NCBKF Stupnicki

e-Wydawnictwo Narodowego Centrum Badania Kondycji Fizycznej j
Relacje wagowo-wzrostowe i stosowanie wskaźnika BMI
u dzieci i młodzieży
Romuald Stupnicki
Wyższa Szkoła Kultury Fizycznej i Turystyki w Pruszkowie
STRESZCZENIE. Przedstawiono genezę, zakres stosowalności u dzieci i młodzieży oraz ograniczenia dotyczące wskaźnika BMI. Podano warunki, jakie powinny być spełnione w ustalaniu
norm wszelkich wskaźników wagowo-wzrostowych: populację referencyjną powinny stanowić osoby niewykazujące nadmiaru bądź niedoboru tkanki tłuszczowej. Przedstawiono
wartości referencyjne w postaci siatek centylowych i rów-nań odniesionych do wieku dzieci
i młodzieży w zakresie 6 – 20 lat. Podano również zalecenia dotyczące stosowania unormowanych wartości BMI, jeżeli miary sprawności lub stanu zdrowia mają być odniesione do BMI.
Wprowadzenie
Koncepcja BMI opracowana przez Queteleta polegała
Nadwaga i otyłość, narastająca zwłaszcza u dzieci i mło-
na założeniu, że masa ciała jest proporcjonalna do kwadra-
dzieży, jest obecnie jednym z najpoważniejszych proble-
tu wysokości ciała. Założenie to może być uznane za po-
mów, gdyż może skutkować otyłością i wieloma chorobami
prawne u dorosłych (aczkolwiek są liczne odstępstwa), ale
w życiu dorosłym (Branca i wsp., 2007; Friedman i wsp.,
nie u dzieci i młodzieży, u których potęga, do której należy
2007; Stettler i Iotova, 2010). Do ich wykrywania u dzieci
podnieść wysokość ciała, aby uzyskać proporcjonalność
i młodzieży najpowszechniej stosuje się wskaźnik BMI
masy ciała, zmienia się w przebiegu rozwoju od poniżej 2
(Body Mass Index), co wielu autorów uzasadnia tym, że
aż do powyżej 3. Oznacza to, że w przebiegu wzrastania
jest łatwy do obliczenia i względnie wysoko skorelowany
BMI nie odzwierciedla rzeczywistych proporcji masy do
z zawartością tkanki tłuszczowej (Ikeda i wsp., 2006; Rolland-
wysokości ciała.
Cachera, 2011). Należy od razu podkreślić, że oba argu-
Aby właściwie zrozumieć istotę i możliwości użycia
menty można łatwo podważyć; łatwość obliczenia nie ma
wskaźnika BMI, należy wziąć pod uwagę historię jego za-
żadnego związku z trafnością wskaźnika, a więc z tym, czy
stosowań. W roku 1988 Bray i Gray opublikowali dane
wskaźnik jest rzetelną miarą, współczynnik korelacji zaś
dotyczące zależności między zapadalnością dorosłych na
zależy od zakresu korelowanych wartości. Z tych powodów
różne choroby cywilizacyjne a wielkością BMI. Dane te
wskaźnik BMI jest jednak również często krytykowany
zostały wykorzystane przez Światową Organizację Zdrowia
(por. np. www.medonet.pl).
(WHO) do porównywania różnych populacji pod względem
Niewłaściwe jest przypisywanie wskaźnikowi BMI moż-
ryzyka tych chorób. W założeniu, wskaźnik BMI nie był
liwości oszacowania zawartości tkanki tłuszczowej (Flegal
zatem przeznaczony do oceny indywidualnych przypadków,
i Ogden, 2011). W badaniach na kobietach o zróżnicowa-
a jedynie większych zbiorowości. Ponadto, ocena taka do-
nej aktywności fizycznej (Sempolska i Stupnicki, 2007),
tyczy wyłącznie populacji osób dorosłych, gdyż nie stwier-
mających prawidłową wartość wskaźnika BMI, aż 34%
dzono dotąd zależności między BMI dzieci i młodzieży a ich
miało nadmiar tkanki tłuszczowej (ponad 25%), zaś u ba-
zapadalnością na choroby cywilizacyjne.
danych przez nas dziewcząt odsetek ten wyniósł aż 44%,
a u chłopców ok. 8% (Tomaszewski i wsp., 2013).
