body composition and its relationship to …eprints.qut.edu.au/47432/1/ailing_liu_thesis.pdf ·...

311
Body Composition and Its Relationship to Metabolic Risk Factors in Asian Children Ailing Liu 1 BODY COMPOSITION AND ITS RELATIONSHIP TO METABOLIC RISK FACTORS IN ASIAN CHILDREN A thesis submitted in fulfillment of the requirements for the award of: Doctor of Philosophy Submitted By: Ailing Liu MD, MSc Institute of Health and Biomedical Innovation School of Human Movements Studies Faculty of Health Queensland University of Technology 2011

Upload: lyxuyen

Post on 13-Feb-2018

217 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

1

 

 

BODY COMPOSITION AND ITS RELATIONSHIP TO METABOLIC RISK 

FACTORS IN ASIAN CHILDREN 

 

 

 

 

A thesis submitted in fulfillment of the requirements for the award of: 

 

Doctor of Philosophy 

 

 

 

 

 

Submitted By: 

Ailing Liu 

MD, MSc 

 

 

 

 

 

Institute of Health and Biomedical Innovation 

School of Human Movements Studies 

Faculty of Health 

Queensland University of Technology 

2011 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

KEYWORDS   

Obesity, anthropometry, body composition, body fat, total body water, fat‐free mass, 

body mass  index,  body  fat  distribution,  skinfold  thickness,  bioelectric  impedance 

analysis,  deuterium  dilution  technique,  metabolic  syndrome,  cardiovascular  risk 

factors, Asians, children, ethnicity

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

3

ABSTRACT   

Obesity  is  a  major  public  health  problem  in  both  developed  and  developing 

countries.  The  body mass  index  (BMI)  is  the most  common  index  used  to  define 

obesity.  The  universal  application  of  the  same  BMI  classification  across  different 

ethnic groups is being challenged due to the inability of the index to differentiate fat 

mass  (FM) and  fat‐free mass  (FFM) and  the  recognized ethnic differences  in body 

composition.  A  better  understanding  of  the  body  composition  of  Asian  children 

from  different  backgrounds would  help  to  better  understand  the  obesity‐related 

health  risks  of  people  in  this  region.  Moreover,  the  limitations  of  the  BMI 

underscore the necessity to use where possible, more accurate measures of body fat 

assessment  in  research  and  clinical  settings  in  addition  to  BMI,  particularly  in 

relation to the monitoring of prevention and treatment efforts. 

The aim of the first study was to determine the ethnic difference in the relationship 

between BMI and percent body fat (%BF) in pre‐pubertal Asian children from China, 

Lebanon, Malaysia, the Philippines, and Thailand. A total of 1039 children aged 8‐10 

y  were  recruited  using  a  non‐random  purposive  sampling  approach  aiming  to 

encompass a wide BMI  range  from  the  five countries. Percent body  fat  (%BF) was 

determined  using  the  deuterium  dilution  technique  to  quantify  total  body water 

(TBW) and subsequently derive proportions of FM and FFM. The study highlighted 

the  sex  and  ethnic  differences  between  BMI  and  %BF  in  Asian  children  from 

different countries. Girls had approximately 4.0% higher %BF compared with boys at 

a given BMI. Filipino boys tended to have a lower %BF than their Chinese, Lebanese, 

Malay and Thai counterparts at  the same age and BMI  level  (corrected mean %BF 

was 25.7±0.8%, 27.4±0.4%, 27.1±0.6%, 27.7±0.5%, 28.1±0.5%  for Filipino, Chinese, 

Lebanese, Malay  and  Thai  boys,  respectively),  although  they  differed  significantly 

from Thai and Malay boys. Thai girls had approximately 2.0% higher %BF values than 

Chinese,  Lebanese,  Filipino  and  Malay  counterparts  (however  no  significant 

difference was seen among the four ethnic groups) at a given BMI (corrected mean 

%BF was 31.1±0.5%, 28.6±0.4%, 29.2±0.6%, 29.5±0.6%, 29.5±0.5% for Thai, Chinese, 

Lebanese, Malay and Filipino girls, respectively). However,  the ethnic difference  in 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

BMI‐%BF relationship varied by BMI. Compared with Caucasians, Asian children had 

a BMI 3‐6 units lower for a given %BF. More than one third of obese Asian children 

in  the  study were not  identified using  the WHO  classification and more  than half 

were not  identified using  the  International Obesity Task Force  (IOTF) classification. 

However, use of the Chinese classification increased the sensitivity by 19.7%, 18.1%, 

2.3%,  2.3%,  and  11.3%  for  Chinese,  Lebanese,  Malay,  Filipino  and  Thai  girls, 

respectively. A further aim of the first study was to determine the ethnic difference 

in  body  fat  distribution  in  pre‐pubertal  Asian  children  from  China,  Lebanon, 

Malaysia,  and  Thailand.  The  skin  fold  thicknesses,  height,  weight,  waist 

circumference  (WC)  and  total  adiposity  (as  determined  by  deuterium  dilution 

technique) of 922 children from the four countries was assessed. Chinese boys and 

girls had a similar  trunk‐to‐extremity skin  fold  thickness  ratio  to Thai counterparts 

and both groups had higher ratios than the Malays and Lebanese at a given total FM. 

At a given BMI, both Chinese and Thai boys and girls had a higher WC than Malays 

and  Lebanese  (corrected mean WC was  68.1±0.2  cm,  67.8±0.3  cm,  65.8±0.4  cm, 

64.1±0.3 cm for Chinese, Thai, Lebanese and Malay boys, respectively; 64.2±0.2 cm, 

65.0±0.3 cm, 62.9±0.4 cm, 60.6±0.3 cm for Chinese, Thai, Lebanese and Malay girls, 

respectively).  Chinese  boys  and  girls  had  lower  trunk  fat  adjusted 

subscapular/suprailiac  skinfold  ratio  compared  with  Lebanese  and  Malay 

counterparts.   

The  second  study  aimed  to  develop  and  cross‐validate  bioelectrical  impedance 

analysis (BIA) prediction equations of TBW and FFM for Asian pre‐pubertal children 

from  China,  Lebanon,  Malaysia,  the  Philippines,  and  Thailand.  Data  on  height, 

weight, age, gender, resistance and reactance measured by BIA were collected from 

948 Asian children (492 boys and 456 girls) aged 8‐10 y from the five countries. The 

deuterium dilution technique was used as the criterion method for the estimation of 

TBW and FFM. The BIA equations were developed  from  the validation group  (630 

children  randomly  selected  from  the  total  sample)  using  stepwise  multiple 

regression analysis and cross‐validated  in a separate group (318 children) using the 

Bland‐Altman  approach.  Age,  gender  and  ethnicity  influenced  the  relationship 

between  the  resistance  index  (RI  =  height2/resistance),  TBW  and  FFM.  The  BIA 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

5

prediction  equation  for  the  estimation  of  TBW  was:  TBW  (kg)  =  0.231×Height2 

(cm)/resistance  (Ω)  +  0.066×Height  (cm)  +  0.188×Weight  (kg)  +  0.128×Age  (yr)  + 

0.500×Sex (male=1, female=0) – 0.316×Ethnicity (Thai ethnicity=1, others=0) ‐ 4.574, 

and  for  the  estimation  of  FFM:  FFM  (kg)  =  0.299×Height2  (cm)/resistance  (Ω)  + 

0.086×Height  (cm)  +  0.245×Weight  (kg)  +  0.260×Age  (yr)  +  0.901×Sex  (male=1, 

female=0)  ‐ 0.415×Ethnicity  (Thai ethnicity=1, others=0)  ‐ 6.952. The R2 was 88.0% 

(root mean square error, RSME = 1.3 kg), 88.3% (RSME = 1.7 kg) for TBW and FFM 

equation,  respectively. No  significant difference between measured  and predicted 

TBW  and  between measured  and  predicted  FFM  for  the  whole  cross‐validation 

sample was  found  (bias =  ‐0.1±1.4 kg, pure error = 1.4±2.0 kg  for TBW and bias = 

‐0.2±1.9 kg, pure error = 1.8±2.6 kg for FFM). However, the prediction equation for 

estimation  of  TBW/FFM  tended  to  overestimate  TBW/FFM  at  lower  levels while 

underestimate at higher  levels of TBW/FFM. Accuracy of  the general equation  for 

TBW  and  FFM  compared  favorably  with  both  BMI‐specific  and  ethnic‐specific 

equations. There were significant differences between predicted TBW and FFM from 

external BIA equations derived from Caucasian populations and measured values in 

Asian children.     

There  were  three  specific  aims  of  the  third  study.  The  first  was  to  explore  the 

relationship between obesity and metabolic syndrome and abnormalities in Chinese 

children. A  total of  608 boys  and  800  girls  aged  6‐12  y were  recruited  from  four 

cities in China. Three definitions of pediatric metabolic syndrome and abnormalities 

were  used,  including  the  International  Diabetes  Federation  (IDF)  and  National 

Cholesterol Education Program (NCEP) definition for adults modified by Cook et al. 

and de Ferranti et al. The prevalence of metabolic syndrome varied with different 

definitions, was  highest  using  the  de  Ferranti definition  (5.4%,  24.6%  and  42.0%, 

respectively  for  normal‐weight,  overweight  and  obese  children),  followed  by  the 

Cook definition (1.5%, 8.1%, and 25.1%, respectively), and the IDF definition (0.5%, 

1.8% and 8.3%,  respectively). Overweight and obese  children had a higher  risk of 

developing  the  metabolic  syndrome  compared  to  normal‐weight  children  (odds 

ratio varied with different definitions  from 3.958 to 6.866  for overweight children, 

and 12.640‐26.007  for obese children). Overweight and obesity also  increased  the 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

risk  of  developing metabolic  abnormalities.  Central  obesity  and  high  triglycerides 

(TG) were the most common while hyperglycemia was the least frequent in Chinese 

children  regardless of different definitions. The  second purpose was  to determine 

the best obesity index for the prediction of cardiovascular (CV) risk factor clustering 

across  a  2‐y  follow‐up  among  BMI, %BF, WC  and waist‐to‐height  ratio  (WHtR)  in 

Chinese children. Height, weight, WC, %BF as determined by BIA, blood pressure, 

TG, high‐density lipoprotein cholesterol (HDL‐C), and fasting glucose were collected 

at  baseline  and  2  years  later  in  292  boys  and  277  girls  aged  8‐10  y.  The  results 

showed the percentage of children who remained overweight/obese defined on the 

basis of BMI, WC, WHtR and %BF was 89.7%, 93.5%, 84.5%, and 80.4%, respectively 

after 2 years. Obesity indices at baseline significantly correlated with TG, HDL‐C, and 

blood  pressure  at  both  baseline  and  2  years  later  with  a  similar  strength  of 

correlations. BMI at baseline explained the greatest variance of later blood pressure. 

WC at baseline explained  the greatest variance of  later HDL‐C and glucose, while 

WHtR  at  baseline  was  the  main  predictor  of  later  TG.  Receiver‐operating 

characteristic  (ROC) analysis explored the ability of the  four  indices to  identify the 

later presence of CV  risk. The overweight/obese  children defined on  the basis of 

BMI, WC, WHtR  or %BF were more  likely  to  develop  CV  risk  2  years  later with 

relative  risk  (RR)  scores of  3.670,  3.762,  2.767,  and  2.804,  respectively.  The  final 

purpose of  the  third  study was  to develop age‐ and gender‐specific percentiles of 

WC and WHtR and cut‐off points of WC and WHtR  for  the prediction of CV risk  in 

Chinese children. Smoothed percentile curves of WC and WHtR were produced  in 

2830  boys  and  2699  girls  aged  6‐12  y  randomly  selected  from  southern  and 

northern  China  using  the  LMS  method.  The  optimal  age‐  and  gender‐specific 

thresholds  of  WC  and  WHtR  for  the  prediction  of  cardiovascular  risk  factors 

clustering  were  derived  in  a  sub‐sample  (n=1845)  by  ROC  analysis.  Age‐  and 

gender‐specific WC  and WHtR  percentiles were  constructed.  The WC  thresholds 

were at the 90th and 84th percentiles for Chinese boys and girls, respectively, with 

sensitivity and specificity ranging from 67.2% to 83.3%. The WHtR thresholds were 

at  the  91st  and  94th  percentiles  for  Chinese  boys  and  girls,  respectively,  with 

sensitivity and specificity ranging from 78.6% to 88.9%. The cut‐offs of both WC and 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

7

WHtR were age‐ and gender‐dependent.   

In  conclusion,  the  current  thesis quantifies  the ethnic differences  in  the BMI‐%BF 

relationship and body fat distribution between Asian children from different origins 

and confirms the necessity to consider ethnic differences in body composition when 

developing  BMI  and  other  obesity  index  criteria  for  obesity  in  Asian  children. 

Moreover, ethnicity  is also  important  in BIA prediction equations.  In addition, WC 

and  WHtR  percentiles  and  thresholds  for  the  prediction  of  CV  risk  in  Chinese 

children differ from other populations. Although there was no advantage of WC or 

WHtR over BMI or %BF in the prediction of CV risk, obese children had a higher risk 

of  developing  the  metabolic  syndrome  and  abnormalities  than  normal‐weight 

children regardless of the obesity index used.   

  

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

TABLE OF CONTENTS 

KEYWORDS… .......................................................................................................... 2

ABSTRACT…. ........................................................................................................... 3

TABLE OF CONTENTS ............................................................................................... 8

LIST OF PUBLICATIONS .......................................................................................... 12

LIST OF TABLES...................................................................................................... 14

LIST OF FIGURES.................................................................................................... 17

LIST OF ABBREVIATIONS........................................................................................ 22

STATEMENT OF ORIGINAL AUTHORSHIP................................................................ 24

ACKNOWLEDGEMENTS ......................................................................................... 25

CHAPTER 1 INTRODUCTION................................................................................. 27

CHAPTER 2 LITERATURE REVIEW ......................................................................... 35

2.1 CHILDHOOD OBESITY WORLDWIDE ......................................................................................... 35

2.2 DEFINITION OF OVERWEIGHT AND OBESITY IN CHILDREN...................................................... 38

2.3 AGE, SEX AND ETHNIC DIFFERENCES IN BODY COMPOSITION IN CHILDREN........................... 44

2.3.1 Age differences in body composition in children ........................................................... 44

2.3.1.1 Total body fat (TBF) .................................................................................................. 44 2.3.1.2 Fat‐free mass (FFM) ................................................................................................. 48

2.3.2 Sex differences in body composition in children ............................................................ 53

2.3.2.1 Total body fat ........................................................................................................... 53 2.3.2.2 Fat‐free mass............................................................................................................ 55

2.3.3 Ethnic differences in body composition in children ....................................................... 57

2.3.3.1 Total body fat ........................................................................................................... 58 2.3.3.2 Fat‐free mass............................................................................................................ 69

2.3.4 Ethnic differences in the relationship between BMI and %BF........................................ 73

2.4 BODY COMPOSITION ASSESSMENT IN CHILDREN.................................................................... 85

2.4.1 Bioelectrical impedance analysis (BIA) ........................................................................... 85

2.4.1.1 Assumptions and principles...................................................................................... 86 2.4.1.2 BIA methods ............................................................................................................. 86 2.4.1.3 Sources of measurement error ................................................................................. 87 2.4.1.4 BIA prediction equations .......................................................................................... 89 2.4.1.5 Choice of BIA prediction equations .......................................................................... 91

2.4.2 Reference methods......................................................................................................... 94

2.4.2.1 Principle and assumptions of TBW method ............................................................. 94

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

9

2.4.2.2 Equipment used in the TBW method........................................................................ 94 2.4.2.3 Measurement procedures of TBW method.............................................................. 95 2.4.2.4 Precision and accuracy of TBW method................................................................... 97

2.5 OBESITY AND THE METABOLIC SYNDROME IN CHILDREN........................................................ 98

CHAPTER 3 ETHNIC  DIFFERENCE  IN  BODY  COMPOSITION  AMONG  ASIAN CHILDREN FROM DIFFERENT ORIGINS..............................................107

3.1 ETHNIC DIFFERENCES IN THE RELATIONSHIP BETWEEN BMI AND %BF AMONG ASIAN     CHILDREN FROM DIFFERENT BACKGROUNDS...................................................................... 107

3.1.1 Introduction.................................................................................................................. 107

3.1.2 Methodology ................................................................................................................ 108

3.1.2.1 Participants ............................................................................................................ 108 3.1.2.2 Anthropometric measurements ............................................................................. 109 3.1.2.3 Body composition measurement............................................................................ 110 3.1.2.4 Statistical analysis .................................................................................................. 112

3.1.3 Results .......................................................................................................................... 115

3.1.3.1 BMI‐age relationship.............................................................................................. 117 3.1.3.2 BMI‐sex relationships ............................................................................................. 119 3.1.3.3 BMI‐ethnicity relationship...................................................................................... 121 3.1.3.4 Validation of WHO, IOTF and China obesity classification ..................................... 124 3.1.3.5 Equivalent BMI cut‐offs for obesity ........................................................................ 126

3.1.4 Discussion..................................................................................................................... 126

3.2 ETHNIC DIFFERENCES  IN SUBCUTANEOUS ADIPOSITY AND WAIST CIRCUMFERENCE IN ASIAN PRE‐PUBERTAL CHILDREN..................................................................................... 133

3.2.1 Introduction.................................................................................................................. 133

3.2.2 Methodology ................................................................................................................ 134

3.2.2.1 Participants ............................................................................................................ 134 3.2.2.2 Anthropometric measurements ............................................................................. 135 3.2.2.3 Skin fold measurements ......................................................................................... 136 3.2.2.4 Statistical analysis .................................................................................................. 138

3.2.3 Results .......................................................................................................................... 139

3.2.3.1 Ethnic differences in body fat distribution ............................................................. 140 3.2.3.2 Sex difference in body fat distribution.................................................................... 159 3.2.3.3 Age difference in body fat contribution ................................................................. 160

3.2.4 Discussion..................................................................................................................... 167

CHAPTER 4 VALIDATION  OF  BIA  FOR  TBW  ANALYSIS  AGAINST  THE DEUTERIUM DILUTION TECHNIQUE IN ASIAN CHILDREN .................171

4.1 INTRODUCTION ...................................................................................................................... 171

4.2 METHODOLOGY...................................................................................................................... 173

4.2.1 Participants................................................................................................................... 173

4.2.2 Anthropometric measurements ................................................................................... 174

4.2.3 Bioelectrical impedance analysis measurement .......................................................... 174

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

10 

4.2.4 Deuterium oxide dilution technique ............................................................................ 175

4.2.5 Statistical analysis ......................................................................................................... 176

4.3 RESULTS .................................................................................................................................. 179

4.3.1 Development of BIA equations..................................................................................... 179

4.3.1.1 Prediction equation for FFM................................................................................... 179 4.3.1.2 Prediction equation for TBW .................................................................................. 180 4.3.1.3 Ethnic‐specific equations........................................................................................ 182 4.3.1.4 BMI‐specific prediction equations .......................................................................... 184

4.3.2 Cross‐validation of the equations................................................................................. 184

4.3.2.1 Cross‐validation of equations for FFM ................................................................... 184 4.3.2.2 Cross‐validation of equations for TBW ................................................................... 195

4.3.3 Cross‐validation of external BIA prediction equation................................................... 205

4.4 DISCUSSION............................................................................................................................ 207

CHAPTER 5 OBESITY AND THE METABOLIC SYNDROME IN CHILDREN ................ 213

5.1  THE  ASSOCIATION  OF  OBESITY  WITH  THE  METABOLIC  SYNDROME  IN  CHINESE CHILDREN ............................................................................................................................. 213

5.1.1 Introduction.................................................................................................................. 213

5.1.2 Methodology ................................................................................................................ 214

5.1.2.1 Participants ............................................................................................................ 214 5.1.2.2 Anthropometric measurements ............................................................................. 214 5.1.2.3 Metabolic variables  .............................................................................................. 214 5.1.2.4 Definition of paediatric metabolic syndrome ......................................................... 215 5.1.2.5 Statistical analysis .................................................................................................. 216

5.1.3 Results .......................................................................................................................... 216

5.1.4 Discussion ..................................................................................................................... 220

5.2  ASSOCIATIONS  OF  OBESITY  INDICES  WITH  METABOLIC  RISK  FACTORS  AMONG CHINESE CHILDREN .............................................................................................................. 223

5.2.1 Introduction.................................................................................................................. 223

5.2.2 Methodology ................................................................................................................ 224

5.2.2.1 Participants ............................................................................................................ 224 5.2.2.2 Anthropometric measurements ............................................................................. 224 5.2.2.3 Body composition assessmen................................................................................. 225 5.2.2.4 Pubertal stage assessment..................................................................................... 225 5.2.2.5 Metabolic variables  .............................................................................................. 225 5.2.2.6 Definition of overweight, obesity and central adiposity......................................... 226 5.2.2.7 Definition of metabolic risk clustering.................................................................... 226 5.2.2.8 Statistical analysis .................................................................................................. 226

5.2.3 Results .......................................................................................................................... 227

5.2.4 Discussion ..................................................................................................................... 236

5.3 WAIST  CIRCUMFERENCE  AND WAIST‐TO‐HEIGHT  RATIO  CUT‐OFF  VALUES  FOR  THE PREDICTION  OF  CARDIOVASCULAR  RISK  FACTORS  CLUSTERING  IN  CHINESE SCHOOL‐AGED CHILDREN..................................................................................................... 240

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

11

5.3.1 Introduction.................................................................................................................. 240

5.3.2 Methodology ................................................................................................................ 242

5.3.2.1 Participants ............................................................................................................ 242 5.3.2.2 Anthropometric measurements ............................................................................. 242 5.3.2.3 Cardiovascular risk factors measurements ............................................................ 242 5.3.2.4 Definition of high CV risk factors clustering ........................................................... 243 5.3.2.5 Statistical analysis .................................................................................................. 243

5.3.3 Results .......................................................................................................................... 244

5.3.4 Discussion..................................................................................................................... 252

CHAPTER 6 GENERAL DISCUSSION AND CONCLUSIONS........................................259

6.1 GENERAL DISCUSSION............................................................................................................ 259 

6.2 CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS……………………………………………………………………………………266 

REFERENCES.. ......................................................................................................269

APPENDICES.. ......................................................................................................303

Appendix 1: WHO growth reference for school‐aged children and adolescents ......................... 303

Appendix 2: Standard operating procedures ‐ deuterium dilution technique............................. 304

Appendix 3: Human research ethics approval certificate............................................................. 308

Appendix 4: Contribution of Candidate to the whole project...................................................... 310 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

12 

LIST OF PUBLICATIONS 

Peer‐reviewed International Journal articles 

Liu A, Hills AP, Hu X, Li Y, Du L, Xu Y, Byrne NM, Ma G (2010). Waist circumference 

cut‐off points  for  the prediction of cardiovascular  risk  factors clustering  in Chinese 

school‐aged children: a cross‐sectional study. BMC Public Health, 10: 82. 

Liu A, Byrne NM, Kagawa M, Ma G, Poh BK, Ismail MN, Kijboonchoo K, Nasreddine L, 

Trinidad  TP,  Hills  AP  (2011).  Ethnic  differences  in  the  relationship  between  body 

mass  index  and  percentage  body  fat  among  Asian  children  from  different 

backgrounds. Br J Nutr, DOI: 10.1017/S0007114511001681. 

Liu A, Byrne NM, Kagawa M, Ma G, Kijboonchoo K, Nasreddine L, Poh BK, Ismail MN, 

Hills AP (2011). Ethnic differences in body fat distribution among Asian pre‐pubertal 

children: a cross‐sectional multicenter study. BMC Public Health, 11:500. 

Liu  A,  Byrne  NM,  Ma  G,  Nasreddine L,  Trinidad  TP,  Kijboonchoo K,  Ismail  MN, 

Kagawa M, Poh BK, Hills AP (2011). Validation of bioelectrical impedance analysis for 

total  body  water  assessment  against  the  deuterium  dilution  technique  in  Asian 

children. Accepted by Eur J Clin Nutr. 

 

Conference Presentations: Oral 

Liu  A,  Byrne  NM,  Ma  G,  Nasreddine L,  Trinidad  TP,  Kijboonchoo K,  Ismail  MN, 

Kagawa M, Poh BK, Hills AP. Validation of bioelectrical  impedance analysis for total 

body water assessment against the deuterium dilution technique  in Asian children. 

The Ninth International Symposium on In Vivo Body Composition Studies, Hangzhou, 

China, 21‐24 May, 2011. 

 

Conference Presentations: Poster 

Liu A, Hills AP, Byrne NM, Hu X, Ma G. Which obesity  index  is the best predictor of 

metabolic  risk  in  Chinese  school  children?  The  19th  International  Congress  on 

Nutrition, Bangkok, 4‐9 October, 2009. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

13

Liu A, Ma G, Kijboonchoo K, Ismail MN, Nasreddine L, Trinidad TP, Byrne NM, Hills AP. 

Ethnic differences  in  the  relationship between body mass  index and percent body 

fat  among  Asian  children.  The  4th  Scandinavian  Pediatric  Obesity  Conference, 

Stockholm, 9‐10th July, 2010. 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

14 

LIST OF TABLES 

Table  2.1.  Indices  and  cut‐off  points  used  in  different  countries  to  define     obesity ...................................................................................................................... 39 

Table 2.2. Body composition of reference children ................................................. 45 

Table 2.3. Total body water volume (L) for age and gender..................................... 49 

Table 2.4. Total body bone mineral content and density  for age and gender (Mean±SD)................................................................................................................ 51 

Table 2.5. Muscle mass as a percentage of body weight and width for age and sex............................................................................................................................. 53 

Table 2.6. The 50th percentile of WC in different ethnicities/countries.................. 68 

Table 2.7. Body composition for age, sex and ethnicity: NHANES III ....................... 70 

Table  2.8.  Total  body  bone mineral  content  and  bone mineral  density  for children and adolescents from different ethnicities ................................................ 72 

Table 2.9 Comparison of BMI in whites with other ethnic groups reflecting the same %BF ................................................................................................................. 84 

Table 2.10. Standards for evaluating prediction errors............................................ 90 

Table 2.11. Some BIA prediction equations for children and adolescents............... 93 

Table 2.12. Metabolic indicators and cut‐off points used to classify paediatric metabolic syndrome................................................................................................. 99 

Table  2.13.  Proposed  waist  circumference  cut‐off  values  for  predicting cardiovascular disease risk factors......................................................................... 106 

Table 3.1. BMI  cut‐off points  for overweight  and obesity by  sex between 8 and 10 y proposed by IOTF..................................................................................... 110 

Table 3.2. BMI  cut‐off points  for overweight  and obesity by  sex between 8 and 10 y proposed by the Chinese classification ................................................... 110 

Table 3.3. Age‐ and gender‐specific hydration constants of the FFM in children .. 112 

Table 3.4. Characteristics of the participants (mean±SD) ...................................... 116 

Table 3.5. Pearson correlation coefficients between BMI and %BF by sex and ethnicity.................................................................................................................. 117 

Table  3.6.  The  coefficients  for  the  multiple  regression  between  %BF  as dependent variables and LnBMI and age as independent variables by sex and 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

15

ethnic groups.......................................................................................................... 118 

Table 3.7. The coefficients for the stepwise multiple regression between %BF as dependent variables and LnBMI, age, and sex as independent variables by ethnic groups.......................................................................................................... 119 

Table 3.8. The  sensitivity,  specificity and agreement  rate of WHO,  IOTF and Chinese BMI classifications for obesity .................................................................. 125 

Table  3.9. Comparison  of BMI  cut‐off points  for obesity proposed by WHO using Caucasian data with calculated BMI equivalents for Chinese, Lebanese, Malay, Filipino and Thai boys and girls derived from regression equations for predicting %BF from BMI. ...................................................................................... 126 

Table 3.10. Number of participants for each variable by sex................................. 135 

Table 3.11. Descriptive characteristics of the participants (mean±SD).................. 140 

Table  3.12.  Comparison  of  subcutaneous  adiposity  and  fat  distribution variables among four ethnic groups by sex (adjusted means±SE) .......................... 141 

Table 4.1. Sample size of validation and cross‐validation group in each country by sex....................................................................................................................... 174 

Table 4.2. Characteristics of participants ................................................................ 179 

Table 4.3. Stepwise multiple regression models for FFM and TBW........................ 181 

Table 4.4. Standardized coefficients of the final model for estimation of FFM and TBW.................................................................................................................. 182 

Table 4.5. BIA prediction equations for FFM and TBW for each ethnic group........ 183 

Table 4.6. BIA prediction equations for FFM and TBW for each BMI category....... 185 

Table 4.7. Comparison of measured FFM with predicted FFM by ethnicity ........... 187 

Table 4.8. Pearson correlation coefficients between measured and predicted FFM and between bias and mean FFM by ethnicity ............................................... 188 

Table 4.9. Comparison of measured FFM with predicted FFM by BMI category.... 192 

Table 4.10. Pearson correlation coefficients between measured and predicted FFM by ethnicity and BMI category ........................................................................ 193 

Table 4.11. Comparison of measured TBW with predicted TBW by ethnicity ........ 197 

Table 4.12. Pearson correlation coefficients between measured and predicted TBW and between bias and mean TBW by ethnicity .............................................. 198 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

16 

Table  4.13.  Comparison  of  measured  TBW  with  predicted  TBW  by  BMI category................................................................................................................... 202 

Table 4.14. Pearson correlation coefficients between measured and predicted TBW by BMI category .............................................................................................. 203 

Table 4.15. Bias of external BIA equations derived from Caucasian children for the assessment of FFM and TBW in Asian children ................................................ 206 

Table 5.1. Characteristics of participants ............................................................... 217 

Table 5.2. Prevalence of  the metabolic  syndrome and abnormalities among normal‐weight, overweight and obese children. ................................................... 219 

Table 5.3. Changes in anthropometric and metabolic variables (292 boys, 277 girls) after 2‐year follow‐up (mean±SD)................................................................. 228 

Table 5.4. Prevalence of  total and central adiposity at baseline and 2 years later ........................................................................................................................ 229 

Table 5.5. Partial Pearson correlations between BMI, WC, WHtR and %BF and metabolic risk factors at baseline and 2 years later .............................................. 230 

Table 5.6. Stepwise multiple regression analysis model to explain the variance in  metabolic  risk  factors  using  BMI,  WC,  %BF  and  WHtR  age,  sex,  and pubertal stage as independent variables at baseline. ........................................... 231 

Table 5.7. Stepwise multiple regression analysis model to explain the variance in metabolic  risk  factors  at  2‐yr  later  using  BMI, WC,  %BF  and WHtR  at baseline, change of each indices, age, sex, and pubertal stage as independent variables. ................................................................................................................ 232 

Table 5.8. The relative risk (95% CI) of developing metabolic abnormalities 2 years later among total or central adiposity based on level of BMI, WC, WHtR and %BF at baseline adjusted for age, gender and pubertal stage. ...................... 235 

Table 5.9. Sample size and mean and SD for height, weight, BMI, WC, WHtR for Chinese children ............................................................................................... 245 

Table 5.10. Waist circumference percentiles (cm) by age and gender .................. 246 

Table 5.11. Waist‐to‐height ratio percentiles by age and gender .......................... 248 

Table 5.12. Optimal waist circumference and waist‐to‐height ratio thresholds for CV risk factors clustering in boys (n=982) and girls (n=863)............................. 251 

Table 5.13. Optimal age‐ and gender‐specific WC and WHtR cut‐off values for Chinese children ..................................................................................................... 252 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

17

LIST OF FIGURES 

Figure  2.1.  Prevalence  of  overweight  in  young  people  (aged  10‐16  y)  in 2001‐2 in a range of countries ................................................................................. 36 

Figure 2.2. Changes  in body composition  (a: total body  fat; b: percent body fat; c: fat‐free mass; d: body mass index) between 8‐20 years................................ 46 

Figure 2.3. Adjustments to be made in BMI to reflect equal levels of body fat compared to Caucasians of the same age and gender (mean, 95%CI).................... 74 

Figure 2.4. The predicted levels of %BF from sex‐specific equations using age and BMI‐for‐age as independent variables expressed relative to levels among white children. ......................................................................................................... 80 

Figure 2.5. The effect of  relative  leg  length and  frame size on  the BMI‐%BF relationship. ............................................................................................................. 82 

Figure 3.1. Scatter plots of %BF against BMI and %BF against LnBMI................... 114 

Figure 3.2. Relationship between %BF and LnBMI of boys and girls for Chinese, Lebanese, Malay, Filipino and Thai population...................................................... 120 

Figure 3.3. Relationship between %BF by deuterium dilution  and  LnBMI of Chinese, Lebanese, Malay, Filipino, and Thai boys and girls.................................. 123 

Figure 3.4. Ethnic differences in age‐ and FM‐corrected biceps skinfold among Chinese, Lebanese, Malays and Thais by sex. ........................................................ 142 

Figure  3.5.  Ethnic  differences  in  age‐  and  FM‐corrected  triceps  skinfold among Chinese, Lebanese, Malays and Thais by sex. ............................................ 143 

Figure 3.6. Ethnic differences  in age‐ and FM‐corrected subscapular skinfold among Chinese, Lebanese and Malays by sex. ...................................................... 144 

Figure  3.7.  Ethnic  differences  in  age‐  and  FM‐corrected  suprailiac  skinfold among Chinese, Lebanese, Malays and Thais by sex. ............................................ 145 

Figure  3.8  Ethnic  differences  in  age‐  and  FM‐corrected  abdominal  skinfold among Chinese and Malays by sex......................................................................... 145 

Figure 3.9.  Ethnic differences  in  age‐  and  FM‐corrected  abdominal  skinfold among Lebanese and Malays by sex ...................................................................... 146 

Figure 3.10. Ethnic differences  in age‐ and FM‐corrected medial calf skinfold among Lebanese, Malays and Thais by sex............................................................ 147 

Figure  3.11.  Ethnic  differences  in  age‐  and  FM‐corrected  trunk  skinfold among Chinese, Lebanese, and Malays by sex. ..................................................... 148 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

18 

Figure 3.12. Relationship between trunk skinfold thickness and total body fat of Chinese, Lebanese and Malays in each sex........................................................ 149 

Figure  3.13.  Ethnic  differences  in  age‐  and  FM‐corrected  trunk/upper extremity ratio among Chinese, Lebanese, and Malays by sex.............................. 150 

Figure  3.14.  Relationship  between  trunk/upper  extremity  ratio  and  FM  of Chinese, Lebanese, Malays and Thais in each sex.................................................. 151 

Figure  3.15.  Ethnic  differences  in  age‐  and  FM‐corrected  suprailiac/upper extremity ratio among Chinese, Lebanese, Malays and Thais by sex. ................... 152 

Figure 3.16. Relationships between suprailiac/upper extremity ratio and FM of Chinese, Lebanese, Malays and Thais in each sex. ............................................ 153 

Figure  3.17.  Ethnic  differences  in  age‐  and  FM‐corrected  trunk/extremity ratio among Lebanese and Malays by sex.............................................................. 154 

Figure 3.18. Relationships between trunk/extremity ratio and FM of Lebanese and Malays in each sex........................................................................................... 155 

Figure  3.19.  Ethnic  differences  in  age‐  and  trunk  SFT‐corrected subscapular/suprailiac ratio among Chinese, Lebanese and Malays by sex. ......... 156 

Figure  3.20.  Relationship  between  subscapular/suprailiac  ratio  and  FM  of Chinese, Lebanese and Malays in each sex. ........................................................... 157 

Figure 3.21. Ethnic differences in age‐ and BMI‐corrected waist circumference among Chinese, Lebanese, Malays and Thais by sex. ............................................ 158 

Figure  3.22.  Relationships  between  WC  and  BMI  of  Chinese,  Lebanese, Malays and Thais in each sex. ................................................................................ 159 

Figure  3.23.  Age  differences  in  sex‐  and  FM‐corrected  biceps  skinfold  by ethnicity using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. .........161 

Figure  3.24.  Age  differences  in  sex‐  and  FM‐corrected  triceps  skinfold  by ethnicity using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. ........ 161 

Figure 3.25. Age differences in sex‐ and FM‐corrected subscapular skinfold by ethnicity using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. ........ 162 

Figure 3.26. Age differences  in  sex‐ and FM‐corrected  suprailiac  skinfold by ethnicity using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. ........ 162 

Figure 3.27. Age differences  in sex‐ and FM‐corrected abdominal skinfold by ethnicity using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. ........ 163 

Figure 3.28. Age differences  in sex‐ and FM‐corrected front thigh skinfold by ethnicity using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. ........ 163 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

19

Figure 3.29. Age differences in sex‐ and FM‐corrected medial calf skinfold by ethnicity using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. ........ 164 

Figure  3.30.  Age  differences  in  sex‐  and  FM‐corrected  trunk  skinfold  by ethnicity using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. ........ 164 

Figure 3.31. Age differences in sex‐ and FM‐corrected trunk/upper extremity ratio  by  ethnicity  using  ANCOVA  with  Bonferroni  multiple  comparisons procedure. .............................................................................................................. 165 

Figure  3.32.  Age  differences  in  sex‐  and  FM‐corrected  suprailiac/upper extremity  ratio  by  ethnicity  using  ANCOVA  with  Bonferroni  multiple comparisons procedure. ........................................................................................ 165 

Figure 3.33. Age differences  in  sex‐ and FM‐corrected  trunk/extremity  ratio by ethnicity using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. ... 166 

Figure  3.34.  Age  differences  in  sex‐  and  trunk  SFT‐corrected subscapular/suprailiac  ratio  by  ethnicity  using  ANCOVA  with  Bonferroni multiple comparisons procedure. .......................................................................... 166 

Figure  3.35. Age  differences waist  circumference  adjusted  for BMI  and  sex using ANCOVA with Bonferroni multiple comparison procedure by ethnicity. ..... 167 

Figure 4.1. Scatter plot of FFM measured by D2O against estimated FFM by BIA in Asian children. ............................................................................................. 186 

Figure 4.2. Difference in FFM measured by D2O and estimated by BIA in Asian children. ................................................................................................................. 186 

Figure  4.3.  Difference  in  FFM measured  by  D2O  and  estimated  by  BIA  in Chinese children..................................................................................................... 189 

Figure  4.4.  Difference  in  FFM measured  by  D2O  and  estimated  by  BIA  in Lebanese children. ................................................................................................. 189 

Figure 4.5. Difference in FFM measured by D2O and estimated by BIA in Malay children. ................................................................................................................. 190 

Figure  4.6.  Difference  in  FFM measured  by  D2O  and  estimated  by  BIA  in Filipino children...................................................................................................... 190 

Figure 4.7. Difference in FFM measured by D2O and estimated by BIA in Thai children. ................................................................................................................. 191 

Figure  4.8.  Difference  in  FFM measured  by  D2O  and  estimated  by  BIA  in children with BMI z score <1 SD............................................................................. 194 

Figure  4.9.  Difference  in  FFM measured  by  D2O  and  estimated  by  BIA  in children with BMI z score 1‐2 SD. .......................................................................... 194 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

20 

Figure  4.10. Difference  in  FFM measured  by D2O  and  estimated  by  BIA  in children with BMI z score ≥2 SD............................................................................. 195 

Figure 4.11. Scatter plot of measured TBW by D2O against predicted FFM by BIA in Asian children............................................................................................... 196 

Figure  4.12. Difference  in  TBW measured  by D2O  and  estimated  by  BIA  in Asian children......................................................................................................... 196 

Figure  4.13. Difference  in  TBW measured  by D2O  and  estimated  by  BIA  in Chinese children. .................................................................................................... 199 

Figure  4.14. Difference  in  TBW measured  by D2O  and  estimated  by  BIA  in Lebanese children. ................................................................................................. 199 

Figure  4.15. Difference  in  TBW measured  by D2O  and  estimated  by  BIA  in Malay children........................................................................................................ 200 

Figure  4.16. Difference  in  TBW measured  by D2O  and  estimated  by  BIA  in Filipino children...................................................................................................... 200 

Figure 4.17. Difference in TBW measured by D2O and estimated by BIA in Thai children................................................................................................................... 201 

Figure  4.18. Difference  in  TBW measured  by D2O  and  estimated  by  BIA  in children with BMI z score <1 SD............................................................................. 204 

Figure  4.19. Difference  in  TBW measured  by D2O  and  estimated  by  BIA  in children with BMI z score 1‐2 SD............................................................................ 204 

Figure  4.20. Difference  in  TBW measured  by D2O  and  estimated  by  BIA  in children with BMI z score ≥2 SD. ............................................................................. 205 

Figure  5.1.  ROC  curves  for  BMI, WC, WHtR  and  %BF  at  baseline  for  the prediction of metabolic risk clustering at baseline (a) and 2 years later (b) in boys and girls........................................................................................................... 233 

Figure  5.2.  Smoothed  percentile  curves  for  waist  circumference  in  boys (n=2830) and girls (n=2699). ................................................................................... 247 

Figure  5.3.  Smoothed  percentile  curves  for  waist‐to‐height  ratio  in  boys (n=2830) and girls (n=2699). ................................................................................... 249 

Figure  5.4.  ROC  curves  for waist  circumference with  higher  CV  risk  factor clustering (≥3 of 5 CV risk factors) in Boys (n = 982) and girls (n = 863). ................ 250 

Figure  5.5  ROC  curves  for  waist‐to‐height  ratio  with  high  CV  risk  factors clustering ( ≥3 of 5 CV risk factors) in boys (n =982) and girls (n=863). .................. 250 

Figure 5.6 The 50th percentiles  for waist circumference  in seven studies  for 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

21

boys and girls........................................................................................................... 254 

Figure 5.7 Mean of waist‐to‐height ratio for children in three studies. ................. 257 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

22 

LIST OF ABBREVIATIONS 

%BF  Percent body fat 

ANCOVA  Analysis of covariance 

ANOVA  Analysis of variance 

AUC  Area under the curve 

BIA  Bioelectrical impedance analysis 

BMC  Bone mineral content 

BMD  Bone mineral density 

BMI  Body mass index 

CI  Confidence interval 

CT  Computed tomography 

CV  Cardiovascular 

DBP  Diastolic blood pressure 

D2O  Deuterium oxide 

DXA  Dual‐energy X‐ray absorptiometry 

ECW  Extracelluar water 

FFM  Fat‐free mass 

FM  Fat mass 

HDL‐C  High‐density lipoprotein cholesterol   

IAAT  Intra‐abdominal adipose tissue 

ICW  Intracelluar water 

IDF  International Diabetes Federation 

IOTF  International Obesity Task Force 

IRMS  Isotope ratio mass spectrometry 

LDL‐C  Low‐density lipoprotein cholesterol 

MRI  Magnetic resonance imaging 

NCEP  National Cholesterol Education Program 

NCHS  National Center for Health Statistics 

NHANES  National Health and Nutrition Examination Survey 

OR  Odds ratio 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

23

PE  Pure error 

R  Resistance 

RI  Resistance index 

RMSE  Root mean square error 

ROC  Receiver‐operating characteristic 

RR  Relative risk 

SAAT  Subcutaneous abdominal adipose tissue 

SAT  Subcutaneous adipose tissue 

SBP  Systolic blood pressure 

SD  Standard deviation 

SEE  Standard error of the estimate 

SFT  Skin fold thickness 

TBF  Total body fat   

TBW  Total body water 

TC  Total cholesterol 

TG  Triglyceride 

VAAT  Visceral abdominal adipose tissue 

VAT  Visceral adipose tissue 

WC  Waist circumference 

WHT  Waist‐to‐hip ratio 

WHtR  Waist‐to‐height ratio 

Xc  Reactance 

Z  Impedance 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

24 

STATEMENT OF ORIGINAL AUTHORSHIP 

The work contained in this thesis has not been previously submitted for a degree or 

diploma at any other higher education institution. To the best of my knowledge and 

belief,  the  thesis  contains no material previously published or written by  another 

except where due reference in made. 

 

 

Signed:                          (Ailing Liu) 

 

Date:              July 5, 2011                                   

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

25

ACKNOWLEDGEMENTS 

I would like to take this opportunity to express my appreciation to all who supported 

and  assisted me  to  complete my  PhD  program.  First  of  all,  I  wish  to  thank my 

principal supervisor, Professor Andrew P. Hills, for his support, expert guidance and 

encouragement in all occasions. I am a very lucky person and could not have asked 

for a better PhD mentor during my study in Australia. I would like to also thank my 

associate  supervisor, Associate Professor Nuala M. Byrne, and external  supervisor, 

Professor Guansheng Ma, for their valuable and wise advice and support. 

