健康支援
第20巻1号

9‑16，2018

両掌間生体インピーダンス（HHBI）法による
日本の子どもの除脂肪量（FFM）推定式の開発
溝畑潤１, ２、中塘二三生２、大河原一憲３、

金

憲経４、田中喜代次５、田路秀樹１

Development of Fat Free Mass（FFM）Prediction Equations
Estimated from Hand-to-Hand Bioelectrical Impedance（HHBI）
Method in Japanese Children
Jun MIZOHATA １, ２，Fumio NAKADOMO ２，Kazunori OHGAWARA ３，
Hun Hyung KIM ４，Kiyoji TANAKA ５ and Hideki TOJI １
Abstract
The purpose of this study was to develop fat free mass（FFM）prediction equations estimated from the handto-hand bioelectrical impedance（HHBI）method as an assessment of body composition of Japanese children in awide range of age groups. The subjects of this study were 145 healthy Japanese children（boys, n=70; girls, n=75）
from 4 to 15 years old. FFM prediction equations were calculated by the validation groups（boys, n=46; girls, n=50）
using multiple analysis that FFM estimated from deuterium dilution technique（DDT）as the dependent variable2
and height, body mass, impedance index（height（cm）/impedance（Z））and age as the independent variables. FFM
estimated from the prediction equations were found in both boys and girls a significant correlation FFM estimatedfrom DDT（r=0.986 for boys, r=0.969 for girls: p<0.001）. Cross-validation analysis using Bland Altman plot did not
found a significant correlation between FFM estimated from prediction equations and FFM estimated from DDT in
the cross-validation group（boys, n=24; girls, n=25）. We suggest that FFM prediction equations using HHBI that are
useful for assessment of body composition of Japanese children in a wide range of age groups.
Keywords: healthy Japanese children, prediction equation, HHBI１

兵庫県立大学大学院環境人間学研究科（Graduate course of Human Science and Environment, University of Hyogo）

２

関西学院大学人間福祉学部（School of Human Welfare Studies, Kwansei Gakuin University）
代表者の通信先：関西学院大学人間福祉学部,〒662-8501 兵庫県西宮市上ケ原一番町1-155（School of Human Welfare Studies, Kwansei Gakuin University, 1-155 Ichiban-cho, Uegahara, Nishinomiya, Hyogo 662-8501, Japan）

３

電気通信大学大学院情報理工学研究科（Graduate School of Informatics and Engineering, University of Electro-Communication）

４

東京都健康長寿医療センター研究所（Tokyo Metropolitan Geriatric Hospital and Institute of Gerontology）

５

筑波大学体育系（Faculty of Health & Sport Sciences, University of Tsukuba）

受付日：H29.3.13，採択日：H29.4.28

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緒言を報告している．さらに Rutherford et al 24）もアメリカ人

身体組成評価には，間接法として水中体重秤量法の成人男女の HHBI による％ BF が，他の BI の測定法や（underwater weighing method：以下 UWW とする）に

皮下脂肪厚法による％ BF と比較しても差異が認められよる身体密度の算出，重水希釈法（deuterium dilution

なかったことを報告している．これらのことから HHBI

technique： 以 下 DDT と す る）に よ る 体 水 分 量（total

は他の BI の測定法と同等の身体組成評価が可能である

body water： 以 下 TBW と す る）の 算 出， 二 重 エ ネ ルと考えられる．しかし，これらの研究は成人を対象とし

ギ ー Ｘ 線 吸 収 法（dual energy X-ray absorptiometry

たものであり，子どもを対象として詳細に検討されてい．しかし，ない．原ら 25）は９歳〜 17 歳の男女を対象にして，BI に

これらの推定法は高額な装置とその装置の専門的知識やよる日本人の子どもの %BF 基準値の作成について検討

測定技術が必要であり，短時間で簡便に測定することがし，その結果，%BF には明らかな年齢差，性差が認めできない．一方，身体組成評価法の簡便法の一つであられ，BI で測定した %BF による肥満度の判定には年齢る生体電気インピーダンス法（bioelectrical impedanceや性差を考慮する必要があると報告している．また，酒method：以下 BI とする）は，微弱な交流電流を身体に