Zależność między masą a wysokością ciała
O ile wysokość ciała zależy głównie od czynników
Adres do korespondencji:
Prof. Romuald Stupnicki, ul. Stryjenskich 10/199, 02-791 Warszawa
E-mail: [email protected]
genetycznych, a tylko w pewnym stopniu od czynników
środowiskowych, o tyle masa ciała – odwrotnie, czynniki
R.Stupnicki / e-Wydawnictwo NCBKF, 2014:33-38
34
środowiskowe są tu decydujące. Abstrahując od przyczyn
należy odnieść do wysokości ciała i porównać z danymi
tego stanu rzeczy (uwarunkowania ewolucyjne), w masie
uzyskanymi od osób z prawidłową zawartością tkanki tłusz-
ciała można wyróżnić dwa elementy: fizjologiczny („na-
czowej przedstawionymi na rycinie 2.
leżny”) i nadmiarowy („balastowy” – ponadfizjologiczna
Jak wynika z krzywoliniowego przebiegu zależności
zawartość tkanki tłuszczowej). Pytanie, czy dana osoba ma
przedstawionej na ryc. 2 i jak wspomniano we Wprowadze-
„prawidłową” masę ciała, należy zatem zastąpić innym:
niu, żaden wskaźnik oparty na stałej potędze wysokości ciała
czy ma „prawidłową” zawartość tkanki tłuszczowej, a więc
nie będzie rzetelną miarą proporcji wagowo-wzrostowej.
należy odnieść się do odpowiednich norm. Tu napotykamy
Niemniej jednak, przedstawione powyżej warunki popraw-
trudność, gdyż nie ma powszechnie obowiązujących, uzna-
nego wyznaczenia zależności masa ciała/wysokość ciała
nych norm zawartości tkanki tłuszczowej u dzieci i młodzie-
odnoszą się także do wszelkich wskaźników wagowo-wzro-
ży. Opierając się na wielu rozmaitych źródłach, w 2009 r.
stowych, jak np. BMI. Jest to uzasadnione tym, że normy
zaproponowano przedziały prawidłowej zawartości tkanki
takich wskaźników, czyli zakresy wartości zalecanych
tłuszczowej dla wieku 6 – 20 lat (Stupnicki i wsp., 2009).
(takich, jakie „powinny być”), powinny być wyznaczane
Poniżej przedstawiono siatki centylowe obliczone na pod-
dla osób niemających balastowego nadmiaru tkanki tłusz-
stawie tych przedziałów (ryc. 1).
czowej. Tylko takie osoby mogą stanowić poprawną grupę
Aby poprawnie określić zależność między masą a wy-
odniesienia. Ten warunek jest najczęściej ignorowany, co
sokością ciała, należy więc najpierw wyselekcjonować te
prowadzi do zalecania nierzetelnych wartości odniesienia.
osoby, u których zawartość tkanki tłuszczowej mieści się
Podsumowując, posługiwanie się siatkami obrazującymi
w prawidłowych granicach. Tylko dane od takich osób
bezpośrednią zależność masy od wysokości ciała jest bar-
posłużą do wyznaczenia „normy” wagowo-wzrostowej.
dziej właściwe w indywidualnej ocenie niż stosowanie
Pamiętając, że przy prawidłowym przebiegu rozwoju masa
wskaźnika BMI. Jak wspomniano wyżej, wskaźnik BMI
ciała powinna zależeć od osiąganej w danym momencie
powinien być bowiem stosowany tylko do oceny grup, a nie
wysokości ciała, a nie od wieku, masę ciała danej osoby
indywidualnych przypadków.