I  wish  to  acknowledge  the  support  from  the  project  teams  in  five  countries: 

Professor Xiaoqi Hu and her team at National Institute for Nutrition and Food Safety, 

Chinese Center  for Disease Control and Prevention; Professor Lara Nasreddine and 

her team at American University of Beirut, Lebanon; Professor Bin Mohamed Noor 

Mohamed Ismail and his team at University Kebangsaan Malaysia; Professor Trinidad 

Palad Trinidad and her  team at Food and Nutrition Research  Institute, Philippines; 

Professor  Kallaya  Kijboonchoo  and  her  team  at  Institute  of  Nutrition,  Mahidol 

University at Salaya, Thailand. Without  their hard work on data collection  in  their 

own  country and  their agreement  for use of  the data,  the  thesis would not have 

been possible. Equally, I would like to thank all participants involved in the study for 

their cooperation. 

Special mention goes out to Dr Masaharu Kagawa and Ms Connie Wishart for their 

great  help  to  analyze  the  samples  and  sharing  their  knowledge  as  wonderful 

teachers. Dr Kagawa also gave valuable comments on the thesis. I also wish to thank 

the EMG group for sharing their knowledge with me, and all my friends in China and 

Australia for their encouragement and help. 

It  is  very  important  for  me  to  take  this  opportunity  to  express  my  deepest 

appreciation  to  my  husband  Yunchang,  my  daughter  Ruitong  and  my  parents. 

Without  their  ongoing  unconditional  love,  understanding  and  encouragement,  I 

would never have been to QUT for my PhD study and made it through. 

Finally, I wish also to acknowledge the financial support for instruments and training 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

26 

courses from the International Atomic Energy Agency.

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

27

CHAPTER 1 INTRODUCTION   

1.1 Background 

The  increasing prevalence of obesity  is a major public health problem  in both  the 

developed  and  the  developing world  (Ashby, Ward, Mughal, &  Adams,  2003;  Li, 

Schouten et al., 2008; Lobstein, Baur, & Uauy, 2004; Magarey, Daniels, & Boulton, 

2001) and  related  to  the  increased  risk of  chronic diseases  such as  cardiovascular 

disease and Type‐2 diabetes. In Asia, there is an alarming increase in the proportion 

of overweight  and obese  children  and  adolescents with  a parallel  increase  in  the 

incidence  of  chronic  disease,  especially  in  countries  undergoing  nutritional  and 

lifestyle transition (Li, Schouten et al., 2008; Li et al., 2005). Therefore, accurate and 

accessible  assessment  of  body  composition  is  increasingly  important  for  research 

and  clinical  practice,  especially  as  it  relates  to  the monitoring  of  prevention  and 

treatment  efforts.  The most  common  definition  of  paediatric  obesity  utilises  the 

body mass  index  (BMI). However,  there are a number of  limitations  regarding  the 

use of the BMI in children and adolescents. 

One  of  the major  limitations  of  the  index  is  its  inability  to  differentiate  levels  of 

fatness  and  leanness  among  individuals  (Freedman  et  al.,  2005; Gallagher  et  al., 

1996; Roubenoff, Dallal, & Wilson, 1995). BMI measures the degree of excess weight 

rather than total adiposity. As a measure of relative fatness it is inappropriate to use 

universal  BMI  cut‐offs  to  define  obesity  across  ethnic  groups  as  there  are  ethnic 

differences  in  the  relationship  between  BMI  and  percent  body  fat  (%BF) 

(Deurenberg, Deurenberg‐Yap, & Guricci, 2002; Deurenberg, Deurenberg‐Yap, & van 

Staveren, 1998; Freedman et al., 2008; Navder et al., 2009). The primary purpose of 

defining obesity  is  to predict potential health  risks. Using BMI  cut‐offs developed 

from Caucasian populations underestimates Asians who  are  at  a high health  risk. 

Asian  adults have 2‐4 units  lower BMI  at  a  given %BF  compared with Caucasians 

(Deurenberg‐Yap,  Chew,  &  Deurenberg,  2002;  Deurenberg  et  al.,  1998;  Gurrici, 

Hartriyanti, Hautvast, & Deurenberg,  1998; Kagawa, Kerr, Uchida, & Binns,  2006). 

Therefore, WHO  (2004) proposed  separate BMI  cut‐offs of 23  kg/m2, 27.5  kg/m2, 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

28 

32.5 kg/m2, and 37.5 kg/m2  for  the Asian adult population.  In Asian  children and 

adolescents,  the  ethnic  difference  in  the  relationship  between  BMI  and  %BF  is 

further  complicated  due  to  variations  in  body  composition  with  age,  sex,  and 

maturational  level (Heymsfield, Lohman, Wang, & Going, 2005). Despite the recent 

acceptance of some  international classification systems of paediatric obesity based 

on BMI  including WHO  (de Onis et al., 2007) and  International Obesity Task Force 

(IOTF) definitions  (Cole, Bellizzi,  Flegal, & Dietz,  2000), national  variants  still  exist 

(Group of China Obesity  Task  Force, 2004; Guillaume, 1999; Matsushita,  Yoshiike, 

Kaneda, Yoshita, & Takimoto, 2004). Some studies have reported the low sensitivity 

with WHO and IOTF definitions to identify obesity in Asian children (Duncan, Duncan, 

&  Schofield,  2009; Wickramasinghe,  Lamabadusuriya,  Cleghom, &  Davies,  2009). 

Controversy regarding the use of BMI  in children and adolescents makes  it difficult 

to monitor global and national trends, make comparisons between studies, stratify 

for  public  health measures,  and  screen  in  clinical  practice.  To  date,  there  is  no 

international consensus on a definition of obesity for Asian children as there  is for 

Asian  adults due  to  the  lack of evidence  for  an ethnic difference  in  the BMI‐%BF 

relationship  in  this  age  group.  Despite  the  existence  of  some  studies  on  the 

difference  in  BMI‐%BF  relationship  between  Caucasian  and  Asian  children  and 

adolescents (Deurenberg, Bhaskaran et al., 2003; Deurenberg, Deurenberg‐Yap, Foo, 

Schmidt, & Wang,  2003; Duncan  et  al.,  2009;  Ehtisham, Crabtree, Clark,  Shaw, & 

Barrett, 2005; Freedman et al., 2008; Mehta, Mahajan, Steinbeck, & Bermingham, 

2002; Navder et al., 2009), there are limitations to cross‐comparisons of these data 

due  to  the  use  of  different  assessment  methods.  In  short,  despite  confirmed 

differences  in  the  body  composition  of  Asian  adults  from  different  origins 

(Deurenberg‐Yap,  Schmidt,  van  Staveren, & Deurenberg,  2000; Deurenberg  et  al., 

1998; Gurrici, Hartriyanti, Hautvast, & Deurenberg, 1999), limited data are available 

in Asian children. Accordingly,  the current  thesis explored  the ethnic difference  in 

BMI‐%BF relationship in Asian pre‐pubertal children from China, Lebanon, Malaysia, 

The Philippines and Thailand using the same approaches and  instruments  for data 

collection. 

In addition, the inability of BMI to differentiate levels of fatness and leanness means 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

29

the  index  only  provides  a  poor  to  fair  identification  of  those  who  are  truly 

overweight and obese as determined from objective measures of body fat (Sampei, 

Novo,  Yuliano, &  Sigulem,  2001; Wickramasinghe  et  al.,  2005).  This  implies  that 

many  children  who  are  at  risk  of  the  health‐related  problems  accompanying 

overweight  and  obesity  may  not  be  identified  and  therefore  targeted  for 

intervention  to  treat or prevent  the progression of obesity  if based solely on BMI. 

Moreover, BMI does not predict  change  in body  fatness  in  intervention programs 

which may result  in misinterpretation of  the body composition outcomes of  these 

programs  (Dao  et  al.,  2004).  Therefore,  more  accurate  measures  of  body  fat 

assessment should be used  in addition to BMI and other anthropometric measures 

(Wickramasinghe et al., 2005).   

Numerous field and laboratory measurements of body composition have been used 

in  children  and  adolescents  (Jürimäe  &  Hills,  2001).  Of  these,  bioelectrical 

impedance analysis (BIA) has been identified as one of the most appropriate options 

for use  in  the  field with  this population as  the measurement  is  fast, non‐invasive, 

inexpensive, painless, requires minimal participant burden, does not require a high 

level  of  technical  skill,  and may  be  used  to  estimate  body  composition  across  a 

range of body composition. Numerous studies have contributed to the development 

of equations to predict body composition from impedance in children (Nielsen et al., 

2007),  and  some BIA equations have been  recommended  (Heyward &  Stolarczyk, 

1996),  including  those of Houtkooper et al.  (1992)  for boys and girls 10‐19 y, and 

Lohman  (1992) or Kushner et al.  (1992)  for  children younger  than 10 y. However, 

most equations have been generated from Caucasians and relatively few have been 

developed  for or cross‐validated with Asian children  (Heyward & Stolarczyk, 1996; 

Nielsen et al., 2007).   

BIA measures may have  the potential  to more  accurately predict %BF  in  children 

than BMI provided that appropriate prediction equations are utilized  (Deurenberg, 

Deurenberg‐Yap,  &  Schouten,  2002).  Population‐specific  equations  are  likely  to 

systematically  over‐  or  underestimate  body  composition  if  they  are  applied  to 

individuals who do not belong to the same population subgroup due to the age, sex 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

30 

and ethnic differences  in body composition (Heymsfield et al., 2005). Some studies 

have  demonstrated  the  age,  sex  and  ethnic  effect  on  the  relationship  between 

resistance and FFM or TBW (Deurenberg, Kusters, & Smit, 1990; Going et al., 2006; 

Haroun et al., 2010;  Lohman et al., 2000; Sluyter, Schaaf, Scragg, & Plank, 2010). 

The  current  thesis  aimed  to  develop  and  cross‐validate  population‐specific  BIA 

equations  for  the  estimation  of  TBW  and  FFM  using  the  deuterium  dilution 

technique  in  Asian  pre‐pubertal  children  from  China,  Lebanon,  Malaysia,  The 

Philippines and Thailand  to address  the major need  to characterise  the  increasing 

prevalence of obesity in this region. The goal was to overcome the limitations of BMI 

and anthropometry to discriminate between differences in body composition and to 

be better placed to evaluate diet and physical activity intervention efforts. 

There  is  a  well  known  association  between  obesity  and  an  increased  risk  of 

co‐morbidities  and  all‐cause  mortality  (Kopelman,  2007;  Lobstein  et  al.,  2004). 

However,  the  health  risks  of  obesity  can  not  be  fully  explained  by BMI  and  total 

adiposity  (McAuley, Williams,  Goulding,  &  Murphy,  2002).  In  contrast,  body  fat 

distribution, especially central fat depots, is more closely associated with health risk 

than  overall  adiposity  (Berman  et  al.,  2001;  Ehtisham  et  al.,  2005;  Freedman, 

Srinivasan, Harsha, Webber, & Berenson, 1989; Hara, Saitou, Iwata, Okada, & Harada, 

2002; Misra  et  al.,  2006; Okosun,  2000; Okosun,  Liao,  Rotimi,  Prewitt, &  Cooper, 

2000; Savva et al., 2000).   

Similar to the BMI‐%BF relationship, body fat distribution  is also ethnic‐dependent 

(Chandalia, Abate, Garg, Stray‐Gundersen, & Grundy, 1999; He et al., 2002; Lear et 

al., 2007; McKeigue, Shah, & Marmot, 1991; Novotny, Daida, Grove, Marchand, & 

Vijayadeva, 2006; Park, Allison, Heymsfield, & Gallagher, 2001; Raji, Seely, Arky, & 

Simmons,  2001;  Wu  et  al.,  2007).  Moreover,  the  ethnic  difference  in  body  fat 

distribution is a contributor to the ethnic difference in prevalence of obesity‐related 

health risk among different ethnic groups  (Berman et al., 2001; Daniels, Khoury, & 

Morrison,  1997;  Ehtisham  et  al.,  2005;  Freedman  et  al.,  1989;  He  et  al.,  2002; 

Okosun, 2000; Okosun et al., 2000). Some studies have reported that Asian children 

and  adolescents  have  greater  trunk  fat  depots  than  Caucasians  (Ehtisham  et  al., 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

31

2005; He et al., 2002; Malina, Huang, & Brown, 1995; Novotny et al., 2006) however 

a  limited number of  studies have explored  the difference  in body  fat distribution 

among  Asian  children  from  different  origins.  Therefore,  to  enable  a  better 

estimation  of  the  obesity‐related  health  risks  in  the  Asian  region,  a  better 

understanding of the body fat distribution of Asians is required. Accordingly, another 

of the aims of the current thesis was to determine the ethnic difference in body fat 

distribution  of  Asian  pre‐pubertal  children  from  China,  Lebanon,  Malaysia  and 

Thailand. 

In  addition,  the  use  of  different  methods  of  body  composition  assessment 

influences  studies  on  obesity‐related  health  problems,  including  the  paediatric 

metabolic  syndrome.  Despite  obesity  being  a  central  feature  of  the  metabolic 

syndrome  in  both  children  and  adults  (Alberti,  Zimmet,  &  Shaw,  2005;  Cook, 

Weitzman, Auinger, Nguyen, & Dietz, 2003; de Ferranti et al., 2004; Expert Panel on 

Detection, 2001; Weiss, Dziura, & Burgert, 2004; Zimmet et al., 2007),  the various 

obesity  indices  such as  the BMI  (Lambert et al, 2004; Weiss et al., 2004) and WC 

(Cook  et  al.,  2003;  de  Ferranti  et  al.,  2004;  Zimmet  et  al.,  2007)  used  to  predict 

metabolic risk, are contradictory. This has contributed to different prevalence data 

(Golley, Magarey, Steinbecks, Baur, & Daniels, 2006; Goodman et al, 2004; Reinehr, 

de Sousa, Toschke, & Andler, 2007; Weiss et al., 2004) which makes it impossible to 

estimate  the  global  prevalence  of  the  metabolic  syndrome  and  to  make  valid 

comparisons between countries. While the choice between BMI and WC as simple 

markers  remains  a matter  of  ongoing  debate,  some  studies  have  indicated  that 

other  obesity  indices may  be  better  predictors  of  cardiovascular  disease  risk,  for 

example the waist‐to‐height ratio (WHtR) (Hara et al., 2002; Savva et al., 2000), %BF 

(Moussa, Skaik, Selwanes, Yaghy, & Bin‐Othman, 1994), and skinfold thickness (SFT) 

(Maffeis, Pietrobelli, Grezzani, Provera, & Tato, 2001; Misra et al., 2006; Teixeira, 

Sardinha,  Going,  &  Lohman,  2001).  Ethnic  differences  in  body  composition 

(Heymsfield  et  al.,  2005)  and  the  susceptibility  to  cardiovascular  risk  and  insulin 

resistance (Misra, Khurana, Vikram, Goel, & Wasir, 2007) might explain, in part, the 

inconsistency  in obesity  index  recommended by different  studies. However,  given 

that Asians differ  in body composition  from Caucasians,  there  is  limited published 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

32 

data  regarding  associations  between  obesity  indices  and metabolic  risk  factors  in 

Asian  children. Moreover,  body  composition  in  children  varies with  age,  sex  and 

pubertal  status  (Heymsfield  et  al.,  2005).  Accordingly,  it  is  more  challenging  to 

explore relationships between obesity indices and metabolic risk factors in children 

than  adults.  However,  although  previous  studies  have  reported  a  relationship 

between obesity  indices and metabolic risk factors  in different age groups (Hara et 

al.,  2002;  Hsieh & Muto,  2005;  Janssen,  Katzmarzyk, &  Ross,  2004;  Lee,  Huxley, 

Wildman, & Woodward,  2008; Misra  et  al.,  2006;  Savva  et  al.,  2000; Watts, Bell, 

Byrne,  Jones,  &  Davis,  2008),  most  have  been  cross‐sectional  rather  than 

longitudinal and  therefore not  considered  the  influence of growth. Therefore,  the 

International Diabetes Federation (IDF) has recommended that further investigation 

of how obesity is defined in children should be undertaken, for example considering 

the  respective  value  of measures  such  as WHtR, WC,  etc  (Zimmet  et  al.,  2007). 

Accordingly, the current thesis aimed to determine which obesity index (among BMI, 

%BF, WC, WHtR) was the best predictor of metabolic risk factors clustering across a 

2‐y period among Chinese children. 

Besides the selection of an appropriate obesity index for use in the definition of the 

metabolic  syndrome,  ethnic‐specific  criteria  of  obesity  is  another  important  issue 

which should be considered in the development of a universal definition in children 

and adolescents (Misra et al., 2007). This  is due mainly to the ethnic differences  in 

body  composition  (Heymsfield  et  al.,  2005)  and  susceptibility  to  develop  various 

cardiovascular risk factors and the metabolic syndrome (Misra et al., 2007). In order 

to compensate for the variation in child development and ethnic origin, percentiles, 

rather than absolute values of WC have been used in the IDF definitions ( Zimmet et 

al., 2007). However, compared with the BMI, relatively few studies have referenced 

a  threshold  cut‐off  for  WC  and  WHtR  to  define  obesity  in  different  ethnic 

populations.  A  small  number  of  studies  have  referenced  WC  cut‐off  points  for 

predicting cardiovascular risk factors  in different ethnic populations (Maffeis et al., 

2001;  Sung  et  al.,  2007),  but  even  in  the  same  population,  the  thresholds  are 

inconsistent (Meng et al., 2007; Ng et al., 2007; Sung et al., 2007). Accordingly, the 

percentile  used  as  a  cut‐off  for WC  should  be  reassessed  when more  data  are 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

33

available and the development of ethnic‐specific age and sex normal ranges for WC 

based  on  healthy  values  (Zimmet  et  al.,  2007).  In  addition, WHtR  is  regarded  as 

more practical to employ in field settings than WC, due to the cut‐off (WHtR = 0.5) 

for  the prediction of cardiovascular  risk being age‐ and  sex‐independent  (Ashwell, 

LeJeune, & McPherson, 1996). However, some studies have challenged the universal 

cut‐off for children of different age and gender (Kelishadi et al., 2007). To date, two 

studies  have  reported  age‐  and  gender‐specific  WC  percentiles  and  cut‐offs  in 

Chinese  children  and  adolescents,  one  in  Hong  Kong  Chinese  children  and 

adolescents  (Sung et al., 2007), and  the second  in children  from Xinjiang province 

(Yan et al., 2008). No study has reported age‐ and gender‐specific cut‐offs for WHtR 

in Chinese children. As there are well documented regional differences  in the body 

composition  of  Chinese,  for  example  those  living  in  the North  and  South  of  the 

country (China's National Group on Student's Constitution and Health Survey, 2007), 

the  development  of WC  and WHtR  percentiles  and  cut‐offs  for  different  groups 

would be particularly valuable. Therefore, we aimed  to develop percentiles of WC 

and WHtR  for Chinese children aged 6‐12 y  in a representative sample  from three 

cities  in  China  and  proposed  WC  and  WHtR  cut‐offs  for  the  prediction  of 

cardiovascular risk. 

1.2 Research questions 

Accordingly,  the  thesis consists of  three  studies  to meet  the gaps  in  the  literature 

outlined mentioned above. The research questions for each study are listed below. 

Chapter 3 

A‐ Do ethnic differences exist in the BMI‐%BF relationship in children from different 

Asian countries? 

B‐ Are there ethnic differences  in body fat distribution among Asian children from 

different backgrounds? 

C‐ Which  BMI  cut‐off  for  screening  the  obese  child  is  the more  appropriate  for 

Asian children: the IOTF definition, WHO or population‐specific values? 

Chapter 4 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

34 

A‐  How useful is bioelectrical impedance analysis (BIA) in predicting TBW and FFM 

in  Asian  children  using  the  deuterium  dilution  technique  as  the  criterion 

measure?     

Chapter 5 

A‐   Do  obese  Chinese  children  have  a  higher  risk  of  the  indicators  of metabolic 

syndrome than normal‐weight children? 

B‐  Which obesity  index  is the best predictor of metabolic risk  in Chinese children, 

%BF, BMI, WC or WHtR? 

C‐  Which threshold as a cut‐off  for WC and WHtR, best predicts the clustering of 

metabolic risk factors in Chinese children?

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

35

CHAPTER 2 LITERATURE REVIEW   

2.1 CHILDHOOD OBESITY WORLDWIDE 

The prevalence of obesity  in all age groups poses such a serious problem that the 

World  Health Organization  (WHO)  has  described  it  as  a  ‘global  epidemic’  (WHO, 

2000). Worldwide, one in 10 children aged 5‐17 years of age is overweight, a total of 

155 million, of which an estimated 30‐45 million are obese. There are an estimated 

14 million overweight school‐age children in the European Union and of these, three 

million  are obese  (Lobstein  et  al., 2004).  The  number of overweight  children has 

been  predicted  to  be  rising  by  around  400,000  per  annum,  of whom  85,000  are 

obese  (The BMA Board of  Science, 2005).  In  the US, overweight  is  also  a  serious 

health  concern  for  children  and  adolescents. Data  from  two National Health  and 

Nutrition Examination Surveys (NHANES) (1976‐1980 and 2007‐2008) show that the 

prevalence  of  overweight  is  increasing:  for  children  aged  2‐5  years,  prevalence 

increased  from  5.0%  to  10.4%;  for  those  aged  6‐11  years,  the  increase was  from 

6.5% to 19.6%; and for those aged 12‐19 years, the increase was from 5.0% to 18.1% 

(Ogden & Carroll, 2010). In Australia, the prevalence of overweight in children aged 

7‐15 years almost doubled between 1985 and 1995 (from 10.7% to 19.5% for boys 

and from 11.8% to 21.1% for girls), with an additional 1% of all children becoming 

overweight every year during the last two decades (Magarey et al., 2001). In Japan, 

data  from  the National Nutrition Survey  shows  that  the prevalence of obese boys 

and girls increased from 6.1% and 7.1%, respectively, in the time period 1976‐1980 

to 11.1% and 10.2% in 1996‐2000 (Matsushita et al., 2004). 

The  increase  in  obesity  is  not  confined  to  industrialized  countries  but  is  also 

prevalent  in many developing countries, especially  in Asia, which are undergoing a 

major nutritional transition (WHO, 2000). In China, data from two national Nutrition 

and Health Surveys (1982, 2002) show that the prevalence of overweight defined by 

the  IOTF  criteria  increased  from  1.4%  to  5.3%  for  children  aged  7‐17  years.  The 

number of overweight youngsters was 12 million in China in 2002 (Li, Schouten et al., 

2008).  In Brazil between 1974 and 1997, the prevalence of overweight and obesity 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

36 

(also using IOTF definitions) among young people aged 6‐17 years more than tripled 

(increasing from 4.1% to 13.9%) (Lobstein et al., 2004). 

 

4.4

5.3

7.0

7.4

7.8

9.8

9.7

10.0

10.3

11.3

11.8

13.1

14.8

14.8

13.3

16.3

15.2

16.7

18.3

1.7

1.6

2.2

2.4

2.5

3.0

2.2

2.5

5.1

2.5

4.1

4.8

6.8

1.4

1.3

1.1

0.8

0.8

0.9

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0

China(mainland)*

Russia

Netherlands

Poland

Switzerland

Sweden

Germany

France

Norway

Ireland

Fenlind

Scotland

Greece

Italy

England

Spain

Canada

Wales

United States

Overweight prevalence (%)

Pre-obese

Obese

Figure 2.1. Prevalence of overweight and obese in young people (aged 10‐16 y) in 2001‐2 in a                       range of countries (* for China, data in young people aged 7‐17 years in 2002) 

 

Childhood  obesity  is  a  risk  factor  for  a  number  of  chronic  diseases  in  adult  life 

including heart disease,  some  cancers and osteoarthritis. Some diseases however, 

can become manifest during childhood, particularly type 2 diabetes (The BMA Board 

of Science, 2005). The dramatic increase in the prevalence of childhood overweight 

and obesity and its resultant co‐morbidities is associated with significant health and 

financial  burden  and  warrants  strong  and  comprehensive  efforts  at  prevention. 

Meanwhile,  the  limited  success of  adult obesity  intervention programs has  led  to 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

37

increased  interest  in prevention programs aimed at children. However,  the  limited 

availability  of  sound  and  convenient  screening  tools,  plus  effective  evaluation 

approaches has been a problem  in devising programs  for obesity  intervention and 

management in children. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

38 

2.2 DEFINITION OF OVERWEIGHT AND OBESITY IN CHILDREN 

The primary purpose  for defining overweight and obesity  is  to predict health risks 

and  to  provide  comparisons  between  populations  and  to  develop  intervention 

programs. Obesity  is characterized by an  increased amount of body  fat. Therefore, 

strictly speaking, obesity should be diagnosed based on the amount of body fat, for 

example  %BF  instead  of  BMI.  Alternatively,  weight‐for‐height  Z  scores  or  other 

anthropometric measures should be used as it is not the degree of excess weight (as 

measured by BMI), but the degree of body fatness that is important as a risk factor. 

However, many of  the methods available  for  in vivo assessment of %BF are either 

expensive or time consuming therefore various anthropometric measures have been 

widely used in epidemiological studies as indirect measures of obesity, including BMI 

(Ogden,  Flegal,  Carroll,  &  Johnson,  2002;  Rolland‐Cachera  et  al.,  2002), 

weight‐for‐height  ratios  (Leung,  Lau,  Tse,  &  Oppenheimer,  1996;  World  Health 

Organization, 1995), and others (Table 2.1 ).

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

39 

Table 2.1. Indices and cut‐off points used in different countries to define obesity 

Country/ Organization  BMI (Percentile) 

BMI (Z scores) 

Weight/height(Percentile) 

Weight‐for‐ Height (%) 

Weight/ideal weight (%) 

Skinfold thickness (Percentile) 

Europe                 Belgium  > 97th        > 120       Finland  > 90th          > 90th     France  > 90th               Greece  > 90th               Hungary  > 90th          > 90th     Italy  NA        > 120       Netherlands  > 97th               United Kingdom  > 90th           North and South America               United States (whites)  > 95th    > 85th  >120         Canada  > 95th               Argentina        > 120         Chile          > 120       Venezuela        > 120     Asia‐Pacific region               Australia  > 85th

       > 120   

    China               ‐ Mainland1  > 95th           

            ‐ Hong Kong        > 120                 ‐ Taiwan          > 120       Japan  > 90th        > 120       Singapore        > 120         Saudi Arabia  > 95th        > 120       Thailand        > 120     WHO2  > 95th (HANES)           

WHO3 (5‐19 years )    > +2SD ( ≥ 30 kg/m2 at age 19) 

       

IOTF4 (2‐18 years)  ≥ 30 kg/m2 at age 18           

        Adapted  from Guillaume  (1999) except 1  from Group of China Obesity Task Force  (2004),  2  from Must  (1991), 3 from de Onis  (2007), and 4  from Cole (2000). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

40 

BMI has frequently been used for evaluation of the nutritional status of individuals, 

including those focusing on obesity because it is a convenient measure to perform in 

both  field  and  clinical  settings. BMI  can  be  used  as  a  crude  reference  of  relative 

fatness. A cut‐off point of 25 kg/m2 is recognized internationally as the definition of 

adult  overweight,  and  ≥30  kg/m2  for  adult  obesity  by  WHO  (World  Health 

Organization,  1995).  Despite  its  widespread  use  in  adults,  the  ability  of  BMI  to 

identify  obesity  in  children  and  adolescents  is  somewhat  limited  due  to  the 

differences  in  the  rates  of  maturation  and  the  effects  of  maturation  on  body 

composition  (Cole,  Freeman,  &  Preece,  1995).  More  appropriate  cut‐off  points 

related to age and gender are needed to define child and adolescent obesity. 

The  reference population  is one of  the most  important  issues when establishing a 

definition of childhood obesity and a representative sample of the whole population 

should be used. Accordingly, some countries have developed their own BMI‐for‐age 

reference charts based on nationally representative survey data,  including the well 

known US National Center for Health Statistics reference (Must et al., 1991), the UK 

(Cole  et  al.,  1995),  French  (Rolland‐Cachera  et  al.,  1991),  and Chinese  references 

(Group  of  China Obesity  Task  Force,  2004). Moreover,  choice  of  the  appropriate 

index  suitable  to  define  obesity  is  another  important  issue. Most  of  the  existing 

definitions  are  based  on  the  same  principle  at  different  ages  by  using  reference 

centiles. For example, in the United States, the 85th and 95th centiles of BMI‐for‐age 

and sex based on nationally representative survey data have been recommended as 

cut‐off points  to  identify overweight and obesity  (Barlow & Dietz, 1998). This was 

recommended by a WHO Expert Committee for international use to define at risk of 

overweight  for  adolescents  aged  10‐19  years  (World  Health  Organization,  1995). 

However,  for  wider  international  use,  the  cut‐off  points  have  been  criticized  as 

arbitrary considering centiles and  the  reference population. A centile cut‐off point 

could  in  theory  be  identified  as  the  point  on  the  distribution  of  BMI where  the 

health  risk of obesity  starts  to  rise  steeply. Unfortunately,  such a point  cannot be 

identified  with  any  precision:  children  have  less  disease  related  to  obesity  than 

adults,  and  the  association  between  child  obesity  and  adult  health  risk may  be 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

41

mediated  through  adult  obesity, which  is  associated  both with  child  obesity  and 

adult disease. Therefore, it is proposed that the adult cut‐off points should be linked 

to BMI centiles for children to provide cut‐off points for children (Cole et al., 2000). 

According  to  these  points,  some  international  standards  to  define  childhood 

overweight/obesity which link BMI centiles for children to adult cut‐off points, have 

been developed.   

The  IOTF, using a worldwide  representative  sample of children  (pooling data  from 

Brazil, Great Britain, Hong Kong, the Netherlands, Singapore, and the United States, 

and  representing 97,876 males and 94,851  females  from birth  to 25 years age) as 

the reference population, derived age‐ and gender‐specific overweight and obesity 

cut‐off points for young people aged 2‐18 years, which are equivalent to a BMI of 25 

kg/m2 and 30 kg/m,2 respectively at 18 years of age (Cole et al., 2000). Although the 

cut‐off points were developed using  several data  sets,  the  authors  acknowledged 

that the reference data set may not adequately represent non‐Western populations.   

 

The WHO recommended the US NCHS BMI‐for‐age centiles for  international use to 

define at risk of overweight for adolescents aged 10‐19 years in 1995 (World Health 

Organization,  1995).  In  2007, WHO published  a  growth  reference  for  school‐aged 

children and adolescents  (5‐19 years)  (de Onis, 2007). The new curves are closely 

aligned with the WHO Child Growth Standards at 5 years. For BMI‐for‐age across all 

centiles, the magnitude of the difference between the two curves at age 5 years  is 

mostly  0.0  kg/m2  to  0.1  kg/m2.  At  19  years  of  age,  the  new  BMI  values  at  +1 

standard  deviation  (SD)  are  25.4  kg/m2  for  boys  and  25.0  kg/m2  for  girls.  These 

values are equivalent to the overweight cut‐off  for adults (≥ 25.0 kg/m2). Similarly, 

the +2SD  values  (29.7  kg/m2  for both  sexes)  compare  closely with  the  cut‐off  for 

obesity (≥ 30.0 kg/m2). But the BMI‐for‐age curves were developed from only three 

data  sets,  the Health Examination Survey Cycle  II  (6‐11 years) and Cycle  III  (12‐17 

years), and  the NHANES Cycle  (birth  to 74 years). Further validation  is needed  for 

Asian and other populations.   

Although  these  standard  definitions  were  intended  to  overcome  arbitrary 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

42 

definitions  of  overweight  and  obesity  and  to  provide  international  standards  of 

overweight and obesity prevalence across countries, the validity studies using these 

BMI  cut‐off  points  to  identify  children  with  excess  adiposity  have  generally 

documented  low  to  fair  identification  of  those  who  are  truly  overweight,  as 

determined  from %BF.  Li  et  al.  (2003)  validated  the  IOTF  and NCHS  definition  of 

overweight  among  Chinese  children  against  %BF  measured  by  BODPOD.  The 

sensitivity  was  52.8%  for  the  IOTF  definition  and  50%  for  the  NCHS  definition. 

Wickramasinghe et al. (2005) also showed that none of the BMI cut‐offs from IOTF, 

CDC/NCHS  percentile  charts  and  BMI‐Z was  sensitive  enough  to  detect  cases  of 

obesity  in  either  Australian  white  Caucasian  or  Australian  Sri  Lankan  children. 

Further,  Gaskin  et  al.  (2003)  indicated  that  although  having  high  specificity  for 

determining overweight among black Jamaican children, the IOTF BMI cut‐off points 

had low sensitivity (2‐86%) to identify overweight defined by NHANES reference for 

SSF, TSF and SF (> 85th percentile), extremely low at age 7‐8 years compared with at 

age 11‐12 years (Gaskin & Walker, 2003). Moreover, even in Caucasian children and 

adolescents, the sensitivity of the IOTF definition is still low, about 48% and 62% in 

Swiss boys and girls aged 6‐12 years  (Zimmermann, Gubeli, Puntener, & Molinari, 

2004)  and  only  22‐25%  for  girls  and  72‐84%  for  boys  aged  17  y  (Neovius,  Linne, 

Barkeling, & Rossner, 2004). These findings imply that many children who are at risk 

for the health‐related problems accompanying overweight and obesity may not be 

detected and  therefore effectively  targeted  for  intervention programs designed  to 

treat  or  prevent  the  progression  of  obesity when  selection  for  such  programs  is 

based solely on BMI (Maynard et al., 2001). 

There  are  two  potential  reasons  to  explain  the  low  sensitivity  of  the  BMI 

classification system to detect cases of childhood obesity. One is the inability of BMI 

to differentiate  levels of  fatness and  leanness among  individuals  (Freedman et al., 

2005;  Gallagher  et  al.,  1996;  Roubenoff  et  al.,  1995).  Despite  high  correlations 

between BMI and body  fat and %BF, BMI  is also correlated with FFM.  In children, 

these relationships between BMI and the fat and fat‐free components of the body 

are further complicated by varying growth rates and maturity levels (Guo, Chumlea, 

Roche, & Siervogel, 1997; He et al, 2004). BMI can explain 41‐88% and 14‐81% of 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

43

the  variance  in %BF  or  total  body  fat  (TBF)  for  boys  and  girls  aged  8‐18  years, 

respectively (Maynard et al., 2001). Deurenberg et al. (1991) indicated a rather low 

(0.38‐0.42)  variance  of %BF  explained  by  BMI  in  children  compared with  that  of 

adults (0.79‐0.80). Therefore, it is better to use other methods to assess body fat to 

identify overweight and obese children in field work in addition to BMI. The second 

reason  relates  to  the  significant  ethnic  differences  in  body  composition  and  the 

relationship between BMI and %BF (Chung et al., 2005; Deurenberg‐Yap et al., 2000; 

Deurenberg et al., 1998; Duncan et al., 2009; Freedman et al., 2008; Jackson et al., 

2002; Malina, 2005; Navder et al., 2009; Rush, Freitas, & Plank, 2009). Body weight 

is the sum of fat, muscle, visceral organs, and bone. Therefore, individuals with long 

trunks  and  short  legs  for  height  have  a  higher  BMI  regardless  of  their  body  fat 

content and it is well known that the length of the trunk and limbs relative to height 

varies  by  race  (Craig,  Halavatau,  Comino,  &  Caterson,  2001;  Deurenberg, 

Deurenberg‐Yap, Wang,  Lin, &  Schmidt,  1999; Gurrici  et  al.,  1999).  These  ethnic 

differences  in  body  composition  indicate  the  necessity  to  consider  different  BMI 

levels to define obesity  in different ethnic or population groups. The definitions of 

obesity  based  primarily  on  the  relationship  of  weight  with  adiposity  in  white 

populations may  not  adequately  reflect  the  body  composition  of  other  racial  or 

ethnic populations. Therefore, WHO proposed additional BMI cut‐off points of 23 

kg/m2,  27.5  kg/m2,  32.5  kg/m2  and  37.5  kg/m2  for  the Asian  adult  population  in 

2004, which are  lower than for the Caucasian or Europid population (WHO, 2004). 

However for children, a clear ethnic difference in the relationship between BMI and 

%BF  is yet  to be established. This makes  it difficult  to develop a universal obesity 

classification  based  on  BMI  and  explains why  significant  national  variance  exists 

(Table 2.1). 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

44 

2.3 AGE, SEX AND ETHNIC DIFFERENCES IN BODY COMPOSITION IN CHILDREN 

Many factors can  influence body composition,  including age, gender, ethnicity, and 

the environment.  In  addition  to  the  variability  in body  composition  value derived 

from  different  assessment  techniques,  there  are  distinct  age,  gender  and  ethnic 

differences  in  body  composition  in  children  and  adolescents  (Heymsfield  et  al., 

2005). 

2.3.1 Age differences in body composition in children 

Changes  in  body  composition with  age  begin  at  the moment  of  conception  and 

continue  throughout  life. Growth  and development during  the  formative  years of 

childhood  is  one  of  the  key  phases  of  life  for  substantial  changes  in  body 

composition. 

2.3.1.1 Total body fat   

Fat  mass  (FM)  FM  is  the  most  variable  component  of  body  composition. 

Between‐individual variability ranges from about 6% to more than 60% of total body 

weight. Within‐individual variability can also be considerable but changes with age 

in individuals tend to “track” and follow distinct trajectories over time.   

Both cross‐sectional and longitudinal studies (Chumlea et al., 2002; Fomon, Haschke, 

Zeigler, & Nelson,  1982; Goulding,  Taylor,  Jones,  Lewis‐Barned, & Williams,  2003; 

Guo et al., 1997) have indicated that FM increased with age during the growth and 

development  period.  For  example,  Fomon  et  al.  (1982)  described  the  body 

composition of reference children from birth to age 10 years. At birth, TBF was 486 g 

and 495 g  for boys and girls, respectively. This  increased to 2656 g and 2757 g  for 

boys and girls at the age of 4 years, and continued to increase to 4318 g and 6318 g 

for boys and girls by 10 year of age (Table 2.2). Goulding et al. (2003) indicated in a 

longitudinal study that between 4‐5 y and 8‐9 y, FM  increased by 124%  in 23 New 

Zealand girls. Guo et al.  (1997) also  followed  changes  in body composition  in 130 

Caucasian males and 114 Caucasian females. The results showed that FM continued 

to increase between 8 and 20 y in both males and females. The average increase in 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

45

FM for females was from 6.4 kg at the age of 8 y to 16.3 kg at 20 y and from 4.7 kg 

to 9.7 kg for males (Figure 2.2 a). 

Table 2.2. Body composition of reference children 

FM  %BF  FFM  TBW  Hydration Protein  Protein/FFMAge 

(g)  (%)  (g)  (g)  (%)  (g)  (%) 

Boys               

Birth  486  13.7  3059  2466  80.6  457  15 

1 mon  671  15.1  3781  3044  80.5  574  15.1 

2 mon  1095  19.9  4414  3544  80.3  678  15.4 

3 mon  1495  23.2  4940  3952  80  772  15.6 

4 mon  1743  24.7  5317  4248  79.9  840  15.8 

5 mon  1913  25.3  5662  4513  79.7  901  15.9 

6 mon  2037  25.4  5993  4770  79.6  964  16 

9 mon  2199  24  6981  5536  79.3  1138  16.4 

12 mon  2287  22.5  7863  6212  79  1309  16.6 

18 mon  2382  20.8  9088  7134  78.5  1548  17.1 

24 mon  2456  19.5  10134  7915  78.1  1763  17.4 

3 yr  2576  17.5  12099  9377  77.5  2157  17.8 

4 yr  2656  15.9  14034  10806  77  2554  18.2 

5 yr  2720  14.6  15950  12218  76.6  2950  18.5 

6 yr  2795  13.5  17895  13654  76.3  3352  18.7 

7 yr  2931  12.8  19919  15119  75.9  3770  18.9 

8 yr  3293  13  22007  16659  75.7  4200  19.1 

9 yr  3724  13.2  24406  18402  75.4  4726  19.3 

10 yr  4318  13.7  27122  20369  75.1  5282  19.5 

Girls               

Birth  495  14.9  2830  2281  80.6  426  15 

1 mon  668  16.2  3463  2788  80.5  525  15.2 

2 mon  1053  21.1  3936  3157  80.2  609  15.5 

3 mon  1366  23.8  4377  3497  79.9  689  15.8 

4 mon  1585  25.2  4715  3758  79.7  750  15.9 

5 mon  1769  26  5031  4000  79.5  809  16.1 

6 mon  1915  26.4  5335  4236  79.4  870  16.3 

9 mon  2066  25  6204  4901  79  1034  16.6 

12 mon  2175  23.7  7005  5520  78.8  1184  16.9 

18 mon  2346  21.8  8434  6612  78.4  1455  17.2 

24 mon  2433  20.4  9477  7411  78.2  1655  17.4 

3 yr  2606  18.5  11494  8954  77.9  2030  17.7 

4 yr  2757  17.3  13203  10259  77.7  2362  17.9 

5 yr  2949  16.7  14711  11416  77.6  2649  18 

6 yr  3208  16.4  16312  12642  77.5  2967  18.1 

7 yr  3662  16.8  18178  14052  77.3  3320  18.3 

8 yr  4319  17.4  20521  15842  77.2  3776  18.4 

9 yr  5207  18.3  23253  17928  77.1  4297  18.5 

10 yr  6318  19.4  26232  20172  76.9  4883  18.7 

From Fomon et al. (1982) 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

46 

 

 

 

Figure 2.2. Changes in body composition (a: total body fat; b: percent body fat; c: fat‐free mass;  d:  body mass  index)  between  8‐20  years.  (Guo  et  al., 1997) 

 

Percent body  fat  Infants have on average about 10  to 17%  fat at birth  (Ma et al., 

2004). This increases to about 30% by 6 months of age and then begins to gradually 

decline  during  early  childhood  (Butte,  Hopkinson,  Wong,  Smith,  &  Ellis,  2000). 

During mid‐childhood, between about 5 and 8 years of age, a pre‐adolescent “fat 

wave”, or “adiposity  rebound”, occurs  (Fomon et al., 1982; Rolland‐Cachera et al., 

1991)  and  about  a  31%  increase  was  found  in  girls  between  4‐5  y  and  8‐9  y 

(Goulding et al., 2003). %BF then continues to increase in girls, as shown by Guo et 

al. (1997) in a longitudinal study, from an average of 20 to 26% between 9 y and 20 y. 

In  contrast  for  boys,  %BF  increased  from  15  to  17%  between  9  and  13  y  then 

decreased  to 13% at  the age of 20  years as  FFM  rapidly  increased  (Figure 2.2 b). 

Changes with  age  in  body  fatness  suggest  that  early  infancy,  the mid‐childhood 

“adiposity rebound”, and adolescence were “critical periods” for the development of 

obesity (Dietz, 1994).   

0

10

20

30

40

50

60

70

8-10 y 10-12 y 12-14 y 14-16 y 16-18 y 18-20 y

FFM

(kg)

Males Females

10

12

14

16

18

20

22

24

8-10 y 10-12 y 12-14 y 14-16 y 16-18 y 18-20 y

BM

I(kg

/m2)

Males Females

0

5

10

15

20

25

30

8-10 y 10-12 y 12-14 y 14-16 y 16-18 y 18-20 y

PBF(%)

Males Females

d

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

8-10 y 10-12 y 12-14 y 14-16 y 16-18 y 18-20 y

TB

F(kg

)

Males Females

b

c

a

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

47

Fat distribution It has been recognized that fat distribution, in addition to total body 

fat,  is a risk factor for cardiovascular disease  in both children and adults. The term 

distribution refers to the absolute or relative amount of adipose tissue  in different 

regions or compartments of the body. Total adipose tissue comprises subcutaneous 

adipose tissue (SAT) and visceral adipose tissue (VAT).   

Skin fold thickness at different body sites  is one of the most common measures of 

SAT. The  sum of  skin  fold  thickness at  triceps,  subscapular, abdominal,  suprailiac, 

chest,  thigh and mid‐axilliary sites has been  reported as 67 mm  for boys aged 11 

years, declining to 57 mm by the age of 14 years and subsequently increasing to 90 

mm by 17 years of age. The sum of the seven skin folds increases gradually with age 

in girls, from 77 mm at 11 years of age to 127 mm at 17 years of age (Tahara et al, 

2002).  However,  changes  in  skin  fold  thickness  at  different  sites  show  variable 

patterns. For example, triceps skin fold thickness (extremity) and subscapular (trunk) 

thickness both increase with age in girls, as well as subscapular skinfold thickness in 

boys. Skin fold thicknesses on the extremities decrease in boys between 7 y and 13 

y and then increase after 13 years (China's National Group on Student's Constitution 

and Health Survey, 2000).   

