同測量模式的握力估測公式以及對應的權重係數；其中，Sex為該受測者之性別(性別為女則係數為0，性別為男則係數為1)；Weight為該受測者之體重；Age為該受測者之年齡；Ht為該受測者之身高；Xc為該受測者之電抗；R為該受測者所測得之電阻。依據本發明中不同的量測模式，會產生每種測量模式下的權重係數。
以手對手的量測方式來說，如圖3及4所示，該受測者以站立姿勢並以雙手分別握住該第一、第二電極組21、23，該生物阻抗測量裝置20對該第一電極組21輸入該量測電流，並由該第二電極組23接收該量測電流，以計算該受測者之雙手的電阻值及電抗值，並以該受測者之握力計算公式計算出該受測者之握力。當然該生物阻抗測量裝置20亦能對該第二電極組23輸入該量測電流，而由該第一電極組21接收該量測電流，同樣能夠計算該受測者之雙手的電阻值及電抗值，亦可以計算得到該受測者之握力。
以腳對腳的量測方式來說，如圖3及5所示，該受測者以站立姿勢並以雙腳之腳掌分別接觸該第一、第二電極組21、23，該生物阻抗測量裝置20對該第一電極組21輸入該量測電流，並由該第二電極組23接收該量測電流，以計算該受測者之雙腳的電阻值及電抗值，並以該受測者之握力計算公式計算出該受測者之握力。
以手對腳的量測方式來說，如圖3、6及7所示，該受測者以站立姿勢並以該受測者之右手及右腳(圖6)或左手及左腳(圖7)分別接觸該第一電極組21及該第二電極組23，由該生物阻抗測量裝置20對該第一電極組21輸入該量測電流，並由該第二電極組23接收該量測電流，以計算該受測者之右手及右腳，或該受測者之左手及左腳的電阻值及電抗值，並以該受測者之握力計算公式計算出該受測者之握力。如圖3、8及9所示，該受測者以站立姿勢並以該受測者之右手及左腳(圖8)或左手及右腳(圖9)分別接觸該第一電極組21及該第二電極組23，由該生物阻抗測量裝置20對該第一電極組21輸入該量測電流，並由該第二電極組23接收該量測電流，以計算該受測者之右手及左腳，或該受測者之左手及右腳的電阻值及電抗值，並以該受測者之握力計算公式計算出該受測者之握力。
藉此，本發明提供之一種站立式生物阻抗檢測握力強度之方法，係以受測者呈站立姿勢進行BIA測量，其係直接分析人體組織的生物電性特性，而經計算得到的HGS參數，可提供評估人體肌肉的品質，作為人體健康的指標。
本發明之站立式生物阻抗檢測握力強度之方法10的第二較佳實施例主要步驟與達成之功效概同於第一較佳實施例，不同之處在於：
如圖3、10及11所示，該生物阻抗量測裝置具有二該第一電極組21及一該第二電極組23，該受測者以站立姿勢並以該受測者之右手及右腳分別接觸一該第一電極組21，該受測者之左手接觸該第二電極組23(圖10)或左手及左腳分別接觸一該第一電極組21，該受測者之右手接觸該第二電極組23(圖11)；由該生物阻抗測量裝置20對該第一電極組21輸入該量測電流，並由該第二電極組23接收該量測電流，以計算該受測者之右手或左手的電阻值及電抗值，並以該受測者之握力計算公式計算出該受測者之握力。
如圖3、12及13所示，該生物阻抗量測裝置具有二該第一電極組21及一該第二電極組23，該受測者之右手及右腳分別接觸一該第一電極組21，該受測者之左腳接觸該第二電極組23(圖12)，或該受測者之左手及左腳分別接觸一該第一電極組21，該受測者之右腳接觸該第二電極組(圖13)；由該生物阻抗測量裝置20對該第一電極組21輸入該量測電流，並由該第二電極組23接收該量測電流，以計算該受測者之右腳或左腳的電阻值及電抗值，並以該受測者之握力計算公式計算出該受測者之握力。
本發明之站立式生物阻抗檢測握力強度之方法的第三較佳實施例主要步驟與達成之功效概同於第一較佳實施例，不同之處在於：
如圖3及14所示，該生物阻抗量測裝置具有二該第一電極組21及二該第二電極組23，該受測者之右手及右腳分別接觸一該第一電極組21，該受測者之左手及左腳分別接觸一該第二電極組23；由該生物阻抗測量裝置20對一該第一電極組21輸入該量測電流，並由一該第二電極組23接收該量測電流，以計算該受測者之軀幹的電阻值及電抗值，並以該受測者之握力計算公式計算出該受測者之握力。
本發明之站立式生物阻抗檢測握力強度之方法的第四較佳實施例主要步驟與達成之功效概同於第一較佳實施例，不同之處在於：
請參閱如圖3及15所示，該生物阻抗量測裝置具有二該第一電極組21及二該第二電極組23，該受測者之雙手分別接觸一該第一電極組21，該受測者之雙腳分別接觸一該第二電極組23；由該生物阻抗測量裝置20對該第一電極組21輸入該量測電流，並由該第二電極組23接收該量測電流，以計算該受測者之全身的電阻值及電抗值，並以該受測者之握力計算公式計算出該受測者之握力。
