「水也不知道自己存在你的體內
在你指尖關節肌膚細孔
在你的血管流動
在腦漿裡隨電流化作想法念頭
在你視線所及所遮蔽所看穿
所閉目後浮現
一圈一圈的光暈如漣漪」
——湖南蟲〈水鬼事變〉[1]
當微弱的電流穿過身體，不僅流經血管和組織，也揭示了我們體內成分的隱秘分布。前一篇我們看見了身體組成分析技術的演進，從水下秤重到精密的中子活化分析，每種方法都試圖以不同的方式解讀身體的秘密。在這些技術發展的同時，另一條探索路徑也在悄然萌芽。這條路徑所依賴的，是一個早已存在卻長期被忽略的現象。接下來，讓我們看看生物電阻抗分析如何從基礎的電學研究，發展成現代醫學中重要的診斷工具。
生物電阻抗分析（Bioelectrical Impedance Analysis, BIA）的概念最早可以追溯到1871年[2]，當時科學家剛發現原來生物組織也有電學特性。到了1925年到1936年間，研究人員建立了等效電路模型，為後來的發展奠定了基礎。
心臟的隱密語言
1940年代的醫師們遇到一個難題：如何在不開刀的情況下了解心臟的功能？聽診器能告訴他們心跳的聲音，但心臟究竟輸送了多少血液，血管中的血流如何變化，這些重要的訊息卻藏在身體深處，無從得知。於是Nyboer等科學家做了一個大膽的嘗試。他們注意到血液的導電性比其他組織好得多，於是推測：如果讓微小的電流通過身體，或許能從電阻的變化中看出血流的變化[3]。
這個想法催生了阻抗血管造影術。醫師們在手臂或腿部貼上電極，當心臟收縮時，血液湧入動脈，電阻隨之下降；心臟舒張時，血流減緩，電阻又回升。透過這樣的方式，他們第一次「看見」了血液在血管中的流動節奏。
不久後，Kubicek等人更進一步，將這個概念應用到胸腔。他們發現，心臟每次收縮時，胸腔內血液分布的變化會反映在電阻測量上。透過精密的計算，他們竟能估算出心臟每次跳動推送的血液量。這項胸腔生物電阻抗技術讓醫師們第一次擁有了非侵入性監測心臟功能的工具。
身體的電學密碼
生物電阻抗分析的原理其實很簡單。當電流通過身體時，會遇到各種組織的電阻。電阻的大小取決於組織的導電性，也就是電阻率。
視野的擴展
到了1960年代，科學家們開始思考另一個問題：能否利用同樣的電學原理來了解整個身體的組成？畢竟，肌肉、脂肪、骨骼的含水量都不同，它們的導電性自然也會有所差異。
1962年，Thomasset首次提出使用多頻率BIA來預測人體的總水分和細胞外水分，為這個領域開啟了新的可能性。真正的突破發生在1969年，Hoffer等研究者進行了一項實驗，他們測量健康人和病患的全身電阻，同時以其他方式測量體內總水分。他們發現身高的平方除以電阻值（身高２/電阻），與體內總水分呈現高度相關，統計相關係數達到0.92到0.93。這個發現意味著，我們可以透過電阻量測來準確預測體內水分含量，身體的奧秘在數字的對應中逐漸顯現。
這個發現為BIA走向臨床應用開啟了大門。1985年，Lukaski等人進一步發展了單頻BIA，使用50 kHz的頻率來評估去脂肪組織的重量。從此，營養師和醫師們有了一個簡單的工具，只要在手腳貼上電極，就能快速了解身體組成。
理想與現實的落差
故事並沒有就此結束。研究者們很快發現，單一頻率有它的限制。低頻電流主要通過細胞外液，高頻電流則能穿透細胞膜，進入細胞內部。於是，多頻生物電阻抗光譜分析（BIS）因應而生。透過4到1000 kHz的寬頻範圍，理論上能夠分別測量細胞內外的水分。
然而，現實往往比理論複雜。當這些技術應用到病患身上，研究者發現其準確性大打折扣。肥胖患者、腎臟病患者、心臟衰竭患者的測量結果常常與預期結果相去甚遠。
