The estimation of body density in men: are general equations general?

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Abstract
Regression equations for estimating body density and fatness from anthropometric measurements are usually specific to the populations from which they are derived, owing to methodological and biological factors. Some equations are, however, regarded as having general validity for subjects of different ages, levels of fatness and fitness. In this study, five such general equations were tested by comparing estimated body density (Dest) with measured body density (Dmeas) in 138 European men employed in an Italian shipyard. Body density was measured by underwater weighing with the simultaneous determination of lung residual volume. Measurements were also made of height, weight, eight skinfolds, four circumferences and seven diameters by standard techniques. D˙est from the five general equations were significantly different from D˙meas (PD were drawn up by simple and multiple regression of various combinations of skinfolds expressed as individual skinfolds, sums, log sums and the quadratic form. Equations were drawn up on a validation sample (N = 92) and tested on a cross-validation sample (N = 46). The form of skinfolds and the combination selected made little difference to the SEEs and R2 but the inclusion of age resulted in lower SEEs. Stepwise multiple regression produced an equation incorporating thorax and triceps skinfolds and age with an SEE of 6 kg/m3 and R2 of 79%. The derived equations were successfully cross-validated, D˙meas and D˙est were not significantly different, ryy, and SEE were similar to those of the validation sample. When the cross-validation sample was divided into two according to age, density or V˙O2 max, the derived equations were applicable to the upper and lower groups for age or physical fitness but not to the groups differing in fatness. These equations should be validated further on other samples by studies performed with due regard to the methodological factors, both technical and statistical, that may result in specificity. However, the poor performance of the general equations tested and the specificity for fatness of the derived equations suggest that biological factors may preclude the development of general prediction equations for body density. Regressionsgleichungen zur Schätzung der Körperdichte und des Körperfetts aus anthropometrischen Maßen sind aus methodologischen und biologischen Gründen meist spezifisch für die Bevölkerung, aus der sie abgeleitet sind. Für einige Gleichungen besteht jedoch die Auffassung, daß sie eine allgemeine Gültigkeit für Probanden von unterschiedlichem Alter Fettanteil und Fitness haben. In dieser Untersuchung werden fünf solcher Generalformeln geprüft durch einen Vergleich der geschätzten Körperdichte (D est) mit der gemessenen Körperdichte (D meas) bei 138 europäischen Männern des Alters 23–56 Jahre, Körpergewicht 52–108 kg, Fettanteil 8–38%, angestellt in einer italienischen Werft. Die Körperdichte wurde durch Unterwasserwägung gemessen, mit gleichzeitiger Bestimmung des restlichen Lungenvolumens. Mit Standardtechniken wurden außerdem Körperhöhe, Gewicht, acht Hautschichtdicken, vier Umfänge und sieben Durchmesser gemessen. D˙ est nach den fünf Generalformeln waren signifikant von D˙ meas unterschieden (PD wurden gebildet durch einfache und multiple Regression verschiedener Kombinationen von Hautschichtdicken, ausgedrückt als individuelle Hautschichtdicke, Summe, logarithmierte Summe und quadratische Form. Die Gleichungen wurden aufgrund einer Teststichprobe gebildet (N = 92) und an einer weiteren Stichprobe überprüft (N = 46). Die Form der Hautschichtdicken und die gewählte Kombination hatten wenig Einfluß auf die Schätzfehler (SEE) und R2 (SEE variierte zwischen 7,6 und 8,8 kg m−3), der Einschluß des Alters ergab aber niedrigere Fehler (6,2–6,8 kg m−3). Eine stufenweise multiple Regression ergab eine Formel mit Thorax- und Trizeps-Hautschichtdicke und Alter mit einem Standardschätzfehler (SEE) von 6 kg m−3 und einem R2 von 79%. Die gebildeten Formeln wurden erfolgreich überprüft, D˙ meas und D˙ est waren nicht signifikant voneinander unterschieden, ryy waren 0,84–0,88 und die SEE (6,7–7,7 kg m−3) waren ähnlich wie in der Teststichprobe. Nachdem die Prüftischprobe nach Alter, Dichte, oder V˙O2 max halbiert wurde, waren die abgeleiteten Gleichungen auf die obere und untere Gruppe des Alters und der physischen Fitness anwendbar, aber nicht auf die Gruppen, die sich im Fettanteil unterschieden. Diese Formeln sollten aufgrund anderer Stichproben durch Untersuchungen überprüft werden, die die methodologischen Faktoren, sowohl technische wie statistische, die Spezifität bewirken können, gebührend berücksichtigen. Die schwache Leistung der geprüften Generalformeln und die Spezifität der neuen Formeln auf Fettanteil legen jedoch nahe, daß biologische Faktoren die Bildung von Generalformeln für die Körperdichte ausschließen. Les équations de régression pour estimer la densité du corps et l'adiposité à partir de mensurations anthropométriques sont habituellement spécifiques aux populations dont elles sont dérivées, en raison de facteurs méthodologiques et biologiques. Cependant, certaines équations sont considérées comme ayant une validité générale pour des sujets d'âges, d'adiposié et de fitness différents. Dans cette étude, cinq pareilles équations générales ont été testées par la comparaison de la densité corporelle estimée (D est) et de la densité corporelle mesurée (D meas) chez 138 hommes européens âgés de 23 à 56 ans, pesant de 52 à 108 kg, ayant de 8 à 38% de graisse, employés dans un atelier naval italien. La densité du corps a été mesurée par pesée sous eau avec détermination simultanée du volume pulmonaire résiduel. Ont aussi été mesurés la taille, le poids, huit plis cutanés, quatre périmètres et sept diamètres selon des techniques standard. Les D˙ est à partir des cinq équations générales étaient significativement différentes des D˙ meas (P < 0,001). De nouvelles équations de prédiction pour estimer D ont été établies par régression simple et multiple de diverses combinaisons de plis cutanés exprimés en tant que plis individuels, sommes, sommes de logarithmes et forme quadratique. Les équations ont été établies sur un échantillon de validation (N = 92) et testées sur un échantillon de validation croisée (N = 46). La forme des plis cutanés et la combinaison choisie avaient peu d'influence sur les SEE et les R2 (amplitude de SEE de 7,6–8,8 kg m−3) mais l'inclusion de l'âge entraînait des SEE plus bas (amplitude de 6,2–6,8 kg m−3). La régression multiple pas à pas a produit une équation incorporant les plis cutanés thoracique et tricipital et l'âge avec une erreurtype de l'estimation (SEE) de 6 kg m−3 et un R2 de 79%. Les équations dérivées ont été cross-validées avec succès, D˙ meas et D˙ est ne différaient pas significativement, les ryy étaient de 0,84–0,88 et les SEE (6,7–7,7 kg m−3) étaient semblables à celles de l'échantillon de validation. Quand l'échantillon de cross-validation était divisé selon l'âge, la densité ou le V˙O2 max, les équations dérivées étaient applicables aux groupes supérieur et inférieur pour l'âge et la fitness physique mais pas aux groupes d'adiposité différente. Ces équations devraient être validées en plus sur d'autres échantillons par des études menées avec pleine considération des facteurs méthodologiques, aussi bien techniques que statistiques, qui peuvent entraîner la spécificité. Cependant, le rendement médiocre des équations générales testées et la spécificité pour la graisse des équations dérivées suggèrent que des facteurs biologiques peuvent faire obstacle au développement d'équations de prédiction générale de la densité du corps.