Energie-Masse-Index

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mini|Bild 1: Graphische Darstellung der individu­ellen Zusammen­setzung des Körper­gewichts mini|Bild 2: Fettmasse von Studien­teil­nehmer mini|Bild 3: Körpermasse von Studien­teil­nehmer ohne Fett- und Wasser­masse mini|Bild 4: Energiemasse von Studien­teil­nehmer bezogen auf die Körper­größe in Meter zum Quadrat (EMI) mini|Bild 5: Fettmasse von Studien­teil­nehmern bezogen auf die Körper­größe in Metern zum Quadrat (FMI) mini|Bild 6: BMI von Studien­teil­nehmer mini|Bild 7: Energiebedarf der Studien­teil­nehmer nach EMI Der Energie-Masse-Index (EMI) ist eine Maßzahl für die Bewertung des aoretisch fett- und wasserfreien Körpergewichts eines Menschen in Relation zu seiner Körpergröße. Sie wurde 2012 von Frank Kirchner im Rahmen einer Studie an etwa 100 Teilnehmern in Analogie zu Adolphe Quetelets Body-Mass-Index (BMI) entwickelt. Bisher wird dieser Index nicht allgemein verwendet, seine medizinische Relevanz bisher nicht dargelegt.

Der EMI bezieht die dort so bezeichnete und geschätzte "Muskel- und Knochenmasse" eines Menschen (sog. "Energiemasse") auf das Quadrat seiner Körpergröße. Anders als beim BMI wird diese "Energiemasse" bestimmt, indem man von der Körpermasse die Fettmasse und die Wassermasse subtrahiert. Grundannahme ist, dass Wasser und auch Fett keine energieumsetzenden Substanzen seien, im Gegensatz zur verbleibenden Masse, die als "Energiemasse" bezeichnet wird. Setzt man diese nun ins Verhältnis zur Körperoberfläche, so erhält man den Index. Die Körperoberfläche wird näherungsweise als Quadrat der Körpergröße angesetzt.

Berechnung

Der Energie-Masse-Index wird wie folgt berechnet:

1. Bestimmung des Körperfettanteils in Prozent ($\%_{Fett}$). Zu dessen Bestimmung gibt es mehrere Methoden wie die Calipometrie, die bioelektrische Impedanzanalyse (BIA) und die Dual-Röntgen-Absorptiometrie (DXA) sowie die Hilfsmethode über Umfangsmessungen.
2. Bestimmung der Fettmasse ($m_{Fett}$) in Kilogramm über das Körpergewicht (${\mathit {KG}}$):
   $m_{Fett}={\mathit {KG}}\cdot \%_{Fett}$
3. Bestimmung des fettfreien Körpergewichts Lean body mass ($m_{LBM}$) in Kilogramm:
   $m_{LBM}={\mathit {KG}}-m_{Fett}$
4. Bestimmung des Wasseranteils in Prozent ($\%_{Wasser}$):
   $\%_{Wasser}=0{,}732\cdot (100-\%_{Fett})$
5. Bestimmung der Wassermasse ($m_{Wasser}$) in Kilogramm:
   $m_{Wasser}={\mathit {KG}}\cdot \%_{Wasser}$
6. Bestimmung der Energiemasse ($m_{E}$) in Kilogramm:
   $m_{E}=m_{LBM}-m_{Wasser}$
7. Bestimmung des EMI über die Körpergröße in Meter ($l$):
   ${\mathit {EMI}}={\frac {m_{E}}{l^{2}}}$
8. Kontrollrechnung:
   ${\mathit {BMI}}={\frac {m_{Wasser}}{l^{2}}}+{\mathit {EMI}}+{\mathit {FMI}}$

Analog dieser Berechnung können auch weitere Maßzahlen bestimmt werden.

• Fett-Masse-Index (FMI):
  ${\mathit {FMI}}={\frac {m_{Fett}}{l^{2}}}$
• Lean-Body-Mass-Index (LBMI):
  ${\mathit {LBMI}}={\frac {m_{LBM}}{l^{2}}}$

Beispiel: Mann, Größe: 1,83 m, Gewicht: 100 kg, Fettanteil: 15 %.

Der BMI ist 29,86 kg/m². Ab 30,00 kg/m² liegt definitionsgemäß Adipositas Grad I vor.

$m_{Fett}=100\,kg\cdot 15\,\%_{Fett}=15\,kg$

$m_{LBM}=100\,kg-15\,kg_{Fett}=85\,kg$

$\%_{Wasser}=0{,}732\cdot (100-15\,\%_{Fett})=62{,}22\,\%$

$m_{Wasser}=100\,kg\cdot 62{,}22\,\%_{Wasser}=62{,}22\,kg$

$m_{E}=85\,kg_{LBM}-62{,}22\,kg_{Wasser}=22{,}78\,kg$

${\mathit {EMI}}={\frac {22{,}78\,kg_{E}}{(1{,}83\,m)^{2}}}=6{,}80\,{\frac {kg}{m^{2}}}$

${\mathit {BMI}}={\frac {62{,}22\,kg_{Wasser}}{(1{,}83\,m)^{2}}}+6{,}80\,{\frac {kg}{m^{2}}}+4{,}48\,{\frac {kg}{m^{2}}}=29{,}86\,{\frac {kg}{m^{2}}}$

${\mathit {FMI}}={\frac {15\,kg_{Fett}}{(1{,}83\,m)^{2}}}=4{,}48\,{\frac {kg}{m^{2}}}$

${\mathit {LBMI}}={\frac {85\,kg_{LBM}}{(1{,}83\,m)^{2}}}=25{,}38\,{\frac {kg}{m^{2}}}$

Interpretation

Die BMI-Maßzahl bewertet das Körpergewicht in Relation zur Körpergröße. Die geschieht unabhängig davon, wie sich Körpergewicht zusammensetzt.

