Wie genau sind Körperfettmessungen?

Momentan gehen wieder mal Videos aus der Fitnessszene herum, in denen nach einer Körperfettmessung zwei gut trainierte Athleten, Patrick Reiser und Mischa Janiec, in einer Diät Körperfett abgenommen und Muskelmasse aufgebaut haben sollen. Die Daten sagen auf den ersten Blick, dass sie Recht haben. Die beiden Sportler haben DEXA Scans vorher und nachher gemacht und das ist das Ergebnis der Scans. Als Szenenörgler bin ich natürlich skeptisch. Deswegen gibt es heute einen Primer über Muskelwachstum, Körperfettmessungen und DEXA Scans.

Kann man im Defizit Muskelmasse aufbauen?

Muskelwachstum wird maßgeblich von den herrschenden hormonellen Bedingungen beeinflusst. Deswegen benutzen Bodybuilder, denen “Natural” völlig egal ist, Testosteron und eine Menge anderer Medikamente, die diese beeinflussen. In einem früheren Artikel habe ich anfänglich beschrieben, wie Leptin den Appetit über Neuronen beeinflusst. Leptin kann allerdings noch deutlich mehr. Leptin ist ein Hormon das permanent in unserem Fettgewebe gebildet wird. Je mehr Fettgewebe, desto mehr Leptin. Die Ausschüttung von Leptin ist abhängig von unserem Energiestatus. Ist dieser niedrig, sinkt innerhalb weniger Tage der Leptinspiegel ab. Einige Studien zeigen einen Abfall von Leptin von über 50% innerhalb der ersten 72 Stunden einer Diät. Leptin ist ein Master Regulator. Es steuert nicht nur Hunger, sondern auch die Ausschüttung anderer Hormone verschiedenster Achsen. Es ist unter anderem für die Ausschüttung von Wachstumshormonen, Sexualhormonen wie Testosteron und Östrogen und die Regulierung der Schilddrüse mit verantwortlich. Sinkt in einer Diät Leptin, verändert sich damit auch das hormonelle Milieu. Freie Testosteronwerte und andere Marker sind mitentscheidend dafür, wie lange die Proteinbiosynthese innerhalb der Muskulatur anhält. Wenn wir beispielsweise nur auf Erhaltung essen, reduziert sich damit bereits unser Muskelwachstum um ganze 40%. In einer Diät sinkt es noch stärker. Je weiter eine Person fortgeschritten ist im Training, desto stärker verändert sich die Resistenz der Person gegenüber Wachstumsreizen. Während ein Anfänger leicht aus der Homöostase zu bringen ist, ist das bei einem Fortgeschrittenen mit mehr Volumen und mehr Trainingseinheiten verbunden. Es ist nicht unüblich, dass vor allem dickere Anfänger in einer Diät Muskulatur zulegen. Je dicker wir sind, desto mehr Leptin haben wir im Kreislauf. Unsere Blutfettwerte sorgen irgendwann für eine gewisse Resistenz gegenüber Leptin, welches nicht mehr durch die Blut-Hirn-Schranke kommt und dadurch seine Wirkung nicht entfaltet. Wenn also ein dickerer Mensch mit einem höheren Körperfettanteil in die Diät geht, sich sein Leptin und möglicherweise Blutfettwert senkt, hat das erstmal überhaupt keinen Einfluss auf die Wirkung von Leptin. Trainiert derjenige noch und hat ausreichend Protein in der Nahrung, reicht die Signalwirkung oft aus, damit derjenige auch Muskeln aufbaut. Jedoch deutlich weniger als er könnte. Schätzungsweise liegt das Maximum bei ca. 40-50% von dem, was theoretisch möglich wäre. Ein gut trainierter Natural Bodybuilder hingegen hat einen Körperfettanteil von unter 20%, meist eher im Bereich von 12-15% bevor er seine Diät beginnt. Er ist seltenst leptinresistent. Sinkt also sein Körperfettanteil, sinkt auch in jedem Fall die Wirkung von Leptin. Daher der Appetit, die Wesensveränderungen und wie Case Studies an Bodybuildern zeigen, auch der Testosteronwert.IN einer Case Study von Lindy Rossow und ihren Kollegen sank der Körperfettanteil im 4C Modell von 14.8 auf 9%. Der Testosteronwert des Wettkämpfers sank von 9,22 ng/ml, was dem oberen Ende des Normalwerts entspricht, auf 2.25 ng/ml, was einem Testosteronmangel entspricht. Leptin halbierte sich und Schilddrüsenhormone sanken ebenso auf einen Wert nahe einem Mangel. Während sich Testosteron und Schilddrüsenhormone drei Monate nach dem Wettkampf erholt hatten, war Leptin noch immer halbiert. Warum das ganze Gewese? Weil es in solch einem Zustand nicht möglich ist, den Körper noch zum Aufbauen von Muskelmasse zu bewegen Das heißt nicht, dass es unmöglich ist, es ist aber mit steigendem Trainingsalter in einem nicht durch Medikamente veränderten Zustand mit jedem Jahr unwahrscheinlicher. Nach ~3 Jahren konstantem Trainings kann es eigentlich komplett ausgeschlossen werden, dass im Defizit Muskelmasse zugelegt wird.