井ら 26）は，幼児の BI に関する研究課題として「現在汎用通電させることで得られる抵抗値（以下インピーダンス

されている BI 計では幼児に適応した器具はなく，そのたとする）を用いる身体組成評価法であり，安全かつ短時

め幼児に対して使用する場合は参考資料のような扱いと

method：以下 DXA とする）などがある

１，２）

３‑ 14）．したがって，なってしまう」と指摘している．そこで本研究は，日本

BI は学校などの教育現場において，多人数を測定する

人の幅広い年齢層の子どもの身体組成を安全かつ短時間間で簡便に測定することが可能である

15）

身体組成評価法として国内外で評価されている ．

で簡便に評価するために，HHBI による日本人の子ども

その BI による子どもの身体組成評価の研究は，1890の FFM 推定式の作成を試み，その FFM 推定式の交差妥

年代に Houtkooper et al. 16），我が国では 1900 年代に金17）ら ，Kim et al

18）

及び渡辺ら

当性について検討することを目的とした．

19）

が，BI による子どもの身体密度や除脂肪量（fat free mass：以下 FFM とする）

方法の推定式を報告している．また，近年では Nightinegale

１．対象者

20）

が，英国ロンドン在住の様々な人種の子どもを本研究の対象は４〜 15 歳の健康な男子 70 名，女子 75対象にして，それぞれの人種に適した BI による FFM，名の計 145 名であった．HHBI による FFM 推定式を作

脂肪量（fat mass：以下 FM とする）
及び体脂肪率（percent

成する為に，対象者を性と年齢別に層別化し，無作為にet al.

body fat：以下％ BF とする）の推定式を報告している．

推定式作成群（以下 Validation 群とする）と交差妥当性群

我が国では緑川ら 21）が小学生男女を対象として，DXA（以下 Cross-validation 群とする）を２：１に近似するよから求めた％ BF を妥当基準として，Ｂモード超音波法

うに振り分けた．従って，男子の Validation 群は 46 名，と BI を用いた子どもの全身及び部位別体脂肪量の推定

Cross-validation 群は 24 名，女子の Validation 群は 50 名，式を報告している．これらの研究は，子どもの身体組成

Cross-validation 群は 25 名とした．Table１と Table２にを BI によって評価する貴重な報告であるが，BI の測定

それぞれ男女別に年齢，身長，体重，体格指数（body時の姿勢（仰臥位）や方法（吸着電極や電極ゲルを使用）

mass index：以下 BMI とする）
，DDT から求めた FFM，が簡便ではないため，多人数を短時間で測定することは

HHBI のインピーダンス（Z）及びインピーダンス・イン

困難である．

デックス（身長（㎝）2 /Z）の平均値（以下 mean とする），

一方，近年，対象者一人でも短時間で安全かつ簡便に標準偏差（standard deviation：以下 SD とする）を示した．

測定可能な BI による身体組成計が開発され，なかでも手対象者の保護者には，測定における安全性および得らと手の誘導法による両掌間 BI（hand-to-hand bioelectrical

れたデータの個人情報保護について十分に説明した後，

impedance method：以下 HHBI とする）は，着衣のまま同意を得て測定を実施した．なお本研究は「関西学院大

立位姿勢で靴や靴下を脱ぐ煩わしさもなく，両掌で電極

学・人を対象とする行動学系研究倫理委員会」の承認を

部位を握るだけで測定が可能である．吉村ら

22）

は，成人

受けた（承認日 2015 年７月７日，受付番号 2015 - 15）．

男女を対象に HHBI の有用性について検討し，その結果，
他の BI の測定法と比較しても同等の信頼性，妥当性及２．測定項目および測定手順
すべての測定は同一日に実施し，対象者が食後２時間

び再現性が得られたことを報告している．また，Pribyl
et al

23）

は，アメリカ人大学生を対象として HHBI と空気

以上経過した状態で身長，体重，DDT 及び HHBI の順置換法との %BF の間に有意な相関関係が認められた事で測定を行った．
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Table 1 Physical characteristics of subjects
Boys (n=70)

