किशोरावस्था में बॉडी फैट फॉर्मूले: प्यूबर्टी के दौरान कितने सटीक हैं?

मानक बॉडी मास इंडेक्स (BMI) कटऑफ और मानवशास्त्रीय (एन्थ्रोपोमेट्रिक) बॉडी फैट अनुमान सूत्र किशोरों के समूह-स्तरीय स्क्रीनिंग मेट्रिक्स के लिए उचित विकल्प हैं, लेकिन व्यक्तिगत ट्रैकिंग के लिए उनकी सटीकता प्यूबर्टी (यौवन) के विकास के दौरान काफी घटती-बढ़ती रहती है [3, 13, 14]। फैट-फ्री मास (FFM) संरचना में तेज़ी से होने वाले बदलाव—जो हाइड्रेशन स्तरों में बदलाव, कंकाल के मिनरलाइजेशन और लिंग-विशिष्ट हार्मोनल परिवर्तनों के कारण होते हैं—अक्सर स्किनफोल्ड समीकरणों और दो-कंपार्टमेंट बॉडी कंपोज़िशन मॉडल को पक्षपाती (बायस्ड) बना देते हैं [14, 17]।।

प्यूबर्टल ग्रोथ और कंपोज़िशनल बदलाव

किशोरावस्था में बड़े शारीरिक और संरचनात्मक बदलाव होते हैं जो शरीर की संरचना के आकलन को जटिल बना देते हैं [14]। यौन परिपक्वता से पहले, वयस्कों की तुलना में बच्चों के फैट-फ्री मास में पानी की मात्रा अधिक और हड्डियों में खनिज (बोन मिनरल) की मात्रा कम होती है [14]। जैसे-जैसे प्यूबर्टी आगे बढ़ती है, फैट-फ्री मास का घनत्व और अनुपात स्पष्ट रूप से बदल जाता है [14]।

प्यूबर्टी की शुरुआत को चिकित्सकीय रूप से टैनर स्टेज 2 तक पहुंचने के रूप में परिभाषित किया जाता है, जिसे लड़कियों में ब्रेस्ट बडिंग (थेलार्के, स्टेज B2) या लड़कों में 4 mL या उससे अधिक टेस्टिकुलर वॉल्यूम द्वारा पहचाना जाता है [1]। लड़कियों में, एड्रेनार्के (एड्रिनल एण्ड्रोजन DHEA और DHEAS में परिपक्वता वृद्धि) आमतौर पर गोनाडार्के से पहले होता है [9]। महिला परिपक्वता का सामान्य क्रम विकास त्वरण (ग्रोथ एक्सेलेरेशन) से प्यूबार्के, थेलार्के, पीक ग्रोथ वेलोसिटी और मेनार्के तक आगे बढ़ता है [9]। थेलार्के (B2) से मेनार्के तक की औसत अवधि 2.34 वर्ष (1.03 वर्ष के मानक विचलन के साथ) होती है, हालांकि ब्रेस्ट डेवलपमेंट और मेनार्के के समय के बीच संबंध कम (r = 0.17) होता है, और प्यूबर्टी के सभी चरणों को पूरा करने की कुल समय सीमा 1.5 से 6 वर्ष से अधिक तक हो सकती है [9]। अमेरिकी जनसांख्यिकीय डेटा इंगित करता है कि ब्रेस्ट स्टेज 2 की शुरुआत की औसत आयु अफ्रीकी अमेरिकियों में 8.8 वर्ष, हिस्पैनिक्स में 9.3 वर्ष और गैर-हिस्पैनिक गोरों और एशियाई लोगों में 9.7 वर्ष है, जबकि निम्न और मध्यम आय वाले देशों में यह अनुमानित रूप से 10.4 वर्ष है [9]।