Und was ist mit den DEXA Scans?

Und trotzdem haben zwei bekannte Youtuber gerade 300 und 700 Gramm an Magermasse in einem DEXA Scan hinzugewonnen. Lügen die beiden etwa? Nein, tun sie nicht. Aber sie überschätzen die Genauigkeit von DEXA Scans als alleiniges Merkmal. Der Operator des Geräts müsste das eigentlich wissen, als Patrick ihn fragt, glaubt er jedoch mehr seinem Gerät. Und hier müssen wir einhaken. Wie genau sind eigentlich DEXA Scans? Und was ist das überhaupt?

Körperfettmessungen haben die schwierige Aufgabe, verschiedene Gewebe voneinander zu trennen. Je mehr Gewebearten erkannt und genau getrennt werden können, desto genauer wird ein Modell. Ein DEXA Scan ist ein mathematisches 3-Gewebe Modell, das eigentlich nur zwei Gewebearten unterscheidet und den Rest berechnet. DXA steht für Dual X-Ray Absorptiometry und ist ein Röntgengerät das zwei verschiedene Röntgenstrahlen benutzt. Anhand der unterschiedlichen Aufnahme der Energie aus den Strahlen kann das Gerät die Dichte des Gewebes berechnen und daraus eine Prozentrechnung ableiten. Das Problem steht hier schon im ersten Wort: Dual. DXA Maschinen benutzen zwei Strahlen und erkennen daher nur zwei Gewebe, das dritte Gewebe wird errechnet. DXA Scans werden normalerweise für die Messung von Knochendichte eingesetzt. Die Berechnung von Körperfett braucht eine besondere Software, weswegen viele Modelle diese gar nicht beherrschen.

Das 4-Compartment-Model: Der Goldstandard

DEXA ist Teil des momentanen Goldstandards der Körperfettmessung, der wohl allerdings bald abgelöst wird (dazu später mehr). Ein 4-Gewebe Modell ist bisher das genaueste Modell. Dazu müssen wir den Wassergehalt des Körpers, den Fettgehalt, die fettfreie Masse und die Knochendichte berechnen. In der Realität ist das teuer. Den Wassergehalt des Körpers bestimmen wir, indem wir dem Probanden Deuterium zu trinken geben. Deuterium ist ein besonderes Wasserstoffisotop, das in Bindung mit Sauerstoff auch als “schweres Wasser” bekannt ist. Mit dieser Verbindung kühlt man normalerweise Atomreaktoren, oder aber man misst den Wassergehalt. Indem wir einer Person eine bestimmte Menge Deuterium geben und dann die die Verdünnungsrate von Deuterium im Wassergehalt des Körpers messen, können wir die gesamte Wassermenge exakt bestimmen. Die Knochendichte wird mit dem oben genannten DEXA Scan bestimmt, wofür das Gerät auch bestens geeignet ist. In diesem Fall trennen die zwei Strahlen Knochen von Nicht-Knochen. Bei dieser Messung sind die Geräte nahezu tadellos. Als Letztes muss sobald Wassergehalt und Knochenmasse bekannt ist, das restliche Gewebe in Muskeln und Fett unterteilt werden. Dafür setzen wir den Probanden entweder in einen BodPod und messen seine Luftverdrängung oder aber wir wiegen den Probanden unter Wasser und messen die mit dem Gewicht verbundene Wasserverdrängung. Auf diese Weise kann die Gesamtdichte ermittelt werden und mit den anderen Geweben ergibt sich dann die absolut exakte Zusammensetzung des menschlichen Körpers. Die Abweichungen dieser Methode sind enorm niedrig, ihre Fehlerrate liegt bei unter 0,1% Körperfett.