Range

Age ( year )11.2 ʸ 3.0

4 ― 15Height ( cm )144.8 ʸ 18.8

97.4 ― 176.9

Body mass ( kg )36.5 ʸ 11.6

BMI ( kg/m2 )



Range

10.8 ʸ 2.9

4 ― 15140.8 ʸ 14.6 1102.2 ― 166.6

142.7 ʸ 16.9

97.4 ― 176.9

14.0 ― 58.4

35.7 ʸ 11.3

16.0 ― 62.8

36.1 ʸ 11.4

14.0 ― 62.8

16.9 ʸ 1.9

14.1 ― 23.5

17.5 ʸ 3.1

12.3 ― 27.3

17.2 ʸ 2.6

12.3 ― 27.3

FFM by DDT ( kg )31.0 ʸ 10.9

10.0 ― 51.7

28.1 ʸ 8.3

10.4 ― 42.6

29.5 ʸ 9.7

10.0 ― 51.7

Impedance ( Ohm; Z )789.2 ʸ109.9 579.0 ― 1072.0 876.0 ʸ101.9 593.0 ― 1147.0 834.1 ʸ114.1 579.0 ― 1147.0
27.9 ʸ 8.9

9.7 ― 48.4



Range

10.5 ʸ 2.7

4 ― 15

Total (n=145)

Impedance index( height(cm)2/impedance(Z) )Girls (n=75)

23.4 ʸ 6.3

9.7 ― 35.7



25.6 ʸ 7.9

9.7 ― 48.4

BMI: Body mass index FFM: Fat free mass DDT: Deuterium dilution technique
All values are mean and standard deviation (±SD).

Table 2 Physical characteristics of Validation and Cross-validation groups
Validation group

Cross-validation group

Boys (n=46)

Girls (n=50)

Age ( year )11.2 ʸ 2.9

Height ( cm )

Boys (n=24)

Girls (n=25)

10.4 ʸ 2.6

11.1 ʸ 3.1

10.6 ʸ 3.0

144.8 ʸ 20.0

140.1 ʸ 15.1

144.9 ʸ 16.4

142.1 ʸ 13.9

Body mass ( kg )35.3 ʸ 11.4

33.1 ʸ 9.9

38.9 ʸ 11.4

40.7 ʸ 12.4

BMI ( kg/m2 )16.3 ʸ 1.3

16.5 ʸ 2.2

18.0 ʸ 2.2

19.6 ʸ 3.5

FFM by DDT ( kg )30.4 ʸ 10.8

26.6 ʸ 8.1

32.2 ʸ 10.9

31.1 ʸ 8.2

Impedance ( Ohm; Z )792.6 ʸ 107.6

900.9 ʸ 96.7

782.7 ʸ 113.8

826.2 ʸ 95.1

27.7 ʸ 8.8

22.5 ʸ 6.1

28.3 ʸ 9.0

25.2 ʸ 6.3

Impedance index( height(cm)2/impedance(Z) )

BMI: Body mass index FFM: Fat free mass DDT: Deuterium dilution technique
All values are mean and standard deviation (±SD).

（重水濃度は投与後の濃度から投与前の濃度を減じた

１）DDT
40 ㎖の蒸留水とともに 10 ㎖の重水（99 . 9％ D 2 O）を値（ppm），50 は重水と蒸留水を投与した合計量（㎖）経口投与した．尿は重水の投与前と２時間経過後に採集を示す．
）

した．ただし，重水投与後の１時間経過時には必ず排尿

FFM は体水分含有率（％）から算出した．なお体水分することを条件とした．尿中に含有される重水濃度は，含有率（Ｙ：％）は，これまで報告されている研究 29 ‑ 31）

液体窒素と真空ポンプを用いて昇華した後の検体を用いをもとに，中塘ら 28）が求めた以下の式から算出した．

て，ガスクロマトグラフィ（昭光通商製重水分析計 HK‐

Ｙ＝ 80 . 10 ‑ 0 . 58 X+ 0 . 01 X２（Ｘは年齢（歳）を示す）

102）によって分析した．TBW（ℓ）は以下の式から算出した 27 , 28）．

２）HHBIHHBI にはオムロン社製 HBF- 300（出力電流を 800 μ

TBW ＝（重水投与量（10 ㎖）×重水濃度（0 . 999）／重６

水濃度× 10 ‑ 50）÷ 1000

A、50 ｋ Hz に規定したオムロン製の４極法）を使用し
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た．測定体位は立位姿勢とし，掌を清拭した後，両腕が制投入）によって作成し，その推定式の精度の指標と地面と水平に伸ばした状態で電極部を両手で軽く握り，して決定係数及び推定値の標準誤差（standard error of22）