प्यूबर्टी का समय ऊर्जा भंडार और हार्मोनल सिग्नलिंग से निकटता से जुड़ा हुआ है [1, 8]। अधिक एडिपोसिटी (शरीर की वसा) केंद्रीय तंत्रों (सेंट्रल मैकेनिज्म)—जहां बढ़ा हुआ लेप्टिन गोनाडोट्रोपिन-रिलीजिंग हार्मोन (GnRH) पल्सेटिलिटी और गोनाडोट्रोपिन स्राव को बढ़ाता है—और परिधीय तंत्रों (पेरिफेरल मैकेनिज्म), जहां इंसुलिन प्रतिरोध और हाइपरइंसुलिनमिया सेक्स हार्मोन उत्पादन को उत्तेजित करते हैं, के माध्यम से प्यूबर्टी की जल्द शुरुआत से जुड़ी है [8]। लड़कियों की लॉन्गिट्यूडनल ट्रैकिंग में, बायोइम्पीडेंस द्वारा मापा गया बॉडी फैट प्रतिशत प्यूबर्टी से छह महीने पहले 18% से कम देखा गया, जो तीन महीनों में 2.85% बढ़कर टैनर स्टेज B2 से पहले 20% से अधिक हो गया, और शुरुआत के बाद 22% या उससे अधिक बना रहा [1]। किशोरावस्था के विकास उछाल (ग्रोथ स्पर्ट) के दौरान पीक ग्रोथ वेलोसिटी लड़कियों में 11–12 वर्ष की आयु के बीच (8–12 वर्ष की आयु के बीच थेलार्के के बाद) और लड़कों में 13–14 वर्ष की आयु के बीच (9.5–14 वर्ष की आयु के बीच टेस्टिकुलर वृद्धि ≥4 mL वॉल्यूम या ≥2.5 cm लंबाई के बाद) होती है [8]।

मानक BMI कटऑफ की विश्वसनीयता

क्योंकि BMI पूरी तरह से कुल शरीर के वजन और ऊंचाई पर निर्भर करता है, यह प्यूबर्टल ग्रोथ स्पर्ट के दौरान एडिपोज़ टिशू के विस्तार और लीन मास की वृद्धि के बीच अंतर नहीं कर पाता है [3, 13]। हालांकि, बढ़ी हुई एडिपोसिटी के स्क्रीनिंग टूल के रूप में, उम्र-आधारित BMI कटऑफ उन मॉडलों के समान ही प्रदर्शन करते हैं जो स्पष्ट रूप से प्यूबर्टल स्टेजिंग को शामिल करते हैं [3]।

368 स्वस्थ कोकेशियान युवाओं (8.5–15.5 वर्ष की आयु) के एक क्रॉस-सेक्शनल अध्ययन में, केवल उम्र के आधार पर गणना किए गए BMI कटऑफ ने दोनों लिंगों में 86% संवेदनशीलता (सेंसिटिविटी) के साथ उच्च डुअल-एनर्जी एक्स-रे एब्जॉर्पशनमेट्री (DXA) एडिपोसिटी (पुरुषों में ≥25% बॉडी फैट और महिलाओं में ≥35% के रूप में परिभाषित) की पहचान की, साथ ही पुरुषों में 89% और महिलाओं में 97% विशिष्टता (स्पेसिफिसिटी) दर्ज की गई [3]। उम्र और प्यूबर्टल स्टेज दोनों को शामिल करने के लिए इन BMI कटऑफ को समायोजित करने पर पुरुषों में 90% और महिलाओं में 88% संवेदनशीलता (दोनों में 92% विशिष्टता के साथ) प्राप्त हुई, जो कि केवल उम्र-आधारित मानदंडों से सांख्यिकीय रूप से बेहतर नहीं थी [3]। इसके अलावा, बोगलुसा हार्ट स्टडी के 5–17 वर्ष की आयु के 6,725 युवाओं के मूल्यांकन में, उम्र- और लिंग-समायोजित BMI ने मानक स्किनफोल्ड समीकरणों द्वारा अनुमानित प्रतिशत बॉडी फैट की तुलना में कार्डियोमेटाबोलिक जोखिम मार्करों (लिपिड, लिपोप्रोटीन, इंसुलिन और रक्तचाप सहित) के साथ थोड़े मजबूत संबंध प्रदर्शित किए [13]।

मैच्योरिटी स्टेज के अनुसार स्किनफोल्ड समीकरण

मानवशास्त्रीय समीकरण विशिष्ट शारीरिक अंगों पर त्वचा के नीचे की वसा (सबक्यूटेनियस एडिपोज़ टिशू) की मोटाई को मापने के लिए कैलिपर्स का उपयोग करते हैं, और इन मानों को अनुमानित शरीर घनत्व या बॉडी फैट प्रतिशत (%BF) में बदलते हैं [11, 14, 15]। स्लॉटर और उनके सहयोगियों (1988) द्वारा विकसित सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले बाल चिकित्सा (पीडियाट्रिक) मॉडल, अंडरवाटर वेइंग या स्थिर आइसोटोप कमजोर पड़ने के मुकाबले मूल्यांकन किए गए 8–18 वर्ष की आयु के 242 स्वस्थ युवाओं के नमूने का उपयोग करके बनाए गए थे [14, 15]। ये समीकरण ट्राइसेप्स (TR) और सबस्कैपुलर (SE) स्किनफोल्ड का उपयोग करते हैं:

• लड़कियां (सभी उम्र): %BF = 1.33(TR + SE) - 0.013(TR + SE)^2 - 2.5 [11]
• लड़के (सभी उम्र): %BF = 1.21(TR + SE) - 0.008(TR + SE)^2 + I (जहां I परिपक्वता अवस्था और नस्ल के आधार पर एक इंटरसेप्ट समायोजन है) [11]

स्लॉटर समीकरण स्पष्ट रूप से परिपक्वता के चरणों (प्री-प्यूबेंट से पोस्ट-प्यूबेंट तक) में FFM के बदलते घनत्व को ध्यान में रखने के लिए डिज़ाइन किए गए थे [14]। आयु-समायोजित शरीर घनत्व मानदंडों के विरुद्ध मूल्यांकित 8–17 वर्ष की आयु के 122 युवाओं को शामिल करते हुए जान्ज़ एट अल. द्वारा किए गए क्रॉस-सत्यापन अनुसंधान में, स्लॉटर स्किनफोल्ड समीकरणों ने उच्च इंट्राक्लास विश्वसनीयता सहसंबंध (ICCs = 0.98–0.99) और वैधता सहसंबंध (r = 0.79–0.99) प्रदर्शित किए, जिसमें प्रतिशत बॉडी फैट के लिए अनुमान की मानक त्रुटियां (SEE) और कुल त्रुटियां 3.5% और 4.6% के बीच थीं [14]। हालांकि, इस मूल्यांकन ने पुरुषों में स्किनफोल्ड समीकरण और यौन परिपक्वता स्तर के बीच एक महत्वपूर्ण परस्पर क्रिया की भी पहचान की, और महिलाओं के वैकल्पिक ट्राइसेप्स-प्लस-काफ स्किनफोल्ड समीकरण मानदंड माप से काफी भिन्न थे [14]।

व्यापक बाल चिकित्सा आबादी में चार-कंपार्टमेंट मॉडल या DXA के विरुद्ध मूल्यांकन किए जाने पर, पारंपरिक स्किनफोल्ड समीकरण अलग-अलग सीमाएं प्रदर्शित करते हैं [10, 11, 13, 15]:

• एडिपोसिटी-आधारित पूर्वाग्रह (बायस): पीडियाट्रिक रोसेटा बॉडी कंपोजिशन प्रोजेक्ट (1,169 युवा) में, स्लॉटर समीकरणों ने DXA बॉडी फैट प्रतिशत (r = 0.90) के साथ अत्यधिक सहसंबंधित किया, लेकिन जब सबस्कैपुलर और ट्राइसेप्स स्किनफोल्ड का योग 50 mm तक पहुंच गया या उससे अधिक हो गया, तो लड़कों में बॉडी फैट का 12 प्रतिशत अंक और लड़कियों में 6 प्रतिशत अंक अधिक अनुमान लगाया गया [13]।
• ऐतिहासिक 4-स्किनफोल्ड सूत्र: चार स्किनफोल्ड (बाइसेप्स, ट्राइसेप्स, सबस्कैपुलर, सुप्रािलियाक; जैसे ब्रुक 1971 या डर्निन और वोमर्सली 1974) पर निर्भर पुराने समीकरण DXA के साथ उच्च सहसंबंध (r = 0.71 से 0.98) प्रदर्शित करते हैं, लेकिन कमजोर सहमति दिखाते हैं, जिससे फैट मास के लिए 2.4 kg, फैट-फ्री मास के लिए -1.9 kg और बॉडी फैट प्रतिशत के लिए 6.3% का औसत अंतर उत्पन्न होता है [15]। 835 स्वस्थ बच्चों और नैदानिक स्थितियों वाले 254 युवाओं में मूल्यांकन किए गए नए अद्यतन बाल चिकित्सा समीकरणों ने इस सहमति को सुधारकर फैट मास के लिए 0.2 kg, फैट-फ्री मास के लिए 0.4 kg और बॉडी फैट प्रतिशत के लिए 0.0% का औसत अंतर कर दिया [15]।
• नैदानिक और जनसंख्या परिवर्तनशीलता: फेनिलकेटोनुरिया (PKU) से पीड़ित 59 किशोरियों में, स्लॉटर समीकरणों ने एयर डिस्प्लेसमेंट प्लेथिस्मोग्राफी (BOD POD) के विरुद्ध सबसे खराब सटीकता प्रदर्शित की, जिसमें -7.7 ± 7.4% का औसत अंतर, 19% की औसत प्रतिशत त्रुटि और 0.3 का कॉनकॉर्डेंस सहसंबंध गुणांक (CCC) दिखा [10]। इसके विपरीत, पीटरसन के समीकरण ने BOD POD से कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं दिखाया (P = 0.23, औसत अंतर 0.76 ± 4.8%, CCC = 0.8), जबकि लोफ्टिन के TAAG समीकरण में सबसे कम औसत प्रतिशत त्रुटि (2.2%, CCC = 0.8) थी [10]। एचआईवी से पीड़ित बच्चों और किशोरों में DXA के खिलाफ परीक्षण किए जाने पर स्लॉटर और लोहमैन के पारंपरिक सूत्रों ने भी खराब प्रदर्शन किया [11]।