綜上所陳，本發明提供之一種站立式生物阻抗檢測握力強度之方法，BIA之量測部位並不僅限於受測者之手部，而是於多肢段或不同肢段的BIA量測結果，皆可進一步計算得到HGS參數，以提供評估人體肌肉的品質，作為人體健康的指標。
10:站立式生物阻抗檢測握力強度之方法 20:生物阻抗測量裝置           21:第一電極組            23:第二電極組
圖1係電阻及電抗的柯爾-柯爾圖(Cole-Cloe Plot)。 圖2係本發明之方法之流程圖。 圖3係本發明之方法之方塊圖。 圖4係本發明第一較佳實施例之示意圖，顯示量測受測者之雙手。 圖5係本發明第一較佳實施例之示意圖，顯示量測受測者之雙腳。 圖6係本發明第一較佳實施例之示意圖，顯示量測受測者之右手及右腳。 圖7係本發明第一較佳實施例之示意圖，顯示量測受測者之左手及左腳。 圖8係本發明第一較佳實施例之示意圖，顯示量測受測者之右手及左腳。 圖9係本發明第一較佳實施例之示意圖，顯示量測受測者之左手及右腳。 圖10係本發明第二較佳實施例之示意圖，顯示量測受測者之右手。 圖11係本發明第二較佳實施例之示意圖，顯示量測受測者之左手。 圖12係本發明第二較佳實施例之示意圖，顯示量測受測者之右腳。 圖13係本發明第二較佳實施例之示意圖，顯示量測受測者之左腳。 圖14係本發明第三較佳實施例之示意圖，顯示量測受測者之軀幹。 圖15係本發明第四較佳實施例之示意圖，顯示量測受測者之全身。
10:站立式生物阻抗檢測握力強度之方法

Claims (9)

  1. 一種站立式生物阻抗檢測握力強度之方法，包含有下列步驟： (a)  以一生物阻抗測量裝置取得一受測者之性別、體重、年齡及身高； (b) 該生物阻抗測量裝置具有至少一第一電極組以及至少一第二電極組，該受測者呈站立姿勢並以四肢的至少其中之二分別接觸該至少一第一電極組及該至少一第二電極組； (c)  該生物阻抗測量裝置對該至少一第一電極組或該至少一第二電極組的其中之一輸入一量測電流，並由該至少一第一電極組或該至少一第二電極組的另外之一接收該量測電流，以計算該受測者之受測部位的電阻值及電抗值；以及 (d) 該受測者之握力由下列計算公式計算而得： HGS=a+bSex+cWeight+dAge+eHt+fXc/Ht+g R/Ht，其中a、b、c、d、e、f及g為權重係數；Sex為該受測者之性別，性別為女則係數為0，性別為男則係數為1；Weight為該受測者之體重；Age為該受測者之年齡；Ht為該受測者之身高；Xc為該受測者之電抗；R為該受測者所測得之電阻。
  2. 依據申請專利範圍第1項之站立式生物阻抗檢測握力強度之方法，其中：步驟(b)中的該受測者之雙手分別接觸該第一、第二電極組。
  3. 依據申請專利範圍第1項之站立式生物阻抗檢測握力強度之方法，其中：步驟(b)中的該受測者之雙腳分別接觸該第一、第二電極組。
  4. 依據申請專利範圍第1項之站立式生物阻抗檢測握力強度之方法，其中：步驟(b)中的該受測者之其中一隻手接觸該第一電極組，其中一隻腳接觸該第二電極組。
  5. 依據申請專利範圍第1項之站立式生物阻抗檢測握力強度之方法，其中：該生物阻抗量測裝置具有二該第一電極組及一該第二電極組，該受測者之其中一隻手與其中一隻腳分別接觸一該第一電極組，該受測者之另一隻手接觸該第二電極組。
  6. 依據申請專利範圍第1項之站立式生物阻抗檢測握力強度之方法，其中：該生物阻抗量測裝置具有二該第一電極組及一該第二電極組，該受測者之其中一隻手與其中一隻腳分別接觸一該第一電極組，該受測者隻另一隻腳接觸該第二電極組。
  7. 依據申請專利範圍第1項之站立式生物阻抗檢測握力強度之方法，其中：該生物阻抗量測裝置具有二該第一電極組及二該第二電極組，該受測者之其中一隻手及其中一隻腳分別接觸一該第一電極組，該受測者之另一隻手及另外一隻腳分別接觸一該第二電極組。
  8. 依據申請專利範圍第1項之站立式生物阻抗檢測握力強度之方法，其中：該生物阻抗量測裝置具有二該第一電極組及二該第二電極組，該受測者之雙手分別接觸一該第一電極組，該受測者之雙腳分別接觸一該第二電極組。
  9. 依據申請專利範圍第1項之站立式生物阻抗檢測握力強度之方法，其中：該量測電流的頻率介於5KHz-200KHz之間。
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