インピーダンス（Z）を求めた ．

estimated：以下 SEE とする）を算出した．さらに Crossvalidation 群において，DDT から求めた FFM と新たに開発した推定式から求めた FFM との相関分析を行うと

３．統計解析

ともに，Bland-Altman 分析 32）から系統誤差の有無を検

データの統計処理には統計ソフト SPSS for Windowsver. 24 . 0 を用いた．各項目の測定結果は mean±SD で示討した．

した．また，各群間の相関分析には Pearson の積率相関

結果係数（r）を用いた．HHBI による FFM 推定式作成は先行研究22）に基づいて，DDT から求めた FFM を従属変数，

Validation 群における DDT から求めた FFM を従属変2

インピーダンス・インデックス（身長（㎝）/ インピーダ

数，性，インピーダンス・インデックス，体重及び年齢

ンス（Z）），体重，年齢を独立変数とした重回帰分析（強を独立変数として，重回帰分析によって求めた男女別のFFM estimated from DDT (kg)

(kg)

(kg)




n = 46y = 0.973x + 0.819
r = 0.986 ( p<0.001 )n = 50y = 0.938x + 1.644
 r = 0.969 ( p<0.001 )


































(kg)

Boys







(kg)

Girls

FFM estimated from prediction equations (kg)Fig.1 Correlations between FFM (kg) estimated from DDT and FFM (kg) estimated from prediction equations.
(kg)

(kg)

DDT - Prediction equation

15.0

y = 0.050x - 2.080
r = 0.193 ( n.s )

10.0

15.0

y = -0.087x + 2.527
r = -0.299 ( n.s )10.0

mean+2SD

mean+2SD

5.0

5.0

0.0

0.0

mean

mean
-5.0

-5.0

mean-2SD

mean-2SD

-10.0

-10.0

-15.0
5.0

15.0

25.0

35.0

45.0

-15.0

55.0

5.0

15.0

25.0

(kg)

Boys

35.0

45.0

(kg)

Girls
(DDT + Prediction equation) / 2

Fig.2 Bland-Altman plot to correlation between FFM (kg) estimated from DDT and FFM (kg) estimated from prediction equations in
the cross-validation group. n.s; not significant

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R 2 = 0 . 942（p< 0 . 001）SEE= 2 . 12

HHBI による FFM 推定式を作成した．得られた推定式2/Impedance（Z）,X 2 :Y : FFM（kg），X 1 : Height（㎝）は以下の通りである．

Body Mass（kg）, X 3 : Age（year）,R 2：Coeﬃcient of

男子：Y= 0 . 129 X 1 + 0 . 828 X 2 + 0 . 038 X 3 ‑ 2 . 812
R 2 = 0 . 972（p< 0 . 001）SEE= 1 . 84

determination,

女子：Y= 0 . 548 X 1 + 0 . 412 X 2 + 0 . 231 X 3 ‑ 1 . 833

SEE: Standard error of estimated（kg）

R 2 = 0 . 971（p< 0 . 001）SEE= 1 . 83

この推定式における決定係数（R 2）は男女ともに 0 . 1％

Y : FFM（kg），X 1 : Height（㎝）2 /Impedance（Z）,X 2 :水準で有意に高く（男子：0 . 968，女子 0 . 942）
，SEE は