VAT or intra‐abdominal adipose tissue (IAAT), and subcutaneous abdominal adipose 

tissue  (SAAT),  are  two  discrete  compartments  of  abdominal  fat which  are  often 

measured using MRI or  computed  tomography  (CT). Currently, more emphasis  is 

placed  on  the  distribution  of  visceral  and  subcutaneous  adipose  tissue  in  the 

abdominal  region  because  many  studies  have  suggested  that  abdominal  fat, 

especially VAT,  is highly related to a wide range of health  indicators  in both adults 

(Bjorntorp, 1992) and children  (Huang,  Johnson, Figueroa‐Colon, Dwyer, & Goran, 

2001). Huang et al. (2001) followed changes in IAAT and SAAT in 138 children aged 

8.1±1.6 years over a 3‐5 year period. The  increase  in IAAT was 5.2±2.2 cm2/yr, but 

the  growth of  SAAT was not  significant.  Fox et  al.  (2000)  indicated  that VAT  and 

SAAT increased by 69.1% (from 17.8 to 30.1 cm2) and 19.1% (from 78.1 to 93.0 cm2) 

for boys, and 48.4% (from 25.8 to 38.3 cm2) and 78.1% (from 75.2 to 133.9 cm2) for 

girls between 11 and 13 years of age. WC also increased by 9.7 mm for boys and 7.5 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

48 

mm for girls. 

2.3.1.2 Fat‐free mass   

FFM increases with age regardless of sex and ethnicity. At birth, the average FFM in 

boys and girls is 3059 g and 2830 g, respectively, increasing to 5993 g and 5335 g by 

6‐months  of  age.  In  boys  and  girls  aged  10  years,  FFM  is  27.1  kg  and  26.2  kg, 

respectively  (Fomon et al., 1982)  (Table 2.2).  Longitudinal  studies have  confirmed 

the changes in FFM with age, for example Goulding et al. (2003) reported that FFM 

increased by 55% between 4‐5 y and 8‐9 y in girls, while Guo et al. (1997) indicated 

that the average amount of FFM increased from 24.5 kg at 8 y to 60.2 kg at 20 y of 

age in males and from 23.1 kg to 44.0 kg in females (Figure 2.2 c).   

There are also important age‐related changes in the composition of FFM. The main 

molecular  components  of  the  FFM  are water,  protein,  osseous  and  non‐osseous 

mineral, and glycogen. At the tissue‐system  level, the FFM  is comprised of skeletal 

muscle and non‐skeletal muscle, organ, connective tissue and bone. The proportions 

of these components are known to vary systematically with age (Heymsfield et al., 

2005). This variation is important because it affects assumptions underlying some in 

vivo  measurement  methods,  but  also  because  it  has  health  and  functional 

significance. 

Total body water    The absolute amount of TBW increases with age during growth 

and development (Chumlea et al., 2002; Chumlea, Schubert, Reo, Sun, & Siervogel, 

2005; Fomon et al., 1982). The average TBW is 2466 g in boys and 2281 g in girls at 

birth, 6212 g  in boys and 5520 g  in girls at 1 year of age, and 12.2 kg  in boys and 

11.4  kg  in  girls  at 5  years  (Fomon et  al., 1982)  (Table 2.2). Chumlea et  al.  (2005) 

followed changes  in TBW  in 124 white boys and 116 white girls and  indicated that 

mean TBW volumes in boys were 16 L at 8 years of age, and this amount doubled by 

age 14 years, and was +40 L by 16 years of age. In girls, mean volumes are about 15 

L at 8 years  increasing up  to about 29 L by 17 years of age  (Table 2.3). The mean 

percentages  for  TBW/FFM, namely hydration of  the  FFM,  is higher  in  infants  and 

young children, (as much as 80% on average), and decreases to about 73% by about 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

49

10 to 15 y of age (Ellis, 1990; Fomon et al., 1982; Wang et al., 1999). This change is 

accompanied by corresponding  increases  in the proportions of protein and mineral 

in the FFM, and a consequent increase in its density. 

Table 2.3. Total body water volume (L) for age and gender 

Age (yr)  Males  Females   

8  16.2±2.0  14.8±1.9 

9  18.5±2.4  16.8±3.4 

10  19.5±2.8  19.7±3.5 

11  21.5±3.2  21.2±4.2 

12  24.2±5.4  24.9±4.3 

13  29.2±6.6  25.8±3.9 

14  32.6±6.8  27.5±3.7 

15  36.7±7.0  27.6±3.8 

16  40.6±7.7  28.4±4.1 

17  40.7±6.8  29.0±3.5 

18  41.3±6.5  29.1±4.6 

19  43.1±8.5  29.4±3.2 

20  42.0±5.0  29.0±3.4 

From Chumlea et al. (2005) 

 

Bone mineral content  (BMC) and density  (BMD) Total body bone content  increases 

with age during growth and development  to maturity, reaching “peak bone mass” 

between 20 and 30 years of age  in most  individuals  (Mora & Gilsanz, 2003; Sala, 

Webber, Morrison, Beaumont, & Barr, 2007). In a cross‐sectional study, Møllgard et 

al. (1997) indicated that the BMC in boys and girls at the age of 6.5 years was 611 g 

and 616 g and it increased to 2598 g and 2218 g at the age of 18 years. Goulding et 

al. (2003) reported in a longitudinal study that BMC had increased by 77% between 

4‐5 y and 8‐9 y  in girls. The density of mineral (mainly calcium and phosphorus)  in 

bone, which  is a significant determinant of bone strength, also  increases with age 

from birth to maturity. Zhang et al. (Zhang, Liu, Zhai, Cao, & Duan, 2003) developed 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

50 

normal reference values of BMD in 1025 Chinese children aged 6‐18 years. BMD was 

0.66 g/cm2 and 0.62 g/cm2 for Chinese boys and girls at 7 years of age, 0.83 g/cm2 

and 0.84 g/cm2 at 13 years of aged and  increased to 1.03 g/cm2 and 0.93 g/cm2 at 

17 years of age (Table 2.4). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

51 

  

Table 2.4. Total body bone mineral content and density for age and gender(Mean±SD) 

BMC (g)    BMD (g/cm2) 

Age (yr) 

Chinese males 

Chinese females 

White   males 

White females 

Chinese   males 

Chinese females 

White   males 

White   females 

8  1133±138  1122±181  1059±101  1059±145 0.69±0.06  0.66±0.05  0.856±0.020  0.858±0.068 

9  1309±287  1251±196  1215±108  1167±122 0.69±0.06  0.67±0.05  0.900±0.047  0.890±0.046 

10  1426±282  1416±252  1297±126  1244±147 0.72±0.07  0.72±0.07  0.916±0.039  0.904±0.056 

11  1534±238  1617±282  1447±222  1438±235 0.74±0.07  0.76±0.07  0.944±0.058  0.932±0.074 

12  1772±308  1785±301  1514±251  1673±325 0.79±0.08  0.79±0.08  0.943±0.052  0.985±0.093 

13  2035±438  2036±316  1805±413  1835±331 0.83±0.10  0.84±0.09  0.990±0.076  1.019±0.100 

14  2202±377  2225±330  2151±480  2004±335 0.84±0.09  0.88±0.10  1.039±0.090  1.063±0.079 

15  2439±422  2329±316  2455±521  2123±351 0.90±0.11  0.93±0.09  1.098±0.108  1.104±0.082 

16  2724±325  2304±284  2747±392  2142±314 0.96±0.10  0.92±0.09  1.168±0.094  1.103±0.077 

17  2998±408  2364±290  2904±464  2249±278 1.03±0.13  0.93±0.08  1.198±0.091  1.138±0.061 

18  2949±292  2410±305  3057±396  2258±243   ‐  0.94±0.06  1.236±0.090  1.138±0.070 

From Maynard et al. (1998); Zhai et al. (2004); Zhang et al. (2003). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

52 

Skeletal Muscle  Skeletal muscle  is  the  next most  variable  component, within  and 

between individuals, after fat mass. About 60% of FFM is composed of muscle, and 

approximately 75% of  total skeletal muscle mass  is appendicular. At  the molecular 

level, skeletal muscle  is composed of about 80% water and minerals, 19% protein, 

and ~1% glycogen and  lipid. Data representing changes with age  in skeletal muscle 

mass children and adolescents are relatively sparse compared to those for body fat, 

fat distribution, or bone.  In general, growth and development  is a period for rapid 

accretion  of  skeletal  muscle  with  marked  sexual  dimorphism  developing  during 

adolescence. Total skeletal muscle mass  increased  from 8.9 kg to 27.4 kg between 

8.2±2.0  y  and  14.9±2.0  y  in  boys  and  from  10.5  kg  to  18.2  kg  in  girls  between 

8.0±1.1 y and 15.1±1.3 y (Kim et al., 2006). Skeletal muscle mass as a proportion of 

body weight accounts for 20‐22% at infancy (Heymsfield, Gallagher, visser, Nunez, & 

Wang,  1995),  41%  at  5  years  of  age,  48%  at  adolescence  and  45%  in  adulthood 

(Malina, Bouchard, & Bar‐Or, 2004). Tanner et al. (1981) followed change in arm and 

calf muscle widths in boys and girls aged 3 years over a 14‐year period. The results 

indicated that the arm muscle width increased from 35.50 mm to 65.21 mm in boys 

and from 30.93 mm to 41.53 mm in girls between the ages of 3 years and 18 years; 

while  the  corresponding values of  calf muscle width  increased  from 43.13 mm  to 

77.55 mm  in boys and 41.53 mm  to 70.54 mm  in girls. The  skeletal muscle mass 

appears to increase in distinct phases, one between 1.5 y and 5 y, and the other is in 

adolescence which  is more apparent, especially  in boys (Malina et al., 2004) (Table 

2.5).     

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

53

Table 2.5. Muscle mass as a percentage of body weight and width for age and sex 

Boys  Girls Age (yr)  TMS 

(%) AMW (mm) 

AMWV (mm/yr) 

CMW (mm)

CMWV (mm/yr)

TMS(%)

AMW (mm)

AMWV (mm/yr) 

CMW (mm) 

CMWV (mm/yr)

4  ‐  36.56  2.21  45.31 2.99  ‐  34.19 3.61  44.68  3.14 

5  42  37.28  0.79  47.6 2.57  40.2 36.41 0.17  47.5  2.76 

7  42.5  39.41  1.84  51.13 1.68  46.6 38.01 1.30  50.19  1.66 

9  45.9  42.28  2.01  54.48 1.74  42.2 40.28 1.59  53.29  2.01 

11  45.9  45.65  1.55  57.60 1.51  44.2 43.57 1.89  57.24  2.77 

13  46.2  48.90  3.29  61.25 3.02  43.1 47.28 1.81  64.73  3.56 

13.5  50.2  50.13  4.24  62.72 3.37  45.5 49.37 2.76  66.62  3.73 

15  50.3  56.84  5.44  69.55 4.80  43.2 50.81 0.84  69.51  2.72 

15.5  50.6  58.45  4.26  71.92 3.94  44.2 50.63 ‐0.38  70.52  0.26 

17  52.6  63.74  ‐  76.04 ‐  42  52.81 ‐  71.89  ‐ 

17.5  53.6  ‐  1.31  ‐  1.84  42.5 ‐  ‐1.32  ‐  0.38 

TMS: total muscle mass as a percentage of body weight; AMW: arm muscle width; AMWV: velocity of arm muscle width; CMW: calf muscle width; CMWV: velocity of calf muscle width. Data from Malina (2004) and Tanner (1981).  

2.3.2 Sex differences in body composition in children 

Sex  is  also  one  of  the  major  sources  of  variation  in  body  composition.  Sex 

differences in body composition are apparent early in life, are magnified during the 

adolescent growth spurt and sexual maturation, and persist through adulthood. 

2.3.2.1 Total body fat     

Fat mass    The sex difference in FM is negligible before 5 or 6 years of age (Fomon 

et al., 1982) but subsequently, FM increases in both girls and boys, but more rapidly 

in  girls  than  in  boys  (Table  2.2). Moreover,  FM  increases  continuously  across  the 

adolescent period  in girls with only modest  changes  in boys during  their pubertal 

growth  spurt.  These  differences  in  accretion  velocity  and  duration  of  FM  change 

result in higher FM in girls than in boys at each age group (Fomon et al., 1982; Guo 

et al., 1997).  In a  longitudinal study, FM  increased by 0.86 kg/y  in  females, higher 

than that in males (0.42 kg/y) between 8 y and 20 y. In late adolescence and young 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

54 

adulthood, females have, on average, about 1.5 times the FM of males (Guo et al., 

1997) (Figure 2.2 a). When FM  is expressed as fat mass  index (FM/height2, kg/m2), 

the mean values are also higher in girls (4.0, 5.5, 7.0, and 7.3 kg/m2 at the age of 5‐8 

y, 9‐11 y, 12‐14 y and 15‐18 y, respectively) than boys (3.0, 5.0, 4.9, and 3.7 kg/m2 at 

the ages of 5‐8 y, 9‐11 y, 12‐14 y and 15‐18 y, respectively) (Nakao & Komiya, 2003). 

Percentage of body fat    %BF is only slightly greater in girls than boys during infancy 

and early childhood (Fomon et al., 1982; Song & Zhang, 1999; Wang & Wang, 2003) 

(Table 2.2). An  approximate 2% difference  in percent body  fat between boys  and 

girls  is  evident  by  about  5  years of  age  (Fomon  et  al.,  1982)  and  from  5‐6  years 

through  adolescence,  girls  consistently  have  a  greater %BF  than  boys. Girls  have 

3.8% higher %BF  at 5  years of  age  increasing  to 12.9%  at 18  years of  age  (Shaw, 

Crabtree, Kibirige, & Fordham, 2007). The pattern of change in %BF is also different 

between boys and girls. The relative fatness of females  increases gradually through 

adolescence  in  the same manner as FM,  reaching 20  to 26%  from  the age 8‐20 y. 

%BF also  increases gradually  in males until  just before the adolescent spurt (about 

11‐12 years) and then gradually declines. It reaches  its  lowest point at about 16‐17 

years  in males  and  then  gradually  rises  into  young  adulthood  (China's  National 

Group on Student's Constitution and Health Survey, 2000; Guo et al., 1997) (Figure 

2.2 b). %BF tends to decline in males during adolescence due to the rapid growth of 

FFM and slower accumulation of FM at this time. 

Fat  distribution  Sex  differences  exist  in  both  absolute  and  relative  amounts  of 

adipose  tissue. Before  5‐6  years  of  age,  sex  differences  are  not  apparent  in  both 

trunk  and  limb  skin  fold  thickness  (Mast, Kortzinger, Konig, & Muller, 1998). Girls 

then have a greater trunk and extremity adipose tissue than boys by 7‐18 years of 

age (China's National Group on Student's Constitution and Health Survey, 2000; He 

et  al.,  2002;  Tahara  et  al.,  2002).  Sex  differences  in  relative  fat  distribution  are 

negligible from  infancy through childhood  into early adolescence. The T‐E skin fold 

ratio (sum of subscapular and suprailiac/sum of triceps and biceps)  is 0.97 for boys 

and  1.00  for  girls  at  the  age  of  5‐7  years  (Mast  et  al.,  1998).  The  T‐E  ratio 

(subscapular/triceps)  is  0.84  for  boys  and  0.86  for  girls  aged  12  years  (China's 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

55

National Group on Student's Constitution and Health Survey, 2000). Subsequently, 

males accumulate proportionally more SAT on the trunk compared with extremities. 

The  T‐E  skin  fold  ratio  in males  increases  to  1.20  by  the  age  of  18  years.  The 

disproportional accumulation of  trunk SAT  in males  is marked during adolescence 

and then continues more slowly through the fifth decade. The adolescent  increase 

in the T‐E ratio in males is, in part, a function of a reduction in the absolute thickness 

of extremity skin folds during the growth spurt (China's National Group on Student's 

Constitution  and  Health  Survey,  2000).  Females,  in  contrast,  gain  proportionally 

similar  amounts  of  SAT  at  trunk  and  extremity  sites  so  that  the  T‐E  ratio  is 

reasonably stable through the fourth decade (Moreno et al., 2007).   

There  are  relative  few  studies  on  the  IAAT  and  SAAT  in  children.  Therefore, 

consistent outcomes have not been  seen. Goran et al.  (1997)  indicated  that both 

IAAT  and  SAAT were  lower  in  pre‐pubertal  boys  than  girls  however, Huang  et  al. 

(2001)  found  no  significant  sex  difference  in  SAAT  in  American  black  and white 

children aged 8.1±1.6 years, while IAAT was higher in boys. Moreover, accumulation 

of IAAT and SAAT was similar between boys and girls over the 3‐5 year period. Fox et 

al. (2000) followed the changes in IAAT and SAAT in children by 2 years. The results, 

however,  indicated  that  the VAT  increased by 69.1%  for boys  and 48.4%  for  girls, 

while SAAT increased by 78.1% for girls and 19.1% for boys.   

2.3.2.2 Fat‐free mass     

Although FFM  increases  in both boys and girls during childhood and adolescence, 

the sex difference  in FFM  is magnified gradually with age and  is clearly established 

during  the adolescent  spurt. During  adolescence,  the  accretion  velocity of  FFM  is 

higher  in boys with  longer duration, while girls have  slower accumulation of FFM 

with shorter duration. Average amounts of FFM increased about 10 kg between 8 y 

and 14  y of  age  in both males  and  females. After  the  age of 14  years,  the mean 

increase in FFM was 9.0 kg for females by 18 years of age, but for males, the average 

amount  of  FFM  increased  about  25.0  kg.  These  changes  in  FFM  are  reflected  by 

corresponding changes in height and weight (Guo et al., 1997) (Figure 2.2 c).   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

56 

When FFM  is expressed per unit height, sex differences are small  in childhood and 

early adolescence, but after 14 years of age, males have considerably more FFM for 

the same height as females (Malina et al., 2004). The same sex difference  is found 

when FFM is expressed as fat‐free mass index (FFM/height2, kg/m2). The FFM index 

is 14.0, 14.9, 16.9 and 18.9 kg/m2 for boys aged 5‐8, 9‐11, 12‐14, and 15‐18 years, 

respectively;  the  corresponding  index  in  girls  is  13.2,  14.2,  15.5,  and  16.1  kg/m2 

(Freedman et al., 2005). 

Sex differences in the relative components of FFM are negligible during infancy but 

apparent  in  early  childhood.  After  about  3  years  of  age,  the  estimated  relative 

component  of  FFM  indicates  lower water  and more  protein  and mineral  in  boys 

(Fomon  et  al.,  1982)  (Table  2.2).  The  relative  mineral  content  of  FFM  in  boys 

increased from 5.4% at about 10 years of age to 6.6% at 17‐20 years and the gain in 

relative mineral content of FFM from early through late adolescence was about 22% 

of the initial value at age of 10 years. The corresponding increase in mineral content 

of FFM  in girls was  less, 5.2%  to 6.1%, a  relative  increase of about 16%  (Lohman, 

1986). 

Total body water During infancy and early childhood, TBW in boys is slightly greater 

than girls (Fomon et al., 1982; Wang & Wang, 2003). Only 9.5% greater %BF in boys 

is found at the age of 8 years (16.2 L vs 14.8 L). However, the sex difference in TBW 

magnifies during adolescence being significantly higher in boys than girls. The TBW 

in boys  at  the  age of 16  y  is  about 40  L, 60%  greater  than  girls  at  the  same  age 

(Chumlea et  al., 2005).  Sex difference  in percentages  for  TBW/FFM%  is negligible 

during  infancy but apparent  in early  childhood. After about 3 years of age, water 

comprised  a  slightly  greater percentage of  FFM  in  girls, which  continued  through 

childhood and adolescence (Fomon et al., 1982; Lohman, 1986) (Table 2.2). 

BMC  and  BMD  Sex  differences  in  whole  body  bone  mineral  content  and  bone 

mineral density is negligible during infancy and childhood, with the average of BMC 

being  472.5  g  and  451.2  g  in boys  and  girls  aged  4‐6  years,  respectively.  The  sex 

difference in BMC and BMD becomes apparent during adolescence (Maynard et al., 

1998). BMC and BMD are  slightly higher  in girls during  the adolescent  spurt  than 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

57

boys  at  the  same  age.  But  for  boys,  the  accumulation  of  BMC  and  BMD  is 

significantly greater during their growth spurt than girls at the same age. Between 

10 and 18 y, both absolute and relative accretion of BMC and BMD is higher in boys 

than girls. This results in about a 20% higher BMC and 11% higher BMD in boys than 

girls at  late adolescence (Mølgaard & Michaelsen, 1998; Maynard et al., 1998; Zhai 

et al., 2004; Zhang et al., 2003) (Table 2.4). 

Skeletal muscle  Skeletal muscle mass  is  slightly  higher  in  boys  than  girls  during 

childhood. Appendicular skeletal muscle in Asian pre‐pubertal boys and girls is 10.3 

kg  and  8.5  kg,  10.1  kg  and  9.5  kg  for  Caucasian  pre‐pubertal  boys  and  girls,  in 

contrast  to  11.5  kg  and  10.2  kg  for African‐American  pre‐pubertal  boys  and  girls 

(Song et al., 2002). The sex difference becomes more apparent during  the growth 

spurt  with  males  gaining  considerably  more  muscle  mass  than  females  during 

adolescence with  the  sex difference persisting  across  the  life  span  (Malina  et  al., 

2004). The width of limb skeletal muscle in boys is slightly higher than girls while the 

width of the calf muscle is higher in girls during their growth spurt (about 11 y) than 

boys at the same age (1.86 mm higher  in girls at the age of 11 years and 3.38 mm 

higher at 13 years of age), however the sex difference in width of arm muscle is less. 

This sex difference  is  temporary with  the muscle of boys being wider during  their 

growth spurt than girls of the same age (7.01 mm higher  in calf muscle width and 

13.69 mm higher in arm muscle width in boys). Compared with females, males show 

well‐defined growth spurts in both arms and calf musculature (Tanner et al., 1981). 

When skeletal muscle mass is expressed as a percentage of body weight, boys have 

higher values than girls (Table 2.5). 

2.3.3 Ethnic differences in body composition in children 

In  addition  to  the  variability  in  body  composition  values  derived  from  different 

assessment techniques, there are distinct ethnic differences in body composition in 

children  and  adolescents  (Heymsfield  et  al.,  2005). Moreover,  some  studies  have 

shown  that  ethnic  differences  in  total  body  composition  vary  according  to  age 

(pubertal status) and sex. A number of racial differences in body composition seem 

to become apparent only after the onset of puberty. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

58 

2.3.3.1 Total body fat   

Fat mass   

Asian children have a higher FM compared with their black and white counterparts 

for a given BMI level or the same height and weight level (Deurenberg, Bhaskaran et 

al.,  2003;  Navder  et  al.,  2009).  Navder  et  al.  (2009)  conducted  a  study  among 

Caucasians, African Americans and Asians  living  in New York and Chinese  living  in 

mainland of China. The  study  showed  that Chinese pre‐pubertal  children  living  in 

mainland  China  had  about  3.6  kg  and  3.0  kg  higher  BMI‐,  age‐  and  sex‐adjusted 

mean FM (as determined by dural‐energy X‐ray absorptiometry (DXA)) than African 

Americans and Caucasians living in New York City, respectively, at the same level of 

BMI, age and sex. An ethnic difference  in FM between blacks and Asians  (Chinese 

and Korean)  living  in New York City was also evident. However, no difference was 

seen  between  Caucasians  and  Asians  living  in  New  York  City,  indicating  that 

environmental  factors  might  influence  the  relationship  between  FM  and  BMI. 

Deurenberg et al. (2003) also reported a different FM measured via the sum of four 

skin  folds  (biceps,  triceps,  subscapular and  suprailiac)  in 101 Singaporean Chinese 

and  89  Dutch  Caucasian  adolescents  aged  16‐18  years.  The  Chinese  girls  had  a 

higher  sum  of  skin  folds  (69.1±15.4  mm)  than  Caucasian  girls  (52.4±17.8  mm) 

although they had a lower BMI. Similarly, the sum of skin folds in Chinese boys was 

significantly higher than Caucasians (48.8±17.0 mm vs 31.1±10.2 mm) although they 

had similar BMI scores.   

Typically,  black  children  have  a  lower  FM  than white  children.  For  example,  the 

DXA‐derived  FM  in African‐American pre‐pubertal  children  living  in New York City 

was significantly lower than their white counterparts for the same BMI, age and sex 

(Navder  et  al.,  2009).  Sisson  et  al.  (2009)  compared  the  FM  via  the  sum  of 

subscapular  and  triceps  skin  folds  between  black  and  white  children  and 

adolescents aged 4‐18 y by BMI categories. In normal‐weight, overweight and obese 

groups, white girls had higher SKF compared to their black counterparts adjusted for 

BMI  and  age  (25.0  mm,  45.0  mm,  and  68.6  mm  for  white  girls  who  were 

normal‐weight, overweight, and obese,  respectively; and 22.5 mm, 43.0 mm, and 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

59

64.9 mm  for black girls,  respectively). Results were  similar  for normal‐weight and 

overweight  boys  (18.4 mm  and  33.9 mm  for white boys with normal‐weight  and 

overweight, respectively; 15.7 mm and 28.2 mm for black boys with normal‐weight 

and overweight, respectively).   

Further,  Hispanic  children  have  a  higher  FM  than white  counterparts.  Ellis  et  al. 

reported  that  Mexican‐American  young  boys  and  girls  aged  3‐18  y  had  higher 

DXA‐derived FM than European Americans and the difference remained significant 

after  adjustment  for  height, weight  and  age  (Ellis,  1997;  Ellis,  Abrams, & Wong, 

1997). 

However, there are some inconsistent results regarding ethnic differences in FM. For 

example, Novotny et al. (2007) reported that both white and Hispanic pubertal girls 

had greater FM compared with  their Asian counterparts at a given weight, height 

and Tanner pubertal stage (14.41 kg, 14.52 kg, and 13.24 kg, respectively). Morrison 

et  al.  (2001)  also  showed  that black  girls had  a  greater mean  sum of  triceps  and 

subscapular skinfolds at every age than whites. The data from the NHANES III in the 

US  also  indicated  that  estimated  mean  FM  from  BIA  was  generally  larger  for 

non‐Hispanic blacks than whites (Chumlea et al., 2002). 

One  of  the  reasons  for  the  inconsistent  results  might  be  the  impact  of 

environmental  factors such as dietary patterns and physical activity  levels on body 

composition. Navder et al. (2009) reported that the Asian children living in New York 

City had significantly higher FM than those  living  in mainland China and similar to 

whites  living  in New York City. Moreover, sexual maturation  is another contributing 

factor for the divergent ethnic differences in FM. In a prospective study (Kimm et al., 

2001) in 1213 black and 1166 white girls aged 9‐10 y at baseline, no significant racial 

difference  in  adiposity  via  skin  fold  thickness  was  seen  among  black  and  white 

pre‐pubertal  girls.  However,  significant  racial  divergence  in  adiposity  was  found 

during early adolescence with the critical age for divergence being 12 y. The median 

for the sum of skin fold thickness at the triceps, subscapular and suprailiac sites for 

black girls was similar  to  that  for white girls at 9 y of age but became greater  for 

black girls at 12 y (36 mm vs 32.5 mm). At 19 y the difference was 6 mm (49.5 mm vs 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

60 

43.5 mm). The 85th percentile was substantially higher in black girls compared with 

white girls at all ages and this racial difference widened with age, from a difference 

of 9 mm at baseline to 20 mm by age 19 years. Sampei et al. (2003) also showed the 

effect  of  sexual maturation  on  the  ethnic  difference  in  body  fat mass.  Japanese 

pre‐menarcheal girls presented with  less body  fat  than pre‐menarcheal Caucasian 

girls  using  near‐infrared  interactance.  Conversely,  the  Japanese  post‐menarcheal 

girls  accumulated  more  fat  than  their  Caucasian  counterparts,  which  led  to  no 

significant difference  in  fat mass between  the  groups.  Furthermore,  some  results 

suffer from lack of consideration of differences in BMI or height and weight among 

groups. Misinterpretation of the results can occur when comparing the FM between 

groups  if groups are not selected randomly and/or differ  in height, weight or BMI. 

For example, Ellis et al. (1997) reported that the difference in FM between black and 

white in each sex was removed when adjustment was made for height and weight. 

Therefore,  it  is  critical  to  determine  whether  ethnic  differences  in  FM  are 

independent of body size. 

Fat distribution   

A  number  of models  have  been  used  to  explore  the  nature  of  whole  body  fat 

distribution among different ethnicities.   

Trunk and extremity fat model (or central and peripheral model)     

The pattern of body  fat on  the  trunk has been  reported as a greater predictor of 

obesity‐related health risk such as cardiovascular disease and type 2 diabetes than 

overall adiposity (Berman et al., 2001; Ehtisham et al., 2005; Freedman et al., 1989; 

Okosun, 2000; Okosun et al., 2000). The absolute amount of trunk and extremity fat 

can be measured using  skin  fold  thickness measurements or DXA measurements. 

The relative distribution of fat mass  in both the trunk and extremities  is commonly 

addressed with  ratios of  trunk  to extremity. For  skin  fold  thickness measurement, 

the  sum  of  all  or  a  number  of  skin  folds  from  the  subscapular,  suprailiac  and 

abdominal sites are often used as a surrogate index of trunk fat while the sum of all 

or a number of the biceps, triceps, thigh, and medial calf skin fold sites are used for 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

61

extremity  fat. Accordingly, studies vary  in reported ratios of trunk‐to‐extremity  fat. 

Furthermore, waist‐to‐thigh ratio has also been used as an index for the central and 

peripheral model (Ehtisham et al., 2005). 

Asian children and adolescents appear to have higher trunk fat than white children 

and adolescents while whites tend to have higher fat on the extremities than Asians, 

in  both  absolute  and  relative  terms.  In  a  study  of  143  Asian‐American  and  120 

Caucasian pre‐pubertal children aged 5‐12 y, skin  fold thickness derived extremity 

(sum  of  calf,  thigh,  biceps  and  triceps  sites)  and  trunk  fat  (sum  of  subscapular, 

suprailiac, and abdominal sites) plus DXA‐derived extremity (sum of legs and arms) 

and  trunk  fat  (sum  of  ribs,  spine,  and  pelvis)  were  used  to  explore  body  fat 

distribution.  A main  effect  for  ethnicity was  found.  Among  girls,  Caucasians  had 

higher skin fold and DXA‐derived extremity fat than Asians while in boys, Asians had 

less DXA‐derived extremity fat than Caucasians (He et al., 2002). In another study in 

American adolescent girls aged 11‐18 y  (Malina et al., 1995), Asian girls had more 

trunk  subcutaneous  fat  than  Caucasian  girls.  Moreover,  Asians  also  had 

proportionally more  trunk  SAT  in  terms  of  T  (sum  of  subscapular  and  suprailiac 

skinfolds) / E (sum of triceps and medial calf skinfolds) skinfold ratio, T/SUM (sum of 

skinfold thickness at the four sites), and S (subscapular skinfold) / T (triceps skinfold) 

ratio compared with their Mexican, white and black counterparts. These differences 

remained  after  adjustment  for  overall  adiposity  and  age.  Novotny  et  al.  (2006) 

confirmed  that Asian adolescents had a higher DXA‐derived  trunk  / peripheral  fat 

ratio  than whites. This difference remained significant after adjustment  for Tanner 

stage, physical activity, energy  intake, biacromial breadth and height. When using 

waist‐to‐thigh  ratio  as  a  surrogate  of  central  and  peripheral model,  South  Asian 

adolescents  had  significantly more  central  fat  (waist‐thigh‐ratio  in  girls  =  1.36  vs 

1.25; boys = 1.52 vs 1.42) than white European adolescents at a given BMI SD score 

(Ehtisham et al., 2005). The greater central fat depot in Asian children persists into 

adulthood  (Potts &  Simmons,  1994;  Rush  et  al.,  2004;  Rush,  Freitas  et  al.,  2009; 

Wang et al., 1994). 

White  children  have  less  trunk  fat  depots  than  blacks  and  Hispanics  and  the 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

62 

difference  is more  apparent  in  adolescents.  Harsha  et  al.  (1980)  found  a  higher 

subscapular skin fold while lower triceps skin fold in black boys and girls aged 7‐15 y 

compared  with  white  children  using  a  multivariate  regression  analysis  across 

maturation  levels. Okosun et al.  (2000) also reported that black and Hispanic boys 

and girls aged 5‐11 y had less triceps and thigh skin fold thickness but a higher value 

for  subscapular/triceps  skin  fold  ratio  and  sum of  subscapular  and  suprailiac  skin 

fold / sum of  triceps and  thigh skin  fold  ratio  than whites. However, some studies 

showed higher values for both trunk and extremity fat  in black children than white 

children. For example, in a study conducted in 20 black girls and 20 white girls aged 

from 7 to 10 y, no significant difference in absolute triceps, subscapular, or suprailiac 

skin fold thicknesses was found except for higher ticeps skin fold thickness in white 

children. DXA  analyses  also  revealed  there was  greater  fat mass  in  the  arms  and 

trunk  of whites  (Yanovski  et  al.,  1996).  However,  the  sample  size was  small  and 

these differences  in absolute values were not adjusted  for difference  in total body 

fat or body size. When the trunk/extremity ratio  is calculated as the sum of mean 

subscapular  and  suprailiac/sum  of  mean  triceps  and  biceps  presented  in  the 

reference, the ratio is similar between blacks and whites. Goran et al. (1997) and He 

et al.  (2002) also reported no significant differences  in  limb  fat mass and trunk  fat 

mass  between  white  and  African‐American  pre‐pubertal  children.  However,  the 

trunk fat depots in blacks and Hispanics were more pronounced during adolescence 

because blacks and Mexicans accumulate proportionally more SAT on the trunk than 

the extremities compared to European Caucasians (Bray, Delany, Harsha, Volaufova, 

& Champagne, 2001). Malina et al.  (1995)  reported  that Mexican adolescent girls 

had  higher  T  (sum  of  subscapular  and  suprailiac  skinfold)/E  (sum  of  triceps  and 

medial calf skin fold) ratio, subscapular skin fold/triceps skin fold ratio, and T/sum of 

T and E ratio compared with their white counterparts, while blacks had lower ratios 

than  whites  and  Hispanics.  The  inconsistent  results  between  blacks  and  whites 

might be due to the much smaller sample size of blacks than whites and Mexicans 

(27, 81 and 327, respectively). The proportionally greater body  fat on the trunk of 

blacks and Hispanics persists  into adulthood  (Nindl et al., 1998; Robson, Bazin, & 

Soderstrom, 1971; Thomas, Keller, & Holbert, 1997; Zillikens & Conway, 1990).   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

63

Polynesian  children also have more  trunk  fat  than whites. Rush and Freitas et al. 

(2009) showed that among 643 New Zealand European, Maori and Pacific  Islander 

children,  subscapular  skinfolds  and  subscapular‐to‐triceps  ratio  were  highest  in 

Pacific boys and Maori girls. The similar ethnic difference as determined by DXA was 

also reported in adults. 

Gynoid fat (lower body fat) and android fat (upper body fat) model   

An android or male  fat pattern, with  relatively greater  fat  in  the  trunk and upper 

body, is associated with negative metabolic predictors (Daniels, Morrison, Sprecher, 

Khoury, & Kimball, 1999; He et al., 2002). In contrast, a gynoid or female fat pattern, 

with  relatively  greater  fat  in  the  hip  and  thigh  areas,  is  associated with  a  lower 

metabolic risk (Ashwell, 1994).   

White  children have  less upper body  fat  than Asian, black  and Hispanic  children. 

Morrison  et  al.  (2001)  compared  the  difference  in  upper  and  lower  body  fat 

distribution  using  skin  fold  measurements  between  black  girls  and  white  girls 

between 9‐19 y. Black girls had significantly higher upper body  fat  (sum of  triceps 

and  subscapular  skin  folds)  and  greater  increases of upper body  fat  (increases of 

87.3%  and  60.2%,  respectively)  than white  girls. Moreover,  an  increase  in  upper 

body fat was associated with a larger increase in total fat in black girls than in white 

girls, which indicates that subcutaneous fat accounts for a larger proportion of total 

fat in black girls than in white girls. Malina et al. (1995) also showed that greater SAT 

on  the  upper  body  in  Asian  and  black  adolescent  girls was  evident  compared  to 

white  adolescent  girls.  Similar  results  were  apparent  in  principal  components 

analyses of Asian and white adults  (Wang et al., 1994). Zillikens et al.  (1990) used 

the suprailiac‐subcapular skin fold thickness ratio to explore the relative distribution 

of  fat  mass  in  the  upper  and  lower  body.  Black  boys  and  girls  had  a  lower 

suprailiac‐subcapular  ratio  than  whites  (1.21±0.42  and  1.66±0.49)  for  black  and 

white  boys,  respectively;  (1.01±0.32  and  1.59±0.46)  for  black  and  white  girls, 

respectively. 

Beyond  skin  fold  thickness measurements,  the  ethnic  differences  in  gynoid  and 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

64 

android  fat distribution have been  found using more  advanced body  composition 

techniques  including DXA. Novotny  et  al.  (2007)  reported  that  at  a  given  height, 

weight, and Tanner stage, Asian pubertal girls had less DXA‐derived gynoid fat mass 

than whites and Hispanics, and less android fat mass than Hispanics. Both Asian and 

Hispanic  pubertal  girls  had  greater  android/gynoid  fat  ratio  than  whites  (0.369, 

0.364,  and  0.318,  respectively).  However,  in  another  study  conducted  in  95 

African‐Americans,  143 Asians  and  120  Caucasians  aged  5‐12  y  (He  et  al.,  2002), 

white boys and girls had  similar DXA‐derived gynoid  (sum of pelvis and  legs) and 

android fat (sum of ribs and spine) to Asian and blacks although Asian girls had less 

skin fold‐derived gynoid fat than white girls. However, He et al. (2004) also reported 

that  fat  pattern  varied  according  to  puberty.  Among  girls,  race  differences were 

more  evident  in  the  pre‐  and  late  pubertal  groups  compared with  early  puberty. 

Asians had statistically  less gynoid fat than whites using both skin folds and DXA at 

late puberty and by  skin  folds at pre‐puberty. Asians had  less adjusted gynoid  fat 

mass by DXA than African‐Americans in all pubertal groups, although the difference 

was  not  statistically  significant  in  early  puberty.  Among  boys,  the  differences 

between Asians and the other two races were not consistent. Asians had statistically 

less gynoid fat than whites in early puberty, as measured by skin folds and DXA, and 

in late puberty, as measured by DXA. Compared with African‐Americans, Asians had 

more gynoid fat measured by skin folds in pre‐puberty and less gynoid fat by DXA in 

late puberty.   

Abdominal fat   

The abdominal adipose tissue consists of SAAT and VAAT or intra‐abdominal adipose 

tissue (IAAT). There are significant racial differences in abdominal fat distribution in 

both children and adults which can explain the variation in the prevalence of some 

obesity‐related diseases  in different  ethnic  groups.  The  amount of  abdominal  fat, 

SAAT, VAAT can be determined by CT and MRI. Abdominal fat can also be measured 

by DXA. Moreover,  some  anthropometric  variables  are  often  used  as  an  index  of 

abdominal  fat,  such  as  the  suprailiac  and  abdominal  skin  folds  and  waist 

circumference. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

65

Black  children  have  less  absolute  SAAT,  VAAT  and  total  abdominal  adipose  tissue 

than white children. In 62 African‐American (8.3±1.4 y) and 39 Caucasian (8.6±1.2 y) 

pre‐pubertal children, Herd et al. (2001) showed that abdominal fat, SAAT and IAAT 

were greater in Caucasian children than in their African‐American counterparts after 

adjusting for total body fat mass. Yanovski et al. (1996) also indicated that SAAT, IAAT, 

and total abdominal adipose tissue were significantly smaller  in black girls (n = 20) 

than white girls (n = 20) matched for age, socioeconomic status, pubertal stage, BMI, 

and  weight.  Owens  et  al.  (1999)  predicted  VAAT  from  simple  anthropometric 

measurement  in black and white youths aged 4‐16 y. Ethnicity entered  the model 

and blacks had  lower VAAT  than whites. A similar result was  found between black 

and white  obese  adolescents  despite  similar BMI  and %BF  (Bacha,  Saad, Gungor, 

Janosky, & Arslanian, 2003). 

There  is  also  a  racial  difference  in  the  relative  distribution  of  abdominal  fat  and 

change  in  abdominal  fat  in  children.  Goran  et  al.  (1997)  studied  the  relation 

between  IAAT and SAAT  in 101 white and African‐American pre‐pubertal children. 

The relative distribution of adipose tissue in the intra‐abdominal compared with the 

subcutaneous abdominal  region  is  significantly  lower  in African‐American  children 

than  in white children. White children had higher  IAAT (adjusted mean value were 

40.2±3.1 cm2 and 43.2±2.7 cm2 in boys and girls, respectively) compared with their 

black  counterparts  (adjusted mean  value were  26.4±1.9  cm2  and  25.2±1.6  cm2  in 

boys and girls,  respectively) at a given SAAT. Although  limited  to a  cross‐sectional 

analysis,  the  findings  of  this  study  imply  that  the  rate  of  accumulation  of  IAAT 

relative to SAAT  is 26%  lower  in African‐American compared to Caucasian children. 

Huang et al. (2001) followed the change in abdominal adipose tissue of 138 children 

(8.1±1.6 years at baseline) using CT over a 3‐ to 5‐y period. Whites showed a higher 

visceral fat growth than African‐Americans (difference = 1.9±0.8 cm2/yr), but there 

was  no  ethnic  difference  in  growth  of  the  subcutaneous  abdominal  fat.  The  less 

VAAT  at  an  early  stage  in  life  and  the  lower  growth  in African‐American  children 

compared  with  white  children may  explain  the  lower  VAAT  in  African‐American 

adults (Conway, Yanovski, Avila, & Hubbard, 1995).     

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

66 

Few studies have compared the difference in VAT between Asian and children from 

other ethnic groups. However, Asian adults appear to have more abdominal fat mass 

compared  with  their  European,  Maori  and  Pacific  Island  counterparts  after 

adjustment for age, height and weight (Rush, Freitas et al., 2009), and have a higher 

VAAT  compared  with  European  Americans  after  adjusting  for  age  and  TBF/SAAT 

(Park et al., 2001; Tanaka, Horimai, & Katsukawa, 2003). 

Waist circumference   

WC, an  index of central  fat, has been widely used as a predictor of cardiovascular 

risk  factors  in  both  children  and  adults  (Bacha,  Saad, Gungor, & Arslanian,  2006; 

Janssen et al., 2004; Lee, Bacha, Gungor, & Arslanian, 2006; Lofren et al., 2004; Ng 

et al., 2007). WC is also recognized as a key component of the metabolic syndrome 

in both children and adults  (Alberti, Zimmet, & Shaw, 2006; Zimmet et al., 2007). 

Therefore,  many  countries  have  developed  WC  percentiles  for  children  and 

adolescents.  Table  2.6  shows  the  50th  percentile  for  WC  in  different 

ethnicities/countries. 

The 50th percentile values for WC of Asian boys and girls (Sung et al., 2008; Yan et 

al., 2008) are lower than those of Caucasian (Eisenmann, 2005; Fernández, Redden, 

Pietrobelli, & Allison, 2004; Katzmarzyk, 2004; McCarthy, Jarrett, & Crawley, 2001), 

black (Fernández et al., 2004), Mexican (Fernández et al., 2004) and Turkish children 

(Hatipoglu et al., 2008). The main  reason  for  the difference  is body  size. A  strong 

positive relationship between WC and height exists throughout childhood and  into 

adulthood therefore one study indicated that after controlling for height, weight or 

BMI,  Asians  appear  to  have  higher WC  than whites  (Ehtisham  et  al.,  2005).  It  is 

interesting to compare the data from the two studies  in Chinese children. Children 

in Xinjiang province, which  lies  in North‐West China, had higher WC  than  those  in 

Hong  Kong,  in  South  China,  indicating  body  composition  is  influenced  by  the 

environment in addition to age, gender and ethnicity. 

The 50th percentile values for WC of black boys are  lower than that of white boys, 

while higher than white girls  (Fernández et al., 2004) with the difference between 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

67

black  and  white  girls more  evident  during  adolescence.  In  a  9‐year  longitudinal 

study conducted  in 1213 black and 1166 white girls  (aged 9‐10 y at baseline),  the 

mean annual increase in WC was significantly higher for black females compared to 

white females. However, after controlling for BMI, the mean annual increase in WC 

for white females was significantly higher than for black females (0.08 cm/yr vs ‐0.07 

cm/yr,  respectively)  (Tybor,  Lichtenstein,  Dallal,  Daniels,  & Must,  2010).  Another 

cross‐sectional study also  reported  the similar difference between  the  two groups 

adjusted for BMI and age. WC was significantly higher in white boys across the BMI 

range compared to black boys adjusted for BMI and age (63.3 cm, 74.9 cm, and 88.3 

cm  for white boys with normal weight overweight, obesity,  respectively; 62.0  cm, 

71.7  cm,  and  83.1  cm  for  black  boys  with  normal‐weight  overweight,  obesity, 

respectively).  In  the normal‐weight group, white girls had  lower WC  compared  to 

black girls (60.3 cm vs 61.1 cm) but had higher WC in obese group (84.0 cm vs 82.1 

cm). No significant difference in WC was found between white and black overweight 

girls (70.8 cm vs 69.8 cm) (Sisson et al., 2009).   