25
%
25
%F
DZIEWCZĘTA
24
23
97
90
22
%
24
%F
CHŁOPCY
23
97
22
75
21
50
20
90
21
75
20
o
19
25
18
10
3
17
19
50
18
25
17
16
16
15
15
14
14
13
13
12
12
11
11
10
3
10
10
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Wiek - lata
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Wiek - lata
Ryc. 1. Siatki centylowe procentowej zawartości tkanki tłuszczowej u dziewcząt i chłopców w wieku szkolnym (na podstawie: Stupnicki i wsp., 2009)
BMI u dzieci i młodzieży
kg
110
35
kg
100
Dziewczęta
97
97
100
90
Chłopcy
90
90
75
75
90
50
50
80
25
25
10
3
80
10
3
70
70
60
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
10
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200 cm
Ryc. 2. Siatki centylowe zależności masy od wysokości ciała dziewcząt i chłopców o prawidłowej zawartości tkanki tłuszczowej (Stupnicki i wsp., 2009)
Normy wskaźnika BMI w zakresie wieku szkolnego
Powszechność stosowania wskaźnika BMI u dzieci
do obniżonej wykrywalności nadwagi i otyłości (Shields
i Tremblay, 2010); normy Cole’a okazały się znacznie za-
i młodzieży narzuca wymóg rzetelności norm. Omówione
wyżone dla chłopców w porównaniu z przedstawionymi
wyżej kryteria nie były jednak dotychczas użyte w dostęp-
tu danymi.
nym piśmiennictwie; praca opublikowana w roku 2013 przez
nasz zespół (Tomaszewski i wsp., 2013) była pierwszą taką
Tab. 1. Mnożniki odchyleń standardowych do równań 1 – 2a
użytych do uzyskania wykresów przedstawionych na ryc. 4
publikacją. Odpowiednie siatki centylowe dla dziewcząt
Niedowaga Nadwaga
i chłopców przedstawiono na ryc. 3.
Siatki centylowe obrazują odsetki osób posiadających
„prawidłową” zawartość tkanki tłuszczowej i osiągających
Otyłość
Dziewczęta
-1,2
2,35
4,5
Chłopcy
-0,9
2,15
4,0
określone wartości wskaźnika BMI. Siatki te powinny stanowić odniesienie dla danych dotyczących dzieci i mło-
Posługiwanie się wskaźnikiem BMI
dzieży. Niemniej jednak, wartości 97. centyla dla wieku
Wyniki testów sprawności fizycznej, wskaźników stanu
19 – 20 lat są niemal równe wartości BMI = 25, przyjętej
zdrowia itp. często odnosi się do wartości BMI. O ile jed-
jako graniczna dla dorosłych, powyżej której mieści się
nak u dorosłych można w tym celu użyć bezpośrednio war-
nadwaga. Aby jednak umożliwić „płynne przejście” od
tości wskaźnika BMI (bo normy dla dorosłych są przyjęte
wartości przedstawionych w powyższych siatkach centy-
za stałe, niezależne od wieku), o tyle u dzieci i młodzieży
lowych do norm dla dorosłych, zastosowano odpowiednie
nie można tego zrobić, bo np. BMI równe 18,5 jest u doro-
współczynniki (tab. 1), przez które należy mnożyć odchy-
słego na granicy niedowagi, u 8-letniego chłopca zaś będzie
lenia standardowe wartości BMI obliczone z równań w na-
wskazywać na otyłość. Wartości BMI dzieci i młodzieży
stępnej sekcji. Odpowiednie wykresy pokazano na ryc. 4.