Das Problem ist, Deuterium ist relativ teuer. Die Menge für einen Test alleine kostet ca. 50€, ohne die nötigen Labortests zu bedenken. Ebenso kostet ein BodPod und ein DEXA Scan Geld. Eine akkurate Messung mit einem 4-Compartment-Model (4C-Modell) kostet ungefähr 300€. Also Pre-Post-Kosten von 600€ und mehr. Je nach Marktlage für Deuterium.

DEXA vs. 4C-Modell

Die Frage ist, wie genau schneidet DEXA im Vergleich ab? Ich halte einen DEXA Scan für eine der genauesten Messungen im Vergleich zu einem 4C Modell, aber immer noch stark anfällig. In einer Studie die DEXA mit einem 4C Modell verglich, war die Abweichung von DEXA im Schnitt bei 4% mit einem Standardfehler von 1.6%. In einer weiteren Studie lag die durchschnittliche Abweichung sogar 8-10%. DEXA Scans haben auch ihre Schwierigkeiten, akkurat zu sein, wenn es um Gewichtsveränderungen geht. Um eine Gewichtszunahme bzw. -abnahme zu simulieren, wickelten die Forscher in einer Vergleichsstudie die Beine der Probanden mit Plastiksäcken ein, in denen sie jeweils 6kg Schweineschmalz platzierten. So erhöhten sie den Fettgehalt der Messung. Das Problem war, dass die DEXA Scanner nun die Knochendichte anders bewerteten, was eigentlich unmöglich war. Die Scanner sind somit deutlich besser darin, Knochendichte in dünneren Probanden zu erkennen als in dickeren Probanden. Was ein Nachteil ist und ausgeglichen werden muss, per Software. Eine weitere Studie an DEXA Scans zeigt, dass die Methode oftmals Reduktionen im Körperfett deutlich überbewertet, Erhöhungen aber unterbewertet. Die Studie zeigt auch, dass insbesondere Wasserschwankungen problematisch sind, da sie die Berechnung stark verzerren. Eine DEXA Messung mit zusätzlichem Wassertest ist deutlich genauer. DEXA Scans eignen sich großartig für den Vergleich in Studien über größere Gruppen und zeigen hohe Genauigkeit auf Gruppenlevel, aber leider nicht auf dem individuellen Level, wo 4% Abweichungen leider zu erwarten sind.

Das größte Problem sind aber Wasserschwankungen. Eine Veränderung des Hydrationsstatus von 5% kann zu einer Veränderung in der Körperfettmessung von 3% führen. Was bedeutet das? Das bedeutet, dass jemand der die gleichen Mengen trinkt, trotz gleicher Körperzusammensetzung im Winter völlig anders testet als im Sommer! Und das jemand der ein Glas Wasser trinkt, damit seinen Scan komplett verändern kann. Normalerweise soll man komplett nüchtern zum Test erscheinen. Wie viel man nachts jedoch schwitzt im Vergleich zum letzten Mal ist sehr schwer zu ermitteln ohne Wassermessung!

Und genau das wird bei Mischa und Patrick passiert sein Die Messungen sind so akkurat, wie die Maschine es eben sein kann. Doch Veränderungen im Hydrationsstatus zeigen uns nun andere Effekte. Sie haben somit nicht noch im Defizit aufgebaut, nach knapp 10-15 Jahren Trainingserfahrung. Um ehrlich zu sein, wären die Werte enorm in der Zeit, wenn sie sie in einem Überschuss aufgebaut hätten mit ihrer Trainingserfahrung. Aber hier handelt es sich vermutlich eher um einen Messfehler.

Ultraschall – der neue Goldstandard?