Turkish  children  (Hatipoglu et  al.,  2008) had  lower 50th percentile  values  for WC 

than  Caucasians,  blacks  and Mexicans  (Fernández  et  al.,  2004) while  higher  than 

Chinese (Sung et al., 2008; Yan et al., 2008) across the age group. A comparison of 

50th percentile values with other ethnic groups showed that Mexican children had 

the highest WC (Fernández et al., 2004). 

The ethnic difference  in WC,  in addition to age and sex differences, makes the WC 

percentile more appropriate as a threshold to predict cardiovascular risk factors and 

metabolic syndrome in children and adolescents rather than using fixed point values 

(de Ferranti et al., 2004; Zimmet et al., 2007).   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

68 

 Table 2.6. The 50th percentile of WC in different ethnicities/countries 

Age (yr) 

European American 

African American 

Mexican American 

Australian British Canada Turkish Xinjiang Hong Kong 

Boys                   

5  53.3  52.0  54.2    50.3         

6  55.4  53.9  56.3    51.5        50.3 

7  57.5  55.7  58.5  54.9  52.7    53.3  53.4  51.7 

8  59.6  57.6  60.7  56.3  54.1    54.7  54.2  53.2 

9  61.7  59.4  62.9  57.6  55.3    56.4  55.4  54.7 

10  63.7  61.3  65.1  59.0  56.7    58.2  57.1  56.2 

11  65.8  63.2  67.2  60.0  58.2  62.3  59.9  59.1  57.8 

12  67.9  65.0  69.4  62.7  60.0  64.0  61.7  61.7  59.2 

13  70.0  66.9  71.6  64.9  61.7  66.1  63.4  64.4  60.3 

14  72.1  68.7  73.8  66.8  63.2  68.8  64.7  66.5  61.1 

15  74.1  70.6  76.0  68.2  64.4  71.4  65.7  67.8  61.7 

16  76.2  72.5  78.1    65.3  73.0  66.2  68.0  62.2 

17  78.3  74.3  80.3      74.3  66.5  67.5  62.6 

18  80.4  76.2  82.5      75.5    66.8  62.9 

Girls                   

5  53.1  52.3  54.2    51.3         

6  55.0  54.5  56.3  52.6  52.2        52.5 

7  56.9  56.6  58.4  55.0  53.3    54.2  55.4  53.9 

8  58.8  58.7  60.4  57.4  54.7    56.4  57.1  55.3 

9  60.7  60.9  62.5  60.5  56.4    58.5  58.6  57.0 

10  62.5  63.0  64.6  63.2  58.2    60.5  60.1  58.8 

11  64.4  65.1  66.6  65.4  60.2  60.2  62.5  61.8  60.4 

12  66.3  67.3  68.7  69.3  62.3  61.6  64.6  63.8  61.8 

13  68.2  69.4  70.8    64.6  63.8  66.8  66.6  63.0 

14  70.1  71.5  72.9    67.0  65.7  68.9  69.4  64.3 

15  72.0  73.6  74.9    69.3  67.0  70.6  71.6  65.7 

16  73.9  75.8  77.0    71.6  67.4  71.8    66.9 

17  75.8  77.9  79.1      67.8  73.0    68.0 

18  77.7  80.0  81.1      68.4      68.8 

Data for European Americans, African‐American and Mexican Americans are from the Third National Health and Nutrition Examination Survey  (NHANES  III)  in  the US  (Fernández et al., 2004). Data  for Australians  are  from  the  1985  Australian Health  and  Fitness  Survey  (Eisenmann,  2005).  Data  for Canadians  are  from 1981 Canada  Fitness  Survey  (Katzmarzyk, 2004). Data  for British  children  are from a representative sample  (1990)  (McCarthy et al., 2001). Data for Hong Kong Chinese children are from a  largely representative sample (2005/6) (Sung et al., 2008). Data for Turkish children are from  the  study  of  the  Determination  of  Anthropometric  Measures  of  Turkish  Children  and Adolescents in 2005 (Hatipoglu et al., 2008). Data for Xinjang Chinese children (Xinjiang province) are collected in 2005 (Yan et al., 2008). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

69

2.3.3.2 Fat‐free mass 

The data from the NHANES  III  in the US  indicated that estimated FFM means from 

BIA were generally larger for non‐Hispanic whites than non‐Hispanic blacks and then 

Mexican‐Americans  among males.  For  females, estimated mean  FFM  values were 

larger  for  non‐Hispanic  blacks  than  non‐Hispanic  whites  and  then 

Mexican‐Americans  (Chumlea  et  al.,  2002)  (Table  2.7).  Going  et  al.  (2006)  also 

showed  that black  girls had  significantly  greater  FFM  (10‐13%)  than Hispanic  and 

non‐Hispanic white girls (38.3 kg vs 34.3 kg vs 34.9 kg). However, some studies have 

indicated that there was no significant difference  in FFM  from DXA between black 

and white girls aged 6‐17 y (Morrison, Guo et al., 2001).   

For the Asian population, Sampei et al. (2003) indicated that both Japanese pre‐ and 

post‐menarcheal  adolescents have  lower  FFM  (29.9  kg  vs 32.0  kg,  and 37.2  kg  vs 

40.7 kg, respectively) and FFMI (14.5 kg/m2 vs 14.7 kg/cm2; and 14.9 kg/m2 vs 15.3 

kg/m,2 respectively)  than  their Caucasian  counterparts. Results  from  a  number  of 

studies  show  that  Asian  boys  and  girls  have  lower  FFM  than  black,  white,  and 

Hispanic children matched  for age  (Eston, Cruz, Fu, & Fung, 1993; Group of China 

Obesity Task Force, 2004).   

For New Zealand children at  the same height and weight  (BMI), Pacific and Māori 

girls had more  FFM  (as determined by BIA)  than European girls while  in boys no 

differences are seen between these ethnic groups (Rush, Scraqq et al., 2009). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

70 

Table 2.7. Body composition for age, sex and ethnicity: NHANES III 

Non‐Hispanic white    Non‐Hispanic black Mexican‐American Age (y) 

FM (kg) 

FFM 

(kg) TBW (L) 

  FM (kg)

FFM (kg)

TBW (L) 

FM (kg)

FFM (kg) 

TBW (L) 

Males                       

  12‐13.9  10.0  41.8  31.3    11.2 40.9 30.7    12.3 40.3  30.2 

  14‐15.9  14.0  54.3  40.6    12.2 52.2 38.9    12.6 49.8  37.2 

  16‐17.9  13.1  57.8  43.1    13.4 55.3 41.2    14.9 53.0  39.6 

Females                       

  12‐13.9  14.0  38.1  28.5    15.8 39.3 29.3    16.0 37.3  27.9 

  14‐15.9  17.4  40.4  29.9    20.2 41.8 30.9    18.4 37.8  28.1 

  16‐17.9  19.5  41.6  30.7    22.0 42.0 31.0    21.6 40.5  30.2 

Data from Chumlea et al. (2002). 

 

Total body water   

The data from NHANES III  in the US  indicated that estimated TBW means from BIA 

were  generally  larger  for  non‐Hispanic whites  than  non‐Hispanic  blacks  and  then 

Mexican‐Americans among males.  For  females, estimated mean TBW values were 

higher  for  non‐Hispanic  blacks  than  non‐Hispanic  whites  and  then 

Mexican‐Americans  (Chumlea  et  al.,  2002)  (Table  2.7).  Some  studies  with  small 

sample  sizes  have  also  indicated  that  black  children  and  adolescents  have  higher 

TBW than whites (Wong, Stuff, Butte, Smith, & Ellis, 2000). However, Slaughter et al. 

(1990) showed that no significant difference  in TBW (32.6 L vs 29.7 L for boys and 

28.5 L vs 26.7 for girls) or TBW/FFM (71.6% vs 72.4 % for boys and 72.2% vs 72.0% 

for  girls)  between  blacks  and whites  although  there was  a  trend  of  higher  TBW 

values  in  blacks.  Bray  et  al.  (2002)  also  drew  similar  conclusions  to  those  from 

Slaughter et al. (1990). 

Bone mineral content and density   

Estimated  total  body  BMC  and  BMD  are  greater  in  American  black  children  and 

adolescents of both sexes compared with American whites (Bray et al., 2001; Ellis et 

al.,  1997;  Horlick  et  al.,  2000;  Malina  et  al.,  2004;  Nelson,  Simpson,  Johnson, 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

71

Barondess & Kleerekoper, 1997; Slaughter et al., 1990) (Table 2.8). However, Afghani 

et  al.  (2006)  indicated  that  there was no  significant difference  in mean  values  of 

total  body  BMC  and  total  body  bone  area  in  Caucasian  and  African‐American 

children aged 5‐10 y  (1170 g vs 1154 g; 1297 cm2 vs 1315 cm2). Bray et al.  (2001) 

also showed  that  the changes  in BMC and BMD were not different between black 

and white males  aged  12‐14  y during  the  2‐y  follow‐up period  (0.47  g  vs  0.44  g; 

0.079 g/cm2 vs 0.073 g/cm2). For  the Asian population, Song et al.  (2002) showed 

that Asian girls had lower TBBMC than Caucasian and African‐American girls, but no 

significant difference was found among boys from the three ethnicities. Horlick et al. 

(2000) also  indicated  that Asian children had a  lower  total body BMC  than blacks, 

but no  significant difference between Asians  and whites.  Ellis measured  the BMC 

using  DXA  in white,  black  and Mexican‐American males  aged  3‐18  y  and  results 

showed no difference in BMC between whites and Mexican‐American (Hispanic) but 

greater BMC in blacks than Hispanics (Ellis, 1997). Nelson et al. (1997) compared the 

difference  in  BMC  between white  and Middle  Eastern  (Chaldeans)  boys  and  girls 

(8.9±0.6 y) and showed that whites had lower BMC than Chaldeans.   

Data  from specific bone sites  (e.g., vertebrae,  femur, pelvis, and distal radius) also 

indicated greater BMD  in American black than  in American white  infants, children, 

and  adolescents  (Gilsanz  et  al.,  1998;  Rupich,  Specker,  Lieuw‐A‐Fa,  &  Ho,  1996; 

Slaughter  et  al.,  1990;  Yanovski  et  al.,  1996).  Corresponding  data  for  Hispanic 

children and adolescents indicate similar lumbar BMD to American whites but lower 

BMD compared with American blacks (Malina et al., 2004).   

 

 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

72 

 

Table 2.8. Total body bone mineral content and bone mass area for children and adolescents from different ethnicities 

  Total body BMC (kg)  Total body bone mass area (cm2) 

  Asian  Black  White  Hispanic  Chaldean  Asian  Black  White 

Horlick et al. (2000)               

Boys  1.131±0.258 1.160±0.261 1.100±0.285     1272±215 1273±205  1251±236 

Girls  0.973±0.193 1.136±0.239 1.083±0.272     1156±170 1258±186  1240±227 

Song et al. (2002)               

Boys  1.15±0.28  1.20±0.32  1.09±0.29           

Girls  0.97±0.19  1.12±0.23  1.08±0.26           

Ellis (1997)               

  Boys                 

3‐5 yr    0.456±0.106 0.423±0.094 0.403±0.063         

5‐9 yr    0.900±0.195 0.793±0.232 0.827±0.192         

10‐14 yr    2.038±0.633 1.655±0.496 1.724±0.475         

15‐18 yr    3.181±0.440 2.545±0.430 2.545±0.334         

Afghani et al. (2006)                 

Boys and girls (5‐10 y)    1.154±0.298 1.170±0.346          

Nelson et al. (1997)                 

Boys    0.961±0.259 0.855±0.191   0.972±0.280       

Girls    0.966±0.266 0.865±0.257   0.926±0.300    1315.1±238.1 1297.7±280.5 

Data from Horlick et al. (2000), Song et al. (2002), Ellis (1997), Nelson et al. (1997), and Afghani et al. (2006). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

73

Skeletal muscle   

A  few  studies  have  considered  ethnic  differences  in  skeletal muscle.  Song  et  al. 

(2002) measured  appendicular  skeletal muscle mass  in 170  girls  and 166 boys by 

DXA.  The  results  indicated  that  Asian  pre‐pubertal  girls  have  less  appendicular 

muscle mass than Caucasian girls and then African‐American girls after adjustment 

for age, height and weight  (8.5 kg vs 9.5 kg vs 10.2 kg). Caucasian boys had  lower 

amounts of appendicular muscle mass than Asian and African‐American boys (10.1 

kg vs 10.3 kg vs 11.5 kg). 

2.3.4 Ethnic differences in the relationship between BMI and %BF 

It  is well established  that  the  relationship between BMI  and body  fat  is  age‐  and 

gender‐dependent.  Among  adults,  for  an  equivalent  BMI,  women  have  a 

significantly  greater  amount  of  total  body  fat  than men  across  the  entire  adult 

lifespan. Compared  to  younger  individuals, older persons have  a higher %BF  at  a 

comparable BMI, a difference which holds in both men and women (Deurenberg et 

al.,  1991,  1998;  Gallagher  et  al.,  1996;  Jackson  et  al.,  2002).  In  children  and 

adolescents, despite  the  results  of  some  studies  showing  that  girls have  a higher 

%BF than boys at the same age and BMI, and older children typically have a  lower 

%BF  than  younger  children  at  the  same  BMI  and  sex  (Daniels  et  al.,  1997; 

Deurenberg et al., 1991), the age‐ and gender‐relationship is complicated by varying 

growth rates and maturity levels (Wang & Bachrach, 1996). This finding may help to 

explain the relatively weak correlations  in children and adolescents (Deurenberg et 

al., 1991) compared with adults (Deurenberg et al., 1998; Gallagher et al., 1996).   

There is also increasing evidence of the ethnic variation in the relationship between 

%BF and BMI in adults (Chung et al., 2005; Deurenberg‐Yap et al., 2000; Deurenberg 

et  al.,  1998;  Jackson  et  al.,  2002).  Deurenberg  (1998)  concluded  from  a 

meta‐analysis that for the same level of fatness, age and sex, American blacks (+1.3 

kg/m2) and Polynesians (+4.5 kg/m2) had higher BMI values than Caucasians. Further, 

black women had a  lower %BF than white women at the same BMI (Jackson et al., 

2002). Asian individuals, including Japanese, Chinese, Thais and Malays have greater 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

74 

body  fat  deposition  than  Caucasians  (Chang  et  al.,  2003;  Chung  et  al.,  2005; 

Deurenberg et al., 1998, 2002; Gurrici et al., 1998; Kagawa et al., 2006; Wang et al., 

1994) and blacks (Chang et al., 2003) at the same BMI value. For the same %BF, age 

and  sex, BMI  scores were 2‐5 units  lower compared  to Caucasians  (‐2.9 kg/m2 for 

Indonesians (Gurrici, 1998), ‐1.5 kg/m2 for Japanese men (Kagawa et al., 2006), ‐1.9, 

‐3.2 and ‐2.9 kg/m2 in Chinese, Indonesians and Thais (Deurenberg et al., 1998), ‐3.0 

kg/m2 for Singaporeans (Deurenberg‐Yap et al., 2002).   

 

 

Figure  2.3.  Adjustments  to  be made  in  BMI  to  reflect  equal  levels  of  body  fat compared to Caucasians of the same age and gender (mean, 95%CI).   Differences in BMI: differences from BMI cut‐off points as suggested by the WHO. * P <0.05. Adapted from Deurenberg et al. (1998). 

  Ethnic differences in the relationship between BMI and %BF seen in adulthood have 

their origins  in childhood. Some studies have also shown similar ethnic differences 

in  the  relationship  between  BMI  and %BF  among  children  and  adolescents.  For 

example, white  children and adolescents had a higher %BF  compared with blacks 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

75

(Daniels et al., 1997; Freedman et al., 2008; Going et al., 2006; Navder et al., 2009), 

Hispanics (Freedman et al., 2008) and Polynesians (Rush, Puniani, Valencia, Davies, 

& Plank, 2003; Rush, Scraqq et al., 2009)  for a given BMI. Freedman et al.  (2008) 

reported that white boys aged 5‐18 y had 3.5% more body  fat  (estimated by DXA) 

than black boys and 0.5% more body  fat  than Hispanic boys at an equivalent age 

and BMI‐for‐age. The mean body fatness of white girls was 2.6% higher than black 

girls and 0.5% higher than Hispanic girls adjusted for age and BMI. Going et al. (2006) 

also  showed  that  black  adolescent  girls  aged  10‐15  y  had  a  3.3%  lower %BF  (as 

estimated  by  DXA)  than  white  and  Hispanic  girls  at  a  given  weight, 

height2/resistance and age. Black children and adolescents ranging in age from 7‐17 

years had a 1.5% lower %BF compared with whites for a given BMI and waist‐to hip 

ratio after controlling for gender and maturation stage (Daniels et al., 1997). Navder 

et  al.  (2009)  found  that black pre‐pubertal  children  living  in New York City had  a 

2.7%  lower %BF compared with  their white counterparts. Rush et al.  (2003; 2009) 

reported  that European girls aged 5‐14  y had  a 3.7% higher %BF  than Maori and 

Pacific  Island girls at  the same BMI, but  for boys, no ethnic difference was  found. 

Finally, Duncan et al. (2009) also found that Pacific Islander girls aged 5‐16 y had an 

average of 1.8% less %BF than European girls living in Auckland, New Zealand.   

Asian  children  and  adolescents  have  a  higher %BF  than  Caucasians  (Deurenberg, 

Bhaskaran  et  al.,  2003;  Deurenberg,  Deurenberg‐Yap  et  al.,  2003;  Duncan  et  al., 

2009; Ehtisham et al., 2005; Freedman et al., 2008; Mehta et al., 2002; Navder et al., 

2009),  blacks  (Freedman  et  al.,  2008;  Navder  et  al.,  2009)  and  Pacific  islanders 

(Duncan et al., 2009) at a given BMI.  In a study conducted among 1676 girls aged 

5‐16 y from five ethnic groups living in Auckland, New Zealand, including European, 

Pacific  Island, Maori,  East  Asian  (Chinese,  Korean,  Filipino,  Thai,  and  other  East 

Asian), South Asian (Indian, Sri Lankan, and others). South Asian girls had the highest 

%BF  (as  determined  by  BIA)  at  a  given  BMI  and  age,  followed  by  East  Asians, 

European,  Maori,  and  Pacific  Island  girls  (31.0±0.6%,  28.1±0.5%,  26.8±0.3%, 

26.2±0.5%, and 25.0±0.4% for South Asian, East Asian, European, Maori, and Pacific 

Island girls, respectively) (Duncan et al., 2009). Mehta et al. (2002) also found that 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

76 

South  Asian  boys  (India,  Bangladesh  and  Sri  Lanka  origin)  aged  15‐16  y  had 

approximately 4.5% more body  fat  for a given BMI  than  their European‐Caucasian 

counterparts. East Asian boys (China, Taiwan, Korea, Indochina origin) had 2.8% less 

body fat for a given BMI than European‐Caucasian boys but this mean difference did 

not reach statistical significance.  In other words, at  the same %BF, Caucasians had 

2.0 kg/m2 higher BMI than South Asian boys. Ehtisham et al. (2005) confirmed that 

the  South  Asian  adolescents  living  in  the  UK  (Indian,  Sri  Lankan,  Pakistani,  and 

Bangladeshi) had significantly higher %BF predicted from skin fold thicknesses across 

the BMI SDS range compared to their European counterparts after adjusting for BMI 

SDS. Freedman et al. (2008) reported that in 1104 healthy 5‐18 year‐old white, black, 

Hispanic  and Asian  children, Asian boys had  similar body  fat  to white boys while 

3.5% higher %BF compared to black boys. Asian girls had 0.7% and 3.3% lower %BF 

compared  with  white  and  black  girls,  respectively,  at  the  equivalent  age  and 

BMI‐for‐age. Deurenberg et al. (2003) found that after controlling for differences in 

age and %BF, Singaporean Chinese children had a lower BMI (15.6±0.3 kg/m2) than 

the Dutch  (16.9±0.3 kg/m2) children. For  the same BMI, age and sex, Singaporean 

Chinese  children  had  a  significantly  higher  %BF  (24.6±0.7%)  than  the  Dutch 

(20.3±0.7%)  children.  In  another  study  conducted  in  adolescents  aged  16‐18  y, 

Deurenberg  et  al.  (2003)  also  reported  that  predicted  %BF  was  5.8%  higher  in 

Singaporean Chinese girls and 6.0% higher  in Singaporean Chinese boys compared 

to  their  Caucasian  counterparts  of  the  same  age  and  BMI.  Among  pre‐pubertal 

children, Asians  living  in  Jinan city  (China) and  in New York City have  significantly 

higher %BF  (as determined by DXA), 8.6% and 2.1%,  respectively,  compared with 

Caucasians, and 10.5% and 4.0%,  respectively, higher %BF compared with African 

Americans for the same BMI, age and sex (Navder et al., 2009).   

Asians  are  also  different  from  each  other  in  their  BMI‐%BF  relationship  in  both 

children (Duncan et al., 2009; Mehta et al., 2002) and adults (Deurenberg‐Yap et al., 

2000; Deurenberg et al., 1998; Gurrici et al., 1999). South Asian girls (India, Sri Lanka 

and  others)  had  a  2.9%  higher  %BF  than  East  Asian  girls  (China,  Korea,  The 

Philippines, Thailand and others) (Duncan et al., 2009) and South Asian adolescent 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

77

boys  (India,  Bangladesh,  and  Sri  Lanka)  had  a  2.8%  higher %BF  than  East  Asian 

adolescent boys at the same BMI and age (Mehta et al., 2002). Deurenberg‐Yap et al. 

(2000)  also  reported  that  Indian  Singaporean  adults had  a  1.5%  higher %BF  than 

Malay  Singaporeans  and  2.0%  higher  than  Chinese  Singaporeans  for  the  same 

gender,  age  and  BMI.  There  are  also  differences  in  the  BMI‐%BF  relationship 

between  East  Asians.  For  example,  Guricci  et  al.  (1999)  compared  the  BMI‐%BF 

relationship between Chinese  Indonesians and Malay  Indonesians. Results showed 

that  %BF  predicted  from  BMI  using  a  Caucasian  prediction  formula  was 

underestimated  by  5.8±4.8%  and  7.7±3.8%  in  the  male  and  female  Malay 

Indonesians  and  by  1.3±3.0%  and  1.7±3.7%  in  the  male  and  female  Chinese 

Indonesians.  After  correction  for  differences  in  age,  sex  and  %BF  the  Chinese 

Indonesians had a 1.7±0.3 kg/m2 (P<0.0001) higher BMI than the Malay Indonesians. 

After correcting for body build and relative sitting height the difference was reduced 

to 0.9±0.4  kg/m2 but was  still  significant.  In  another  study  conducted  in Chinese, 

Malays,  and  Indian  Singaporeans, Malays  had  a  slightly  higher  %BF  (0.5%)  than 

Chinese  for  the  same  age,  gender,  and  BMI  (Deurenberg‐Yap  et  al.,  2000).  In  a 

meta‐analysis  conducted by Deurenberg et al.  (1998), although Asian populations 

had  lower  BMIs  compared with  Caucasians  at  a  given %BF,  age  and  gender,  the 

difference in BMI was greater between Indonesian (3.2 kg/m2) and Thai (2.9 kg/m2) 

and  Caucasians  than  between  Chinese  and  Caucasians  (1.9  kg/m2).  A  similar 

difference  in  the  BMI‐%BF  relationship  has  also  been  reported  in  Caucasians  of 

different  origin.  For  example,  Deurenberg  et  al.  (1998)  found  that  the  American 

white Caucasians had a 3.8% lower %BF compared with their European counterparts 

(mainly UK and The Netherlands) at the same BMI level after correction for age and 

gender. 

Importantly, the geographic location and socio‐economic conditions in which people 

live  also  influences  body  composition  in  both  children  and  adults  of  the  same 

ethnicity. Deurenberg et al. (2003) found that after controlling for differences in age 

and  %BF,  Singaporean  Chinese  children  had  a  lower  BMI  (15.6±0.3  kg/m2)  than 

Beijing  Chinese  (17.6±0.3  kg/m2)  children.  For  the  same  BMI,  age  and  sex  the 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

78 

Singaporean Chinese children had a  significantly higher %BF  (24.6±0.7%)  than  the 

Beijing Chinese  (19.2±0.8%)  children. Navder  et  al.  (2009)  recently  compared  the 

BMI‐%BF relationship in Chinese pre‐pubertal children living in Jinan city, China and 

Chinese  and  Korean  pre‐pubertal  children  living  in  New  York  city,  USA.  Chinese 

children living in mainland China had a 6.5% lower %BF (as determined by DXA) than 

those  living  in New  York  at  the  same  BMI,  age,  and  sex.  Luke  et  al.  (1997)  also 

showed  the difference  in BMI‐%BF relationship  in  three black populations of West 

African heritage living in different environments, including Nigeria, Jamaica and the 

United  States.  Blacks  in  the US  had  the  highest %BF,  followed  by  Jamaicans  and 

Nigerians with the lowest %BF (Luke et al., 1997). 

Some  studies  have  shown  an  interaction  of  BMI  and  ethnicity.  For  example,  the 

relationship between BMI and %BF varies by BMI category (Fernández et al., 2003; 

Freedman et al., 2008; Swinburn, Ley, Carmichael, & Plank, 1999; Wang & Bachrach, 

1996). Fernández et al. (2003) found that at a BMI <30 kg/m2, Hispanic Americans 

aged  18‐110  y  tended  to  have more  body  fat  (as  determined  by  DXA)  than  did 

European  Americans  and  Africa  Americans,  and  at  a  BMI  >35kg/m2,  European 

Americans  tended  to  have more  body  fat  than  Hispanic  Americans  and  African 

Americans. Wang et al.  (1996) also  reported  that Whites  youths aged 9‐15  y had 

more body fat (as determined by DXA) than Hispanics at a BMI <20 kg/m2, but less 

body  fat  at  a  BMI  >20  kg/m2.  Wang  et  al.  (1994)  also  found  variation  in  the 

relationship between fat and BMI at different BMIs among 445 whites and 242 Asian 

adults aged 18‐94 y. For  individuals who were  lean or normal  (BMI = 15 kg/m2  for 

lean, BMI = 25 kg/m2 for normal, and BMI = 35 kg/m2 for obese), Asians were fatter 

than whites  in both  sexes, but  the differences  in %BF between whites and Asians 

varied by BMI in different directions for males and females: %BF increased with BMI 

for males but decreased with BMI for females. Freedman et al. (2008) reported that 

the  ethnic  differences  in  BMI‐%BF  between  white  and  Asian  children  and 

adolescents varied by BMI‐for‐age. Asian boys had a 1.5‐1.7% higher %BF than white 

boys between  the 50th and 95th percentiles of BMI‐for‐age, but overweight Asian 

boys (≥95th percentile of BMI‐for‐age) had a 2.2% lower %BF than overweight white 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

79

boys. Fairly similar results were seen among girls, with relatively thin  (BMI‐for‐age 

<85th percentile) Asians having 1.2‐1.8% higher %BF than whites, while overweight 

Asian  girls  having  3.0%  lower %BF  than white  girls  (Figure  2.4).  The  interaction 

between BMI and ethnicity in the estimation of body fatness suggests that it may be 

difficult to identify equivalent levels of body fatness by simply adjusting BMI for the 

average  difference  in  body  fatness  across  ethnicity  groups  (Freedman, &  Sherry, 

2009). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

80 

 

 

Figure 2.4. The predicted levels of %BF from sex‐specific equations using age and BMI‐for‐age as  independent  variables  expressed  relative  to  levels  among  white  children (represented by  the horizontal  line at y = 0):  (a) Boys;  (b) girls. A positive value indicates that the mean value of %BF  is higher than that of white children and a negative value indicates a lower %BF than white children. The arrow on the x‐axis represents  a  BMI‐for‐age  percentile  of  97.5  (about  the  mean  value  among overweight  children),  and  the  vertical  lines  represent  ±1  standard  error  (se) around  the  estimated  difference  (relative  to  whites)  for  each  race/ethnicity (Freedman et al., 2008). 

 

Several  factors  might  contribute  to  the  ethnic  differences  in  the  BMI‐%BF 

relationship.  Firstly,  differences  in  physical  activity  level might  be  a  contributing 

factor (Gurrici et al., 1999; Luke et al., 1997). Groups with a higher level of physical 

activity might have a relatively higher muscle mass thus  less  fat mass at the same 

body  weight,  which  would  result  in  an  overestimation  of  %BF  from  BMI,  using 

prediction equations developed in a less active population. 

Secondly, a difference in the trunk‐to‐leg‐length ratio, namely relative leg length or 

relative  sitting height, might also be a contributing  factor  to ethnic differences  in 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

81

the BMI‐%BF relationship. Individuals with relatively long legs or relative low sitting 

height  have  less mass  per  unit  length,  thus  have  a  lower  BMI  (Norgan,  1994a, 

1994b). A  lower  relative  sitting height of 0.01 coincided with a  lower BMI of 0.88 

kg/m2, with Caucasians having a lower relative sitting height than Asians, indicative 

of  a  higher  relative  leg  length  (Gurrici  et  al.,  1999;  Norgan,  1994a).  Blacks  have 

longer  appendicular  bone  lengths  relative  to  height  compared  with  whites 

(Gallagher  et  al.,  1996)  and  similarly,  Asians  differ  in  terms  of  body  build.  For 

example,  Chinese  Indonesians  have  a  higher  relative  sitting  height  than  Malay 

Indonesians (Gurrici et al., 1999).   

Thirdly, a difference in frame size can also contribute to differences in the BMI‐%BF 

relationship.  Individuals of  slender build  are  likely  to have  less bone, muscle  and 

connective  tissue,  indicative of a higher  fat mass  than a stocky person  for a given 

height and weight,  thus having a higher %BF at  the  same BMI  (Craig et al., 2001; 

Deurenberg  et  al.,  1999; Gurrici  et  al.,  1999).  Compared with  Caucasians,  Asians 

have a smaller frame (higher slender index (height/sum of wrist and knee widths)). 

Deurenberg et al. (1999) indicated that both Singaporean and Beijing Chinese had a 

higher slender index than Dutch Caucasians, indicating a smaller frame (Deurenberg 

et  al.,  1999).  Even within Asian  populations  there  is  variability  in  frame  size.  For 

example, Guricci  et  al.  (1999)  found  that Malay  Indonesians  had  a more  slender 

body build in terms of skeletal widths compared to the Chinese Indonesians, that is, 

they had a higher slenderness  index, and Singaporean Chinese had a more slender 

frame  than  Beijing  Chinese  (Deurenberg  et  al.,  1999).  Polynesians  also  have  a 

different  frame size  to whites  (Craig et al., 2001) with Tongans having significantly 

greater  elbow  width,  mid‐arm  muscle  area,  and  significantly  lower  %BF  than 

Australians.     

In  summary,  the  impact  of  differences  in  body  build  and  relative  leg  length  on 

ethnic  difference  in  the  BMI‐%BF  relationship  can  be  explained  as  follows. 

Deurenberg  et  al.  (1999)  indicated  that  after  correction  for  differences  in  %BF, 

slenderness  and  relative  sitting  height,  the  differences  between  measured  and 

predicted  %BF  compared  to  the  Dutch  group  decreased  from  1.4±0.8%  (not 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

82 

statistically significant) to 0.2±0.5% (not statistically significant ) in Beijing and from 

4.0±0.8% (P <0.05) to 0.3±0.5% (not statistically significant) in Singapore. Gucci et al. 

(1999) also showed that after correction  for differences  in body build and relative 

sitting  height,  the  difference  in  BMI  between  Malay  Indonesians  and  Chinese 

Indonesians at the same BMI, age and sex, decreased from 1.7±0.3 kg/m2 to 0.9±0.4 

kg/m2. 

 Figure  2.5.    The  effect  of  relative  leg  length  and  frame  size  on  the  BMI‐%BF 

relationship. Subject A has the same %BF as subject B, but because he has shorter legs his BMI will be higher (more mass per cm length in the trunk). Subject C has the same BMI as subject D, but because his frame is bigger (stockier) he will have more skeletal mass, more muscle mass and more  connective  tissue. Therefore,  for  the  same BMI  he  will  have  a  lower  %BF.  Adapted  from  Deurenberg  et  al. (2002). 

 

A  number  of  studies  have  reported  no  differences  in  the  BMI‐%BF  relationship 

across ethnic groups in both children and adults. For example, Gallagher et al. (1996) 

found no significant difference in the BMI‐%BF relationship between Caucasians and 

Afro‐Americans  living  in  New  York  after  controlling  for  age  and  sex.  Similarly, 

Deurenberg et al. (1997) found no difference between Dutch Caucasians and Beijing 

Chinese.  Similarly,  Wichramasinghe  et  al.  (2005)  found  no  significant  ethnic 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

83

difference  in the relationship  in comparisons between Australian white Caucasians 

and  Australian  Sri  Lankan  children.  There  are  some  logical  explanations  for  the 

conflicting findings. Firstly, results may be biased owing to violations of assumptions 

that could differ  for each study group  (Deurenberg & Deurenberg‐Yap, 2001). For 

example,  the  basic  principle  of  densitometry  is  the  assumption  that  the  body 

consists of two components, FM and FFM, each with a constant density of 0.9 kg/L 

and 1.1kg/L, respectively. However, the density of FFM differs across ethnic groups, 

therefore  the  Siri  formula  normally  used  to  calculate  the %BF  from  density may 

underestimate  the  %BF  significantly  (Côté  &  Adams,  1993;  Deurenberg‐Yap, 

Schmidt,  van  Staveren, Hautvast, & Deurenberg,  2001).  Secondly,  environmental 

factors may  have  an  impact  on  ethnic  differences  in  the  BMI‐%BF  relationship. 

People  of  the  same  ethnic  origin  living  in  different  countries  tend  to  display  a 

different BMI‐%BF  relationship  (Deurenberg, Deurenberg‐Yap et al., 2003; Luke et 

al., 1997; Navder et al., 2009). Therefore, when comparing the %BF among different 

ethnic groups living in the same place, the ethnic difference might be attenuated.   

Ethnic differences  in the BMI‐%BF relationship result  in differences  in the ability of 

BMI  to  identify children with excess body  fatness. Freedman et al.  (2008) showed 

that  the  ability  of  the  CDC  95th  percentile  to  identify  girls with  excess  body  fat 

varied by ethnicity. Of the girls with excess body fat, 89% of blacks, 88% of Hispanics, 

72% of whites, but only 50% of Asians, were overweight. More black children (50%) 

who had a BMI  for age between  the 85th and 95th percentiles had normal body 

fatness compared with whites (27%), Hispanics (33%) and Asians (23%). Duncan et al. 

(2009) also  indicated  that  the sensitivity and specificity of both  the CDC and  IOTF 

criteria  were  dependent  on  ethnic  group.  East  Asian  girls  showed  the  lowest 

sensitivity  (65.7%)  and  Pacific  Island  girls  showed  the  lowest  specificity  (42.6%), 

indicating  that more  than a  third of  the East Asian girls with excess body  fatness 

were not identified as overweight, whereas over half of the Pacific Island girls with 

normal  levels of body fat were  incorrectly categorized as overweight. A significant 

increase  in  the  prevalence  of  overweight  in  East  and  South  Asian  girls,  and  a 

significant decrease  in Polynesian girls was  found when ethnic‐specific percentiles 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

84 

were  used.  Table  2.9  shows  the  BMI  values  across  other  ethnic  groups  that 

correspond to the same %BF in Caucasians. 

  

Table 2.9. Comparison of BMI in whites with other ethnic groups reflecting the same %BF 

Adults  Children 

Polynesians  Taiwanese White 

Male  Female  

Male FemaleSingaporeans  Polynesians 

15              17.0 

20  19.3  19.8        22.6 

25  25.7  25.7    23.6 22.7  21  28.3 

30  32.1  31.6    25.3 24.8  27  34.0 

35  38.4  37.4        39.6 

40  44.8  43.4        45.3 

Polynesia adults  (Swinburn et al., 1999); Taiwanese  (Chang et al., 2003); Singaporeans (Deurenberg‐Yap et al., 2000); Polynesian children (Rush et al., 2003). 

  

On the basis of these findings, it has been suggested that BMI cut‐points should be 

lowered  among  Asian  adults  (Misra,  2003).  This  would  result  in  BMI  cut‐points 

identifying  similar  levels  of  body  fatness  and  possibly  disease  risk,  across  ethnic 

groups. Accordingly, the WHO proposed additional BMI cut‐off points of 23 kg/m2, 

27.5 kg/m2, 32.5 kg/m2 and 37.5 kg/m2 for overweight, obesity Class I, obesity Class 

II and obesity Class III for the Asian adult population in 2004, which are lower than 

for the Caucasian population (corresponding to 25 kg/m2, 30 kg/m2, 35 kg/m2, and 

40  kg/m2)  (WHO,  2004).  However,  a  comprehensive  overview  of  the  ethnic 

differences between BMI  and %BF  has  not  been  established  among  children  and 

adolescents and this makes  it difficult to establish a universal obesity classification 

based on BMI during these stages of growth and development. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

85

2.4 BODY COMPOSITION ASSESSMENT IN CHILDREN 

Body composition refers to the characteristic size and distribution of the component 

parts of the total body weight. Body composition analysis involves subdividing body 

weight  into  two  or  more  compartments  according  to  elemental,  chemical, 

anatomical, or fluid components. The two‐component model  in which body weight 

is divided  into FM and FFM  is the most widely used model  in adults. Although the 

two‐component  model  can  not  give  information  regarding  the  nutritionally 

important total body protein and mineral component, it is useful in older children in 

whom the focus of interest is FM and FFM. 

Technological advances in recent decades have increased the range of opportunities 

for the assessment of the human body. Assessment methods range from simple and 

inexpensive field methods to highly complex and expensive  laboratory procedures. 

Ideally,  evaluation  of  obesity  should  be  made  using  such  indirect  measures  as 

hydrostatic weighing, DXA, air‐displacement plethysmography (BOD PODTM), TBW by 

deuterium dilution, CT, and magnetic  resonance  imaging  (MRI)  (Lonzer et al.), but 

these techniques require sophisticated laboratory settings and/or may be unsuitable 

for  some  participants.  Further,  it  is  impractical  to  use  precise  and  sophisticated 

laboratory methods  on  large  samples. Accordingly,  the most  popular methods  of 

body composition assessment in the field include BIA and anthropometric measures, 

including BMI and skin folds.   

2.4.1 Bioelectrical impedance analysis 

BIA  has  been  identified  as  one  of  the most  appropriate methods  for measuring 

paediatric  body  composition  in  the  field because  the  measurement  is  fast, 

non‐invasive,  inexpensive, painless,  requires minimal participant burden, does not 

require a high level of technical skill, and can be used to estimate body composition 

in obese  individuals  (Ellis, 2000;  Jürimäe & Hills, 2001; Mattsson & Thomas, 2006; 

Norgan, 2005). Moreover, compared with  skin  fold measures, BIA has a  far better 

intra‐observer  and  inter‐observer  reliability  (Schaefer,  Georgi,  Zieger,  &  Scharer, 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

86 

1992). 

2.4.1.1 Assumptions and principles   

In brief,  the underlying principle of  this method  is  that when an electrical current 

passes through the body it will mainly passes through water‐containing tissues since 

bone  and  fat have  a  large  impedance  (Z)  and do not  conduct  significant  current. 

When the volume of TBW  is  large, the current flows more easily through the body 

with  less resistance (R). The resistance to current flow  is greater  in  individuals with 

large amounts of body fat. BIA measures the impedance and resistance of the small 

alternating  current  through  the body  and  then  assesses  total body water. Certain 

basic assumptions about  the geometric shape of  the body and  the  relationship of 

impedance  to  the  length and volume of  the conductor are made  (Heyward, 1998; 

Kyle et al., 2004; Mattsson & Thomas, 2006): 

(1) The human body is a simple cylinder of a known length and cross‐sectional 

area,  that water and electrolytes are uniformly distributed and  that body 

temperature is constant.   

(2) At a fixed signal frequency, the impedance (Z = (R2 + Xc2)1/2) to current flow 

through  the  body  is  directly  related  to  the  length  (L)  of  the  conductor 

(height) and inversely related to its cross‐sectional area (A): Z = p(L/A) (p is 

the specific resistivity of the body’s tissues and  is assumed to be constant) 

and volume of the body then be calculate as V = pL2/Z. Because the water 

content of the FFM  is relatively  large and constant (73% water for adults), 

FFM  can  be  predicted  from  TBW  estimates  (FFM  =  TBW/hydration 

constant).   

2.4.1.2 BIA methods   

By the 1970s, with the establishment of the  foundations of BIA, a variety of single 

frequency BIA analyzers became commercially available, and by the 1990s, several 

multi‐frequency  analyzers were  available.  Since  then  other methods  of  BIA  have 

been  developed  as  detailed  by  Kyle  et  al.  (2004),  such  as  segmental‐BIA, 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

87

bioelectrical spectroscopy (Shaikh, Mahalanabis, Kurpad, & Khaled, 2002),  localized 

BIA, bioelectrical impedance vector analysis (BICA or vector BIA). 

BIA at a single  frequency  (usually 50 kHz) or at multiple  frequencies  is one of  the 

more common techniques applied to the measurement of body composition. Single 

frequency BIA,  involves a current being passed between surface electrodes  located 

on hand and foot. Some use other locations, such as foot‐to‐foot (Jebb, Cole, Doman, 

Murgatroyd,  &  Prentice,  2000;  Utter,  Nieman,  Ward,  &  Butterworth,  1999)  or 

hand‐to‐hand electrodes. The resistance or impedance to the flow from two source 

electrodes  is  inversely proportional  to  the  total body weight and  the RI  is directly 

related  to  the  volume  of  TBW  (Simpson  et  al.,  2001).  This  enables  TBW  to  be 

predicted, and subsequently FFM and FM derived by difference. Prediction of TBW 

from  single  frequency  BIA  measures  is  reasonably  accurate  (Sun  et  al.,  2003) 

however single frequency BIA is limited in its ability to differentiate body water into 

intra‐  and  extracellular  compartments.  In  contrast, multi‐frequency  BIA  is  able  to 

differentiate between compartments and uses empirical linear regression models as 

with  single  frequency BIA, but  includes  impedances  at multiple  frequencies.  Such 

devices  can  evaluate  FFM,  TBW,  intracellular water  (ICW)  and  extracellular water 

(ECW) by using different frequencies based on the theory that the proportion of the 

alternating current which flows through the intracellular and extracellular pathways 

is  frequency  dependent  (low  frequency  to measure  ECW  and  high  for  ICW).  The 

ability of MF‐BIA to distinguish TBW  into ECW and  ICW  is potentially  important to 

describe fluid shift and balance and to explore the variations  in  levels of hydration 

(Chumlea & Guo, 1994). These two BIA approaches have been widely used both  in 

children and adults. 

2.4.1.3 Sources of measurement error   

BIA  has  been  shown  to  be  highly  reliable  over  repeated  trials  and  for  repeated 

measurements within a day and over several days or weeks  for  inter‐observer and 

intra‐observer  comparisons  with  standardized  measurement  techniques.  As 

reviewed by Kyle et al. (2004), reported mean coefficients of variation for within‐day 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

88 

R measurements  are  ≈1‐2%;  daily  or weekly  intra‐individual  variability  is  slightly 

larger  ranging  from  ≈2%  to 3.5%. Day‐to‐day coefficients of variation  increases  for 

frequencies  lower  than  50 kHz.  Overall  reproducibility/precision  is  2.7‐4.0%. 

Prediction  errors  were  estimated  to  be  3‐8%  for  TBW  and  3.5‐6.0%  for  FFM, 

respectively.  However,  the  accuracy  and  precision  of  the  BIA measurements  are 

affected  by  several  factors,  including  instrumentation,  body  position,  electrode 

placement,  subject  factors  (eating, being dehydrated, exercise) and environmental 

temperature  (Heyward,  1998;  Hills,  Lyell,  &  Byrne,  2001;  Huoutkooper,  Lohman, 

Going, & Howell, 1996).   

Resistance  differs  within  different  impedance  instruments  from  different 

manufacturers or different types from the same company. Deurenberg et al. (1989) 

observed  differences  in  readings  while measuring  the  same  subjects  of  7‐16  Ω. 

Therefore, Baumgartner et al. (1989) recommended that impedance measurements 

be made with the same type of analyzer used in developing the prediction equation. 