należy zatem wyrażać w tzw. wartościach unormowanych
Podobne założenie przyjęli Cole i wsp. (2007), którzy jed-
(z) obliczanych wg wzoru: z = (x – M) / SD , gdzie x jest
nak posłużyli się populacją nie wyselekcjonowaną pod
wartością cechy zmierzoną dla danej osoby, M jest średnią
względem zawartości tkanki tłuszczowej, co doprowadziło
wartością tej cechy dla danego wieku, a SD – odchyleniem
R.Stupnicki / e-Wydawnictwo NCBKF, 2014:33-38
36
BMI
25
25
97
24
23
90
23
22
75
22
BMI
DZIEWCZĘTA
24
21
50
20
BMI
97
90
BMI
CHŁOPCY
75
21
20
50
19
25
4
25
19
10
18
3
17
18
10
17
3
16
16
15
15
14
14
13
13
12
12
6
7
8
6
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Wiek - lata
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Wiek - lata
Ryc. 3. Siatki centylowe wartości wskaźnika BMI dziewcząt i chłopców o prawidłowej zawartości tkanki tłuszczowej
(Tomaszewski i wsp., 2013)
BMI
BMI
DZIEWCZĘTA
32
CHŁOPCY
32
31
31
30
30
OTYŁOŚĆ
29
29
28
28
NADWAGA
27
OTYŁOŚĆ
27
26
26
25
25
24
24
23
23
NADWAGA
22
22
NORMA
21
20
20
19
19
18
18
17
17
16
16
15
NIEDOWAGA
NORMA
21
NIEDOWAGA
15
14
14
13
13
12
12
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Ryc. 4. Graniczne wartości BMI do oceny niedowagi, nadwagi i otyłości dziewcząt i chłopców
BMI u dzieci i młodzieży
37
standardowym tej cechy dla danego wieku (Stupnicki i wsp.,
Aby zilustrować powyższe wywody, na ryc. 5 pokazano
2009). Ten ogólny wzór jest nieco bardziej skomplikowany
wykresy zależności między prędkością biegu na 1000 m
w przypadku BMI, bo wielkości M i SD są wyznaczane nie
a BMI chłopców w wieku 12 – 18 lat. Brak znamiennej
dla kategorii wieku, lecz jako funkcja wieku, a ponadto
korelacji dla surowych wartości BMI, natomiast w wyniku
wartości BMI muszą być zlogarytmowane. Równania śred-
zastosowania unormowanych wartości BMI otrzymano
nich logarytmów BMI i odpowiednich odchyleń standar-
wysoce znamienną ujemną korelację.
dowych, w których W oznacza wiek, są następujące:
Dziewczęta
Średnia log (BMI) = 1.228 - 0.03083·W + 0.003752·W 2 - 0.0001·W 3
SD log (BMI ) = -0.0946 + 0.03·W - 0.002032·W 2 +0.000043·W 3
{1}
{1a}
Chłopcy
Średnia log (BMI) = 1.222 - 0.034·W + 0.00415·W 2 - 0.000112·W 3
SD log (BMI ) = -0.0024 + 0.00454·W - 0.000115·W 2
{2}
{2a}
Podsumowanie
Podany poniżej przykład obliczeń ułatwi zrozumienie
zagadnienia. Obliczenia te są łatwe do przeprowadzenia
Zapobieganie nadwadze i otyłości dzieci i młodzieży
w Excelu; należy tylko pamiętać o tym, że podane w rów-
jest jednym z najważniejszych zadań prozdrowotnych. Aby
naniach współczynniki nie mogą być zaokrąglane.
właściwie ocenić, czy nadwaga ma miejsce, konieczne jest
Przykład:
oznaczenie zawartości tkanki tłuszczowej w ciele, bo zagro-
Chłopiec w wieku 12,7 lat (w dziesiętnych częściach
roku, nie 12 lat i 7 miesięcy!), wysokość ciała 162 cm, masa
2
żenia zdrowia wynikają z nadmiaru tłuszczu, a nie masy
ciała. Powszechnie stosowany wskaźnik BMI nie nadaje
się do tego celu, gdyż nie odzwierciedla należycie zawar-
ciała 54,3 kg; BMI = 54,3 / 1,62 = 20,7.
Obliczenie wartości unormowanej:
z = (log(20,7) – (1.222 – 0.034·12,7 + 0.00415·12,7 2 – 0.000112·12,7 3)) / (-0.0024 + 0.00454·12,7 – 0.000115·12,7 2)
z = 2,33
Jak widać z siatek na ryc. 3 i 4, wartość BMI równa 20,7
tości tkanki tłuszczowej. Ponieważ jednak wskaźnik ten
u chłopca w wieku 12,7 lat (a więc nieco ponad 12 lat i 8
jest w powszechnym użyciu, jego normy dla dzieci i mło-
miesięcy) wskazuje na nadwagę. Taka sama wartość BMI
dzieży powinny być wyznaczone dla osób o prawidłowej
u np. 15-letniego chłopca byłaby w granicach normy, nie
zawartości tkanki tłuszczowej, stanowiących zatem popu-
można zatem bezpośrednio porównywać dzieci i młodzieży
lację odniesienia (referencyjną). W niniejszym opracowa-
w różnym wieku pod względem surowych wartości BMI,
niu przedstawiono takie normy. Niezależnie jednak od po-
a jedynie za pomocą wartości unormowanych.