Aber, gibt es eine Alternative? In der Tat. Letztes Jahr habe ich an einem Kongress in Köln teilgenommen und konnte von Prof. Müller von der Uni Graz ein deutlich genaueres Tool kennenlernen. Die Messung per Ultraschall. Per 2d Ultraschallsonde wird das Gewebe durchleuchtet und ein hochauflösendes Foto gemacht. Dieses Foto wird in eine Software eingelesen, die Fettgewebe, Faszien und Muskelgewebe mit ein paar Markierungen unterscheiden kann. Die Software berechnet anhand der Fotos exakt die Faltendicke an einer bestimmten Stelle. Im Gegensatz zum Caliper Verfahren ist das Ultraschallverfahren jedoch auf deutlich mehr als einen Millimeter genau. Es entwickelt sich gerade zum Goldstandard der Messungen. Eine Möglichkeit besteht darin, die Falten zusammen zu fassen als einen Gesamtwert. Dieser ist deutlich aussagekräftiger, als ein Körperfettanteilswert. Dieser kann anhand der Faltenmessungen jedoch ebenso relativ genau bestimmt werden. Unterschätzt jedoch möglicherweise das Fettgewebe innerhalb der Organe. Eine andere Möglichkeit ist der Abgleich von Messwerten und Körpergröße für verschiedene Athleten. Die genau Faltendicke an standardisierten Stellen ist damit deutlich aussagekräftiger als die einzelne Zahl eines DEXA Scans, beispielsweise. Das einzige Manko: Die Software kostet im Moment noch knapp 3000€ und man benötigt ein Ultraschallgerät, welches auch nochmal je nach Qualität zwischen 2500 und 15.000€ kostet. Im Vergleich zu einem DEXA Gerät allerdings immer noch ein Schnäppchen.

Fazit

Körperfettmessungen sind immer anfällig für Schwankungen. Wir gleichen diese mit verschiedenen Methoden aus, das 4C Modell ist das akkurateste Modell, aber in der Praxis kaum anwendbar. Auch wenn in der Zukunft Ultraschallmessungen deutlich nützlicher sein werden, sind auch diese noch nicht Mainstream. Es ist sehr unwahrscheinlich, dass jemand nach 3+ Jahren konstanter Trainingserfahrung imstande ist, in einer Diät Muskelmasse aufzubauen, insbesondere bei niedrigen Körperfettwerten. Es ist deutlich wahrscheinlicher, dass es sich um einen Messfehler handelt. Diese sind bei 2C Modellen wie DEXA leider nicht auszuschließen und meist auf Wasserschwankungen zurückzuführen. Wer Körperfettmessungen für sein Training nutzen will, soll sich davon nicht abhalten lassen. Neben dem Spiegel bieten sie eine großartige Möglichkeit zum Tracking der eigenen Resultate. Dennoch sollte man diese Daten nicht für allzu bare Münze nehmen und insbesondere nicht als Grundlage für Aussagen, bei denen man am Ende vielleicht einem Messfehler aufsitzt.

14 Kommentare
  1. Ibo
    Ibo sagte:

    Habe ich das richtig verstanden, dass der Leptin-Spiegel dann dauerhaft reduziert bleibt, sofern er einmal stark gesunken ist?

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    • Frank
      Frank sagte:

      Wenn du nicht wieder fett aufbaust, ja. Dein Fettgewebe reagiert auf Kohlenhydrate bzw. Blutzuckerschwankungen, aber die generelle Menge hat vor allem mit deiner Fettmenge am Körper zu tun. Dennoch können niedrige Leptinwerte dennoch die gleichen Effekte haben, insofern sie durch die Blut-Hirn-Schranke kommen.

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      • David
        David sagte:

        „Es ist unter anderem für die Ausschüttung von Wachstumshormonen, Sexualhormonen wie Testosteron und Östrogen und die Regulierung der Schilddrüse mit verantwortlich.“
        Ja aber ist es nicht so das ein grundsätzlich höherer Körperfettanteil mehr Östrogen produziert und es so viel mehr Sinn machen würde bei einem Kfa von 12-15% im Aufbau zu sein ?

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        • Frank
          Frank sagte:

          Da streiten sich die Geister. Tatsächlich scheint es so zu sein, dass man bei einer gewissen Resistenz ausgelöst durch zu hohen KFA weniger aufbaut. Aber das ist sehr individuell, ich bin da persönlich vorsichtig, da auch einiges darauf hindeutet, dass die p-Ratio an sich sehr individuell ist.