Moreover,  left side measurement  is generally higher with mean differences of 7 Ω 

(Lukaski, Johnson, Bolunchuk, & Lykken, 1985) and 12 Ω (Houtkoper, Lohman, Going, 

& Hall, 1989). Furthermore, a slightly different electrode placement on the foot and 

hand could cause  important differences  in measured body  impedance. Deurenberg 

et al. (1991) found that replacement of the electrodes on the hand with only 2 cm 

difference  proximal  to  the  trunk  resulted  in  a  mean  26  Ω  decrease  in  body 

impedance.  In  addition,  factors  altering  the  individual’s hydration  state  can  affect 

the  total  body  resistance.  For  example, moderate/vigorous  exercise  (Deurenberg, 

Weststrate, Paymans, & van der Kooy, 1988; Khaled et al., 1988) will decrease the 

resistance. Performing measurements  after  food  intake  results  in  an expansion of 

the TBW pool by metabolic water produced during the postprandial state (Lohman 

et al., 2000) and decreases the resistance by 13‐17 Ω (Deurenberg et al., 1988). 

Room temperature can also influence skin temperature of participants (Caton, Molé, 

Adams,  &  Heustis,  1988;  Gudivaka,  Schoeller,  &  Kushner,  1996).  Gudivaka  et  al. 

(1996)  indicated  that  the  change  in  proximal  impedance  per  degree  centigrade 

change in skin surface temperature was approximately 60% of distal impedance and 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

89

the change  in measured  impedance at 50 kHz erroneously over‐predicted TBW by 

2.6±0.9  L  (P<0.001)  and  underestimated  FM  by  3.3±1.3  kg  (P<0.0001).  The most 

appropriate  room  temperature  is 20‐22℃. Therefore, BIA measurements must be 

standardized in order to obtain reproducible results.   

2.4.1.4 BIA prediction equations   

During the past decade, numerous studies have contributed to the development of 

equations to predict body composition from impedance in children. As summarized 

by  Nielsen  et  al.  (2007),  from  1988  to  2004,  45  studies  were  published  on  the 

development of BIA predictive equations among healthy children. Of these studies, 

22 were conducted in the United States, two in New Zealand, three in Asia (Eston et 

al., 1993; Kim, Tanaka, Nakadomo, & Watanabe, 1994; Masuda & KomIya, 2004), 

two  in  South  America,  one  in  Nigeria  and  15  in  Europe.  Recently,  more  BIA 

equations have been published (Going et al., 2006; Haroun et al., 2010; Kriemler et 

al., 2009; Nielsen et al., 2007; Sluyter et al., 2010; Wickramasinghe, Lamabadusuriya, 

Cleghorn, & Davies, 2008).   

However, no consistent methodology  for  the development of predictive equations 

can be found in the literature with different reference methods identified. As listed 

by Nielsen et al. (2007), twenty‐eight studies predicted FFM, one predicted FM, six 

predicted %BF,  sixteen  predicted  TBW  and  two  predicted  extracellular water.  The 

predictive equations were derived by different criterion methods; 16  studies used 

deuterium dilution, 16 studies used hydrostatic weighing, 12 used DXA, seven used 

isotopic dilution  (18O),  two used bromide dilution, one used  40K spectrometry and 

one used skin  fold thickness. The use of different reference methods  is due to the 

absence of a gold standard method for obtaining in vivo reference measures of body 

composition. Although the methods mentioned above are often used as reference 

methods,  they  provide  only  indirect  measurement  of  body  composition  and, 

therefore,  are  subject  to measurement  error.  In  light  of  this  limitation,  Lohman 

(1992) developed  standards  for evaluating prediction errors  for body  composition 

prediction equations estimating %BF and FFM (Table 2.10). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

90 

Table 2.10. Standards for evaluating prediction errors 

SEE %BF  SEE FFM(kg)  Subjective   

Male and female  Male  Female  rating 

2.0  2.0‐2.5  1.5‐1.8  Ideal 

2.5  2.5  1.8  Excellent 

3.0  3.0  2.3  Very good 

3.5  3.5  2.8  Good 

4.0  4.0  2.8  Fairy good 

4.5  4.5  3.6  Fair 

5.0  > 4.5  > 4.0  Poor 

 

Further,  from  a  statistical  perspective,  equations  have  been  based  on  different 

variables  (including R,  Xc,  Z,  height, weight,  age,  puberty,  gender,  race,  skin  fold 

thickness,  arm  length  and  shoulder  height). Among  these  independent  variables, 

the  resistance  index  (RI  =  Ht2/R),  instead  of  Ht2/Z,  is  considered  to  be  the  best 

predictor of FFM and often used  in many BIA prediction equations (Houtkooper et 

al., 1996; Lukaski et al., 1985; Segal, Gutin, Presta, Wang, & Van  Itallie, 1985). The 

reason is that typically, R (a measure of pure opposition to current flow through the 

body)  is more  than 10  times  larger  than  reactance  (Xc,  the opposition  to  current 

flow caused by capacitance produced by the cell membrane) (at a 50 kHz frequency) 

when whole‐body impedance is measured. Therefore, R alone provides an accurate 

approximation  of  Z.  As  shown  in  studies  among  adults,  resistance  or 

height2/resistance have higher correlation coefficients than  impedance, reactance, 

age, sex, body mass and BMI. Typically, the accuracy of predicting TBW, FFM or %BF 

is  improved when body weight  is  included as a predictor  in the equation, and also 

when age and sex are included (Houtkooper et al., 1996). Body weight is correlated 

with FFM so that the inclusion of body weight with a positive regression coefficient 

is to be expected (Bunc, 2001). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

91

2.4.1.5 Choice of BIA prediction equations 

As  mentioned  above,  BIA  depends  on  several  assumptions  regarding  the 

composition  of  the  fat  and  the  fat‐free  body.  These  include  constancy  in  the 

relationships  among  these  body  compartments.  However,  the  level  of  hydration 

and the density of the FFM are not constant among  individuals and vary according 

to  age,  gender  and  ethnicity  (Deurenberg  et  al.,  2002).  Therefore, BIA  equations 

should be age‐, gender‐, and ethnicity‐specific and BIA accurately predicts %BF  in 

children and adults provided that an appropriate prediction equation is utilized. The 

problems  inherent  in  the  application  of  existing  prediction  equations  to  other 

samples are  that  the  individuals  should have  the  same physical  characteristics as 

the sample used to derive the equation.   

As  reported  by  Reilly  (1998),  the  FFM  of  children  has  lower  density,  lower 

mineralisation, higher water content and lower potassium levels than that of adults 

and therefore lead to an overestimation of body fat if adult values were utilised in 

prediction  equations.  Similarly,  failing  to  adjust  for  differences  in  FFM  density  in 

ethnic  groups  may  result  in  systematic  biases  of  up  to  3%  (Deurenberg  & 

Deurenberg‐Yap,  2003).  Nielsen  et  al.  (2007)  cross‐validated  all  the  previously 

published  equations  and  revealed  significant  differences  between  FFM  (TBW) 

predicted by almost all equations and DXA  in his  study  sample  (9‐  to 11‐year‐old 

Swedish children). Wickramasinghe et al.  (2005) used TBW as a reference method 

determined  by  deuterium  dilution  to  validate  six  BIA  equations  and  the  mean 

differences  between  FM  predicted  by  each  equation  and  assessed  by  isotope 

dilution technique ranged from 0.3‐4.4 kg.   

As shown in Table 2.11, most existing equations have been derived from Caucasian 

individuals. Therefore, it is easy to find an equation for white children and a number 

have been recommended (Heyward & Stolarczyk, 1996), including Houtkooper et al. 

(1992)  for boys and girls 10‐19 y, and Lohman  (1992) or Kushner et al.  (1992)  for 

children  younger  than  10  y.  These  equations  were  developed  using  a 

three‐compartment model and have prediction errors of 2.1 kg or less. In contrast, 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

92 

to  date  only  several  studies  have  developed  BIA  equations  specifically  for  Asian 

children. Kim et al.  (1994) developed BIA equations  from 141  Japanese boys aged 

9‐14 y using hydrostatic weighing. Eston et al.  (1993) developed six BIA equations 

from  94  Chinese  children  (46  boys  and  48  girls)  aged  11‐17  y  using  skin  fold 

methods  as  the  reference. Masuda  et  al.  (2004) derived  a BIA  equation  from  20 

boys  and  26  girls  aged  3  to  8  y  using  deuterium  oxide  (D2O)  as  the  criterion. 

However,  in  each  case  the  sample  size was  relatively  small  and  no  equation  has 

been  derived  from multiple Asian  countries.  It  is well  known  that Asian  children 

have  a  different  body  build  to  Caucasians  and  other  ethnic  groups  (Deurenberg, 

Deurenber‐Yap,  &  Schouten,  2002).  Therefore,  ethnic‐,  age‐  and  gender‐specific 

impedance‐based equations for body composition assessment in Asian children are 

urgently required, particularly given the burgeoning paediatric obesity epidemic. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

93 

Table 2.11. Some BIA prediction equations for children and adolescents 

Reference  Ethnicity/gender  Equation 

  White   

Kushner et al. (1992)        Boys and girls (6‐10 y, USA)  TBW = 0.593×HT2/R + 0.065×BW + 0.04 

Davies et al. (1988)        Boys and girls (5‐17 y, UK)  TBW = ‐0.50 + 0.60×HT2/Z   

Houtkooper et al. (1992)          Boys and girls (10‐19 y, USA)  FFM = 0.61×HT2 /R + 0.25×BW + 1.31 

Lohman (1992)        Boys and girls (8‐15 y, USA)  FFM = 0.62×HT2 /R + 0.21×BW + 0.10×Χc + 4.2 

Deurenberg et al. (1990)        Boys and girls (7‐9 y, The Netherlands)  FFM = 0.64×HT2 /Z + 4.83 

        Boys (10‐15 y) and girls (10‐12 y)  FFM = 0.488×HT2 /Z + 0.221×BW + 0.1277×HT – 14.7 

Schaefer et al. (1994)        Boys and girls (3‐19 y, Germany)  FFM = 0.65×HT2 / Z + 0.68×Age + 0.15 

Nielsen et al. (2007)        Boys and girls (9‐11 y, Swedish)  FFM = 0.54×HT2/R + 0.05×Xc + 0.06×HT + 0.09×BW + 0.97×Sex ‐ 5.11 

  Blacks   

Lewy et al. (1999)  Boys and girls (10.9±1.1 y)  FFM = 1.10+0.84×HT2/R 

Leman et al. (2003)  Boys and girls (5‐18 y)  TBW = 1.00 + 0.42×HT2/R + 0.18×BW 

  Asians   

Kim et al. (1994)  Boys (9‐14 yr, Japanese)  FFM = 0.56×HT2/Z + 0.20×BW + 1.66 

Masuda et al. (2004)  Boys and girls (3‐6 yr, Japanese)  TBW = 0.149×HT2 /R + 0.244×BW + 0.460×Age + 0.501×Sex + 1.628 

Eston et al. (1993)  Boys and girls (11.2‐17.1 yr, Chinese)  FFM = 0.52×HT2/R + 0.28×BW + 3.25 

TBW (kg) = total body water, FFM = fat‐mass free (kg), HT = height (cm), BW = body weight (kg), R = resistance (Ω), Χc = reactance (Ω), Z = impedance (Ω), Sex: male = 1, female = 0, Age: y. Adapted from Applied Body Composition Assessment (Heyward & Stolarczyk, 1996), Eston et al. (1993), Kim et al. (1994), Horlick (2002) and Nielsen et al. (2007).

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

94 

2.4.2 Reference methods   

According  to  Heyward  (1998),  good  prediction  equations  have  several 

characteristics, the most important being the use of acceptable reference methods 

to obtain criterion measures. The more sophisticated methods of hydrodensitomery, 

DXA, TBW and  total body potassium are  so expensive  for  large  scale  studies  that 

they  are  generally  considered  as  reference methods  for  the  assessment  of  body 

composition  against which  other  assessment methods  are  validated  (Hills  et  al., 

2001).  Among  these  reference  methods,  TBW  by  isotope  dilution  is  the  gold 

standard for measuring TBW and has an accuracy of 1‐2%. Further, the technique is 

widely used as a reference method to validate other methods including BIA in both 

children and adults  (Bell, McClure, Hill, & Davies, 1998; Deurenberg, Tagliabue, & 

Schouten, 1995; Lohman et al., 2000). 

2.4.2.1 Principle and assumptions of TBW method 

As reviewed by Ellis (2000), the basic principle of this method is that the volume of a 

compartment can be defined as the ratio of the dose of 2H2O, administered orally, 

to its concentration in that body compartment within a short time after the dose is 

administered.  Inherent  in any tracer dilution technique are four basic assumptions 

as follows (Schoeller, 2005): 

1) The tracer is distributed only in body water; 

2) The tracer is equally distributed in all anatomical water compartments (e.g., 

saliva, urine, plasma, sweat, human milk); 

3) Tracer equilibration is achieved relatively quickly; 

4) Neither the tracer nor body water is metabolized during the time of tracer 

equilibration. 

2.4.2.2 Equipment of TBW method 

Three  isotope  tracers,  deuterium  (2H)  (Lanham,  Stead,  Tsang,  &  Davies,  2001; 

Masuda & Komiya, 2004), tritium (3H) and 18O (Phillips, Bandini, Compton, Naumova, 

& Must, 2003), have been used to measure TBW. Tritium is a radioactive tracer and 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

95

is  contraindicated  in  research  with  children.  2H  is  the  method  of  choice  today 

because  of  the  radiation  hazards  associated with  the  use  of  3H  and  the  relative 

expense of using 18O.   

2.4.2.3 Measurement procedures of TBW method 

Technical  errors  associated  with  estimating  TBW  from  isotope  dilution  include 

variations  in  the  physiological  fluid measured,  equilibration  time  of  the  isotope, 

water changes during equilibration, correction  for  isotopic dilution space, and  the 

method  for measuring  the  isotopic  enrichment  following  equilibration  (Lohman, 

1992). Therefore, each aspect of  the measurement,  including  subject preparation, 

dosing, sample collection, and isotope analysis requires careful attention.   

Subject preparation  is  somewhat dependent on  the goals of  the  investigation. To 

avoid  over‐hydration  and  dehydration,  subjects  should:  1)  have  normal  fluid  and 

food intake the day before measurement; 2) avoid vigorous exercise after the final 

meal of the previous day; 3) avoid sweating excessively after the final meal of the 

previous day; 4) have the final meal between 12 and 15 h before the dose; 5) not 

drink for several hours before the test (Schoeller, 2005). 

The dose should be: 1) weighed by a balance with a high precision and accuracy; 2) 

stored  in  a  screw‐capped  container  to minimize  evaporation;  3)  given  with  the 

subjects  fasting  to maximize  the  rate of  absorption; 4)  given orally  as  this  is  less 

invasive  although  the  dose  can  be  given  intravenously. Moreover,  the  subjects 

should be prevented from eating or drinking 1 h after the dose is consumed under 

the assumption that the dose will have emptied from the stomach and yet there is 

still  time  for  the water  in  the meal  to mix with  the  body water  pool  during  the 

equilibration period.   

Physiological  samples,  typically  including blood,  saliva or urine, must be obtained 

before  the  dose  is  consumed  to  determine  the  natural  background  level  of  the 

isotope which occurs naturally  in  the body. Meanwhile,  the physiological  samples 

must be  collected over a period  long enough  to ensure equilibration. Typically, a 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

96 

sufficient amount of time for equilibration is 3‐4 h for blood and saliva, and 5‐6 h for 

urine (International Atomic Energy Agency, 2009).   

Isotope ratio mass spectroscopy (IRMS) is often used to analyze the samples (Bell et 

al.,  1998;  Thomas, Van Der Velde, &  Schloeb,  1991; Wong  et  al.,  1988)  because 

measurement with a precision of <1.0% can be achieved. The results are expressed 

in delta units (%) relative to an international standard (standard mean ocean water). 

The deuterium dilution space is determined from the equation as follows: 

V (kg) = EpEs

EtEax

a

TA

)(

 

Where T is the amount of tap water in which the dose was diluted in grams, A is the 

amount of dose taken by the participant  in grams, a  is the amount of the dose  in 

grams  retained  for  mass  spectrometer  analysis,  and  Ea,  Et,  Ep  and  Es  are  the 

isotopic  enrichment  in  delta  units  relative  to  standard mean  ocean water  of  the 

dilute dose, the tap water used, the pre‐dose urine sample and the post‐dose urine 

sample. 

In fact, TBW will be overestimated by ~4% because of deuterium exchange with the 

non‐aqueous hydrogen  in  the body  (Racette et al., 1994). Therefore,  the equation 

needs to be corrected as follows: 

TBW =V/1.04 

Using TBW to estimate body composition, FFM is then calculated as: 

FFM (kg) = TBW /hydration constant 

Deriving FFM from TBW requires consideration of the hydration constant of FFM. In 

healthy adults, TBW constitutes 73.2% of the FFM however the hydration of FFM is 

not constant across the life span (Fomon et al., 1982) and varies according to health 

(disease) status  (Kotler et al., 1999). Children have a higher  level of water content 

than  adults  which  will  result  in  an  underestimation  of  percent  body  fat  if  the 

hydration constant of adults  is used. Therefore, Lohman’s age‐ and gender‐specific 

constants  for  hydration  of  the  FFM  have  commonly  been  used  in  research with 

children (Heyward & Stolarczyk, 1996). Subsequently, FM and %BF can be calculated 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

97

based on the two‐compartment model of body composition from the FFM: 

FM (kg) = Body weight ‐ FFM 

%BF = (Body weight ‐ FFM)/Body weight×100   

2.4.2.4 Precision and accuracy of TBW method 

As mentioned above, there are four basic assumptions in the measurement of TBW 

by dilution. If any of these requirements is violated, then the ratio of administered 

dose  to  fluid  concentration  must  be  adjusted.  For  the  measurement  of  TBW, 

corrections  for  overexpansion,  non‐equilibrium,  and  excretion  of  the  tracers  are 

needed  (Ellis,  2000; Mattsson &  Thomas,  2006). With  careful  attention  to detail, 

TBW  can  be  measured  from  either  repeat  measurements  or  simultaneous 

measurements using  two  isotopes with a precision of 1‐2%  (Racette et al., 1994; 

Speakman, Nair & Goran, 1993). The accuracy of TBW estimation is of 1‐2% and the 

estimated error is typically <1 kg (Wang et al., 1999).   

In general, the deuterium dilution technique is the most accurate of methods using 

the 2‐C model for the assessment of body composition and it is relatively simple to 

perform  in the  field. Therefore, TBW values obtained using the dilution technique 

are  considered  the  reference  or  criterion  values  for  comparison  with  alternate 

measurement techniques  including BIA  in both children  (Masuda & Komiya, 2004; 

Phillips et al., 2003; Shaikh et al., 2002) and adults (Deurenberg, Deurenber‐Yap & 

Schouten, 2002; Lanham et al., 2001). In the studies predicting TBW by BIA, values 

for R2  ranged  from 0.92‐0.99,  SEEs  ranged  from 0.3  to 1.8  kg when  the  criterion 

TBW  values were measured by  the  isotope dilution method  (Huoutkooper et  al., 

1996). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

98 

2.5 OBESITY AND THE METABOLIC SYNDROME IN CHILDREN 

The metabolic  syndrome describes  the  clustering of  central obesity, dyslipidaemia 

(raised  triglycerides  and/or  low‐  or  high‐density  lipoprotein),  hyperinsulinaemia, 

impaired glucose tolerance and elevated blood pressure (Alberti et al., 2005). People 

with the metabolic syndrome are two to three times as likely to have a heart attack 

or stroke and five times as  likely to develop type 2 diabetes compared with people 

without  the  syndrome,  therefore  it  is  a  clear  indicator  of  adult  morbidity  and 

all‐cause mortality  (Alberti  et  al.,  2005; Haffner  et  al.,  1992;  Isomaa  et  al.,  2001; 

Trevisan,  Liu,  Bahsas  & Menotti,  1998).  Paediatric metabolic  syndrome  can  also 

increase cardiovascular risk (Ronnemaa et al., 1991) and can track from childhood to 

adulthood (Duncan, Li & Zhou, 2004).   

It  has  been  estimated  that  a  quarter  of  the  world’s  adult  population  has  the 

metabolic  syndrome  (International Diabetes  Federation,  2010). Unfortunately,  the 

condition  is  increasingly  common  in  children  and  adolescents, mainly  due  to  the 

growing  obesity  epidemic within  this  population  (Cook  et  al.,  2003; Weiss  et  al., 

2004). Data  from NHANES  III  indicate that nearly one  in ten adolescents  in the US 

have  three  or more  of  the  risk  factors  involved  in  the metabolic  syndrome  (de 

Ferranti  et  al.,  2004).  The  prevalence  of  the  metabolic  syndrome  in  Chinese 

adolescents was  estimated  to  be  3.3%  in  2002  (Li,  Yang  et  al.,  2008). Given  the 

increasing  prevalence  of  the  syndrome  in  children  and  adolescents,  greater 

attention  is being paid  to  research  in  the area. However,  the metabolic  syndrome 

has been described in many ways including using different obesity indices, which in 

large part  is due  to  the  lack of a “gold standard” diagnostic  test  (Table 2.12). This 

situation has contributed to differences in the reported prevalence and incidence of 

the metabolic syndrome in several studies (Golley et al., 2006; Goodman et al., 2004; 

Reinehr et al., 2007; Weiss et al., 2004). Accordingly, it is impossible to estimate the 

global prevalence of  the metabolic  syndrome and also  to make valid comparisons 

between countries.   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

99 

Table 2.12. Metabolic indicators and cut‐off points used to classify paediatric metabolic syndrome 

Indicator criteria 

Definition of metabolic syndrome  Glucose 

  (mmol/L) 

Triglycerides 

(mmol/L) 

HDL‐C 

(mmol/L) 

SBP/DBP 

(mmHg) 

Insulin   

(pmol/L) 

BMI    WC   

 

1 IDF for children aged 10 to <16 years (Zimmet et al., 2007) 

 

5.6  1.7  1.03    130/85  ‐  ‐  P‐90% 

2 IDF for children aged 16+ years (Zimmet et al., 2007) 

5.6  1.7  M: 1.03 F: 1.29  130/85  ‐  ‐  Europids and Arab:                   M 94 cm; F 80 cm Asians: M 90 cm; F 80 cm  

3 Lambert for children (Lambert et 

al., 2004) 

6.1  M: 0.85 (9 yr)       1.05 (13 yr)       1.08 (16 yr) F: 0.96 (9 yr)     1.07 (13 yr)     1.18 (16 yr) 

 

M: 1.22 (9 yr)       1.11 (13 yr)       1.00 (16 yr) F: 1.20 (9 yr)     1.13 (13 yr) 1.13 (16 yr) 

P‐75% height  M: 35.01 (9 yr)       60.04 (13 yr)      50.70 (16 yr)F: 40.64 (9 yr)     69.92 (13 yr) 62.76 (16 yr) 

P‐85%  ‐ 

4 Adult NCEP ATP III modified for children aged 12‐19 years by Cook et al. (2003) 

 

6.1  1.24  1.03  P‐90% height  ‐  ‐  P‐90% 

5  Adult  NCEP  ATP  III  modified  for children  aged  12‐19  years  by  de Ferranti et al. ( 2004)   

 

6.1  1.1  1.3  P‐90% height  ‐  ‐  P‐75%   

6 Weiss for children and adolescents (4‐20 y) (Weiss et al., 2004) 

 

  IGT: 7.8‐11.7 P‐95% age, sex and ethnicity 

P‐5% age, sex and ethnicity 

P‐95% height  ‐  BMI‐Z score ≥ 2

 

7 WHO    6.1 or IGT: 7.8 

1.75  0.9  P‐95%      P‐95%   

        IDF: International Diabetes Federation; IGT: Impaired glucose tolerance; NCEP ATP III: National Cholesterol Education Program‐Third Adult Treatment Panel. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

100 

Obese children have a higher risk of the paediatric metabolic syndrome compared 

with normal‐weight children. For example, Goodman et al. (2004) indicated that the 

prevalence of the NCEP‐defined metabolic syndrome was 4.2% while the prevalence 

of  the WHO‐defined metabolic syndrome was 4.8% among 1513 black, white and 

Hispanic  teens,  but  among  obese  teens,  the  prevalence  was  19.5%  and  38.9%, 

respectively.  De  Ferranti  et  al.  (2004)  also  showed  that  nearly  one  third  of 

overweight/obese  adolescents  had  the  metabolic  syndrome,  much  higher  than 

when  compared  to  the  total US  adolescent  population  aged  12‐18  years  (9.2%). 

Obesity alone can increase the risk of cardiovascular disease, including hypertension 

and dyslipidaemia. Perichart‐Perera et al.  (2007)  indicated significantly higher WC, 

systolic blood pressure (SBP),  insulin resistance  indices, and triglyceride (TG)  levels 

among the obese when compared with normal‐weight Mexican children aged 9‐12 

years. Similarly, Burke et al. (2005) studied 741 boys and 689 girls aged 8 years and 

reported  that  overweight  and  obese  children  had  6 mm  higher  SBP  and  2 mm 

higher diastolic blood pressure (DBP), 8% lower high‐density lipoprotein cholesterol 

(HDL‐C),  and  27%  higher  TG  than  normal‐weight  children. Moreover,  childhood 

obesity  is not only associated with  the earlier development of  the  syndrome and 

metabolic abnormalities  in  children but also appears  to  increase  the  likelihood of 

developing obesity,  the  syndrome and abnormal  lipids  in adults  (Freedman, Khan, 

Dietz,  Srinivasan  &  Berenson,  2001;  Sinaiko,  Donahue,  Jacobs  &  Prineas,  1999; 

Srinivasan, Bao, Wattigney & Berenson, 1996; Steinberger, Moran, Hong,  Jacobs & 

Sinaiko, 2001). The risk of the metabolic syndrome was 2.9 (95% confidence interval 

(CI) 1.1 to 7.6) for adults who had been obese as children compared with those who 

had  not  been  obese  as  children  (Vanhala,  Vanhala,  Keinänen‐Kiukaanniemi, 

Kumpusalo & Takala, 1999; Vanhala, Vanhala, Kumpusalo, Halonen & Takala, 1998). 

In  addition,  a  number  of  prospective  studies  have  also  identified  obesity  as  the 

central feature of the metabolic syndrome among adults (Miaison, Byrne, Hales, Day 

& Wareham, 2001; Palaniappan et al., 2004). In summary, each of the definitions of 

the metabolic  syndrome  in both  children  and  adults  include obesity  (Cook  et  al., 

2003; de Ferranti et al., 2004; Expert Panel on Detection, 2001; Weiss et al., 2004) 

and similarly, in the IDF metabolic syndrome definitions for both children and adults, 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

101

obesity is the central component (Alberti et al., 2005; Zimmet et al., 2007). 

However,  despite  years  of  research  there  is  still much  uncertainty  regarding  the 

best cut‐points of obesity  indices, and which measure or combination of measures 

of excess weight has  the  greatest discriminatory  capability  for  cardiovascular  risk 

factors.  BMI,  %BF, WC, WHtR,  and  waist‐to‐hip  ratio  (WHR)  have  been  used  to 

define the metabolic syndrome  in children and adolescents  (Lobstein et al., 2004). 

For example,  the Quebec Family Cohort Study  (Katzmarzyk et al., 2001) used  skin 

fold measurements, WHO recommends BMI (Alberti, Zimmet, & WHO Consultation, 

1998),  whereas  the  WC  is  included  in  NCEP  (de  Ferranti  et  al.,  2004)  and  IDF 

(Zimmet  et  al.,  2007)  definitions  of  the metabolic  syndrome.  This  situation  has 

contributed  to differences  in  the  reported prevalence  and  incidence of metabolic 

syndrome in several studies (Golley et al., 2006; Goodman et al., 2004; Reinehr et al., 

2007; Weiss et al., 2004). 

Central  fat  distribution  is  reported  to  constitute  a  greater  metabolic  risk  than 

peripheral  distribution,  and  WHR  and  WC  are  the  two  commonly  used 

anthropometric  indices of  abdominal  visceral  adipose  tissue mass  in  children  and 

adults. WC in children, as is the case in adults, is an independent predictor of insulin 

resistance, lipid levels, and blood pressure (Bacha et al., 2006; Lee et al., 2006; Ng et 

al., 2007). Moreover, in young people who are obese and have a similar BMI, insulin 

sensitivity is lower in those with high visceral adipose tissue and WHR than in those 

with  low values (Bacha et al., 2006).  In addition, because a high WC can persist to 

adulthood  this  measure  is  included  in  many  definitions  (Cook  et  al.,  2003;  de 

Ferranti et al., 2004; Zimmet et al., 2007).   

Despite  the  acceptance  of  WC  as  a  predictor  of  cardiovascular  disease  risk  in 

children  and  adolescents,  many  studies  have  indicated  that  WHtR  is  a  better 

predictor than WC and BMI. Hara et al. (2002) compared BMI, WC, WHR, %BF, and 

WHtR  as  indices  to  evaluate  clustering  of  cardiovascular  disease  risk  factors  in 

Japanese  schoolchildren  aged  9‐13  years.  The  results  showed  that  among  the 

anthropometric  indices, WHtR was the most significant predictor of cardiovascular 

disease. Savva et al. (2000) also reported that WC and WHtR were better predictors 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

102 

of cardiovascular disease risk than BMI in Greek‐Cypriot children aged 10‐14 years. 

Similar  results  have  been  observed  in  adults  (Hsieh,  Yoshinaga  & Muto,  2003). 

Moreover,  in adults,  there  is a known advantage  to  the establishment of a unisex 

cut‐off point (0.5) when using the WHtR as a predicator of CV risk. For children and 

adolescents,  height  continues  to  increase  throughout  the  growing  years  and  into 

young  adulthood  and height  influences  the magnitude of WC. Therefore,  a  single 

cut‐off  point  independent  of  age  and  gender  could  be  set  for  children  and 

adolescents since the WHtR takes into account height. It is much simpler and more 

practical  for epidemiological and  clinical  setting use  compared with BMI and WC. 

Previous studies have also  indicated  there was a marginal difference between age 

groups and sex (Hara et al., 2002; McCarthy & Ashwell, 2006; Sung et al., 2008). 

Some  studies  have  indicated  that  BMI  is  a  better  predictor  of  the  metabolic 

syndrome while others consider  that WC or WHtR are  superior  (Yeh et al., 2005). 

Children with a higher BMI have  impaired glucose  tolerance  (Sinaiko, Steinberger, 

Moran, Prineas &  Jacobs, 2002; Sinha et al., 2002), and plasma  leptin and BMI  in 

combination seem to be significant predictive markers of the metabolic syndrome 

among children (Chu, Wang, Shieh & Rimm, 2000). These results suggest that BMI 

as an  index of total body fatness  is related to  insulin resistance and that the  index 

may be useful for screening children and adolescents for diabetes risk (Heymsfield 

et al., 2005). 

While  the  choice  between WC  or WHtR  and  BMI  remains  a matter  of  ongoing 

debate,  direct  assessment  of  fat  mass  may  be  a  better  means  of  assessing 

obesity‐related health risk. However, studies that have compared values for %BF and 

BMI  in  the  prediction  of  metabolic  risk  are  contradictory  in  adults  with  some 

indicating  that  when  compared  to  %BF,  BMI  was  similar  or  even  more  closely 

associated with cardiovascular risk factors (Bosy‐Westphal et al., 2006; Tulloch‐Reid, 

Williams,  Looker,  Hanson  &  Knowler,  2003).  In  contrast,  the  value  of  %BF  was 

deemed  to  be  greater  than  BMI  in  other  studies  (Lahmann,  Lissner,  Gullberg  & 

Berglund,  2002;  Nagaya,  Yoshida,  Takahashi,  Matsuda  &  Kawai,  1991).  One 

explanation  for  these  discrepant  results  may  be  that  the  data  suffer  from  the 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

103

methodological drawbacks of field methods used for body composition assessment 

(Bosy‐Westphal  et  al.,  2006).  Relatively  few  studies  have  compared  %BF  with 

anthropometric variables to predict metabolic risk  in children and adolescents and 

the findings are contradictory (Daniels et al., 1999; Moussa et al., 1994). However, a 

number of studies have reported that %BF or total body fat is associated with CV risk 

factors in children (Johnson, Figueroa‐Colon, Huang, Dwyer & Goran, 2001; Ondrak, 

McMurray, Bangdiwala & Harrell, 2007; Ribeiro et al., 2004).   

In  addition,  a  number  of  studies  have  indicated  that  trunk  skin  folds may  be  a 

particularly  sensitive  tool  to  detect  metabolic  abnormalities  in  children  and 

adolescents (Maffeis et al., 2001; Misra et al., 2006; Teixeira et al., 2001). In these 

studies,  individual  trunk  skin  folds or  the  sum of  several  skin  folds were  stronger 

predictors of metabolic variables than WC. 

However,  results  in  a  number  of  studies  indicate  a  similar  association  of  obesity 

indices with CV risks  (Garnett, Baur, Srinivasan, Lee, & Cowell, 2007; Huxley et al., 

2008; Lee, Song, & Sung, 2008; Plachta‐Danielzik, Landsberg,  Johannsen, Lange, & 

Müller,  2008).  The  correlations  between  each  obesity  index  and  metabolic  risk 

factors  are  similar  and  the  area under  the  curves  (AUCs)  from  receiver operating 

characteristic  (ROC)  analysis  for  BMI,  WC,  WHtR  and  %BF  showed  marginal 

differences  in  each  measure’s  capability  for  the  prediction  of  metabolic  risks. 

Therefore, Plachta‐Danielzik et al. (2008) recommended the use of a second obesity 

index  in  children with  normal  BMI  or  normal WC  as well  as  in  adolescents with 

elevated WC.   

Due  to  the  inconsistency  of  obesity  indices  included  in  the  definitions  of  the 

metabolic  syndrome  in  children  and  adolescents,  the  IDF has  recommended  that 

further investigation of how obesity is defined in children should occur, for example 

considering the respective value of measures such as WHtR, WC, etc (Zimmet et al., 

2007). 

Besides  the  selection  of  the  most  appropriate  obesity  index  in  the  metabolic 

syndrome definition, ethnic‐specific criteria of obesity are another  important  issue 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

104 

which  should  be  considered  (Misra  et  al.,  2007).  There  are  potential  ethnic 

differences  in the strength of the associations between obesity and cardiovascular 

risk factors (Arslanian, Suprasongsin & Janosky, 1997; Ehtisham et al., 2005; Huxley 

et al., 2008; Ke, Brick, Cant, Li & Morrell, 2009; Whincup et al., 2002, 2005; Zhu et al., 

2005).  The  odds  of  prevalent  hypertension  associated  with  the  same  standard 

increment  in  BMI  and  WC  were  stronger  in  Asians  compared  with  Caucasians 

(Huxley et al., 2008). Zhu et al. (2005) also found that the odds ratio for having one 

or more metabolic  risk  factors was  highest  in  obese white women,  following  by 

Hispanic and black at a given BMI and WC. Hispanic obese men had higher risk for 

having  one  or more metabolic  risk  factors  than white  and  black men. Moreover, 

there  is  an ethnic difference  in  the  susceptibility  in metabolic  variables  such  that 

South Asian children are  less  insulin sensitive than white Europeans, and are more 

likely  than white European children  to show  impaired  fasting glucose and develop 

type 2 diabetes. The differences persisted even after adjustment  for adiposity and 

pubertal status (Ehtisham et al., 2005; Whincup et al., 2005). Ethnic‐specific cut‐offs 

of metabolic  variables, not only WC but  also  lipid profiles  should be proposed  to 

diagnose metabolic abnormalities.   

In order  to  compensate  for  the  variation  in  child development  and  ethnic origin, 

percentiles, rather than absolute values of WC have been used in the IDF definitions. 

Some  studies  have  indicated  that  children who  have  a WC  higher  than  the  90th 

percentile were more  likely to have multiple risk  factors  for cardiovascular disease 

than were those with lower WC (Maffeis et al., 2001; Ng et al., 2007). Therefore, the 

IDF and National Cholesterol Education Program‐Third Adult Treatment Panel (NCEP 

ATP  III)  definitions  for  children  and  adolescents  has  chosen  to  use  the  90th 

percentile as a cut‐off for WC. In contrast, Sung et al. (2007) recently indicated that 

among 1055 Chinese children from Hong Kong aged 6‐12 years, the optimal WC risk 

threshold for predicting cardiovascular disease risk factors was the 85th percentile 

and  the  age‐specific  cut‐off  values  were  smaller  than  for  American  children. 

Similarly, Meng et al. (2007) found that for North Chinese children and adolescents, 

the  threshold was  the 80th percentile  (Table 2.13). Therefore,  the  IDF has  further 

recommended  that  the  use  of  the  percentile  as  a  cut‐off  for  WC  should  be 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

105

reassessed when more data  are  available  and  ethnic‐specific  age  and  sex normal 

ranges for WC based on healthy values should be developed (Zimmet et al., 2007).   

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

106

 

Table 2.13. Proposed waist circumference cut‐off values for predicting cardiovascular disease risk factors 

Boys  Girls Age (yr) 

European‐ American 

African‐ American 

Mexican‐American

South Chinese

North Chinese

European‐ American

African‐ American 

Mexican‐ American

South Chinese

North Chinese

2  50.6  50.0  53.2  ‐  ‐  52.5  50.1  53.5  ‐  ‐ 

3  54.0  53.2  56.7  ‐  52.2  55.4  53.8  56.7  ‐  51.9 

4  57.4  56.4  60.2  ‐  53.6  58.2  57.5  59.9  ‐  52.9 

5  60.8  59.6  63.6  ‐  55.1  61.1  61.1  63.0  ‐  54.9 

6  64.2  62.8  67.1  58.4  57.2  64.0  64.8  66.2  57.2  55.0 

7  67.6  66.1  70.6  60.4  60.3  66.8  68.5  69.4  59.2  56.2 

8  71.0  69.3  74.1  62.6  61.9  69.7  72.2  72.6  61.1  59.1 

9  74.3  72.5  77.6  65.6  68.4  72.6  75.8  75.8  63.0  62.6 

10  77.7  75.7  81.0  69.0  72.5  75.5  79.5  78.9  65.1  65.1 

11  81.1  78.9  84.5  71.9  76.4  78.3  83.2  82.1  67.8  68.9 

12  84.5  82.1  88.0  74.5  77.3  81.2  86.9  85.3  70.0  71.1 

13  87.9  85.3  91.5  ‐  78.3  84.1  90.5  88.5  ‐  72.6 

14  91.3  88.5  95.0  ‐  78.4  86.9  94.2  91.7  ‐  73.0 

15  94.7  91.7  98.4  ‐  81.5  89.8  97.9  94.8  ‐  72.2 

16  98.1  94.9  101.9  ‐  81.5  92.7  101.6  98.0  ‐  73.0 

17  101.5  98.2  105.4  ‐  81.7  95.5  105.2  101.2  ‐  73.8 

18  104.9  101.4  108.9  ‐  ‐  98.4  108.9  104.4  ‐  ‐ 

Data for European‐American, African‐American and Mexican‐American population from Fernandez et al. (2004) (90th percentile); for South Chinese population from Sung et al. (2007) (85th percentile); for North Chinese population from Meng et al. (2007) (80th percentile). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

107

CHAPTER 3 ETHNIC  DIFFERENCE  IN  BODY  COMPOSITION  AMONG ASIAN CHILDREN FROM DIFFERENT ORIGINS 

3.1 ETHNIC DIFFERENCES IN THE RELATIONSHIP BETWEEN BMI AND %BF AMONG ASIAN CHILDREN FROM DIFFERENT BACKGROUNDS  

Modified  from:  Liu  A,  Byrne  NM,  Kagawa M,  Ma  G,Poh  BK,  Ismail  MN, Kijboonchoo K, Nasreddine L, Trinidad TP, Hills AP  (2011). Ethnic differences  in  the relationship  between  body  mass  index  and  percentage  body  fat  among  Asian children  from  different  backgrounds.  British  Journal  of  Nutrition,  31 May  2011. doi:10.1017/S0007114511001681 

 

3.1.1 Introduction   

Obesity, commonly defined as an excess of body fat, is a global problem with rapid 

increases  seen  in  both  developed  and  developing  countries.  BMI  has  achieved 

international acceptance as a  standard approach  to define obesity however  there 

are a number of limitations in the use of this index as a measure of relative fatness, 

including  the  inability  to  distinguish  body  fat  and  FFM.  These  limitations may  be 

even more important when attempting to compare individuals from different ethnic 

groups.     

Body  composition  seems  to  be  ethnicity‐dependent  (WHO,  2004). Many  studies 

have identified an ethnic variation in the relationship between %BF and BMI among 

Caucasian and Asian adults (Deurenberg et al., 1998; Gurrici et al., 1998; Wang et al., 

1994). Some studies have also shown similar ethnic differences  in the relationship 

between BMI and %BF among white, black and Asian children (Daniels et al., 1997; 

Deurenberg, Deurenberg‐Yap et al., 2003; Freedman et al., 2008; Going et al., 2006; 

Mehta et al., 2002; Navder et al., 2009; Rush, Scraqq et al., 2009). White children 

have  a  higher %BF  than  blacks  for  a  given  BMI  after  controlling  for  gender  and 

maturation stage, but a  lower %BF than Asian children at the same BMI. However, 

the  relationship  between  BMI  and  %BF  in  children  is  further  complicated  by 

variations  in growth rates and maturity  levels (Guo et al., 1997; He et al., 2004). In 

addition,  the BMI‐%BF  relationship also differs among Asian adults  from different 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

108 

origins with  Indians having  the highest %BF and Chinese  the  lowest  for  the  same 

BMI  when  considering  Chinese,  Malays  and  Indians  living  in  Singapore 

(Deurenberg‐Yap et al., 2000). However, there is comparatively less data to indicate 

differences in the BMI‐%BF relationship among Asian children from different origins.   

To  date,  there  has  been  no  comprehensive  overview  of  the  ethnic  differences 

between BMI and %BF among children which makes it difficult to formulate a global 

obesity  classification  system  based  on  BMI  with  relevance  for  Asian  children. 

Therefore, despite the availability of a number of international classification systems 

for  paediatric  obesity  based  on  BMI  (Cole  et  al.,  2000;  de  Onis,  2007),  national 

variants still exist (Group of China Obesity Task Force, 2004; Matsushita et al., 2004). 

In  summary, a  lack of data and also  controversy around  the optimal  classification 

system makes  it difficult to monitor global and national trends, make comparisons 

between studies, and to stratify for public health measures.   

The  objective  of  this  study  was  to  generate  new  knowledge  on  the  body 

composition characteristics of children from different Asian backgrounds. 

3.1.2 Methodology 

3.1.2.1 Participants   

Five countries were involved in this study, including one East Asian country (China), 

one West Asian country (Lebanon), and three South‐East Asian countries (Malaysia, 

The Philippines and Thailand).  In each country, a non‐random purposive  sampling 

approach was used which aimed to enrol children encompassing a wide BMI range 

for each year of age between 8‐10 y and each sex. A total of 1039 participants (533 

boys and 506 girls) aged 8‐10  y was  involved  in  this  study,  including 352 Chinese 

children (202 boys and 150 girls)  living  in Beijing, China, 155 Lebanese children (74 

boys and 81 girls)  living  in Beirut, Lebanon, 197 Malay  children  (105 boys and 92 

girls)  living  in Kuala Lumpur, Malaysia, 112 Filipino children  (51 boys and 61 girls) 

living in Manila, The Philippines, and 223 Thai children (101 boys and 122 girls) living 

in  Bangkok,  Thailand.  Ethnicity  was  determined  by  self‐identification  and  those 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

109

whose parents were  identified as having the same origin were  included. Additional 

inclusion criteria required that participants be at Tanner stage 1 of puberty and free 

from  any  diagnosed medical  condition  that might  potentially  interfere with  body 

composition measurement.  Each participating  country  obtained  ethical  clearance 

from  appropriate ethics  committees.  The  study  protocol  was  explained  to  the 

parent(s)  and  the  children  and written  consent  obtained  from  each  child  and/or 

their parent(s).   

3.1.2.2 Anthropometric measurements 

Height was measured using a portable Holtain Stadiometer to the nearest 0.1 cm. 

The technique for measuring height was as follows: the participant stood barefoot 

with feet and heels together. The head was placed in the Frankfort plane which was 

achieved  when  the  Orbitale  (lower  edge  of  the  eye  socket)  was  in  the  same 

horizontal plane as the Tragion (the notch superior to the tragus of the ear). When 

the two landmarks were aligned, the Vertex was measured as the highest point on 

the skull. The participant was  instructed to take a deep breath while the measurer 

applied  gentle  traction  along  the mastoid  processes  and  the  head  piece  of  the 

stadiometer was  brought  down  firmly  on  the  vertex  at  the  same  time  and  the 

reading taken at this point. 