prawnej konstrukcji tych norm, należy pamiętać o tym, że
m/s
m/s
r = -0.133
5.5
5.5
5.0
5.0
4.5
4.5
4.0
4.0
3.5
3.5
3.0
3.0
2.5
r = -0.319***
2.5
BMI
2.0
z BMI
2.0
10
15
20
25
30
-4.0
-2.0
0.0
2.0
4.0
6.0
Ryc. 5. Zależności między prędkością biegu na 1000 m a BMI (z lewej) lub unormowanymi wartościami BMI (z prawej)
chłopców w wieku 12 – 18 lat (n = 186)
R.Stupnicki / e-Wydawnictwo NCBKF, 2014:33-38
38
wskaźnik BMI nie nadaje się do oceny danej osoby, a tylko
do porównawczej oceny większych zespołów – grup społecznych, populacji itp. Należy również pamiętać o tym, że
żaden wskaźnik wagowo-wzrostowy nie zastąpi bezpośredniego oznaczenia zawartości tkanki tłuszczowej, co dzięki
dostępności tanich urządzeń wykorzystujących pomiar bioimpedancji (BIA) nie stanowi obecnie przeszkody.
Piśmiennictwo
1. Branca F., Nikogosian H., Lobstein T. The challenge of obesity in the WHO European Region and the strategies for response,
World Health Organization, 2007
www.euro.who.int/data/assets/pdf_file/0008/98243/E89858.pdf
2. Bray G.A., Gray D.S. Obesity. Part I-Pathogenesis. West. J.
Med., 1988, 149(4): 429-441.
3. Cole T.J., Flegal K.M., Nicholls D., Jackson A.A. Body mass
index cut offs to define thinness in children and adolescents: international survey. BMJ, 2007, 335(7612):166-167.
4. Flegal K.M., Ogden C.L. Childhood obesity: are we all speaking the same language? Adv. Nutr. 2011, 2:159S-166S.
5. Freedman D.S., Zuguo M., Srinivasan S.R., Berenson G.S.,
Dietz W.H. Cardiovascular risk factors and excess adiposity among
overweight children and adolescents: the Bogalusa Heart Study.
J. Pediatr., 2007, 150(1):12-17.
6. Ikeda J.P., Crawford P.B., Woodward-Lopez G. BMI screening in schools: helpful or harmful. Health Educ. Res., 2006, 21(6):
761-769.
7. Rolland-Cachera M.F. Childhood obesity: current definitions
and recommendations for their use. Int. J. Pediatr. Obes., 2011, 6:
325-331.
8. Shields M., Tremblay M.S. Canadian childhood obesity estimates based on WHO, IOTF and CDC cut-points. Int. J. Pediatr.
Obes. 2010, 5(3):265-273.
9. Stettler N., Iotova V. Early growth patterns and long-term obesity risk. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care, 2010, 13:294-299.
10. Sempolska K., Stupnicki R. Relative fat content in young
women with normal BMI but differing in the degree of physical
activity. Roczniki PZH, 2007 58(l):333-338.
11. Stupnicki R., Dobosz J., Tomaszewski P. Ilościowa analiza
zmiennych w przebiegu rozwoju. W: Charzewska J. (red.): Metody
statystyczne w antropologii. AWF Warszawa, 2003, s. 33-43.
12. Stupnicki R., Tomaszewski P., Milde K., Czeczelewski J.,
Lichota M., Głogowska J. Body fat-based weight norms for children
and youths. Ped. Endocrinol. Diabetol. Metab., 2009, 15:141-145.
13. Tomaszewski P., Stupnicki R., Milde K. Body Mass Index –
proposed norms for children and youths. Papers Anthropol., 2013,
22:203-213.
14. www.medonet.pl/zdrowie-na-co-dzien,artykul,1688374,1,
bmi-nie-jest-miarodajne,index.html