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  2. Frank
    Frank sagte:

    Erstens, ich bin zur Zeit nicht lehrtätig. Wer meinen CV haben will, soll mir einen Job anbieten.

    Zweitens, Ghostwriting nennt man schlicht den Job, für andere Menschen Texte zu verfassen. Pressetexte, Werbetexte, Abstracts für fertige Arbeiten. Das ist überhaupt kein Delikt, sondern schlicht ein Redakteursjob, der in fremdem Namen ausgeführt wird, wo der eigene Name nicht auftaucht. So wie ca. jede Biographie, die auf dem Markt ist, von einem Ghostwriter geschrieben wurde, jedes Corporate Book und so weiter. Man schreibt Bücher, am Ende steht ein anderer Name drauf.

    Drittens, nein, ich werde keine private Kontaktaufnahme zügig betreiben, warum auch?

    Viertens, Nein, ich werde sicher keine Masterarbeit für Sie schreiben. Danke.

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    • Frank
      Frank sagte:

      Köln/Bonn ist mir nicht direkt bekannt, in Minden gibt es eine Praxis, die eine solche Software auf ihrem DXA Scanner hat.

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  3. Stefan Biber
    Stefan Biber sagte:

    Also meines Wissens ist derzeit die exakteste Bestimmung der Körperzusammensetzung mittels MRT möglich. Andererseits stellt sich mir die Frage der Relevanz. Ob der Messwert nun um 4-10% abweicht oder nicht ist völlig unerheblich vorallem für Bodybuilder, da deren Optik bewertet wird. Und ob der KFA nun bei 6 oder 7% liegt wird man mit bloßem Auge nicht unterscheiden können. Zumal es wohl eher um die Vorlieben der Wertungsrichter geht als um objektive Zahlen. Diese Messungen dienen einzig und allein die Nerven des Athleten zu beruhigen.

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    • Frank
      Frank sagte:

      Die exakteste Goldstandardmethode ist das Four Compartment Model. Die Relevanz für den einzelnen ist nur dann gegeben, wenn man diese Werte als Ziele nimmt.

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    • Frank
      Frank sagte:

      BIA Waagen haben eine Menge Problematiken. Entscheidend ist, damit sie überhaupt minimale Genauigkeit haben können, müssen es Ströme sein, die durch den grössten Teil des Körpers gehen. Also nur hinstellen bringt nix. Hinstellen und mit nackten Füßen auf der Waage stehen und zwei weitere Kontakte in jeder Hand, das bringt schon etwas.

      Dazu muss man EXAKT den gleichen Wasserhaushalt an jedem Messtag haben. Eine Messung im Sommer und Winter werden allein vom Hydrationsstatus anders ausfallen. Optimal würdest du aufstehen, pinkeln und dann auf die Waage. Das ist leider nicht immer möglich und stellt daher ein Genauigkeitsproblem dar.

      Wenn du die exakte Methodik einhältst, wie in einigen Teststudien der Fall, sind die Ergebnisse zumindest konsistent und können als ein Ansatz genutzt werden, der vergleichbar ist. Verglichen mit einem 4-Compartment Model oder DEXA ist die Abweichung aber von der Realität weit entfernt. Du kannst sehen, ob du abgenommen hast oder zugenommen an Fett, aber du kannst nur mit viel Glück einen exakten Körperfettanteil erhalten. Die Abweichungen liegen größer als bei DEXA bei mehr als 5% im Schnitt.

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  1. […] Dexa-Scan: Momentan eine der genaueste Messung deiner Körperzusammensetzung. Allerdings ist auch diese nicht 100%ig akkurat. Ein solcher Scan mit zwei verschiedenen Röntgenstrahlen misst zwei verschiedene Gewebearten in deinem Körper und berechnet die dritte. Die Abweichungen liegen auch hier noch zwischen 4 und 10% vom tatsächlichen Wert. Dexa-Scans werden in manchen Studios oder bei Ärzten angeboten, sind aber relativ teuer. Ähnliche Scans (die aber noch teurer sind) wären das 4c Modell oder seit neustem auch Ultraschall-Messung. Mehr dazu hier […]

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