Body weight was measured using a SECATM electronic scale (Hamburg, Germany) to 

the  nearest  0.1  kg.  Participants  were  measured  wearing  only  underwear  after 

urinating in the morning.   

BMI  was  calculated  as  body  weight  (kg)  divided  by  the  square  of  height  (m). 

Overweight  and  obesity  was  defined  on  the  basis  of  BMI  for  age  and  sex,  as 

recommended by the IOTF (Cole et al., 2000) (Table 3.1), WHO (de Onis, 2007)(see 

Appendix 2.1) and Group of China Obesity Task Force (2004)(Table 3.2).   

The pubertal  status of  each participant was  assessed  according  to  the  criteria of 

Tanner by trained investigators (Tanner & Whitehouse, 1976).   

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

110 

Table 3.1. BMI cut‐off points for overweight and obesity by sex between 8 and 10 y proposed by IOTF 

Overweight  Obesity Age (y)

Males  Females Males  Females

8  18.44  18.35  21.60  21.57 

8.5  18.76  18.69  22.17  22.18 

9  19.10  19.07  22.77  22.81 

9.5  19.46  19.45  23.39  23.46 

10  19.84  19.86  24.00  24.11 

10.5  20.20  20.29  24.57  24.77 

 

 Table 3.2. BMI cut‐off points for overweight and obesity by sex between 8 and 10 y 

proposed by the Chinese classification 

Boys  Girls Age(yr) 

Overweight  Obesity Overweight Obesity 

8‐  18.1    20.3  18.1    19.9 

9‐  18.9    21.4  19.0    21.0 

10‐  19.6    22.5  20.0    22.1 

 

3.1.2.3 Body composition measurement 

TBW was assessed using the deuterium dilution technique. A 5 mL sample of urine 

was  collected  before  consuming  a  dose  of  the  isotope  and  this  was  used  to 

determine  the basal deuterium  level  in  the body. A 10% D2O dose of 0.5 g per kg 

body weight was given orally and the dose measured using a weighing scale (Model 

EG0620‐3NM,  Laboratory  Supply  Company  GmbH  &  Co.  KG,  Germany)  to  the 

nearest 0.001 g. A second urine sample was collected about 5 h later thus allowing 

complete equilibration within the body water compartments. Research groups from 

each  country  administered  the  deuterium  dose  and  collected  samples  using  the 

same  standard  operating  procedure  (see  Appendix  2).  The  enrichment  of  the 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

111

pre‐dose urine  sample, post‐dose urine  sample,  the dose  given  and  the  local  tap 

water  were  measured  by  isotope  ratio  mass  spectrometry  (IRMS,  20:20  Hydra 

Model,  PDZ  Europa,  Crewe,  UK)  in  the  Queensland  University  of  Technology 

laboratories.     

Measurement of deuterium dilution space 

A  0.5  mL  urine  sample  was  placed  into  a  10  mL  labelled  vacutainer  tube.  A 

chromacol  vial  containing  a  small  amount  of  platinum  on  alumina  powder  was 

placed upright in the sample. Subsequently, the samples were evacuated for 5 min 

and then 99% hydrogen gas was introduced into the vacutainer. The samples were 

then left at room temperature for three days to allow the deuterium in the sample 

to  equilibrate  with  the  hydrogen  gas  above  the  sample,  with  the  platinum  on 

alumina powder acting as a catalyst. Reference waters of known abundance were 

prepared at the same time and in the same way as the urine samples and included 

in  the  analysis  to  allow  for  correction  of  results  for  electronic  drift  in  the mass 

spectrometer. All analyses were completed  in  triplicate  to obtain a  reliable  result 

for  each  sample.  Results  were  expressed  in  delta  units  (%)  relative  to  an 

international standard (standard mean ocean water). The deuterium dilution space 

was determined from the equation as follows: 

TBW (kg) = 041.1

1)(x

EpEs

EtEax

a

TA

 

Where T is the amount of tap water in which the dose was diluted in grams, A is the 

amount of dose taken by the participant  in grams, a  is the amount of the dose  in 

grams  retained  for  mass  spectrometer  analysis,  and  Ea,  Et,  Ep  and  Es  are  the 

isotopic  enrichment  in  delta  units  relative  to  standard mean  ocean water  of  the 

dilute dose, the tap water used, the pre‐dose urine sample and the post‐dose urine 

sample. The constant (1.041) was used to adjust for the non‐aqueous exchange of 

hydrogen atoms in the body (Racette et al., 1994).   

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

112 

Derivation of FFM and FM mass from TBW 

FFM was derived  from  TBW using  a hydration  coefficient,  that  is,  the  fraction of 

FFM comprised of water. Lohman’s age‐ and gender‐specific constants for hydration 

of the FFM for children were used to calculate FFM (Lohman, 1986) (see Table 3.3). 

The  absolute  FM  was  derived  by  subtracting  FFM  from  weight,  based  on  the 

two‐compartment body composition model and %BF was then calculated as follows: 

FFM (kg) = TBW/Hydration constant 

FM (kg) = Body weight ‐ FFM 

%BF = 100 × FM/Body weight 

 

Table 3.3. Age‐ and gender‐specific hydration constants of the FFM (%) in children 

Age (yr)  Male  Female

7‐8  76.8  77.6 

9‐10  76.2  77.0 

 

3.1.2.4 Statistical analysis 

Single  regression model  in which %BF was  regressed on BMI was used  to  identify 

outliers. Participants with  standardized  residual values above 3.3 or  less  than  ‐3.3 

were excluded from subsequent analyses (Tabachnick & Fidell, 2007). 

Body composition results were expressed as mean ± standard deviation. Differences 

in body composition among age, sex and ethnic groups were  tested by analysis of 

(co)variance  (AN(C)OVA). Pearson’s  correlation was used  to  assess  the  correlation 

coefficient between BMI and %BF. To  test  the  significance of differences between 

correlation  coefficients,  all  coefficients  were  transformed  by  using  Fisher’s  z’s 

transformation and t‐test was used to test for the equality between the transformed 

coefficients. 

The  relationship  between %BF  and  BMI  throughout  the  entire  biological  range  is 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

113

curvilinear  (Garrow  &  Webster,  1985).  Therefore,  natural  logarithmically 

transforming  BMI  (LnBMI) was  performed  to  linearize  the  curvilinear  relationship 

between %BF and BMI (Kagawa et al., 2006; Mehta et al., 2002; Rush, Scraqq et al., 

2009)  (see Figure 3.1). Stepwise multiple  linear  regression analysis was conducted 

using  %BF  as  the  dependent  variable,  with  BMI,  age,  gender  (males=1  and 

females=0),  ethnicity  as  independent  variables  to  determine  the  BMI‐%BF 

relationship. The dummy variables for ethnicity were E1, E2, E3, and E4. For Chinese 

E1 = 1, E2 = 0, E3 = 0, and E4 = 0;  for Lebanese E1 = 0, E2 = 1, E3 = 0, and E4 = 0;  for 

Malays E1 = 0, E2 = 0, E3 = 1, and E4 = 0; for Thais E1 = 0, E2 = 0, E3 = 0, and E4 = 1; for 

Filipinos E1 = 0, E2 = 0, E3 = 0, and E4 = 0. Homogeneity of regression slopes among 

the  groups  was  examined  by  the  significance  of  the  interaction  between  the 

covariate  and  the  group  variables  which  was  tested  by  general  linear  model. 

ANCOVA was used to compare differences  in %BF between different ethnic groups, 

taking difference in gender, age and BMI into account.   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

114 

 

 

Figure 3.1. Scatter plots of %BF against BMI and %BF against LnBMI  

Validity and accuracy of BMI  indicators  in the diagnosis of obesity were evaluated 

by  calculating  sensitivity,  specificity  and  agreement  rate,  relative  to  true  obesity 

diagnosed  by  absolute  %BF  (%BF  above  25%  for  boys  and  above  30%  for  girls 

(Williams et al., 1992), using cross‐tabulation. Sensitivity  is the proportion of truly 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

115

obese subjects identified correctly as obese by BMI (true positives). Specificity is the 

proportion  of  truly  non‐obese  subjects  identified  correctly  as  non‐obese  by  BMI 

(true negatives). The agreement rate is the proportion of all subjects that are being 

diagnosed correctly as obese and non‐obese by BMI. 

The Caucasian prediction equation derived from Dutch children (Deurenberg et al., 

1991) was used to calculate the %BF if their BMI was calculated using the cut‐offs for 

obesity as proposed by WHO.   

%BF = 1.51×BMI ‐ 0.7×Age ‐ 3.6×Sex + 1.4 

The  predicted  %BF  level  was  then  used  to  recalculate  the  BMI  using  the 

ethnic‐specific prediction equation  to obtain a BMI  level  for Asian children  that  is 

equivalent  with  the  WHO  cut‐offs  for  obesity  developed  from  the  Caucasian 

population.   

All  statistical analyses were performed with  SAS 8.02, and  a  two‐sided P  value of 

<0.05 was regarded as statistically significant. 

3.1.3 Results 

The characteristics of 1039 pre‐pubertal children by sex and ethnicity are given  in 

Table 3.4. All participants were  in BMI  range  from 12.2  to 34.9  kg/m2 and in %BF 

range  from 5.5%  to 54.5%. There was a significant difference  in age among ethnic 

groups  for  boys  but  no  significant  difference  for  girls.  Significant  differences  in 

height,  weight,  BMI,  and  %BF  of  boys  was  found  among  ethnic  groups  and 

significant difference in height and %BF of girls was found among ethnic groups after 

adjustment  for age. The predicted %BF  from BMI using a Caucasian equation was 

significantly  lower  than measured %BF  in  each  sex‐ethnicity  group, meaning  that 

Asian children had a higher %BF compared with Caucasians at a given age and BMI. 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

116 

Table 3.4. Characteristics of the participants (mean±SD)  

  Chinese  Lebanese  Malays  Filipinos  Thais  P value

Boys             

n  203  74  105  51  101   

Age (yr)  9.4±0.8  9.4±0.7  9.4±0.8  9.0±0.8 c  9.4±0.7  0.007 

Height (cm)    138.5±7.2 c  134.8±8.0  131.4±7.0  131.3±6.2  134.7±6.6  <0.0001

Weight (kg)    39.3±10.9 d  34.7±9.7    33.1±12.0  32.6±7.5  33.8±10.1  <0.0001

BMI (kg/m2)    20.2±4.4 c  18.8±3.7    18.8±5.3  18.8±3.3  18.4±4.2  0.003 

%BF    29.2±10.0  26.3±9.6  26.9±11.3    24.9±7.3  26.5±8.9    0.026 

%BF BMIa  22.0±6.3  19.9 ±5.4  19.9±7.9  20.1±5.0  19.3±6.3  0.0043

Girls             

n  150  81  92  61  122   

Age (yr)  9.4±0.8  9.2±0.7  9.4±0.8  9.3±0.7  9.3±0.8  0.132 

Height (cm)    136.2±7.6  133.4±8.0  133.0±9.5  132.8±7.5  134.5±8.0  0.0004

Weight (kg)    34.2±9.1  31.0±7.4  33.6±9.5  33.3±7.6  34.3±10.4  0.152 

BMI (kg/m2)    18.2±3.5  17.2±2.7  18.6±4.7  18.7±3.1  18.6±4.1  0.061 

%BF    28.5±7.9  26.9±7.6  30.0±10.4  30.2±6.5  31.8±8.6  <0.0001

%BF BMIa  22.6±5.3  21.2 ±3.9  23.1±7.1  23.4±4.8  23.3±6.0  0.0763

All comparisons among ethnic groups adjusted for age except for the comparison of age. %BFBMI: predicted %BF from BMI using a Caucasian equation. a significant difference between measured %BF and %BFBMI in each sex‐ethnicity group with P<0.001. 

The  correlations of BMI with body  composition variables by  sex and ethnicity are 

shown  in Table 3.5. BMI was  significantly and positively  correlated with all of  the 

variables  in each sex‐ethnicity group. The correlation tended to be stronger among 

boys  than girls, however, did not  reach  significance. There was also no  significant 

difference in the strength of correlation across ethnic groups. 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

117

Table 3.5. Pearson correlation coefficients between BMI and %BF by sex and ethnicity 

  Chinese Lebanese Malays  Filipinos  Thais 

Boys           

Height  0.45  0.49  0.56  0.34  0.56 

Weight  0.94  0.94  0.97  0.92  0.96 

FM  0.94  0.96  0.94  0.88  0.93 

FFM  0.73  0.73  0.84  0.78  0.86 

%BF  0.86  0.89  0.81  0.67  0.84 

Girls           

Height  0.45  0.46  0.52  0.29  0.55 

Weight  0.93  0.89  0.94  0.89  0.95 

FM  0.92  0.91  0.95  0.86  0.94 

FFM  0.79  0.67  0.77  0.71  0.78 

%BF  0.77  0.80  0.77  0.63  0.80 

All correlations significant (P<0.0001) except for the correlation of BMI with height  in Malay boys and in Filipino girls. 

 

3.1.3.1 BMI‐age relationship 

To characterize whether the BMI‐%BF relationship was independent of age, multiple 

regression analysis was performed with %BF as the dependent variable and LnBMI, 

age  and  their  interaction  as  independent  variables  for  each  sex‐ethnicity  group 

(Table 3.6). There was no significant difference between the slopes and intercepts of 

the  regressions  for  each  age  group  in  each  sex‐ethnic  groups,  indicating  no 

significant difference in BMI‐%BF relationship across age groups. 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

118

 

 

Table 3.6. The coefficients for the multiple regressions between %BF as dependent variables and LnBMI and age as independent variables by sex and ethnic groups 

Chinese    Lebanese  Malays  Filipinos  Thais  

Coefficient±se  P value Coefficient±se P value Coefficient±se  P value Coefficient±se P value Coefficient±se P value 

Boys                     

Intercept  ‐90.36±6.02  <0.0001 ‐113.26±8.46 <0.0001 ‐82.78±9.10  <0.0001 ‐61.83±16.59 0.0005 ‐76.55±8.51  <0.0001 

LnBMI  43.48±1.61  <0.0001 47.61±2.80  <0.0001 35.95±2.61  <0.0001 30.16±4.73  <0.0001 35.55±2.30  <0.0001 

Age  ‐1.13±0.42  0.097  0.08±0.72  0.9166 0.60±0.79  0.4464 ‐0.15±1.07  0.890  0.05±0.63  0.9419 

R2  0.785  0.824  0.669  0.459  0.710 

SEE (%)  4.8  4.1  6.6  5.5  4.9 

Girls                     

Intercept  ‐71.28±7.67  <0.0001 ‐84.00±10.06 <0.0001 ‐56.06±10.54  <0.0001 ‐40.99±14.52 0.0065 ‐59.27±7.09  <0.0001 

LnBMI  33.73±2.20  <0.0001 42.09±3.65  <0.0001 34.30±2.89  <0.0001 25.07±4.05  <0.0001 34.66±2.22  <0.0001 

Age  0.28±0.49  0.5784 ‐0.96±0.73  0.1961 ‐1.45±0.84  0.0846 ‐0.22±0.95  0.8205 ‐1.07±0.57  0.0615 

R2  0.617  0.646  0.613  0.398  0.676 

SEE (%)  4.9  4.6  6.5  5.1  4.9 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

119

3.1.3.2 BMI‐sex relationships 

The multiple regression model with %BF as the dependent variable and LnBMI, age, 

sex  and  LnBMI*sex  as  independent  variables was  performed  separately  for  each 

ethnic  group  to  test whether  the  BMI‐%BF  relationship was  independent  of  sex. 

Similarity of regression slopes among the groups was examined by the significance 

of  the  interaction  term  between  LnBMI  and  sex. No  significant  difference  in  the 

slopes of Ln BMI‐%BF relationship between boys and girls across ethnic groups was 

found except for among Chinese children. As can be seen from Figure 3.2, the thin 

Chinese boys had a significantly lower %BF than thin Chinese girls at the same BMI, 

the difference in %BF between Chinese boys and girls decreased with an increase of 

BMI, and there was no significant difference in %BF between severely obese Chinese 

boys  and  girls.  However,  the  interaction  between  LnBMI  and  sex  increased  the 

explained variance by only 0.004, suggesting that the association between BMI and 

%BF  is  generally  consistent  between  Chinese  boys  and  girls.  Therefore,  the 

interaction between LnBMI and sex was removed from the final regression model. In 

Table  3.7,  the  coefficients  for  the  stepwise multiple  regressions  between %BF  as 

dependent variables and BMI, age, and sex as  independent variables are given  for 

the Chinese, Lebanese, Malay, Filipino and Thai groups. The intercept of LnBMI‐%BF 

relationship for boys and girls within each ethnic group was significantly different (P 

<0.0001). The significant negative regression coefficients  indicated that boys had a 

3.16‐5.35%  lower %BF  than girls at a given BMI. The R2 value  for %BF model with 

LnBMI and sex as independent variables was 0.719 (standard error of the estimate, 

SEE = 5.0%)  for Chinese children, 0.744  (SEE = 4.4%)  for Lebanese children, 0.645 

(SEE = 6.6%) for Malay children, 0.502 (SEE = 5.2%) for Filipino children, and 0.713 

(SEE = 4.9%) for Thai children.   

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

120 

   

 

 

 

Figure 3.2. Relationship between %BF and 

LnBMI of boys and girls for Chinese, Lebanese, 

Malay, Filipino and Thai population.    Boys; 

  Girls;    Boys;  Girls. 

 

 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

121

Table 3.7. The coefficients for the stepwise multiple regression between %BF as dependent variables and LnBMI, age, and sex as independent variables by ethnic 

groups 

Coefficient  Chinese  Lebanese  Malays  Filipinos  Thais 

Intercept  ‐86.57±3.87  ‐99.94±6.04  ‐71.83±5.56  ‐49.72±8.92  ‐68.26±4.58

Ln BMI  39.89±1.33  44.60±2.13  35.22±1.91  27.40±3.05  34.48±1.57 

Sex  ‐3.16±0.55  ‐4.27±0.72  ‐3.40±0.94  ‐5.35±0.99  ‐4.81±0.66 

R2  0.719  0.744  0.645  0.502  0.713 

SEE (%)  5.0  4.4  6.6  5.2  4.9 

 

3.1.3.3 BMI‐ethnicity relationship 

There was a significant ethnic difference  in the BMI‐%BF relationship among Asian 

children in the current study by stepwise multiple regression analysis.   

In boys, the model using Filipinos as a reference population was %BF = 39.60×LnBMI 

+ 1.31×Malays + 1.42×Thais – 89.25 (R2 = 0.717, SEE = 5.3%). After correcting for age 

and BMI, %BF in Malays (27.7±0.5%) and Thai boys (28.1±0.5%) was 2.0% and 2.4% 

higher  than  Filipino  boys  (25.7±0.8%).  Moreover,  the  regression  slopes  were 

different between Malays and Filipinos (F = 6.52, P = 0.012) and between Thais and 

Filipinos (F = 9.82, P = 0.002). The difference of %BF between Malays and Filipinos 

and between Thais and Filipinos was more apparent as BMI  increased. Despite no 

significant  difference  between  Filipinos  and  Chinese  and  between  Filipinos  and 

Lebanese  in  corrected %BF,  the  regression  slopes  differed  (P<0.05).  Chinese  and 

Lebanese boys tended to have lower %BF than Filipinos at a lower BMI level, while 

have higher %BF at a higher BMI  level. A similar corrected %BF was  found among 

Chinese (27.4±0.4%), Lebanese (27.1±0.6%), Malay and Thai boys and no interaction 

between  LnBMI  and  ethnicity was  found  in  each  pair  of  Chinese,  Lebanese  and 

Malays and Thais (Figure 3.3). 

In girls, the model using Filipinos as a reference population was %BF = 33.70×LnBMI 

+ 2.31×Thais – 68.31 (R2 = 0.618, SEE = 5.3%). After correcting for age and BMI, %BF 

in Thais  (31.1±0.5%) was 1.6% higher than their Filipino counterparts  (29.5±0.7%). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

122 

However, the regression slopes were different between Thais and Filipinos (F = 7.50, 

P = 0.007) and the difference in %BF between Thais and Filipinos was more apparent 

in higher BMI  level. Thai girls had 1.9% higher corrected %BF compared with their 

Lebanese counterparts (29.2±0.6%) and the difference decreased with the  increase 

of BMI (F = 12.30, P = 0.0006 for the regression slopes comparison). Thai girls had 

1.6%  and  2.5%  higher  corrected %BF  than  their Malays  (29.5±0.7%)  and  Chinese 

(28.6±0.4%) counterparts, respectively, and there was no significant interaction term 

of LnBMI *ethnicity between Thais and Malays (F = 3.39, P = 0.067 for the regression 

slopes comparison) and between Thais and Chinese  (F =  ‐0.141, P = 0.888  for  the 

regression slopes comparison). A similar corrected %BF was found among Chinese, 

Lebanese, Malay and Filipino girls and no  interaction between LnBMI and ethnicity 

was  found  in each pair of ethnic groups of Chinese, Lebanese, Malay and Filipino 

except  for  significant  difference  in  the  regression  slopes  between  Lebanese  and 

Filipinos  (F  =  2.567,  P  =  0.011).  Lebanese  girls  tended  to  have  lower %BF  than 

Filipinos at a  lower BMI  level, while have higher %BF at a higher BMI  level (Figure 

3.3). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

123

 

Figure 3.3. Relationship between %BF by deuterium dilution and LnBMI of Chinese, Lebanese, Malay, Filipino, and Thai boys and girls. 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

124 

3.1.3.4 Validation of WHO, IOTF and China obesity classification 

Table 3.8  shows  the  sensitivity and  specificity of BMI cut‐off points  for obesity, as 

defined by  the WHO,  IOTF and China  classification  in  identifying boys with a %BF 

>25 and girls with a %BF >30, by ethnic group. The results  indicated the sensitivity 

and  specificity with  the  three  criteria was  dependent  on  ethnicity.  Filipino  boys 

showed  the highest  sensitivity with WHO and China classification and Malay boys 

showed  the highest  sensitivity with  IOTF classification. Lebanese boys showed  the 

lowest  sensitivity  with  all  three  classifications.  Malay  girls  showed  the  highest 

sensitivity  with  all  three  classifications  while  Lebanese  girls  showed  the  lowest 

sensitivity with all three classifications. When the WHO classification was applied to 

the five Asian countries, 52.6 to 61.5% of boys who had a %BF of above 25% were 

identified as obese and only 11.5 to 57.4% girls who had a %BF of above 30% were 

identified. When the IOTF classification was applied,  less boys and girls with excess 

body  fat were  identified  as  obese.  In  contrast,  using  the  China  classification  the 

sensitivity  increased  to 29.6  to 59.6%  for girls, while decreased by 1.1  to 7.9%  for 

boys  with  excess  body  fat  identified  by  BMI  to  WHO  classification  was  found, 

indicating that the China classification is more appropriate for Asian girls.

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

125 

 

 

Table 3.8. The sensitivity, specificity and agreement rate with WHO, IOTF and Chinese BMI classifications for obesity 

  WHO  IOTF  China 

  %  Sensitivity  Specificity Agreement %  Sensitivity Specificity Agreement %  Sensitivity Specificity Agreement 

Boys                         

China  38.1  57.8  97.3  72.3  21.9 33.6  98.6  57.4  33.2 51.6  98.6  68.8 

Lebanon  27.0  52.6  100.0  75.7  13.5 26.3  100.0  62.2  23.0 44.7  100.0  71.6 

Malay  31.4  56.6  94.2  75.2  21.0 39.6  98.1  68.6  29.5 52.8  94.2  73.3 

Philippines 31.4  61.5  100.0  80.4  15.7 30.8  100.0  64.7  27.5 53.8  100.0  76.5 

Thailand  24.8  54.3  100.0  79.2  14.9 32.6  100.0  69.3  23.8 52.2  100.0  78.2 

Girls                         

China  12.7  25.4  100.0  64.7  8.7  18.3  100.0  61.3  21.3 45.1  100.0  74.0 

Lebanon  3.7  11.5  100.0  71.6  2.5  7.7  100.0  70.4  9.9  29.6  98.2  75.6 

Malay  30.4  57.4  97.8  77.2  26.1 48.9  97.8  72.8  31.5 59.6  97.8  67.2 

Philippines 19.7  36.7  96.8  67.2  14.8 26.7  96.8  62.3  23.0 40.0  93.5  67.2 

Thailand  25.4  46.8  96.7  71.3  14.8 27.4  98.3  62.3  31.2 58.1  96.7  77.0 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

126 

3.1.3.5 Equivalent BMI cut‐offs for obesity 

The Caucasian prediction equation was used to calculate how high participants’ %BF 

would be  if  their BMI had been according  to  the cut‐offs  for obesity proposed by 

WHO. The predicted %BF  level was  then used  to  recalculate  their BMI using each 

ethnic prediction equation  to obtain a BMI  level  that was equivalent  to  the WHO 

cut‐offs for obesity developed from the Caucasian population. Table 3.9 shows that 

the BMIs of Asian children who had the same level of %BF as Caucasians were 2.9 to 

6.1 kg/m2  lower  than Caucasians. For example, Thai boys aged 8 y with a BMI of 

15.7 kg/m2 had the same level of %BF as Caucasians with a BMI of 19.7 kg/m2. 

 

Table 3.9. Comparison of BMI cut‐off points for obesity proposed by WHO using Caucasian data with calculated BMI equivalents for Chinese, Lebanese, Malay, Filipino and Thai boys and girls derived from regression equations for predicting 

%BF from BMI. 

Caucasians    Chinese Lebanese Malays Filipinos  Thais Age 

(year)  BMI (kg/m2)* 

%BF#    Predicted BMI equivalent (kg/m2) 

Boys                 

8  19.7  21.9    16.4  16.8  15.8  16.6  15.7 

9  20.5  22.5    16.6  17.0  16.0  16.9  16.0 

10  21.4  23.1    16.9  17.2  16.3  17.3  16.3 

Girls                 

8  20.6  26.9    17.2  17.0  16.5  16.4  15.8 

9  21.5  27.6    17.5  17.3  16.8  16.8  16.1 

10  22.6  28.5    17.9  17.7  17.3  17.4  16.5 

* BMI cut‐offs for obesity proposed by WHO for school‐aged children and adolescents (de Onis M, 2007).  #Corresponding  value  of  %BF  predicted  from  the  Caucasian  equation  from  BMI  (P Deurenberg et al., 1991). 

3.1.4 Discussion 

The present study indicates that the relationship between %BF as determined by the 

deuterium  dilution  method  and  BMI  is  dependent  of  sex  and  ethnicity  but 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

127

independent of age among the cohort of Asian pre‐pubertal children from different 

origins. Our results  indicate  that at an equivalent  level of BMI, Filipino boys had a 

lower  %BF  compared  with  their  Malay  and  Thai  counterparts.  Thai  girls  had  a 

significantly higher %BF compared with their Chinese, Lebanese, Malay and Filipino 

counterparts. Although a limited number of studies have determined the difference 

in  the  BMI‐%BF  relationship  among  Asians  from  different  backgrounds,  evidence 

suggests  that  Asians  differ  in  this  relationship  among  both  children  and  adults. 

South  Asians  had  a  higher  %BF  than  East  Asians  (Deurenberg‐Yap  et  al.,  2000; 

Duncan  et  al.,  2009)  and  East  Asians  had  a  lower  %BF  than  South‐East  Asians 

(Deurenberg‐Yap et al., 2000; Gurrici et al., 1999) at a given BMI, sex and age.  In a 

study conducted in Chinese and Malay Indonesian adults, Chinese Indonesians had a 

1.7±0.3  kg/m2  higher  BMI  than  the  Malay  Indonesians  after  correcting  for 

differences  in  age,  sex  and  %BF  (Gurrici  et  al.,  1999).  In  another  study, 

Deurenberg‐Yap et al. (2000) found that Malay Singaporeans had a 0.5% higher %BF 

than Chinese Singaporeans. Although our study didn’t find the significant difference 

in the BMI‐%BF relationship between Chinese and Malay children, it is interesting to 

compare the ethnic differences in the BMI‐%BF relationship among South‐East Asian 

populations. Malay and Thai boys had a significantly higher %BF than Filipino boys 

and Thai girls had a significantly higher %BF than Malay and Filipino girls at a fixed 

BMI  level, despite  the  fact  that both groups  live  in  the  similar  climatic  conditions 

and  having  similar  food  supply.  To  date,  there  is  little  published  information  on 

difference  in the BMI‐%BF relationship among these ethnic groups. Lebanon  lies  in 

the far West of Asia and we hypothesized that the body composition of children  in 

this cohort would be similar to the European population with a lower %BF than the 

Asian  population  at  a  given  BMI.  However,  no  significant  difference  in  BMI‐%BF 

relationship was  found among Chinese, Lebanese and Malay children.  It should be 

mentioned  that  the  precision  of  the  TBW  technique  (1‐2%)  may  influence  the 

estimation  of  %BF,  and  accordingly,  influence  the  ethnic  difference  in  BMI‐%BF 

relationship. However,  the estimated error of TBW  is  typically <1 kg  (Wang et al., 

1999). According to the finding from Wang et al. (1999), the mean estimated error 

of  %BF  in  our  study  was  0.04%  (SD=0.01%).  Therefore,  the  difference  in  %BF 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

128 

between Filipino boys and Thai and Malaysian boys  (2.0% and 2.4%, respectively), 

and between Thai  girls  and other ethnicities  (1.6%‐2.5%) at a given age and BMI 

should  still be  significant even  considering  the precision of  the body  composition 

measurement.   

However,  the ethnic difference  in  the BMI‐%BF  relationship among  the  five Asian 

countries studied varied with BMI. In boys, the higher %BF in Malays and Thais than 

Filipinos was most evident at a higher BMI  level. Chinese and Lebanese tended to 

have  lower %BF  than  Filipinos  at  a  lower  BMI  level, while  have  higher %BF  at  a 

higher BMI level. In girls, the higher %BF in Thais than Filipinos was most evident at 

a  higher  BMI  level while  than  Lebanese was most  evident  at  a  lower  BMI  level. 

Lebanese girls tended to have  lower %BF than Filipinos at a  lower BMI  level, while 

have  higher  %BF  at  a  higher  BMI  level.  Some  studies  conducted  among  white, 

Hispanic  and Asian populations have  also  reported  that  the  relationship between 

BMI and %BF varies by BMI category (Fernández et al., 2003; Freedman et al., 2008; 

Swinburn et al., 1999; Wang & Bachrach, 1996). Relatively thin Asian children tend 

to  have  a  higher %BF, while  overweight  Asian  children  tend  to  have  lower %BF 

compared with  their white counterparts at a given BMI and age  (Freedman et al., 

2008). Hispanic youth have less body fat than whites at a BMI <20 kg/m2, but more 

body  fat at  a BMI >20  kg/m2  (Wang & Bachrach, 1996). The  interaction between 

BMI and ethnicity in the estimation of body fatness indicates that it may be difficult 

in  identifying  equivalent  levels  of  body  fatness  by  simply  adjusting  BMI  for  the 

average difference in body fatness across ethnic groups (Freedman & Sherry, 2009). 

Our results also indicate that Asian children had higher %BF than Caucasian children 

at an equivalent  level of BMI, age and  sex. When a Caucasian prediction  formula 

developed  in  Dutch  children  aged  7‐15  y  (Deurenberg  et  al.,  1991) was  used  to 

predict  the %BF  from  BMI,  age  and  sex,  the  predicted %BF was  lower  than  the 

measured %BF,  6.6%  for  Chinese,  6.0%  for  Lebanese,  6.9%  for Malays,  5.9%  for 

Filipinos,  and  7.9%  for  Thais.  Caucasian  equations  generally  show  a  remarkable 

under‐estimation when  used  in  the  Asian  population.  For  example, Gurrici  et  al. 

(1999)  indicated  that  the  prediction  formula  developed  in  the  Dutch  population 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

129

underestimated  %BF  by  5.8±4.8%  and  7.7±3.8%  in  the  male  and  female Malay 

Indonesians,  and  1.3±3.0%  and  1.7±3.7%  in  the  male  and  female  Chinese 

Indonesians.  These  results  are  in  agreement with  the  studies  in which  the ethnic 

difference  in  measured  %BF  and  BMI  relationship  was  determined  between 

Caucasians  and  Asians.  Caucasians  had  a  lower %BF  (as  determined  by DXA,  4‐C 

model, deuterium dilution  technique or  skin  fold measurement)  than Asians  at  a 

given BMI  level among children (Deurenberg, Deurenberg‐Yap et al., 2003; Duncan 

et al., 2009; Mehta et al., 2002; Navder et al., 2009) and adults (Chang et al., 2003; 

Chung et al., 2005; Deurenberg et al., 1998, 2002; Gurrici et al., 1998; Kagawa et al., 

2006; Wang et al., 1994).   

As  discussed  in  the  literature  review,  several  factors might  be  responsible  for  a 

dependency  of  the  relationship  between  %BF  and  BMI  on  ethnicity,  including 

differences  in relative  leg  length or relative sitting height,  frame size, and physical 

activity  level. The groups with a higher relative  leg  length and bigger frame have a 

lower %BF at the same BMI. Caucasians have a higher relative leg length and bigger 

frame  than Asians  (Deurenberg et  al., 1999; Gurrici et  al., 1999; Norgan, 1994a). 

Studies on  the difference  in body build among Asian populations are  limited.  In a 

study conducted in Malay and Chinese Indonesians, Malay Indonesians had a higher 

slenderness index (height/sum of wrists and knee widths) compared to the Chinese 

Indonesians (Gurrici et al., 1999). The groups with a higher activity level might have 

a higher proportion of muscle mass in the body, meaning less body fat at the same 

body weight  (Gurrici et al., 1999; Luke et al., 1997). However, no physical activity 

information was  available  for  the  current  study. Moreover,  those with  the  same 

ethnic  background  living  in  different  places  differ  in  BMI‐%BF  relationship, 

indicating  that  environmental  and  socioeconomic  factors  also  contribute  to  the 

BMI‐%BF  relationship  such  as  family  income.  For  example,  both  Chinese 

Singaporeans  and  Chinese  Americans  had  a  higher  %BF  than  Chinese  living  in 

mainland China at a given BMI (Deurenberg, Deurenberg‐Yap et al., 2003; Navder et 

al., 2009). Blacks  living  in America also  showed a higher %BF  than  those  living  in 

Africa (Luke et al., 1997). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

130 

In  the  present  study,  a  Caucasian  equation  was  employed  to  predict  the 

corresponding %BF  from  BMI  thresholds  for  obesity  proposed  by WHO  then  the 

equivalent BMIs recalculated for our subjects using the ethnic‐specific equation. Our 

results suggest  that  the BMI  thresholds proposed by WHO need  to be  lowered by 

3‐6 units for Asian children. Previous studies also employed Caucasian equations to 

derive  the  corresponding BMI  for obesity  for other ethnic groups among  children 

and  adults  (Chang  et  al.,  2003;  Deurenberg‐Yap  et  al.,  2000;  Rush  et  al.,  2003; 

Swinburn et al., 1999). Similar to our study, BMI cut‐offs for obesity for Taiwanese, 

Indians,  Malays  and  Chinese  adults  should  be  lowered  compared  with  that  for 

Caucasians. 

Low sensitivity with WHO and IOTF BMI classifications was found in our study. More 

than one third of boys with excess body  fat  failed to be  identified, and more than 

two thirds of Chinese, Lebanese and Filipino girls and about half of the Malay and 

Thai  girls  with  excess  body  fat  failed  to  be  identified  when  the  WHO  BMI 

classification was applied. The WHO proposed BMI cut‐off points ranging from 18.3 

to 29.7 kg/m2 for children and adolescents aged 5‐19 y in 2007, which correspond to 

the adult obesity threshold of 30 kg/m2. These cut‐offs were developed  from data 

from  the United States population. The  IOTF has also developed  international BMI 

cut‐off points for obesity by sex for children and adolescents aged 2‐18 y, defined to 

pass  through  the  BMI  of  30  kg/m2  at  the  age  of  18  y.  Although  the  IOTF  BMI 

classification  was  derived  using  data  from  Brazil,  Great  Britain,  Hong  Kong,  the 

Netherlands, Singapore, and the United States, the sensitivity is even lower than the 

WHO classification. There are no country‐specific BMI cut‐off points for overweight 

and  obesity  in  Lebanon, Malaysia,  and  The  Philippines  and  the WHO  criteria  are 

employed in these countries. Weight for height is used to classify obesity in Thailand. 

China has its own age‐ and gender‐specific BMI cut‐offs. The BMI cut‐off values are 

slightly higher than the WHO cut‐offs in boys while lower than the WHO cut‐offs in 

girls. These lower BMI cut‐offs increase the sensitivity by 19.7%, 18.1%, 2.2%, 3.3%, 

and 11.3% for Chinese, Lebanese, Malay, Filipino, and Thai girls, respectively. Results 

from our study, combined with the predicted equivalent BMI cut‐off points for the 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

131

five  countries  (Table  3.9),  suggest  that,  as  lower  BMI  cut‐offs were  proposed  for 

Asian  adults, BMI  cut‐offs  for Asian  children  should  be  lowered when  the BMI  is 

used as a screening tool for overweight and obesity.   

Results of the current study confirm the significantly higher %BF in pre‐pubertal girls 

compared  with  boys  across  all  five  Asian  countries  at  a  given  BMI,  which  is  in 

agreement with  the previous  studies  in  this maturational  category  (Daniels et al., 

1997; Navder  et  al.,  2009)  and other  age  groups  (Deurenberg  et  al.,  1991,  1998; 

Gallagher et al., 1996; Gurrici et al., 1998). For both children and adults, males had a 

lower  %BF  than  females  at  an  equivalent  level  of  BMI.  This  difference  was 

substantial and persists across the  lifespan. Moreover, age was  independent of the 

BMI‐%BF  relationship  in  the  current  study, which  is  not  in  agreement with  other 

studies.  Previous  studies  have  shown  that  older  children  have  a  lower %BF  than 

younger children at an equivalent  level of BMI (Deurenberg et al., 1991; Navder et 

al.,  2009).  However,  Daniels  et  al.  (1997)  indicated  that  the  stage  of  sexual 

maturation was a more  important determinant of %BF  than age. This may explain 

the  results  in our  study,  in which all  the participants were within  the narrow age 

range of 8‐10 y, and all were pre‐pubertal. 

There are some limitations in our study. Firstly, despite the large sample (n = 1039), 

it  was  not  randomly  selected  and  may  not  be  representative  of  the  general 

population. However, we gained a better understanding of the BMI‐%BF relationship 

because, participants were  representative of a wide BMI  range which provides us 

with  a  better  understanding  of  the  BMI‐%BF  relationship  across  the  BMI  range. 

Secondly,  although  the  validity  of  the  deuterium  dilution  technique  for  the 

assessment  of  TBW  and  subsequent  prediction  of %BF  using  the  2‐compartment 

model,  a bias may have occurred due  to  the  violation  of  the  assumptions  of  the 

technique. The primary assumption is FFM has a constant hydration fraction. There 

may be a difference in the hydration of the FFM among different ethnic groups due 

to  a  combination of  genetic  and environmental  (for example,  climatic  conditions) 

factors. However  to date,  there  is no published  information on  the ethnic‐specific 

hydration of the FFM. Moreover, the deuterium dilution technique is the only option 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

132 

for the remote measurement of body composition with high precision. Thirdly, we 

know very little about the ethnic variation in health risk across %BF ranges and there 

is no widely accepted classification of excess body fat among children. It is clear that 

there  is an urgent need  to describe  the dose‐response  relationship between %BF 

and health risk in children and adolescents in different ethnic groups. However, the 

delayed onset of numerous health  conditions  related  to obesity during  childhood 

and adolescence makes this work very difficult. In addition, habitual physical activity 

and  dietary  intake  was  not  collected  in  the  current  study,  which may  have  the 

potential to influence body fat distribution. 

In  conclusion,  the  current  study demonstrated  that  the  relationship between BMI 

and  %BF  differs  by  ethnicity  among  Asian  children.  However,  these  ethnic 

differences vary according to BMI suggesting that the application of average ethnic 

differences  in  body  fatness  across  the  BMI  range may  not  be  appropriate.  Asian 

children had a greater %BF than Caucasian children at any given BMI, indicating that 

Asian children may be at higher risk of developing obesity‐related health conditions 

at lower BMI values than the Caucasian population. These ethnic differences in the 

BMI‐%BF relationship should be considered when BMI is used as a screening tool for 

obesity in epidemiologic studies and in clinical settings.   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

133

3.2  ETHNIC  DIFFERENCES  IN  BODY  FAT  DISTRIBUTION  AMONG  ASIAN PRE‐PUBERTAL CHILDREN 

 

Modified  from:  Liu A,  Byrne NM,  Kagawa M, Ma G,  Kijboonchoo K, Nasreddine L, Poh BK, Ismail MN, Hills AP (2011). Ethnic differences in body fat distribution among Asian pre‐pubertal children: a cross‐sectional multicenter study. BMC Public Health, 11:500.  

3.2.1 Introduction 

Given  the  high  and  rapidly  increasing  prevalence  rates  of  pediatric  obesity  and 

obesity‐related health risks such as hypertension, metabolic syndrome, and type 2 

diabetes  in  both  developed  and  developing  countries  (Booth,  Dobbins,  Okely, 

Denney‐Wilson,  &  Hardy,  2007;  Li,  Schouten  et  al.,  2008;  Li,  Yang  et  al.,  2008; 

Lobstein  et  al.,  2004),  body  fat  distribution,  in  addition  to  total  body  fat,  is  an 

important  issue.  BMI  and  %BF  do  not  fully  explain  the  ethnic  differences  in 

cardiovascular morbidities and diabetes (McAuley et al., 2002), although the ethnic 

differences  in cardiovascular morbidities and diabetes have been well documented 

(Cossrow & Falkner, 2004; Ehtisham, Hattersley, Dunger, & Barrett, 2004; Ford, 2005; 

Whincup  et  al.,  2002).  An  android  fat  pattern  and  a  central  fat  deposition  is  a 

stronger  predictor  of  cardiovascular  disease,  type  2  diabetes  and metabolic  risk 

factors  than  overall  adiposity  in  both  adults  and  children  (Berman  et  al.,  2001; 

Daniels et al., 1997; Ehtisham et al., 2005; Freedman et al., 1989; He et al., 2002; 

Okosun, 2000). 

Some previous studies investigated the ethnic difference in fat distribution in terms 

of trunk and extremity model (Ehtisham et al., 2005; Harsha et al., 1980; He et al., 

2002; Malina et al., 1995; Nindl et al., 1998; Okosun et al., 2000; Potts & Simmons, 

1994;  Rush,  Freitas  et  al.,  2009;  Thomas  et  al.,  1997),  upper  and  lower  body  fat 

model  (Malina  et  al.,  1995; Morrison,  Barton  et  al.,  2001; Novotny  et  al.,  2007; 

Zillikens & Conway, 1990), and subcutaneous and visceral abdominal adipose tissue 

model (Goran et al., 1997; Herd et al., 2001; Rush, Freitas et al., 2009; Tanaka et al., 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

134 

2003), among Caucasians, blacks and Asian adults and children. Asians and blacks 

appear  to have more central  fat, upper body  fat, SAAT and VAAT  than Caucasians. 

Some  studies have  also  found  that Asians  and blacks have higher upper body  fat 

than whites. However the ethnic difference in fat distribution is less well understood, 

especially  in  children  and  adolescents  due  to  the  effect  of  sexual maturation  on 

body composition (He et al., 2004). Moreover, some studies also report different fat 

patterns among Asian adults  from different origins  (Lear et al., 2007). However, to 

our  knowledge,  few data are available on  the difference  in  fat distribution across 

Asian children with different origins. A lack of understanding of ethnic differences in 

body  fat distribution might  cause misuse or misinterpretation of  results obtained 

from anthropometric  indices. Data on different body  fat distribution of  individuals 

from different ethnicities are necessary  to better assess  the  risk of  cardiovascular 

risk factors clustering in children. Accordingly, the purpose of the current study was 

to  investigate  the  influence of  age,  sex  and  ethnicity on  the body  fat  patterns  in 

Asian pre‐pubertal children from four distinctly different origins. 

3.2.2 Methodology 

3.2.2.1 Participants 

Four countries were involved in the current study, including one East Asian country 

(China),  one West  Asian  country  (Lebanon),  and  two  South‐East  Asian  countries 

(Malaysia  and  Thailand).  In  each  country,  a  non‐random  purposive  sampling 

approach was used which aimed to enrol children encompassing a wide BMI range 

for each year of age between 8‐10 y and each sex. A total of 922 participants were 

recruited from the four countries. Table 3.10 shows the sample size of each country 

for each anthropometric and body composition variables. Ethnicity was determined 

by self‐identification and  those whose parents were  identified as having  the same 

origin  were  included.  Additional  inclusion  criteria  required  that  participants  be 

healthy,  at  Tanner  stage  1  of  puberty,  and  free  from  any  diagnosed  medical 

condition that might potentially interfere with body composition measurement. The 

study protocol was explained to the parent(s) and the children and written consent 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

135

obtained from each child and/or their parent(s). 