原來，這些預測方程式建立在過於理想化的假設上。它們把人體當作一個標準的圓柱體導體，假設水分在體內均勻分布，各部位的組織組成彼此相似。但真實的身體畢竟並非如此——每個人的手臂、軀幹、腿部都有自己的形狀，肌肉和脂肪的分布也因人而異。當疾病出現，這些個體的獨特性更加明顯。心臟衰竭可能造成下肢水腫，腎臟疾病會影響全身水分平衡。這些變化讓預測方程式的誤差變得更大。
回歸簡單
面對預測模型的困境，1990年代的研究者們開始重新思考：會不會我們把問題想得太複雜了？義大利的Piccoli等人提出了一個想法，現在看來簡單得令人意外：與其依賴複雜的預測方程式，為什麼不直接使用電阻和電抗的原始數值？ 這個想法催生了生物電阻抗向量分析（BIVA）。他們將電阻和電抗繪製成向量圖，發現健康人群的向量分布呈現規律的橢圓形模式。不同的生理狀態在圖上各有其歸屬：脱水或水腫狀態牽引著水分軸向的位置，肌肉量的消長則左右著另一軸向的分布。透過這張圖，醫師得以同時讀取患者的水分狀態與身體組成。
相位角的啟示
在此基礎上，研究者們發現相位角這個看似簡單的參數，其實藏著許多關於身體的秘密。原來相位角反映的是細胞膜的完整性，也反映著細胞的活力狀態。健康的細胞膜能夠維持穩定的電容功能，產生較大的相位角；而受損或老化的細胞，相位角就會下降。
這個發現為BIA在臨床上開啟了新的可能性。研究者們發現，癌症患者的相位角如果低於5度，通常預後較差；而相位角每增加1度，患者的存活率可能提高25%。一個看似簡單的數值，竟然能夠告訴醫師這麼多關於患者未來的資訊。
技術也朝向更精細的區域性測量發展。對於乳癌術後的淋巴水腫患者，醫師們開始比較患肢和健肢的阻抗差異。即使是早期、還未出現明顯腫脹的淋巴水腫，也能及早發現。在傷口癒合的過程中，研究者們發現電阻的上升意味著組織正在修復，而下降則可能暗示著感染或其他問題。這個技術的發展軌跡，像是一個持續深化理解的過程。從最初的心血管監測，到身體組成分析的企圖，再到面對複雜現實時的重新思考，最終回歸到對基本電學參數更深刻的認識。每一次的轉折，都讓這項技術變得更實用，也更可靠。
相位角的啟示
BIA技術走過了從生理功能監測到身體組成分析，再回到臨床應用的「繞行之旅」。現代的發展趨向於使用原始的電學參數，比如相位角、BIVA，而不再依賴複雜的預測模型。這種回歸基本的方法，反而提供了更準確、更實用的臨床資訊。
隨著技術持續進步，BIA有望成為個人化醫療中重要的監測工具。這項看似簡單的電學測量技術，正在為現代醫學打開新的窗口。
註：BIA技術雖然使用方便，測量結果在特殊情況下仍需專業醫療人員的解讀。如有健康方面的疑慮，請諮詢專業醫療人員。
參考資料：
[1] 湖南蟲（2025）。《水鬼事變》。台北：時報文化出版企業股份有限公司。
[2] Kyle, U. G., Bosaeus, I., De Lorenzo, A. D., et al. (2004). Bioelectrical impedance analysis—part I: review of principles and methods. Clinical Nutrition, 23(5), 1226-1243.
[3] Lukaski, H. C. (2013). Evolution of bioimpedance: a circuitous journey from estimation of physiological function to assessment of body composition and a return to clinical research. European Journal of Clinical Nutrition, 67, S2-S9.