बायोइलेक्ट्रिकल इम्पीडेंस और मल्टी-कंपार्टमेंट मॉडल

बायोइलेक्ट्रिकल इम्पीडेंस एनालिसिस (BIA) किशोरावस्था के दौरान शरीर की संरचना का आकलन करने के लिए एक अन्य सामान्य फील्ड विधि का प्रतिनिधित्व करता है [4, 17]। सिंगल-फ़्रीक्वेंसी BIA प्रतिरोध (R) को मापता है, जो एक्स्ट्रासेलुलर और इंट्रासेलुलर पानी के वितरण को दर्शाता है, और रिएक्टेंस (Xc) को मापता है, जो सेल मेम्ब्रेन कैपेसिटेंस को दर्शाता है [23]। फेज एंगल (PhA) ज्यामितीय रूप से रिएक्टेंस से प्रतिरोध के अनुपात के कोणीय रूपांतरण से प्राप्त होता है [23]। मसल-लोकलाइज्ड BIA (ML-BIA) विशिष्ट मांसपेशी समूहों का मूल्यांकन करता है: स्थानीयकृत प्रतिरोध में कमी द्रव संचय को दर्शाती है, जबकि रिएक्टेंस और फेज एंगल में कमी टूटी हुई झिल्ली अखंडता को दर्शाती है [23]। पूर्वकाल जांघ (एंटीरियर थाई) पर स्थानीयकृत फेज एंगल माप ने युवा पुरुषों में अल्ट्रासाउंड मांसपेशियों की गुणवत्ता और युवा महिलाओं में मांसपेशियों की शक्ति के साथ संबंध दिखाया है [23]।

अपनी व्यावहारिक उपयोगिता के बावजूद, मानक पूर्ण-शरीर (होल-बॉडी) BIA ने बाल चिकित्सा समूहों में प्रलेखित नैदानिक बाधाएं दिखाई हैं [4, 17]:

• व्यवस्थित कम अनुमान (सिस्टेमैटिक अंडरएस्टिमेशन): 28 अध्ययनों (2-17 वर्ष की आयु को कवर करने वाले) की एक व्यवस्थित समीक्षा में पाया गया कि DXA की तुलना में अधिक वजन और मोटापे से ग्रस्त बाल चिकित्सा आबादी में BIA लगातार फैट मास और बॉडी फैट प्रतिशत को कम आंकता है [4]।
• डिवाइस आर्किटेक्चर: मल्टी-फ़्रीक्वेंसी सेगमेंटल एनालाइज़र (जैसे इनबॉडी 720) इंट्रासेलुलर और एक्स्ट्रासेलुलर पानी के पूल में अंतर करके DXA के साथ बेहतर सहमति प्रदर्शित करते हैं, जबकि सिंगल-फ़्रीक्वेंसी मॉडल हाइड्रेशन के उतार-चढ़ाव और भोजन के तत्काल सेवन के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं [4]।
• एथलीटों में मॉडल मान्यताएं: किशोर एथलीटों (<18 वर्ष) में, ऊतक घनत्व, फेफड़ों की मात्रा और हाइड्रेशन की स्थिति के बारे में मान्यताओं के कारण दो-कंपार्टमेंट और तीन-कंपार्टमेंट मॉडल सटीकता में कमी प्रदर्शित करते हैं, जिससे चार-कंपार्टमेंट मॉडल बेहतर होते हैं [17]। हालांकि DXA अक्सर फील्ड उपकरणों को मान्य करने के लिए मानदंड मानक के रूप में कार्य करता है, फील्ड विधियों की तुलना में विकिरण जोखिम, उच्च लागत और पोर्टेबिलिटी की कमी के कारण मासिक फॉलो-अप के लिए इसका नियमित अनुप्रयोग सीमित है [4, 17]। नतीजतन, तकनीशियन परिवर्तनशीलता और जैविक परिपक्वता से होने वाली त्रुटियों को कम करने के लिए स्किनफोल्ड और BIA जैसी फील्ड तकनीकों को निरंतर जनसंख्या-विशिष्ट सत्यापन की आवश्यकता होती है [17]।