Table 3.10. Numbers of participants for each variable by sex 

Boys  Girls Variables 

Chinese  Lebanese Malays  Thais  Chinese Lebanese  Malays  Thais 

Height  198  74  105  101  150  80  92  122 

Weight  198  74  105  101  150  80  92  122 

WC  198  74  105  101  150  80  92  122 

%BF (D2O)  198  74  105  101  150  80  92  122 

Skin fold                 

Biceps  127  74  105  83  93  80  92  104 

Triceps  127  74  105  83  93  80  92  104 

Subscapular  127  74  105  ‐  93  80  92  ‐ 

Suprailiac  127  74  104  83  93  80  92  105 

Abdominal  127  ‐  104  ‐  93  ‐  92  ‐ 

Front thigh  ‐  71  105  ‐  ‐  72  92  ‐ 

Medial calf    71  105  83  ‐  72  92  105 

 

3.2.2.2 Anthropometric measurements 

Height was measured using a portable Holtain Stadiometer  to  the nearest 0.1 cm. 

Body weight was measured using a SECATM electronic scale (Hamburg, Germany) to 

the nearest 0.1 kg with participants wearing only underwear after urinating  in the 

morning.  The  detailed measurement  procedure was  described  in  section  3.1.2.2. 

BMI (kg/m2) was then calculated as weight (kg) divided by the square of height (m). 

WC was measured using a tape to the nearest 0.1 cm midpoint between the  lower 

costal border and the top of the iliac crest, and the measurement was taken at the 

end of normal expiration. The technique for measuring WC was as follows:   

1)  Hold  the  tape  at  right  angles  to  the  long  axis  of  the  body  segment  being 

measured; 

2) Use the cross‐hand technique; 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

136 

3)  Use  constant  tension  throughout  the measurement  to make  sure  there  is  no 

indentation on the skin but the tape holds the place at the designated landmark;   

4) Take the reading at eye level to avoid a parallax error. 

3.2.2.3 Skin fold measurements   

Skin fold thickness (SFT) was measured using a Holtain T/W skinfold caliper (Holtain 

Ltd., Crosswell, Crymych, Pembs, SA41 3UF, UK) to the nearest of 0.1 mm according 

to  the  International  Society  for  the  Advancement  of  Kinanthropometry  (ISAK) 

protocol (Marfell‐Jones, Olds, Stewart, & Carter, 2006). Measurement sites included 

seven skin folds: biceps, triceps, subscapular, suprailiac, abdominal, front thigh and 

medial calf.   

Biceps  skin  fold  site  is  the point  on  the most  anterior  surface of  the  arm  in  the 

mid‐line at the level of the mid‐acromiale‐radiale landmark. A vertical fold is raised 

with the left thumb and index finger at the marked site and the caliper is applied 1 

cm distantly.  The participant’s  arm  should be  relaxed with both  arms  hanging by 

their side. 

Triceps skin fold site is the point on the most posterior surface of the arm over the 

triceps muscle,  at  the  level  of  the mid‐acromiale‐radiale  landmark when  viewed 

from  the side. A vertical  fold  is  raised with  the  left  thumb and  index  finger at  the 

marked site and the caliper is applied 1 cm distally. The participant’s arm should be 

relaxed with both arms hanging by their side. 

Subscapular  skin  fold  site  is  at  2  cm  along  a  line  running  laterally  and  obliquely 

downward from the subscapular landmark at a 45⁰ angle. The fold is raised with the 

left thumb and index finger at the marked site and the caliper is applied 1 cm away.   

The participants should stand erect with their arm by their side.   

Suprailiac skin  fold site  is the point where the  line  from the marked  iliospinale to 

the anterior axillary border intersects with the horizontal line at the superior border 

of  the  ilium. The caliper  is applied 1 cm anteriorly  from  the  left  thumb and  index 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

137

finger, raising a fold at the point. The fold runs medially downward at about a 45⁰ 

angle. 

Abdominal skin fold site is the point 5 cm horizontally to the right hand side of the 

midpoint of the navel. The distance of 5 cm assumes an adult height of about 170 

cm. Hence  the distance  should be  scaled  for height by  calculated 5  cm*height of 

participant/170 if the height differs markedly from 170 cm. The vertical fold is raised 

with the left thumb and index fingers and the caliper is applied 1 cm inferiorly to the 

point. 

Front  thigh skin  fold site  is  the point parallel  to  the  long axis of  the  femur at  the 

mid‐point of the distance between the inguinal fold and the superior border of the 

patella. The participant’s knee  is bent at right angles by placing the right foot on a 

box or by being seated. A vertical fold is raised with the left thumb and index finger 

at  the marked site and the caliper  is applied 1 cm distantly with  the knee straight 

and resting on a box.   

Medial calf skin fold site  is the point on the most medial aspect of the calf at the 

level where  it  has maximal  circumference.  A  vertical  fold  is  raised with  the  left 

thumb and  index  finger at  the marked site and  the caliper  is applied 1 cm distally 

with the participant standing with his right foot on a box with the knee at 90⁰ and 

the calf relaxed. 

The technique for skin fold measurement was:   

1) Always measure the right side of the body regardless of the dominant side; 

2) Raise the skin fold at the marked site and apply the caliper 1 cm away from the 

controlling thumb and index finger; 

3) Face the back of the left hand to the measurer all the time; 

4) Place the caliper at a depth of about the level of the mid‐fingernail; 

5) Hold the fold at 90⁰ to the surface of the skin fold throughout the measurement 

and  take  the  reading  at  two  seconds  after  the  full  pressure  of  the  caliper  is 

applied; 

6) Measure the skin fold sites in the same order as on the data sheet and obtain a 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

138 

complete set first before repeating a second or third set of measurement; 

7) Take the reading at eye level to avoid a parallax error. 

All measurements were taken twice and the mean was calculated. If the difference 

between the two measurements was more than 0.5 mm, then a third measurement 

was taken and the median was regarded as the skin fold thickness.   

Trunk SFT  (sum of subscapular and suprailiac) and upper extremity  (sum of biceps 

and triceps) was used as the  index for the absolute amount of trunk fat and upper 

extremity  fat,  respectively. WC was used as  the  index  for  the absolute amount of 

abdominal  fat.  Trunk  /upper  extremity  ratio  and  suprailiac/upper  extremity  ratio 

were used as  the  indices  for  the  relative distribution of  fat mass  in  the  trunk and 

extremities. Higher trunk SFT, WC, Trunk /upper extremity ratio or suprailiac/upper 

extremity  ratio  indicates more  trunk  fat  or  central  depots.  Suprailiac/subscapular 

ratio was used to describe the upper to lower trunk fat distribution pattern. 

Body fat assessment 

The  isotope deuterium dilution  technique was used  to measure  FM. The detailed 

procedure was described in section 3.1.2.3. 

3.2.2.4 Statistical analysis 

All variables were  transformed  to achieve  the normal distribution before analysis 

wherever necessary using natural logarithms. One‐way analysis of variance (ANOVA) 

was used to test differences in base characteristics and anthropometric parameters 

between  sex  and  among  ethnic  groups.  General  linear  model  of  ANCOVA  was 

employed  to  test  the  age,  sex,  and  ethnic  differences  in  body  fat  variables with 

Bonferroni multiple comparisons. The comparison of WC among ethnic groups was 

tested  by  ANCOVA  adjusted  for  height  and weight.  The  comparison  of  SFT  and 

trunk/extremity ratios among different groups was tested by ANCOVA adjusted for 

total  body  fat.  The  comparisons  of  upper/lower  trunk  fat  ratio  among  different 

groups were tested by ANCOVA adjusted for trunk fat. Stepwise multiple regression 

analysis was used  to determine  the ethnic difference  in  the  relationship between 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

139

trunk body fat and selected anthropometric variables. A separate model was used 

for  each  dependent  variable  (WC,  trunk  SFT,  trunk/extremity  ratios  and 

subscapular/suprailiac  skin  fold  ratio). For  the WC model, BMI, age,  sex, ethnicity 

and  their  interaction  terms  as  the  independent  variables.  For  trunk  SFT  and 

trunk/extremity ratios models, FM, age, sex, ethnicity and their interaction terms as 

the  independent  variables.  For  the  subscapular/suprailiac  ratio model,  trunk  SFT, 

age,  sex,  ethnicity  and  their  interaction  terms  were  used  as  the  independent 

variables. The dummy variables for ethnicity were E1, E2, E3. For Chinese E1 = 1, E2 = 0 

and E3 = 0;  for Lebanese E1 = 0, E2 = 1 and E3 = 0;  for Thai E1 = 0, E2 = 0 and E3 = 1. 

Malays  were  regarded  as  a  reference  because  all  anthropometric  and  body  fat 

variables were measured in the Malay population. The dummy variable for sex was 

female = 0 and male = 1. Homogeneity of regression slopes among the groups was 

examined by the significance of the interaction between the covariate and the group 

variables. These analyses were repeated for boys and girls separately. All statistical 

analyses were performed using  SPSS  version 13.0  (SPSS,  Inc., Chicago,  IL, USA). A 

two‐tailed P<0.05 was considered significant. 

3.2.3 Results 

Descriptive  characteristics  of  the  participants  are  presented  in  Table  3.11  by 

sex‐ethnic  subgroups. All  participants were  in  the BMI  range  12.2  to  34.9  kg/m2. 

There was no difference in age among Chinese, Lebanese, Malays and Thais in each 

sex. In boys, Chinese were the tallest while Malays were the shortest, and there was 

no significant difference  in height between Lebanese and Thais. Chinese were also 

heaviest  and  there  were  no  significant  differences  in  weight  among  Lebanese, 

Malays and Thais. There were no significant differences  in BMI and FM among the 

four groups except for between Chinese and Thais. In girls, there was no significant 

difference  in height among the  four groups except  for Chinese with greater height 

than Malays. No  significant differences  in weight and BMI were  found among  the 

four ethnic groups. There was no significant difference  in FM between each ethnic 

group except for between Lebanese and Thais. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

140 

Table 3.11. Descriptive characteristics of the participants (mean±SD) 

  Chinese  Lebanese  Malay  Thai  P value* 

Boys           

Age (yr)  9.0±0.8  9.0±0.7  9.0±0.8  8.8±0.8  0.451 

Height (cm)  138.5±7.3  134.8±8.0 a  131.4±7.0  134.7±6.6 a  <0.0001 

Weight (kg)  39.0±10.5  34.7±9.7 a  33.1±12.0 a  33.8±10.1 a  <0.0001 

BMI (kg/m2)  20.0±4.1 a  18.8±3.7 a,b  18.8±5.3 a,b  18.4±4.2 b  0.005 

FM (kg)  12.1±6.7 a  9.9±6.3 a,b  10.0±7.8 a,b  9.7±6.1 b  0.0049 

Girls           

Age (yr)  9.0±0.8  8.8±0.7  9.0±0.8  8.9±0.8  0.386 

Height (cm)  136.2±7.6a  133.4±7.9 a,b  133.0±9.5b  134.5±8.2 a,b 0.012 

Weight (kg)  34.2±9.1  31.0±7.4  33.6±12.0  34.3±10.4  0.083 

BMI (kg/m2)  18.2±3.5  17.2±2.7  18.6±4.7  18.6±4.1  0.056 

FM (kg)    10.3±5.2 a,b  8.7±4.3a  10.9±7.2 a,b  11.5±6.2b  0.0065 

*One‐way ANOVA. Sharing the same  letter means no significant difference between groups by Bonferroni multiple comparisons in each sex. 

 

3.2.3.1 Ethnic differences in body fat distribution 

Biceps skin fold 

There was  a  significant ethnic difference  in biceps  SFT among Chinese,  Lebanese, 

Malays, and Thais  in each  sex  (P<0.0001) after adjustment  for age and FM  (Table 

3.12).  In boys,  Lebanese had  similar biceps  SFT  to Malays  and both had  a higher 

biceps SFT than Chinese, who in turn were higher than Thais. In girls, biceps SFT was 

thicker  in Malays  than  in  Lebanese  and  Chinese  (between  whom  no  significant 

difference was found) and was thinnest in Thais (Figure 3.4). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

141

 

Table 3.12. Comparison of subcutaneous adiposity and fat distribution variables among four ethnic groups by sex (adjusted means±SE) 

  Chinese  Lebanese  Malays  Thais  P value‡

Boys           

Skin fold           

Biceps (mm)#  7.9±0.2  9.1±0.3§  9.5±0.2  6.6±0.3  <0.0001

Triceps (mm)#  15.5±0.3  11.9±0.4  13.0±0.3  12.3±0.4*  <0.0001

Subscapular (mm)#  12.1±0.4  11.4±0.5  12.7±0.4  ‐  0.115 

Suprailiac (mm)#  15.1±0.4  9.4±0.5  12.1±0.4  12.0±0.5  <0.0001

Abdominal (mm)#  15.8±0.5  ‐  16.6±0.6  ‐  0.307 

Front thigh (mm)#  ‐  21.3±0.7  18.4±0.5  ‐  0.001 

Medial calf (mm)#  ‐  14.1±0.4  11.8±0.3  10.1±0.4*  <0.0001

Trunk (supr+sub, mm) #  28.0±0.7  21.6±0.9  25.6±0.8  ‐  <0.0001

Trunk/U extremity ratio #  1.15±0.02  0.92±0.03  0.99±0.02  ‐  <0.0001

Suprailiac/ upper extremity ratio #  0.62±0.01  0.42±0.02*  0.48±0.0

*  0.60±0.02  <0.0001

Trunk/extremity ratio #  ‐  0.34±0.01  0.42±0.01  ‐  <0.0001

Subscapular/suprailiac ratio†    0.88±0.03  1.17±0.04

§  1.09±0.04§  ‐  <0.0001

WC (cm) ※  68.1±0.2§  65.8±0.4  64.1±0.3§  67.8±0.3  <0.0001

Girls           

Skin fold           

Biceps (mm)#  7.7±0.2  8.2±0.2  9.7±0.2  6.7±0.2  <0.0001

Triceps (mm)#  15.2±0.3  11.7±0.3  13.1±0.3  13.2±0.3  <0.0001;

Subscapular (mm)#  11.4±0.3  9.8±0.3  11.3±0.3  ‐  0.003 

Suprailiac (mm)#  14.9±0.4  10.0±0.4  12.6±0.4  13.1±0.4  <0.0001

Abdominal (mm)#  14.9±0.6  ‐  16.4±0.6  ‐  0.046 

Front thigh (mm)#  ‐  21.0±0.6  19.0±0.5  ‐  0.012 

Medial calf (mm)#  ‐  14.5±0.4  13.5±0.3  11.9±0.3  0.009 

Trunk ( mm) #  26.2±0.6  19.7±0.7  23.9±0.6  ‐  <0.0001

Trunk/U extremity ratio #  1.13±0.02  0.94±0.02  0.99±0.02  ‐  <0.0001

Suprailiac/extremity ratio #  0.63±0.01  0.47±0.01  0.52±0.01  0.64±0.01  <0.0001

Trunk/extremity ratio #  ‐  0.34±0.01  0.41±0.01  ‐  <0.0001

Subscapular/suprailiac ratio†  0.84±0.02  1.06±0.03  0.98±0.03  ‐  <0.0001

WC (cm) ※  64.2±0.2  62.9±0.4  60.6±0.3  65.0±0.3  <0.0001※ adjusted for BMI and age; # adjusted for FM and age;† adjusted for trunk fat; ‡ ANCOVA analysis. § higher adjusted mean value  in boys and *  for  lower adjusted mean value  in boys within each ethnic group using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. 

   

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

142 

0

2

4

6

8

10

12

Boys Girls

Bic

eps

skin

fold

(m

m)

Chinese Lebanese Malays Thais

 

Figure  3.4.  Ethnic  differences  in  age‐  and  FM‐corrected  biceps  skin  fold  among  Chinese, Lebanese,  Malays  and  Thais  by  sex.  Sharing  the  same  letter  indicates  no significant difference between groups in each sex using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. 

 

Triceps skin fold 

There was also a significant ethnic difference in triceps SFT among the four groups in 

each sex (P<0.0001) after adjustment for age and FM (Table 3.12). In boys, Chinese 

had  the  thickest  triceps  SFT  and  there were no  significant differences  among  the 

other  three  groups.  In  girls, Malays  had  a  similar  triceps  SFT  to  Thais with  both 

having a higher mean value than Lebanese and lower mean value than Chinese at a 

given FM (Figure 3.5). 

 

a a

a

aa

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

143

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Boys Girls

Tri

cep

s sk

info

ld (

mm

)

Chinese Lebanese Malays Thais

 

Figure  3.5.  Ethnic  differences  in  age‐  and  FM‐corrected  triceps  skin  fold  among  Chinese, Lebanese,  Malays  and  Thais  by  sex.  Sharing  the  same  letter  indicates  no significant difference between groups in each sex using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. 

 

Subscapular skinfold 

There  is  no  significant  difference  in  corrected  subscapular  SFT  among  Chinese, 

Lebanese and Malay boys (P = 0.115), however there was a significant difference in 

girls  (P = 0.003) after adjustment  for age and FM  (Table 3.12). Chinese and Malay 

girls had similar subscapular SFTs but higher values than Lebanese (Figure 3.6). 

a a a

aa

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

144 

0

2

4

6

8

10

12

14

Boys Girls

Su

bsc

apu

lar

skin

fold

(m

m)

Chinese Lebanese Malays

   

Figure 3.6. Ethnic differences  in age‐ and FM‐corrected subscapular skinfold among Chinese, Lebanese  and  Malays  by  sex.  Sharing  the  same  letter  indicates  no  significant difference  between  groups  in  each  sex  using ANCOVA with  Bonferroni multiple comparisons procedure. 

 

Suprailiac skin fold 

There was a significant difference  in suprailiac skin  fold among Chinese, Lebanese, 

Malays, and Thais in both boys (P <0.0001) and girls (P <0.0001) after adjustment for 

age and FM (Table 3.12).  In both boys and girls, Chinese had the highest suprailiac 

SFT, Malays and Thais had a similar value which was higher than  for the Lebanese 

(Figure 3.7).     

 

a

a

a

a a

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

145

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Boys Girls

Su

pra

ilia

c sk

info

ld (

mm

)

Chinese Lebanese Malays Thais

 

Figure  3.7.  Ethnic differences  in  age‐  and  FM‐corrected  suprailiac  skin  fold  among Chinese, Lebanese,  Malays  and  Thais  by  sex.  Sharing  the  same  letter  indicates  no significant difference between groups in each sex using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. 

 

Abdominal skin fold 

There were no significant differences in abdominal SFT between Malay and Chinese 

boys (P = 0.307), while Malay girls had a significantly higher value than Chinese girls 

(P = 0.046) after adjustment for age and FM (Figure 3.8). 

 

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

Boys Girls

Ab

do

min

al s

kin

fold

(m

m)

Chinese Malays

 

Figure 3.8 Ethnic differences in age‐ and FM‐corrected abdominal skin fold among Chinese and Malays by sex. Sharing the same letter indicates no significant difference between groups  in  each  sex  using  ANOCVA  with  Bonferroni  multiple  comparisons procedure. 

a a aa

aa

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

146 

Front thigh skin fold 

Both  Lebanese  boys  and  girls  had  a  higher  front  thigh  SFT  than  their  Malay 

counterparts after adjustment for age and FM (P = 0.001 and P = 0.012 for boys and 

girls, respectively) (Figure 3.9). 

 

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Boys Girls

Fro

nt

thig

h s

kin

fold

(m

m)

Malays Lebanese

 

Figure 3.9. Ethnic differences  in age‐ and FM‐corrected abdominal skin fold among Lebanese and Malays by sex (P = 0.001 and P = 0.012 for boys and girls, respectively). 

 

Medial calf skin fold 

There was a significant ethnic difference in medial calf SFT among Lebanese, Malays 

and Thais in each sex after adjustment for age and FM (P <0.0001 for both boys and 

girls) (Table 3.12). In boys, Lebanese had a higher medial calf SFT than Malays, who 

in  turn had a higher value  than Thais.  In girls, Malays had a similar  triceps SFT  to 

Lebanese with both having a higher mean value than Thais (Figure 3.10). 

 

 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

147

 

 

Figure 3.10. Ethnic differences in age‐ and FM‐corrected medial calf skin fold among Lebanese, Malays  and  Thais  by  sex.  Sharing  the  same  letter  indicates  no  significant difference between groups  in each  sex using ANOCVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. 

 

Trunk skin fold 

There  was  a  significant  ethnic  difference  in  trunk  SFT  (sum  of  subscapular  and 

suprailiac sites) among Chinese, Lebanese and Malays  in each sex after adjustment 

for age and FM (P <0.0001) (Table 3.12). In boys, Chinese and Malays had a similar 

trunk SFT and both had a higher value than the Lebanese. Chinese girls had a higher 

trunk SFT than Malays, who in turn were higher than the Lebanese (Figure 3.11). 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

148 

0

5

10

15

20

25

30

35

Boys Girls

Tru

nk

skin

fold

(m

m)

Chinese Lebanese Malays

 

Figure  3.11.  Ethnic  differences  in  age‐  and  FM‐corrected  trunk  skin  fold  among  Chinese, Lebanese, and Malays by  sex. Sharing  the  same  letter  indicates no  significant difference between groups in each sex using ANOCVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. 

 

No significant differences  in slopes of regression for Chinese, Lebanese and Malays 

by general line model analysis were found in each sex (Figure 3.12). The interaction 

terms were excluded  in the final model. The stepwise multiple regression equation 

for trunk SFT was: 

LnTrunk SFT = 0.84 × LnFM + 0.12 ×E1 ‐ 0.21 × E2 + 1.23 (R2=0.79, SEE=0.28) 

 

a

a

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

149

 

   Figure  3.12. Relationship  between  trunk  skin  fold  thickness  and  total  body  fat  of  Chinese, 

Lebanese and Malays in each sex. 

 

Trunk/extremity ratios 

Three indices were used to describe the trunk/extremity ratio, including trunk (sum 

Chinese × LnFM, P=0.580 Lebanese × LnFM, P=0.231 

Chinese × LnFM, P=0.620 Lebanese × LnFM, P=0.599 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

150 

of  subscapular  and  suprailiac)/upper  extremity  (sum  of  biceps  and  triceps)  ratio, 

suprailiac/upper  extremity  (sum  of  biceps  and  triceps)  ratio,  trunk  (sum  of 

subscapular  and  suprailiac)/extremity  (sum  of  biceps,  triceps,  front  thigh,  and 

medial calf) ratio.   

There  was  a  significant  ethnic  difference  in  trunk/upper  extremity  ratio  among 

Chinese,  Lebanese  and Malays  in  each  sex  after  adjustment  for  age  and  FM  (P 

<0.0001)  (Table  3.12).  In  boys,  Chinese  had  a  higher  trunk/upper  extremity  ratio 

than Malays, who in turn was higher than the Lebanese. In girls, the Chinese had a 

higher ratio than Lebanese and Malays with no significant differences  in the  latter 

two groups  (Figure 3.13). The differences between Chinese and Malay were more 

apparent  at  lower  FM  levels  (Figure  3.14).  However,  the  interaction  terms  only 

increased explained variance of the regression by 0.036 for boys and 0.025 for girls. 

Accordingly,  the  interaction  terms were excluded  in  the  final model. The  stepwise 

multiple regression equation for trunk/upper extremity ratio was: 

Ln (Trunk/upper extremity ratio) = 0.19×LnFM + 0.13×E1 ‐ 0.09×E2 – 0.43 (R2 = 0.38, SEE = 0.19) 

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

Boys Girls

Tru

nk/

Up

per

ext

rem

ity

rati

o

Chinese Lebanese Malays

 

Figure 3.13. Ethnic differences  in age‐ and FM‐corrected  trunk/upper extremity  ratio among Chinese,  Lebanese,  and Malays  by  sex.  Sharing  the  same  letter  indicates  no significant difference between groups in each sex using ANOCVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. 

 

aa

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

151

  Figure 3.14. Relationship between trunk/upper extremity ratio and FM of Chinese, Lebanese, 

Malays and Thais in each sex. 

 

A  significant  ethnic  difference  in  suprailiac/upper  extremity  ratio was  also  found 

among Chinese,  Lebanese, Malays and Thais  in each  sex after adjustment  for age 

Chinese × LnFM, P=0.000 Lebanese × LnFM, P=0.702 

Chinese × LnFM, P=0.001 Lebanese × LnFM, P=0.228 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

152 

and  FM  (P<0.0001)  (Table  3.12).  In  boys,  Chinese  and  Thais  had  a  similar 

suprailiac/upper extremity  ratio and both had a higher value  than Malays, who  in 

turn were higher  than  the Lebanese.  In girls, Chinese and Thais also had a similar 

suprailiac/upper  extremity  ratio  and  both  had  a  higher  value  than  Malays  and 

Lebanese. There was no significant difference between the latter two groups (Figure 

3.15). However, the difference between Chinese and Malays was most evident at a 

lower  FM  level  in  each  sex  by  testing  the  similarity  of  slopes.  There was  also  a 

significant difference  in the slope of regression for Chinese and Thais with a higher 

ratio at a lower FM level while a lower ratio at the higher FM level for a given FM in 

Chinese in each sex (Figure 3.16). However, the interaction terms only increased the 

explained  variance of  regression by 0.013  for boys  and 0.015  for  girls. Again,  the 

interaction terms were excluded in the final model. The stepwise multiple regression 

equation for the suprailiac/upper extremity ratio was: 

Ln (suprailiac/upper extremity ratio) = 0.28×LnFM + 0.22×E1 ‐ 0.14×E2 + 0.20×E3 ‐ 1.31 

  (R2 = 0.52, SEE = 0.22)   

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Boys Girls

Su

pra

ilia

c/U

pp

er e

xtre

mit

y ra

tio

Chinese Lebanese Malays Thais

  Figure  3.15.  Ethnic  differences  in  age‐  and  FM‐corrected  suprailiac/upper  extremity  ratio 

among  Chinese,  Lebanese, Malays  and  Thais  by  sex.  Sharing  the  same  letter indicates  no  significant  difference  between  groups  in  each  sex  using ANOCVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. 

 

a aa a

b

b

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

153

 

  Figure  3.16.  Relationships  between  suprailiac/upper  extremity  ratio  and  FM  of  Chinese, 

Lebanese, Malays and Thais in each sex. 

 

Malays  had  a  higher  trunk/extremity  ratio  than  Lebanese  in  each  sex  after 

adjustment  for  age  and  FM  (P  <0.0001)  (Figure  3.17)  with  the  difference more 

apparent at a high level of FM in girls (Figure 3.18). However, the interaction terms 

Chinese × LnFM, P=0.003 Lebanese × LnFM, P=0.901 Thai × LnFM, P=0.106 

Chinese × LnFM, P=0.001 Lebanese × LnFM, P=0.528 Thai × LnFM, P=1.000 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

154 

only  increased  the  explained  variance  of  regression  by  0.015  for  girls  so  the 

interaction terms were excluded in the final model. The stepwise multiple regression 

equation for the trunk/ extremity ratio was: 

Ln (Trunk/extremity ratio) = 0.22×LnFM ‐ 0.22× E2 + 1.23 (R2 = 0.47, SEE = 0.18) 

 

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Boys Girls

Tru

nk/

Ext

rem

ity

rati

o

Malays Lebanese

 

Figure  3.17.  Ethnic  differences  in  age‐  and  FM‐corrected  trunk/extremity  ratio  among Lebanese and Malays by sex. 

  

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

155

 

  Figure 3.18. Relationships between trunk/extremity ratio and FM of Lebanese and Malays  in 

each sex. 

  Upper/lower trunk fat 

Subscapular skin  fold/suprailiac skin  fold ratio was used as the  index of upper and 

Lebanese × LnFM, P=0.679 

Lebanese × LnFM, P=0.005 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

156 

lower  trunk  fat model.  Significant differences  in  subscapular/suprailiac  ratio were 

found among Chinese, Lebanese and Malays after adjustment for the trunk SFT and 

age  (P<0.0001,  Table  3.12).  Both  Chinese  boys  and  girls  had  a  lower  trunk 

fat‐adjusted  ratio  compared with  their  Lebanese  and Malay  counterparts  (Figure 

3.19). No significant interactions between ethnicity and LnTrunk were found (Figure 

3.20).  So  the  interaction  terms  were  excluded  in  the  final model.  The  stepwise 

multiple regression equation for the subscapular/suprailiac ratio was: 

Ln (Subscapular/suprailiac ratio) = ‐ 0.17×Ln Trunk – 0.20 ×E1 + 0.07×E2 + 0.08 ×Sex + 0.46   

(R2 = 0.34, SEE = 0.25) 

 

 

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

Boys Girls

Su

bsc

apu

lar/

Su

pra

ilia

c ra

tio

Chinese Lebanese Malays

 

Figure  3.19.  Ethnic  differences  in  age‐  and  trunk  SFT‐corrected  subscapular/suprailiac  ratio among Chinese, Lebanese and Malays by sex. Sharing the same  letter  indicates no  significant  difference  between  groups  in  each  sex  using  ANOCVA  with Bonferroni multiple comparisons procedure. 

 

a

a a

a

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

157

 

 

 

 

Figure 3.20. Relationship between subscapular/suprailiac ratio and FM of Chinese, Lebanese and Malays in each sex. 

 

Chinese × LnFM, P=0.559Lebanese × LnFM, P=0.269 

Chinese × LnFM, P=0.848Lebanese × LnFM, P=0.680 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

158 

Waist circumference 

Significant differences in WC among ethnic groups was found in both boys and girls 

for a given BMI and age (P<0.0001) (Table 3.12). Chinese boys had a similar WC to 

Thai boys and both had a higher WC compared with  their Lebanese counterparts, 

who  in turn were higher than Malays for a given BMI and age. A similar difference 

was found among girls (Figure 3.21). No significant difference in slopes of regression 

were found for Chinese, Lebanese, Malays and Thais by general line model analysis 

(Figure  3.22),  so  the  interaction  terms  were  excluded  in  the  final  model.  The 

stepwise multiple regression equation for WC was: 

LnWC = 0.73×LnBMI + 0.01×age + 0.01×sex + 0.05×E1 + 0.03×E2 + 0.06×E3 + 1.85 

  (R2 = 0.92, SEE = 0.05) 

 

50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

Boys Girls

Wai

st c

ircu

mfe

ren

ce (

cm)

Chinese Lebanese Malays Thais

 

Figure 3.21. Ethnic differences in age‐ and BMI‐corrected waist circumference among Chinese, Lebanese,  Malays  and  Thais  by  sex.  Sharing  the  same  letter  indicates  no significant difference between groups in each sex using ANOCVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. 

 

aa

aa

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

159

 

 

Figure 3.22. Relationships between WC and BMI of Chinese,  Lebanese, Malays and Thais  in each sex.   

3.2.3.2 Sex difference in body fat distribution 

There was no significant difference between boys and girls in all skin fold variables in 

Chinese × LnBMI, P=0.673 Lebanese × LnBMI, P=0.071 Thai × LnBMI, P=0.240 

Chinese × LnBMI, P=0.635 Lebanese × LnBMI, P=0.053 Thai × LnBMI, P=0.402 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

160 

each ethnic group except for higher biceps SFT  in Lebanese boys and  lower triceps 

and medial calf SFT in Thai boys after adjustment for FM and age. No significant sex 

differences  in  trunk/extremity  ratios were  found except  for  lower suprailiac/upper 

extremity  ratio  in Lebanese boys and Malay boys. Both  Lebanese and Malay boys 

had a higher subscapular/suprailiac ratio than their counterparts at a given trunk SFT. 

Boys tended to have a higher WC than girls which was only significant in the Chinese 

and Malays after adjustment for BMI and age (Table 3.12).   

3.2.3.3 Age difference in body fat distribution 

For a given total body fat, there was no significant difference in SFT at different sites 

among  age  groups  in  each  ethnic  group  except  for  the  biceps  SFT  in  Lebanese, 

triceps,  subscapular, abdominal, and  trunk SFT  in Malays after adjustment  for  sex 

and FM  (Figures 3.23‐3.30). Lebanese aged 8 y had a higher biceps SFT  than  their 

counterparts aged 9 y. Malays aged 10 y had significantly lower triceps, subscapular, 

abdominal, and trunk SFT than their counterparts aged 9 y.   

No  significant difference  in each  trunk/extremity  ratio  among  age  groups  in each 

country was found at a given of FM (Figures 3.31‐3.33). 

No  significant difference  in  subscapular/suprailiac  ratio among age groups  in each 

ethnicity was  found except  for Malays aged 10  y who had a  lower  ratio  than  the 

other two age groups at a given trunk fat and sex (Figure 3.34). In Chinese, Malays 

and Thais, children aged 8 y had a significantly  lower  in WC than those aged 9 and 

10 y (P <0.05). In Lebanese, children aged 10 y had a significant higher WC than the 

other two age groups (P <0.05) (Figure 3.35). 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

161

0

2

4

6

8

10

12

Chinese Lebanese Malays Thais

Bic

eps

skin

fold

(m

m)

8 yr 9 yr 10 yr

  Figure  3.23.  Age  differences  in  sex‐  and  FM‐corrected  biceps  skin  fold  by  ethnicity  using 

ANCOVA  with  Bonferroni  multiple  comparisons  procedure.  *Significant difference between 8 yr and 9 yr groups in Lebanese (P <0.05).   

 

 

 

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Chinese Lebanese Malays Thais

Tri

cep

s sk

info

ld (

mm

)

8 yr 9 yr 10 yr

 

Figure  3.24.  Age  differences  in  sex‐  and  FM‐corrected  triceps  skin  fold  by  ethnicity  using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. *Malay children aged 10 y had significantly lower triceps than the other two age groups (P <0.05).   

*

*

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

162 

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Chinese Lebanese Malays

Su

bsc

apu

lar

skin

fold

(m

m)

8 yr 9 yr 10 yr

 

Figure 3.25. Age differences in sex‐ and FM‐corrected subscapular skin fold by ethnicity using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. *Malay children aged 10 y had  significantly  lower  subscapular SFT  than  the other  two age groups  (P <0.05). 

 

 

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Chinese Lebanese Malays Thais

Su

pra

ilia

c sk

info

ld (

mm

)

8 yr 9 yr 10 yr

 

Figure 3.26. Age differences  in  sex‐ and  FM‐corrected  suprailiac  skin  fold by ethnicity using ANCOVA  with  Bonferroni  multiple  comparisons  procedure.  No  significant difference among age groups was found in each ethnic group. 

  

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

163

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Chinese Malays

Ab

do

min

al s

kin

fold

(m

m)

8 yr 9 yr 10 yr

 

Figure 3.27. Age differences  in sex‐ and FM‐corrected abdominal skin  fold by ethnicity using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. * Significant difference between 9 and 10 y group in Malays (P <0.05). 

   

 

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

Lebanese Malays

Fro

nt

thig

h s

kin

fold

(m

m)

8 yr 9 yr 10 yr

 

Figure 3.28. Age differences  in sex‐ and FM‐corrected front thigh skin fold by ethnicity using ANCOVA  with  Bonferroni  multiple  comparisons  procedure.  No  significant difference among age groups was found in each ethnic group. 

  

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

164 

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Lebanese Malays Thais

Med

ical

cal

f sk

info

ld (

mm

)

8 yr 9 yr 10 yr

 

Figure 3.29. Age differences  in sex‐ and FM‐corrected medial calf skin fold by ethnicity using ANCOVA  with  Bonferroni  multiple  comparisons  procedure.  No  significant difference among age groups was found in each ethnic group. 

    

0

5

10

15

20

25

30

35

Chinese Lebanese Malays

Tru

nk

skin

fold

(m

m)

8 yr 9 yr 10 yr

  

Figure  3.30.  Age  differences  in  sex‐  and  FM‐corrected  trunk  skin  fold  by  ethnicity  using ANCOVA  with  Bonferroni  multiple  comparisons  procedure.  *Significant difference between 9 and 10 y group in Malays (P <0.05). 

  

*

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

165

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

Chinese Lebanese Malays

Tru

nk/

Up

per

ext

rem

ity

rati

0

8 yr 9 yr 10 yr

 

Figure 3.31. Age differences in sex‐ and FM‐corrected trunk/upper extremity ratio by ethnicity using ANCOVA with  Bonferroni multiple  comparisons  procedure. No  significant difference among age groups in each ethnic group. 

    

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Chinese Lebanese Malays Thais

Su

pra

ilia

c/U

pp

er e

xtre

mit

y ra

tio

8 yr 9 yr 10 yr

  

Figure  3.32.  Age  differences  in  sex‐  and  FM‐corrected  suprailiac/upper  extremity  ratio  by ethnicity  using  ANCOVA with  Bonferroni multiple  comparisons  procedure. No significant difference among age groups in each ethnic group. 

  

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

166 

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Lebanese Malays

Tru

nk/

Ext

rem

ity

rati

o

8 yr 9 yr 10 yr

 

Figure  3.33.    Age  differences  in  sex‐  and  FM‐corrected  trunk/extremity  ratio  by  ethnicity using ANCOVA with Bonferroni multiple comparisons procedure. No significant difference among age groups in each ethnic group. 

    

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

Chinese Lebanese Malays

Sb

uca

pu

lar/

Su

pra

ilia

c ra

tio

8 yr 9 yr 10 yr

  

Figure  3.34. Age  differences  in  sex‐  and  trunk  SFT‐corrected  subscapular/suprailiac  ratio  by ethnicity  using  ANCOVA  with  Bonferroni  multiple  comparisons  procedure.                       * Significant difference between Malay  children aged 10 y  than  the other  two age groups (P <0.001). 

  

*

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

167

50

55

60

65

70

Chinese Lebanese Malays Thais

Wai

st c

ircu

mfe

ren

ce (

cm)

8 yr 9 yr 10 yr

 

Figure 3.35. Age differences  in WC adjusted  for BMI and sex using ANCOVA with Bonferroni multiple comparison procedure by ethnicity. *Children aged 8 y had a significantly lower WC  than  the  other  two  age  groups  (P<0.05).  # Children aged  10  y  had  a significantly higher WC than the other two age groups (P<0.05). 

 

3.2.4 Discussion 

The  current  study  explored  ethnic  differences  in  body  fat  distribution  among  the 

four ethnic groups in terms of absolute skin fold thickness at different sites, WC and 

the  trunk  to extremity  ratios. Chinese boys and girls had a  similar  fat distribution 

pattern with Thai boys and girls and both groups had more trunk fat or central fat 

depots  than Malays and  Lebanese. Malays  tended  to have higher  trunk/extremity 

ratios than Lebanese whereas lower WC than Lebanese at a given BMI.   

Fat  distribution  patterns  are more  closely  associated with  cardiovascular  disease, 

type 2 diabetes and metabolic risk factors than overall adiposity in both adults and 

children  and  contribute  to  explanations  of  ethnic  differences  in  cardiovascular 

morbidities and diabetes (Berman et al., 2001; Daniels et al., 1997; Ehtisham et al., 

2005; Freedman et al., 1989; He et al., 2002; Okosun, 2000; Okosun et al., 2000). A 

number  of  previous  studies  have  compared  the  body  fat  distribution  patterns  in 

Asians with those in Caucasians and blacks. In general, Asians have more central fat 

depots and visceral fat accumulation than whites  in both children (He et al., 2002; 

Malina et al., 1995) and adults (Chandalia et al., 1999; Lear et al., 2007; McKeigue et 

*#

*

*

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

168 

al.,  1991; Park  et  al.,  2001; Raji  et  al.,  2001; Wu  et  al.,  2007)  regardless of body 

composition  measurement  method  used.  Asian  girls  enter  puberty  earlier  than 

white girls which results  in shorter  legs due to endplate closure  in the  long bones. 

However,  trunk  length  continues  to  grow  indicating  a  long  period  of  pubescent 

growth. This apparent longer period of pubescence might contribute to the greater 

trunk FM in Asian girls (Novotny, Daida, Grove, Achsrya, & Vogt, 2003). It is difficult 

to make comparisons regarding differences in fat patterns between Asian and other 

ethnic  groups because of  the  limited data  among Asian  children  and  adolescents 

from different backgrounds. Several studies  in adults have reported on differences 

among Asians  from different origins. For example, Lear et al.  (2007)  reported  that 

Chinese  (China,  Hong  Kong,  and  Taiwan)  had  less  DXA‐derived  FM  while  South 

Asians  (Bangladesh,  India, Nepal, Pakistan,  and  Sri  Lanka) but had more  FM  than 

their European counterparts at the same BMI. South Asians had higher FM and total 

abdominal adipose tissue (as determined by CT) than Chinese at the same BMI.  In 

another study conducted  in  Indian, Malay and Chinese Singaporeans  (Hughes, Aw, 

Kuperan &  Choo,  1997),  Indians  had more  central  fat  via WHR  than Malays  and 

Chinese, and both Malays and Indians had higher abdominal diameter (as measured 

at the level of the iliac crests with a ruler and tape) than Chinese. Although different 

adiposity  indices were used, our  study  confirms  the differences  in  fat distribution 

among Asian children from different origins.     

WC,  a  simple  and  practical  index  of  visceral  adipose  tissue  (Daniels,  Khoury  & 

Morrison,  2000;  Pouliot  et  al.,  1994),  has  been  proposed  as  effective  to  predict 

metabolic risk factors in both children and adults (Bacha et al., 2006; Janssen et al., 

2004; Lee et al., 2006; Lofren et al., 2004; Ng et al., 2007). WC is also recognized as a 

key component of the metabolic syndrome in both children and adults (Alberti et al., 

2006;  Zimmet et  al., 2007).  Therefore,  some  countries have developed  their own 

WC percentiles for children and adolescents. Sung et al. (2008) and Yan et al. (2008) 

developed WC percentiles  for Hong Kong  children  aged 6‐18  y  and  children  from 

Xinjiang  province,  China  aged  7‐18  y,  respectively.  Comparisons  of  the  50th 

percentiles  for WC  of  Chinese  children  with  those  of  white,  black  and Mexican 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

169

children, shows a  lower WC  in Chinese children across ages  in each sex. The  lower 

WC  in Asians  can be explained,  in part, by  the  shorter height  compared  to other 

ethnic  groups.  Ehtisham  et  al.  (2005)  indicated  that  after  controlling  for  height, 

weight or BMI, both Asian boys and girls aged 14‐17 y appear  to have higher WC 

than  their  white  counterparts.  But  Novotny  et  al.  (2007)  found  that  Asian  girls 

(11.8±0.05 y) had lower WC than white and Hispanic children even after controlling 

for  height  and weight.  The  inconsistency  in  results may  be,  in  part,  due  to  the 

difference in age or stage of maturation and WC measurement site used (narrowest 

part of  the waist, midway between  the 10th  rib and  the  iliac crest  for  the  former 

study,  at  the  level  of  umbilicus  for  the  latter  study).  Ethnic  differences  in  body 

composition  vary  according  to  age  or  pubertal  status  (Kimm  et  al.,  2001)  and 

significant differences in WC values measured at different sites have been reported 

(Wang et al., 2003).  In addition,  the difference  in  the Asian population  in  the  two 

studies might be a major contributing factor to the inconsistent findings. The Asians 

in the former study were South Asians including Indian, Pakistani, Bangladeshi, and 

Sri  Lankan,  while  those  in  the  latter  study  are  general  Asian  population.  The 

difference  in  other  body  composition  variables  among  Asians  from  different 

backgrounds has been  reported  (Lear et al., 2007) so  it may be hypothesized  that 

WC  will  differ  among  Asians  from  different  origins.  Our  study  confirms  this 

hypothesis indicating that Chinese and Thai children had higher WC values than the 

Lebanese, who in turn were higher than Malays. 

In  addition,  our  results  showed  that  Lebanese  children  had  higher  leg  SFT  than 

Malays at a given total body fat. Leg fat  is negatively related to CV risk factors and 

metabolic  complications  (Tatsukawa,  Kurokawa,  Yoshimatsu  &  Sakata,  2000; 

Williams, Hunter, Kekes‐Szabo, Snyder & Treuth, 1997). 

Our study also aimed to determine the effect of age and sex on body fat distribution. 

There were no apparent age and sex differences  in fat distribution variables except 

for WC in the current study, a finding which is not consistent with previous studies. 

One of the main reasons  is that our participants were all  in the pre‐pubertal stage 

and within quite a narrow age range. Sex differences in body composition are more 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

170 

apparent after the onset of the growth spurt (Fomon et al., 1982; Mast et al., 1998).   