2

Body Mass（kg）, X 3 : Age（year）,R ：Coeﬃcient of

男女ともに低値（男子：2 . 05 kg，女子：2 . 12 kg）であっ

determination,

た（Table 3）．

SEE: Standard error of estimated

（kg）

考察

Fig.１に は Validation 群 に お け る HHBI に よ る FFM
推定式から求めた FFM と DDT から求めた FFM との

BI の特長は複雑な測定機器や高度な技術を必要とせ相関関係を示した．その結果，男女とも 0 . 1％水準でず，安全かつ短時間で身体組成評価できることである．

有意な相関関係が認められた（男子：r= 0 . 986，女子：

一方，同法は部分計測法であるため簡便性を追求する限

r= 0 . 969）．

界として，原理モデルの許容範囲を超える対象者においFig.２は，Cross-validation 群 に お け る HHBI に よ るて，測定誤差が大きくなる可能性があることが指摘されFFM 推定式から求めた FFM と DDT から求めた FFMている 14）．特に発育発達期の子どもは，身体組成の変化の一致度を Bland & Altman の手法 32）を用いて示したもが著しく，乳児期から幼児期にかけては FM が蓄積するのである．男女ともに有意な系統誤差は認められなかっが，幼児期から児童期にかけて FM が減少し，思春期にた（男子，r= 0 . 193，女子，r= 0 . 299）．

なると男子は FFM が増加，女子は FM が増加すると言以上の結果から，すべての対象者のデータを用いてわれている 33）．そこで本研究は，BI の様々な測定法のHHBI の FFM 推定式（ﬁnal equation）を男女別に再作成

中から HHBI を採用し，４歳（幼児）から 15 歳（高校生）

したものを Table３に示した．得られた推定式は以下のまでのデータを基に FFM 推定式を作成することを試み通りである．

た．近年，吸着電極や電極ゲルを必要としない BI 計が

男子：Y= 0 . 359 X 1 + 0 . 641 X 2 + 0 . 570 X 3 ‑ 2 . 770開発され，その測定姿勢には仰臥位，座位および立位，2

R = 0 . 968（p< 0 . 001）SEE= 2 . 05

さらに電極を配置する部位の組み合わせによって３種類（手と足，足と足，手と手）に大別される 34）．なかでも女子：Y= 0 . 520 X 1 + 0 . 346 X 2 + 0 . 416 X 3 ‑ 0 . 860

Table 3 FFM prediction equations estimated from hand-to-hand bioelectrical impedance (HHBI)
method. Data was analyzed from measurement values, height, body mass, impedance index(body height(cm)2/impedance(Z)) from HHBI using multiple analysis from all subjects.
Boys
 Y = 0.395X1 + 0.641X2 - 0.057X3 - 2.770
 R2 = 0.968 (p<0.001)
 SEE = 2.05
Girls
Y = 0.520X1 + 0.346X2 + 0.416X3 - 0.860

R2 = 0.942 (p<0.001)
SEE = 2.12

 㻌

Y : Fat free mass (kg) X1 : Height (cm)2 / Impedance (Z)X2 : Body mass (kg) X3 : Age (year)
R2 : Coefficient of determination
SEE : Standard error of estimated (kg)

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HHBI は両手で電極を握るだけで，着衣のまま靴や靴下

置し，女子は１名だけが mean ± 2 SD から逸脱していた．

を脱ぐことなく，一人でも短時間（約７秒）で簡便に測しかし，男女ともに有意な系統誤差は認められず，本研定でき，装置が軽量小型（約 500 g）であることから携帯究で作成した FFM 推定式は極めて優れた評価法である性にも優れている 22）．しかし，同法は上半身のインピーことが示唆された．一方，本研究においても緑川ら 21）のダンスの貢献度が高いため，下半身が著しく太っている

報告と同様に，10 歳未満の十分なデータを確保できな者には適切な身体組成評価がなされないことが懸念されかった．その要因は，妥当基準となる身体組成評価の推24）

ら定法（DDT）が，10 歳未満の子どもにとって非常に困難

は，様々な BI 計（HHBI，仰臥位片手―片脚間，立位―な測定であったからである．今後は 10 歳未満の子ども両足間）における％ BF の精度を比較検討し，いずれのの対象者数を確保し，さらに推定式の精度を高める必要