Der Energiebedarf eines Menschen wird hauptsächlich über das LBM, die fettfreie Körpermasse (Skelett, Muskulatur, Organe und Blut), bestimmt. Den mit Abstand größten Anteil an dieser Masse hat die Muskulatur, entsprechend wirkt sie sich auch auf das gesamte Körpergewicht aus.

Aktuell ist in den Industriestaaten auch in Zusammenhang mit größer werdendem Bewegungsmangel im Durchschnitt ein Rückgang des Masseanteils der Muskulatur am Körpergewicht gegeben. Übergewichtige Menschen, Diabetespatienten oder Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankung wird eine Gewichtsabnahme empfohlen. Eine Abnahme an Muskelmasse würde jedoch in den vorgenannten Fällen zu einer gesundheitlichen Verschlechterung beitragen. Ziel bei einer Gewichtsabnahme ist deshalb immer die Reduktion von Körperfett bei Erhalt oder Zunahme der Muskelmasse.

Der EMI erlaubt in diesem Punkt im Unterschied zum BMI Rückschlüsse wie den Schwierigkeitsgrad das Körperfett zu reduzieren oder wie wichtig eine Zunahme an Muskelmasse wäre. Auch die Berechnung des individuellen Energiebedarfs ist über den EMI sehr präzise möglich.

Anwendungsmöglichkeiten

Der durchschnittliche Energiebedarf wird für Menschen im Alter zwischen 25 und 51 Jahren von der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) für einen Mann mit 2300 kcal und für eine Frau mit 1800 kcal (bei einem Physical-Activity-Level (PAL) von 1,4) angegeben.

Eine in der Ernährungsmedizin allgemein akzeptierte Formel, die eine gute Näherung des gemessenen Grundumsatz errechnen soll, ist die Harris-Benedict-Formel (HBF). Vereinfacht dargestellt, verbraucht der Mensch pro Kilogramm Körpergewicht rund 24 kcal pro Tag verbraucht. Würde man diese 24 kcal mit dem LBM multiplizieren und das Ergebnis auf den EMI beziehen, dann ergibt sich für

${\mathit {EMI}}=1{\frac {\mathrm {kg} }{\mathrm {m^{2}} }}$

ein Grundumsatz ($G$) von

${\mathit {G_{LBM}}}=300{\frac {\mathrm {kcal} }{\mathrm {24\,h} }}\,.$

Beispiel Mann:

51 Jahre, 176 cm, 102 kg, Körperfettanteil: 30 %, EMI=6,18${\tfrac {\mathrm {kg} }{\mathrm {m^{2}} }}$, PAL: 1,3

Nach HBF hat der Mann einen Grundumsatz von 1997 kcal. Multipliziert man den EMI mit 300 kcal ergibt sich ein abweichender Grundumsatz von 1854 kcal. Der Leistungsumsatz ergibt sich aus

${\mathit {L}}={\mathit {G}}\cdot {\mathit {PAL}}$

wie folgt:

${\mathit {L_{HBF}}}=1997\,{\mathrm {kcal} }\cdot 1{,}3=2596\,{\mathrm {kcal} }\,;$

${\mathit {L_{EMI}}}=1854\,{\mathrm {kcal} }\cdot 1{,}3=2410\,{\mathrm {kcal} }\,.$

Nach HBF liegt der errechnete Leistungsumsatz 186 kcal höher als im Vergleich zum EMI. Vor dem Hintergrund, dass eine tägliche Überversorgung von 100 kcal zu einem Zuwachs von 5,2 kg Körperfett pro Jahr führen, bedeutet die eine Überversorgung von 186 kcal täglich nach einem Jahr einen Zuwachs von 9,7 kg Körperfett.

mini|Bild 8: Körperzusammensetzung der Frau im Beispiel Beispiel Frau:

47 Jahre, 165 cm, 76 kg, Körperfettanteil: 38 %, EMI=4,6${\tfrac {\mathrm {kg} }{\mathrm {m^{2}} }}$ (sehr gering), PAL: 1,3

Bei der Frau (Bild 8)ergeben sich Grundumsätze von 1461 kcal und 1272 kcal. Entsprechend betragen die Leistungsumsätze 1899 kcal und 1654 kcal, woraus sich eine Abweichung von täglich 245 kcal und nach einem Jahr ein Zuwachs 12,8 kg von Körperfett ergeben.

Einzelnachweise

mini|Messdaten der gesunden Studienteilnehmer als Grundlage der EMI Berechnung