測定器具も顕著な差異を生じることなく％ BF が推定でがあると考えられる．

る．この問題に対して Rutherford et.al

及び奥野

34）

きたと報告している．したがって，HHBI は他の BI の測

結語

定法と同等の精度で身体組成評価が可能であると考えら

本研究は，日本人の幅広い年齢層の子どもの身体組成

れる．
22）

の報告と同様に，Validation 群にを安全かつ短時間で簡便に評価するために，HHBI におおいて，DDT から求めた FFM を従属変数，HHBI 法にける日本人の子どもの FFM 推定式の作成を試み，そのよるインピーダンス・インデックス，体重及び年齢を独FFM 推定式の交差妥当性についても検討し，以下の結立変数として重回帰分析を行い，その結果，男女ともに果が得られた．

本研究は，吉村ら

2

精度の高い FFM 推定式（決定係数，男子：R = 0 . 972，
女子：R 2 = 0 . 971）が得られた．我が国においても，こ１．Validation 群から求めた FFM 推定式は，男女ともれまでに子どもの身体組成評価を BI による身体密度，に精度の高い推定式が得られた．
（男子；R 2 = 0 . 972，

FM，FFM 及び％ BF の推定式が報告されている 17 ‑ 19 , 21）．

）
女子；R 2 = 0 . 971（p< 0 . 001）

しかし，これらの研究で得られた推定式には，年齢は考慮されていない．緒言で前述したように，原ら 25）は BI

２．FFM 推 定 式 の 交 差 妥 当 性 に つ い て，Cross-で測定した身体組成評価には年齢や性差を考慮する必要

validation 群から求めた FFM と DDT（妥当基準）かがあることを指摘している．したがって，本研究は我がら求めた FFM を Bland-Altman 分析による系統誤差

国において，子どもの年齢や性差を考慮して推定式を作の有無について検討した結果，両者間の FFM に有成した初めての研究であると考えられる．さらに本研究

意な系統誤差は認められなかった．

の Validation 群で作成した推定式における SEE は，男子
1 . 84 kg，女子 1 . 83 kg であり，吉村ら 22）が成人を対象に

３．最終的な FFM 推定式（ﬁnal equation）においても，作成した推定式の SEE（男性 2 . 10 kg，女性 1 . 90 kg）より

男女ともに精度の高い推定式が得られた．
（男子；

も低値を示した．また Pribyl.et.al 23）のアメリカ人大学生）
R 2 = 0 . 968，女子；R 2 = 0 . 942（p< 0 . 001）

を対象に HHBI から求めた％ BF と空気置換法によって求めた％ BF との相関関係（r= 0 . 950）と比較し，本研究以上のことから，本研究で作成した HHBI による子どで作成した推定式から求めた FFM と DDT から求めたもの FFM 推定式は，日本の幅広い年齢層の子どもの身FFM との相関関係の方が男女ともに優れていた（男子：

体組成評価法として優れた評価法であると考えられる．

r= 0 . 986，女子：r= 0 . 969，Fig.１）．以上のことから，
利益相反自己申告：申告すべきものはなし

本研究で作成した HHBI による FFM 推定式の精度の高さが示唆された．

なお本研究の一部は，日本発育発達学会第 11 回大会

本研究は，交差妥当性について検討するため，Cross32）による系統誤差の（静岡産業大学），2013 年３月および第 15 回日韓健康教有無について検討した．この手法は実証的妥当性を検討

育シンポジウム兼第 61 回日本教育医学大会（大韓民国，する手法であり，妥当基準となる DDT から求めた FFM

韓国済州大学）2013 年８月において発表した．

validation 群から Bland-Altman 分析と HHBI による FFM 推定式から得られた FFM の平均値
が横軸，DDT から求めた FFM と HHBI による FFM 推
定式から得られた FFM の差が縦軸となる（Fig.２）．その結果，男子はすべての対象者が mean ± 2 SD 以内に位
14

健康支援
第20巻1号

文

9‑16，2018

献への応用− Q ＆ A による解説−．筑波大学体育科

１）Roche AF, Heymsfield SB, Lohman TG: Human

学系紀要 , 2000；23 : 13 - 19 .

body composition, Human Kinetics, 1996 ; 63 - 78 .

14）田中喜代次 , 中塘二三生 , 大河原一憲 , 増尾善久：生２）田中喜代次 , 木塚朝博 , 大藏倫博：健康づくり ･ 介

体電気インピーダンス（BI）法の有用性と利用限界．

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