An interesting finding in our study relates to the coefficients of regression equations 

for trunk/extremity ratios. All were positive which indicates a shift in a fat patterning 

from the extremities to the trunk with  increasing body fatness. Ramirez & Mueller 

(1980) reported a similar shift in Tokelau children.   

One  of  the main  limitations  of  the  present  study was  the  field‐type measures  of 

body fat distribution used rather than more advanced and specific measures such as 

DXA, MRI or CT which may provide additional insight into the racial influence on fat 

distribution. However,  compared  to  these  expensive,  advanced  techniques which 

also  require  highly  trained  technicians,  the  anthropometric  measures  used  are 

relatively  simple  and  inexpensive.  These  advantages  are  not  insignificant  for 

epidemiological  research  and  clinical  practice  as  they  provide  an  excellent 

opportunity  to  screen  people  with  high  risk.  Moreover,  measurement  of 

subcutaneous fat with a skin fold caliper has been shown to correlate well with that 

measured  with  CT  or  MRI  (Hayes,  Sowood,  Belyavin,  Cohen  &  Simth,  1988; 

Orphanidou,  McCargar,  Birmingham,  Mathieson  &  Goldner,  1994)  and  WC 

correlates well with  fat  distribution measured  by DXA  (Daniels  et  al.,  2000).  The 

second  limitation  to  our  study  was  the  non‐random  population  sample  in  each 

ethnic group. However, our study sample was purposively recruited to encompass a 

number  of  overweight  and  obese  children. Given  that  fat  distribution may  differ 

with  BMI  status,  data  based  on  this  sampling method  are more  convincible.  In 

addition,  habitual  physical  activity  and  dietary  intake  was  not  collected  in  the 

current study, which may have the potential to influence body fat distribution. 

In  conclusion,  the  current  study  indicates  that  Asian  pre‐pubertal  children  from 

different  origins  vary  in  body  fat  distribution  with  greater  trunk  fat  depots  in 

Chinese and Thai  children  compared with Malays who  in  turn have higher values 

than  Lebanese.  These  results  indicate  the  importance  of  population‐specific WC 

cut‐off points or other  fat distribution  indices  to  identify  the population at  risk of 

obesity‐related health problems. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

171

CHAPTER 4 VALIDATION OF BIA  FOR TBW ANALYSIS AGAINST THE DEUTERIUM DILUTION TECHNIQUE IN ASIAN CHILDREN 

 

Modified  from:  Liu A, Byrne NM, Ma G, Nasreddine L, Trinidad TP, Kijboonchoo K, Ismail MN, Kagawa M, Poh BK, Hills AP (2011). Validation of bioelectrical impedance analysis for total body water assessment against the deuterium dilution technique in Asian children. Accepted by European Journal of Clinical Nutrition.  

4.1 INTRODUCTION 

The  increasing prevalence of obesity  is a major public health problem  in both  the 

developed and the developing world and  is related to the  increased risk of chronic 

diseases  such  as  cardiovascular  disease  and  type‐2  diabetes.  In  Asia,  there  is  an 

alarming  increase  in  the  proportion  of  overweight  and  obese  children  and 

adolescents with a parallel  increase  in the  incidence of associated chronic disease, 

especially in countries undergoing nutritional and lifestyle transition. 

Obesity  is characterised by an excess of body fat. The accurate assessment of body 

composition,  including body  fat,  is  increasingly  important  for  research and clinical 

practice,  especially  as  it  relates  to  the  monitoring  of  obesity  prevention  and 

treatment  efforts.  The most  common means  of  defining  paediatric  obesity  is  to 

utilize the BMI. Whilst BMI‐for‐age is a useful indication of size and shape of a child 

relative  to normative data, BMI  is not a measure of body composition. The major 

limitation of the use of BMI in children and adolescents is its inability to differentiate 

levels of fatness and  leanness among  individuals (Freedman et al., 2005; Gallagher 

et al., 1996; Roubenoff et al., 1995). Some studies have  indicated that a BMI score 

only  enables  a  poor  to  fair  identification  of  those  individuals  who  are  truly 

overweight and obese as determined from objective measures of %BF (Sampei et al., 

2001; Wickramasinghe et al., 2005). Moreover, as BMI does not predict the change 

in  body  fatness which  is  a more  appropriate  approach  to  evaluate  the  effect  of 

intervention programs on obesity prevention and treatment  (Dao et al., 2004)  it  is 

appropriate to use more accurate and objective measures of body fat in addition to 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

172 

BMI (Wickramasinghe et al., 2005).   

BIA  is  one  of  the  most  appropriate  body  composition  assessment  techniques 

suitable  for  use  in  the  field  with  children  (Jürimäe  &  Hills,  2001),  however  the 

approach depends on several assumptions regarding the composition of the FM and 

the  FFM.  One  of  the  assumptions  relates  to  the  constancy  of  the  relationship 

between these body compartments however the level of hydration and the density 

of  the FFM are not constant among  individuals and vary according  to age, gender 

and ethnicity (Deurenberg, Deurenberg‐Yap & Schouten, 2002). Therefore, there are 

inherent  problems  in  the  application  of  existing  prediction  equations  to  samples 

other  than  individuals who  have  the  same  physical  characteristics  as  the  sample 

used to derive the equation. To date, most of the existing BIA prediction equations 

have  been  derived  from  Caucasian  individuals  with  a  few  equations  developed 

specifically for Japanese children (Heyward & Stolarczyk, 1996; Nielsen et al., 2007). 

Some  studies  have  assessed  whether  ethnicity  contributes  to  the  relationship 

between bioimpedance  and body  composition  in  adolescents  (Going  et  al., 2006; 

Haroun et al., 2010; Sluyter et al., 2010) rather in children. Therefore, the validity of 

BIA in a multi‐ethnic sample of Asian children is unknown. Accordingly, the objective 

of the current study was to assess the validity of BIA for the estimation of TBW and 

FFM using the deuterium dilution technique as a reference. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

173

4.2 METHODOLOGY 

4.2.1 Participants 

A  total  of  948  participants  (492  boys  and  456  girls) were  recruited  from  five 

Asian  countries,  including  China,  Lebanon,  Malaysia,  The  Philippines  and 

Thailand.  In  each  country,  a  non‐random  purposive  sampling  approach  was 

used which aimed  to enrol children encompassing a wide BMI  range  for each 

year of age between 8‐10 yr and each sex. The sample size of each country  is 

shown  in Table 4.1. Ethnicity was determined by  self‐identification  and  those 

whose  parents  were  identified  as  having  the  same  origin  were  included. 

Additional  inclusion  criteria  required  that  participants  be  healthy,  at  Tanner 

stage 1 of puberty, and  free  from any diagnosed medical condition that might 

potentially  interfere with body composition measurement. The study protocol 

was explained  to  the parent(s) and  the children and written consent obtained 

from each child and/or their parent(s).   

In  each  country,  participants  in  each  gender  and  age  group  were  randomly 

divided  into  two  groups,  a  validation  group  (328  boys  and  302  girls)  and  a 

cross‐validation  group  (164  boys  and  154  girls)  (Table  4.1).  There  were  no 

significant  differences  in  age,  height  and  weight  between  validation  and 

cross‐validation groups. 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

174 

Table 4.1. Sample size of validation and cross‐validation group in each country by sex 

Validation   Group 

Cross‐validation group  

Boys  Girls  All  Boys  Girls All 

China  133  98  231  66  49  115 

Lebanon  25  24  49  13  13  26 

Malaysia  69  60  129  34  31  65 

The Philippines  34  39  73  17  20  37 

Thailand  67  81  148  34  41  75 

All  328  302  630  164  154  318 

4.2.2 Anthropometric measurements 

Body height was measured using a portable Holtain stadiometer to the nearest 0.1 

cm.  The  detailed  technique  for  measuring  height  was  described  in  the  section 

3.2.2.2.  Body  weight  was  measured  using  a  SECATM  electronic  scale  (Hamburg, 

Germany)  to  the  nearest  0.1  kg with  participants wearing  only  underwear  after 

urinating  in  the morning. BMI was  calculated  as body weight  (kg) divided by  the 

square of height (m).   

Pubertal status of each participant was assessed according to the criteria of Tanner 

(Tanner & Whitehouse, 1976) by trained investigators.   

4.2.3 Bioelectrical impedance analysis measurement 

A  tetra‐polar  single  frequency  (200μA at 50 kHz) electrical bioimpedance analyzer 

(Imp DF50,  ImpediMed Limited, Australia) was used  to measure  impedance  (Z, Ω), 

resistance (R, Ω) and reactance (Xc, Ω).  In order to reduce the measurement error, 

all participants were asked to follow pre‐test guidelines (Heyward, 1998): 

1) Do not eat or drink within 4 h of the test.   

2) Do not exercise within 12 h of the test. 

3) Urinate within 30 min preceding the test. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

175

BIA measurement was taken on the right side of the body and standardized testing 

procedures followed (Heyward, 1998).   

1) Participant removed all jewellery and shoes and socks; 

2) Participant lay in a fully supine position on a non‐conductive surface in a room 

with normal  ambient  temperature  (~22°C), with  legs  and  arms  abducted  to 

each other and palms flat against the surface.

3) Skin contact areas were cleaned with alcohol pads. 

4) The sensor (proximal) electrodes (a) placed on the dorsal surfaces of the right 

wrist so  that  the upper border of  the electrode bisects  the head of  the ulna 

and  (b) on  the dorsal  surface of  the  ankle  so  that  the upper border of  the 

electrode  bisects  the  medial  and  lateral  malleoli.  A  measuring  tape  and 

surgical marking pen was used to mark these points for electrode placement.       

5) The source (distal) electrodes were placed at the base of the second or third 

metacarpal‐phalangeal  joints  of  the  hand  and  foot  ensuring  at  least  5  cm 

between the proximal and distal electrodes. 

6) Lead wires attached to the appropriate electrodes. 

7) Participants’  legs  and  arms  abducted  to  approximately 45°with no  contact 

between the thighs and between the arms and the trunk. 

8) Measurement  completed  approximately  5 minutes  after  the  participant  lies 

down and relaxes. 

 

Resistance,  reactance, and  impedance were  read directly  from  the device. RI was 

calculated  as  the  square of height  divided by  resistance  (RI  = height  (cm)2/R  (Ω). 

Before each testing session, the device was checked using the test cell provided by 

the manufacturer. 

4.2.4 Deuterium dilution technique 

TBW  was  assessed  by  deuterium  dilution  technique  and  used  as  the  criterion 

method for the estimation of TBW and FFM. A detailed overview of this technique 

was provided in section 3.1.2.3. In brief, a 10% D2O dose of 0.5 g per kg body weight 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

176 

was given orally to the participant after collection of the baseline urine sample. The 

post‐dose  sample was  collected about 5 h after  the administration of dose.  IRMS 

was used to analyse the urine samples and TBW determined from the equation as 

follows: 

TBW (kg) = 041.1

1)(x

EpEs

EtEax

a

TA

 

Subsequently, FFM was derived  from TBW using a hydration coefficient. Lohman’s 

age‐ and gender‐specific constants for hydration of the FFM for children were used 

to calculate FFM (Lohman, 1986). 

4.2.5 Statistical analysis 

BIA measures, TBW, and FFM ≥3.3 internal SD scores were classified as outliers and 

excluded from the final analysis. Descriptive statistics was reported as mean±SD.   

The  total  sample  from  these  five  study  sites  were  randomly  separated  into  a 

validation and cross‐validation group. The validation group was used to develop the 

prediction  equations  for  TBW  and  FFM  and  to  evaluate  the  precision  of  the 

equations.  The  cross‐validation  group was  used  to  evaluate  the  accuracy  of  the 

equations. Precision is the ability to explain the variation of the dependent variables 

within the sample  from which  it was derived. Accuracy evaluates the performance 

of a prediction equation when it is applied to an independent sample. 

In  the  validation  group,  stepwise  multiple  regression  analysis  and  “all‐possible 

subsets” regression procedure were employed to develop BIA equations. TBW and 

FFM derived  from deuterium dilution methods were used as dependent variables 

for  the  development  of  prediction  equations  separately.  The  potential  predictor 

variables included age, sex (male=1, female=0), height, weight, RI, XC, and ethnicity 

(coded  as  four  dummy  variables  for  Lebanese, Malays,  Filipinos  and  Thais  with 

Chinese as the reference category). Potential interactions between ethnicity and RI, 

between sex and RI, and between age and RI were examined. Mallow’s Cp statistic 

(Mallows, 1973) was used as a measure of  the appropriate number of predictors. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

177

High R2 values, small root mean square error (RMSE) and small Cp values indicated 

optimal  models.  These  equations  were  examined  for  the  significance  of  the 

regression  coefficients.  Standardized  regression  coefficients  were  calculated  to 

quantify the independent contribution of predictors. 

The  multiple  regression  equations  developed  from  the  validation  group  were 

cross‐validated on the cross‐validation group. The pure error (PE) calculated as the 

square root of the mean of squares of differences between measured and predicted 

values  was  used  to  assess  the  performance  of  the  prediction  equations  on 

cross‐validation. The smaller the PE, the greater the accuracy of the equation. There 

is  no  criterion  value  for  PE  that  indicted  successful  cross‐validation,  but  the  PE 

should be similar to the value of the RMSE of the same equation from its validation 

(Sun et al., 2003). Moreover, correlation between measured and predicted values 

(Pearson  correlation  coefficient),  the  bias  (difference  between  measured  and 

predicted  values  tested  against  zero  using  paired  t‐test) was  used  to  assess  the 

performance of the equations. Furthermore, the approach of Bland and Altman was 

used  to assess  the agreement between BIA and deuterium dilution methods. This 

statistical  approach  is  recognised  as  the  most  appropriate  way  to  compare  the 

ability of different methods to measure the same parameter (Bland & Altman, 1986). 

Limits  of  agreement  (expressed  as  2  SD  above  and  below  the  bias)  and  the 

dependence  of  the  bias  on  the  mean  of  measured  and  predicted  values  was 

analysed.   

Moreover,  external  BIA  equations  were  chosen  for  cross‐validation  in  our  Asian 

children.  The  criteria  used  to  choose  external  BIA  equations were:  1)  use  single 

frequency  tetra‐polar  BIA  as  the  indirect method;  2)  use  of  FFM  or  TBW  as  the 

outcome measure; 3) developed from Caucasian children; 4) age comparable to our 

participants; 5) developed from both genders; 6) no use of predictors other than age, 

gender, height, weight, and BIA‐based indices. Three FFM equations (Deurenberg et 

al., 1991; Lohman, 1992; Rush et al., 2003) and two TBW equations (Davies & Preece, 

1988;  Kushner  et  al.,  1992) were  obtained.  The  Bland  and Altman  approach was 

used  to assess  the agreement between  the external BIA equations and deuterium 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

178 

dilution methods.   

All statistical analyses were performed with the SAS 8.02 and a two‐tailed P value of 

<0.05 was regarded as statistically significant. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

179

4.3 RESULTS  

The characteristics of participants are shown  in Table 4.2. There were wide ranges 

for height, weight, BMI, TBW, FFM and %BF. The mean BMI was 18.9 kg/m2 with a 

range of 12.2‐34.9 kg/m2. The mean FFM was estimated at 24.4 kg with a range of 

12.5‐48.2 kg and the estimated mean %BF was 27.9% with a range of 5.5‐54.5%. The 

resistance  and  reactance  values  ranged  from 464.1  to 943.4  Ω  and 32.0‐106.1  Ω, 

respectively. 

 

Table 4.2. Characteristics of participants 

  Mean±SD  Range 

Age (y)  9.4±0.8  8‐10 

Height (cm)  135.0±7.8  112.1‐163.1 

Weight (kg)  34.9±10.3  16.7‐ 77.7 

BMI (kg/m2)  18.9±4.1  12.2 ‐ 34.9 

TBW (kg)  18.5±3.8  9.2 ‐ 36.8 

FFM (kg)  24.4±5.1  12.5 ‐ 48.2 

%BF  27.9±9.5  5.5 ‐ 54.5 

Resistance (Ω)  675.1±84.8  464.1‐943.4 

Reactance (Ω)  61.1±7.8  32.0‐106.1 

 

4.3.1 Development of BIA equations 

No  significant  interactions  between  ethnicity  and  RI,  between  sex  and  RI  and 

between ethnicity and sex were found. Therefore, a single equation was developed 

for the whole validation sample. 

4.3.1.1 Prediction equation for FFM 

The results of the regression analysis with FFM as dependent variable are given  in 

Table 3.3. Weight, height, RI, age, sex and ethnicity were all significant predictors of 

FFM.  Of  these  predictors,  weight  entered  the  model  first  and  the  standardized 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

180 

estimate  for weight was  the  largest  in  the model  predicting  FFM.  RI  entered  the 

model second and explained  the second  largest variance of  the model  (Table 3.4). 

The equation for the estimation of FFM accounted for 88.3% of the variation in FFM 

with RMSE 1.7 kg. The final prediction equation of BIA for estimation of FFM was as 

follows: 

FFM (kg) = 0.299×Height2 (cm)/resistance (Ω) + 0.086×Height (cm) + 0.245×Weight (kg) + 

0.260×Age (yr) + 0.901×Sex (male=1, female=0) ‐ 0.415×Ethnicity (Thai 

ethnicity=1, others=0) ‐ 6.952 

4.3.1.2 Prediction equation for TBW 

RI,  weight,  height,  age,  sex  and  ethnicity  were  all  significant  predictors  of  TBW 

(Table 4.3). Of these predictors, the standardized estimate for weight was the largest 

in  the model  predicting  TBW,  following  by  RI  (Table  4.4).  The  equation  for  the 

estimation of TBW accounted for 88.0% of the variation  in TBW with RMSE 1.3 kg. 

The final prediction equation of BIA for estimation of TBW was as follows: 

TBW (kg) = 0.231×Height2 (cm)/resistance (Ω) + 0.066×Height (cm) + 0.188×Weight (kg) + 

0.128×Age (yr) + 0.500×Sex (male=1, female=0) – 0.316×Ethnicity (Thai 

ethnicity=1, others=0) ‐ 4.574 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

181 

 

 

 

Table 4.3. Stepwise multiple regression models for FFM and TBW 

  Weight (kg)  RI (cm2/Ω)  Height (cm) Sex  Thais  Age (y)  Intercepts  R2  RMSE (kg)  C(P) 

FFM                     

  0.442±0.009            8.751±0.324 0.793  2.2  446.5 

  0.247±0.013  0.425±0.022         3.750±0.374 0.867  1.8  80.7 

  0.252±0.012  0.406±0.023   0.765±0.145     3.726±0.367 0.873  1.8  52.5 

  0.239±0.012  0.309±0.027 0.099±0.016 0.905±0.142     ‐6.582±1.687 0.880  1.8  14.8 

  0.243±0.012  0.311±0.027 0.081±0.017 0.913±0.142   0.267±0.101 ‐6.724±1.680 0.881  1.8  9.7 

  0.245±0.012  0.299±0.027 0.086±0.017 0.901±0.141 ‐0.415±0.164  0.260±0.100 ‐6.952±1.675 0.883  1.7  5.3 

TBW                     

  0.337±0.007            6.811±0.244 0.797  1.7  421.9 

  0.191±0.010  0.318±0.017         3.066±0.282 0.869  1.4  55.5 

  0.182±0.010  0.260±0.020 0.062±0.012       ‐3.393±1.297 0.874  1.3  30.4 

  0.184±0.009  0.239±0.021 0.071±0.012 0.505±0.109     ‐4.330±1.292 0.878    10.7 

  0.185±0.009  0.230±0.021 0.074±0.012 0.496±0.108 ‐0.322±0.126    ‐4.509±1.288 0.879  1.3  6.2 

  0.188±0.009  0.231±0.021 0.066±0.013 0.500±0.108 ‐0.316±0.126  0.128±0.077 ‐4.574±1.287 0.880  1.3  5.4 

RI: resistance index=height*height/resistance; RMSE: root mean square error. FFM: fat‐free mass; TBW: total body water; Sex: male=1, female=0.  

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

182 

Table 4.4. Standardized coefficients of the final model for estimation   of FFM and TBW 

  FFM  TBW 

 Standardized estimate 

VIF Standardized estimate 

VIF 

Weight  0.493  3.3  0.497  3.3 

RI  0.335  4.9  0.340  4.9 

Height  0.136  3.9  0.136  3.9 

Sex  0.091  1.1  0.066  1.1 

Thais  ‐0.035  1.0  ‐0.036  1.0 

Age  0.041  1.3  0.027  1.3 

 

4.3.1.3 Ethnic‐specific equations   

Ethnic‐specific prediction equations for FFM and TBW were also developed for the 

five ethnic groups (Table 4.5). Weight and RI were included into each equation and 

similar to prediction equation for FFM and TBW derived from total sample, weight 

explained  the  highest  variance  of  both  FFM  and  TBW,  followed  by  RI  in  each 

ethnic‐specific  prediction  equation.  The  explained  variance  of  the  equation  for 

estimation of  FFM by  the predictor  variables  ranged  from  83.8‐92.5% with RMSE 

ranged  from 1.2‐2.1  kg.  The explained  variance of  the equation  for  estimation of 

TBW  by  the  predictor  variables  ranged  from  83.8‐92.3% with  RMSE  ranged  from 

0.9‐1.6 kg.   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

183 

 

 

 

Table 4.5. BIA prediction equations for FFM and TBW for each ethnic group 

    R2  RMSE (kg) 

FFM       

Chinese  FFM (kg) = 0.276×RI (cm2/Ω) + 0.077×Height (cm) + 0.274×Weight (kg) + 0.471×Age (yr) + 0.718×Sex ‐ 7.854  0.883  1.7 

Lebanese  FFM (kg) = 0.192×RI (cm2/Ω) + 0.227×Height (cm) + 0.187×Weight (kg) + 1.510×Sex ‐ 19.072  0.912  1.2 

Malays  FFM (kg) = 0.353×RI (cm2/Ω) + 0.119×Height (cm) + 0.221×Weight (kg) + 0.572×Sex + 0.081×Xc ‐ 14.261  0.841  2.1 

Filipinos  FFM (kg) = 0.296×RI(cm2/Ω) + 0.363×Weight (kg) + 1.356×Sex + 2.611  0.879  1.5 

Thais  FFM (kg) = 0.598×RI (cm2/Ω) + 0.143×Weight (kg) + 0.322×Age (yr) + 0.566×Sex + 0.051×Xc ‐ 3.849  0.925  1.3 

TBW       

Chinese  TBW (kg) = 0.211×RI (cm2/Ω) + 0.059×Height (cm) + 0.210×Weight (kg) + 0.283×Age (yr) + 0.350×Sex ‐ 5.182  0.880  1.3 

Lebanese  TBW (kg) = 0.154×RI (cm2/Ω) + 0.169×Height (cm) + 0.141×Weight (kg) + 0.953×Sex ‐ 13.944  0.910  0.9 

Malays  TBW (kg) = 0.281×RI (cm2/Ω) + 0.081×Height (cm) + 0.170×Weight (kg) + 0.063×Xc – 9.685  0.838  1.6 

Filipinos  TBW (kg) = 0.222×RI (cm2/Ω) + 0.282×Weight (kg) + 0.898×Sex + 2.152  0.879  1.2 

Thais  TBW (kg) = 0.480×RI (cm2/Ω) + 0.102×Weight (kg) + 0.165×Age (yr) + 0.045×Xc – 2.595  0.923  1.0 

FFM; fat‐free mass; TBW: total body water; RI: resistance  index=height×height/resistance; Xc: reactance; Sex: male=1, female=0; RMSE: root mean square error. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

184 

4.3.1.4 BMI‐specific prediction equations 

BMI‐specific prediction equations  for FFM and TBW were also developed  for each 

BMI category  (Table 4.6). The explained variance of the equation  for estimation of 

FFM  by  the  predictor  variables  ranged  from  77.9‐82.3% with  RMSE  ranged  from 

1.5‐2.2  kg.  The  explained  variance  of  the  equation  for  estimation  of  TBW  by  the 

predictor variables ranged from 77.6‐81.9% with RMSE ranged from 1.1‐1.7 kg. The 

R2 of the equation for obese children were slightly lower than the other two groups 

while RMSE was higher. 

4.3.2 Cross‐validation of the equations 

The  developed  equations were  applied  to  the  cross‐validation  group  to  evaluate 

their accuracy. 

4.3.2.1 Cross‐validation of equations for FFM 

No  significant  difference  between  measured  and  predicted  FFM  for  the  whole 

cross‐validation sample was  found  (Bias =  ‐0.2±1.9 kg, PE = 1.8±2.6 kg). Measured 

FFM  correlated  highly with  predicted  FFM  (r  =  0.94,  P<0.0001)  (Figure  4.1).  The 

difference between measured and predicted FFM plotted against  the mean of  the 

predicted  and  measured  FFM  is  shown  in  Figure  4.2.  The  graph  identified 

approximately 17 participants (5.3%) whose residuals exceeded the 95% confidence 

limits:  4  over‐predicted  and  13  under‐predicted  FFM.  A  marginal  correlation 

between  difference  of measured  and  predicted  FFM  and mean  of measured  and 

predicted  FFM  (r  =  0.110,  P  =  0.051) was  observed.  The  plots  showed  that  the 

prediction  equation  for  estimation  of  FFM  tended  to  overestimate  FFM  at  lower 

level of FFM while underestimate FFM at higher level of FFM.   

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

185 

 

 

 

Table 4.6. BIA prediction equations for FFM and TBW for each BMI category 

    R2  RMSE 

(kg) 

FFM       

BMI z score < 1SD  FFM (kg) = 0.321×RI(cm2/Ω) + 0.387×Weight (kg) + 1.016×Sex +0.317×Age + 0.562 ×Malays – 0.850  0.823 1.5 

BMI z score =1‐2SD  FFM (kg) = 0.196×RI(cm2/Ω) + 0.099×Height (cm) + 0.283×Weight (kg) + 1.333×Sex – 4.962  0.791 1.5 

BMI z score ≥2SD  FFM (kg) = 0.430×RI(cm2/Ω) + 0.277×Weight (kg) ‐ 0.994 ×Thais + 2.162  0.779 2.2 

TBW       

BMI z score < 1SD  TBW (kg) = 0.233×RI (cm2/Ω) + 0.040×Height (cm) + 0.266×Weight (kg) + 0.607×Sex + 0.452×Malays ‐ 2.463  0.819 1.1 

BMI z score =1‐2SD  TBW (kg) = 0.152×RI (cm2/Ω) + 0.080×Height (cm) + 0.204×Weight (kg) + 0.794×Sex – 3.751  0.781 1.1 

BMI z score ≥2SD  TBW (kg) = 0.323×RI (cm2/Ω)+ 0.212×Weight (kg) ‐ 0.720 ×Thais + 1.872  0.776 1.7 

FFM; fat‐free mass; TBW: total body water; RI: resistance index=height×height/resistance; Sex: male=1, female=0; RMSE: root mean square error. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

186 

 Figure  4.1.  Scatter  plot  of  FFM measured  by  D2O  against  estimated  FFM  by  BIA  in  Asian 

children.   

 

Figure 4.2. Difference in FFM measured by D2O and estimated by BIA in Asian children. 

In order  to  ensure  that  the prediction  equation derived  from  the  total  validation 

sample  is  valid  at  each  ethnic  group,  the  predicted  FFM was  compared with  the 

measured  FFM  at  each  ethnic  group.  No  difference  between  measured  and 

Mean + 2SD 

Mean ‐ 2SD 

Mean   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

187

predicted FFM in each ethnic group was found. The bias was ‐0.5 kg, ‐0.3 kg, ‐0.2 kg, 

‐0.1 kg and 0.4 kg  for Chinese, Lebanese, Malays, Filipinos and Thais, respectively, 

and the pure error was 1.8 kg, 1.4 kg, 2.1 kg, 1.5 kg, 1.9 kg, respectively (Table 4.7). 

Predicted FFM correlated highly with measured FFM  in each ethnic group with r of 

0.92‐0.94  (Table 4.8). Figure 4.3‐4.7  shows  the difference between measured and 

predicted  FFM  plotted  against  the mean  of  the  predicted  and measured  FFM  for 

each  ethnic  group.  The  graphs  identified  3.8‐10.8%  participants whose  residuals 

exceeded  the  95%  CI.  The  prediction  equation  for  estimation  of  FFM  tended  to 

overestimate FFM at lower level of FFM while underestimate FFM at higher level of 

FFM  for  Filipinos  and  Thais.  Moreover,  the  predicted  FFM  from  ethnic‐specific 

prediction  equation  was  also  compared  with  the measured  FFM  at  each  ethnic 

group  and  no  significant  differences were  found.  The  bias  and  pure  errors were 

similar to those using equation derived  from total validation sample. For example, 

the  bias  calculated  from  equation  derived  from  total  validation  sample  and 

ethnic‐specific equation was ‐0.5 kg and ‐0.4 kg, respectively, and the PE was 1.8 kg 

and  1.9  kg,  respectively,  for  Chinese  children.  The  concordance  correlation 

coefficients  for measured  FFM  against  predicted  FFM were  also  similar  to  those 

using equation derived from total validation sample in each ethnic group (Table 4.8). 

  

Table 4.7. Comparison of measured FFM with predicted FFM by ethnicity 

Total validation sample equation Ethnic‐specific equation   FFMm (kg) 

FFMp (kg)  Bias (kg) PE (kg) FFMp(kg)  Bias (kg)  PE (kg)

Chinese  25.5±4.9  26.0±4.9  ‐0.5±1.8 1.8±2.5 25.9±5.0  ‐0.4±1.8  1.9±2.5

Lebanese  24.2±4.0  24.5±4.1  ‐0.3±1.4 1.4±2.0 24.5±4.1  ‐0.2±1.7  1.7±2.5

Malays  23.6±6.0  23.8±5.8  ‐0.2±2.1 2.1±2.7 23.8±5.5  ‐0.2±2.1  2.0±2.8

Filipinos  24.0±3.9  24.1±3.3  ‐0.1±1.5 1.5±1.9 24.0±3.7  0.0±1.5  1.5±1.9

Thais  23.8±5.5  23.5±4.9  0.4±1.8  1.9±3.1 23.2±4.9  0.7±2.0  2.1±3.7

FFMm: measured  FFM  by  D2O;  FFMp:  predicted  FFM  by  equation.  No  significant  differences between measured and predicted FFM at each ethnic groups by paired t‐test (P >0.05) 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

188

 

 

Table 4.8. Pearson correlation coefficients between measured and predicted FFM and between bias and mean FFM by ethnicity 

Total validation sample equation    Ethnic‐specific equation 

FFMm vs FFMp  FFMd vs FFMmean    FFMm vs FFMp  FFMd vs FFMmean  

Coefficient  P value Coefficient  P value    Coefficient  P value Coefficient  P value

Chinese  0.94  <0.0001 0.004  0.963    0.93  <0.0001 ‐0.067  0.476 

Lebanese  0.94  <0.0001 ‐0.071  0.729    0.92  <0.0001 ‐0.091  0.657 

Malays  0.94  <0.0001 0.126  0.319    0.94  <0.0001 0.247  0.047 

Filipinos  0.92  <0.0001 0.382  0.020    0.92  <0.0001 0.090  0.587 

Thais  0.95  <0.0001 0.333  0.004    0.93  <0.0001 0.280  0.015 

FFMm: measured FFM by D2O; FFMp: predicted FFM by equation; FFMd: measured FFM minus predicted FFM. FFMmean: mean of   measured FFM and predicted FFM.

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

189

 

Figure 4.3. Difference  in FFM measured by D2O and estimated by BIA  in Chinese children. 

   

 

Figure 4.4. Difference in FFM measured by D2O and estimated by BIA in Lebanese children. 

Mean ‐ 2SD 

Mean 

Mean + 2SD 

Mean ‐ 2SD 

Mean + 2SD 

Mean   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

190 

 

Figure  4.5. Difference  in  FFM measured by D2O  and  estimated by BIA  in Malay children. 

   

 

Figure 4.6. Difference  in FFM measured by D2O and estimated by BIA  in Filipino children. 

Mean ‐ 2SD 

Mean  

Mean + 2SD 

Mean + 2SD 

Mean   

Mean ‐ 2SD 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

191

 

Figure  4.7.  Difference  in  FFM measured  by  D2O  and  estimated  by  BIA  in  Thai children. 

 

The predicted FFM using prediction equations derived from total validation sample 

was  compared  with  the  measured  FFM  at  each  BMI  category  to  ensure  this 

prediction  equation  was  valid  for  each  BMI  category.  No  difference  between 

measured and predicted FFM in each BMI category was found. The PE in lower BMI z 

score was  slightly  lower  than  that  in  higher  BMI  z  score,  indicating  slight  higher 

accuracy of  the equations  for  lean  children  (Table 4.9). Figures 4.8‐4.10  show  the 

difference between measured and predicted FFM plotted against  the mean of  the 

predicted and measured FFM for each BMI category. The graphs identified 6.0‐9.5% 

participants whose  residuals  exceeded  the  95%  confidence  limits.  The  prediction 

equation for estimation of FFM tended to overestimate FFM at  lower  level of FFM 

while  underestimate  FFM  at  higher  level  of  FFM  for  higher  BMI  categories. 

Moreover,  the  predicted  FFM  from  BMI‐specific  prediction  equation  was  also 

compared  with  the  measured  FFM  at  each  BMI  category  and  no  significant 

differences were  found.  The  bias  and  PEs  were  similar  to  those  using  equation 

derived from total validation sample. For example, the bias calculated from equation 

derived  from  total validation  sample and ethnic‐specific equation was  ‐0.1 kg and 

0.0 kg, respectively, and the PE was 1.4 kg and 1.4 kg, respectively, for participants 

Mean ‐ 2SD 

Mean+ 2SD 

Mean   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

192 

with  BMI  z  score  less  than  1  SD.  The  concordance  correlation  coefficients  for 

measured FFM against predicted FFM were high in each BMI category (r = 0.88‐0.91) 

and  similar  to  those  between measured  FFM  and  predicted  FFM  using  equation 

derived from total validation sample(r = 0.86‐0.89) (Table 4.10). 

  

Table 4.9. Comparison of measured FFM with predicted FFM by BMI category 

Total sample equation  BMI‐specific equation   FFMm 

FFMp (kg)  Bias (kg) PE (kg) FFMp (kg) Bias (kg)  PE (kg) 

<1SD (n=167)  21.2±3.0 21.3±2.9  ‐0.1±1.4 1.4±1.9 21.2±2.9 0.0±1.5  1.4±1.9 

1‐2SD (n=56)  25.7±4.0 25.9±3.4  ‐0.2±1.8 1.8±2.5 26.0±3.1 ‐0.3±1.9  1.9±2.6 

≥2SD (n=95)  29.3±4.7 29.6±4.1  ‐0.3±2.3 2.4±3.2 29.4±4.4 ‐0.1±2.5  2.5±3.6 

FFMm: measured  FFM  by  D2O;  FFMp:  predicted  FFM  by  equation.  No  significant  differences between measured and predicted FFM at each BMI category by paired t‐test (P >0.05) 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

193 

  

 

Table 4.10. Pearson correlation coefficients between measured and predicted FFM by ethnicity and BMI category 

Total validation sample equation    BMI‐specific equation 

FFMm vs FFMp  FFMd vs FFMmean    FFMm vs FFMp  FFMd vs FFMmean  

Coefficient  P value Coefficient  P value    Coefficient  P value Coefficient  P value

<1SD  0.88  <0.0001 0.125  0.107    0.86  <0.0001 0.097  0.212 

1‐2SD  0.90  <0.0001 0.333  0.012    0.87  <0.0001 0.461  0.000 

≥2SD  0.86  <0.0001 0.256  0.012    0.82  <0.0001 0.096  0.355 

FFMm: measured FFM by D2O; FFMp: predicted FFM by equation; FFMd: measured FFM minus predicted FFM. FFMmean: mean of measured FFM and predicted FFM. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

194 

 

Figure 4.8. Difference  in FFM measured by D2O and estimated by BIA  in children with BMI z score <1 SD. 

   

 

Figure 4.9. Difference  in FFM measured by D2O and estimated by BIA  in children with BMI z score 1‐2 SD. 

 

Mean ‐ 2SD 

Mean   

Mean + 2SD 

Mean + 2SD 

Mean 

Mean ‐ 2SD 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

195

 

Figure 4.10. Difference in FFM measured by D2O and estimated by BIA in children with BMI z score ≥2 SD. 

 

4.3.2.2 Cross‐validation of equations for TBW 

No  significant  difference  between  measured  and  predicted  TBW  for  the  whole 

cross‐validation sample was  found  (Bias =  ‐0.1±1.4 kg, PE = 1.4±2.0 kg). Measured 

TBW correlated highly with predicted TBW  (r = 0.94, P<0.0001)  (Figure 4.11). The 

difference between measured and predicted TBW plotted against the mean of the 

predicted  and  measured  TBW  is  shown  in  Figure  4.12.  The  graph  identified 

approximately 19 participants (6.0%) whose residuals exceeded the 95% confidence 

limits:  6  over‐predicted  and  13  under‐predicted  FFM.  Significant  correlation 

between  difference  of measured  and  predicted  TBW  and mean  of measured  and 

predicted TBW  (r = 0.115, P = 0.041) was observed. Similar to prediction equation 

for  estimation  of  FFM,  the  prediction  equation  for  estimation  of  TBW  tended  to 

overestimate TBW at lower level of TBW while underestimate TBW at higher level of 

TBW.   

Mean ‐ 2SD 

Mean   

Mean + 2SD

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

196 

 

Figure 4.11. Scatter plot of measured TBW by D2O against predicted TBW by BIA in Asian children 

 

 

 

Figure 4.12. Difference  in TBW measured by D2O and estimated by BIA  in Asian children. 

Mean + 2SD 

Mean ‐ 2SD 

Mean 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

197

The predicted TBW  from  the prediction equation derived  from  the  total validation 

sample was compared with the measured TBW at each ethnic group to ensure this 

equation  is valid for each ethnic group. Similar to the results of TBW, no difference 

between measured and predicted TBW in each ethnic group was found (Table 4.11). 

The difference between measured and predicted TBW plotted against the mean of 

the predicted and measured TBW for each ethnic group is shown in Figure 4.13‐4.17. 

The  graph  identified  3.8‐8.1%  participants  whose  residuals  exceeded  the  95% 

confidence  limits.  The  prediction  equation  for  estimation  of  TBW  tended  to 

overestimate TBW at lower level of TBW while underestimate TBW at higher level of 

TBW  for  both  Filipinos  and  Thais. Moreover,  there was  no  significant  difference 

between  the  predicted  TBW  from  ethnic‐specific  prediction  equation  and  the 

measured TBW at each ethnic group  (Table 4.11). The bias and PE using equation 

derived  from  total  validation  sample  were  similar  to  those  using  ethnic‐specific 

equations.  The  concordance  correlation  coefficients  for  measured  TBW  against 

predicted FFM using equation derived  from  total validation  sample  in each ethnic 

group were high  (r = 0.92‐0.94) and similar  to  those between measured TBW and 

predicted FFM using ethnic‐specific equation (r = 0.91‐0.94) (Table 4.12). 

 

Table 4.11. Comparison of measured TBW with predicted TBW by ethnicity 

Total validation sample equation 

Ethnic‐specific equation  

TBWm 

(kg)  TBWp(kg) Bias(kg) PE(kg) TBWp(kg) Bias (kg)  PE (kg)

Chinese  19.5±3.7  19.9±3.7 ‐0.4±1.4 1.4±1.9 19.8±3.8 ‐0.3±1.4  1.4±1.9

Lebanese  18.6±3.0  18.8±3.1 ‐0.2±1.1 1.1±1.6 18.7±3.1 ‐0.1±1.3  1.3±1.9

Malays  18.1±4.6  18.2±4.3 ‐0.1±1.6 1.5±2.1 18.3±4.2 ‐0.1±1.6  1.6±2.2

Filipinos  18.4±3.0  18.5±2.5 ‐0.1±1.2 1.2±1.5 18.4±2.9 ‐0.0±1.2  1.2±1.5

Thais  18.3±4.2  18.0±3.8 0.3±1.4 1.4±2.3 17.9±3.7 0.5±1.5  1.6±2.9

TBWm: measured TBW by D2O; TBWp: predicted TBW by equation. No significant differences between measured and predicted TBW at each ethnic groups by paired t‐test (P >0.05) 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

198

 

 

Table 4.12. Pearson correlation coefficients between measured and predicted TBW and between bias and mean TBW by ethnicity 

Total validation sample equation    Ethnic‐specific equation 

TBWm vs TBWp  TBWd vs TBWmean    TBWm vs TBWp  TBWd vs TBWmean  

Coefficient  P value Coefficient  P value    Coefficient  P value Coefficient  P value

Chinese  0.93  <0.0001 0.015  0.871    0.93  <0.0001 ‐0.051  0.589 

Lebanese  0.93  <0.0001 ‐0.076  0.711    0.91  <0.0001 ‐0.080  0.699 

Malays  0.94  <0.0001 0.127  0.314    0.94  <0.0001 0.231  0.063 

Filipinos  0.92  <0.0001 0.368  0.025    0.92  <0.0001 0.077  0.651 

Thais  0.94  <0.0001 0.339  0.003    0.93  <0.0001 0.347  0.002 

TBWm: measured TBW by D2O; TBWp: predicted TBW by equation; TBWd: measured TBW minus predicted TBW; TBEmean: mean of measured TBW and predicted TBW. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

199

 

Figure 4.13. Difference in TBW measured by D2O and estimated by BIA in Chinese children. 

 

 

 

Figure 4.14. Difference in TBW measured by D2O and estimated by BIA in Lebanese children. 

 

Mean ‐ 2SD 

Mean   

Mean + 2SD

Mean ‐ 2SD 

Mean   

Mean + 2SD 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

200 

 

Figure 4.15. Difference  in TBW measured by D2O and estimated by BIA  in Malay children. 

 

 

 

Figure 4.16. Difference in TBW measured by D2O and estimated by BIA in Filipino children. 

 

Mean ‐ 2SD 

Mean   

Mean +2SD 

Mean ‐ 2SD 

Mean   

Mean + 2SD 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

201

 

Figure  4.17. Difference  in  TBW measured  by D2O  and  estimated  by  BIA  in  Thai children. 

 

The predicted TBW using prediction equations derived from total validation sample 

was  also  compared with  the measured  TBW  at each BMI  category  to ensure  this 

prediction  equation  are  valid  for  each  BMI  category.  No  difference  between 

measured and predicted TBW in each BMI category was found. The PE in lower BMI 

z score was slightly  lower than that  in higher BMI z score (1.1 kg, 1.4 kg, 1.8 kg for 

BMI z score <1 SD, 1‐2 SD, ≥2 SD, respectively), indicating slightly higher accuracy of 

the  equation  for  lean  children.  The  difference  between measured  and  predicted 

TBW plotted against the mean of the predicted and measured TBW for each ethnic 

group  is  shown  in  Figure  4.18‐4.20.  The  graph  identified  6.0‐9.5%  participants 

whose  residuals exceeded  the 95%  confidence  limits.  The prediction equation  for 

estimation  of  TBW  tended  to  overestimate  TBW  at  lower  level  of  TBW  while 

underestimate  TBW  at  higher  level  of  TBW  for  higher  BMI  categories. Moreover, 

there  were  also  no  significant  differences  between  the  predicted  values  from 

BMI‐specific  prediction  equation  and  the measured  values  at  each  BMI  category. 

The bias and PEs using equation derived from total validation sample were similar to 

those  using  BMI‐specific  equations  (Table  4.13).  The  concordance  correlation 

Mean ‐ 2SD 

Mean   

Mean + 2SD

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

202 

coefficients for measured TBW against predicted TBW using equation derived from 

total validation sample in each BMI category were high (r = 0.87‐0.89) and similar to 

those between measured TBW and predicted TBW using BMI‐specific equation (r = 

0.87‐0.91) (Table 4.14). 

 

Table 4.13. Comparison of measured TBW with predicted TBW by BMI category 

Total validation sample equation BMI‐specific equation   TBWm 

TBWp (kg)  Bias (kg) PE (kg) TBWp (kg) Bias (kg)  PE (kg) 

< 1SD  16.3±2.3  16.3±2.1  0.0±1.1 1.1±1.5 16.3±2.2 ‐0.0±1.1  1.1±1.4 

1‐2SD  19.7±3.0  19.9±2.5  ‐0.2±1.4 1.4±2.0 20.0±2.3 ‐0.5±1.5  1.5±2.0 

≥2SD  22.5±3.5  22.7±3.1  ‐0.2±1.8 1.8±2.4 22.5±3.4 0.1±1.9  1.9±2.7 

TBWm: measured TBW by D2O; TBWp: predicted TBW by equation. No  significant differences between measured and predicted TBW at each BMI category by paired t‐test (P >0.05). 

 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

203 

    

Table 4.14. Pearson correlation coefficients between measured and predicted TBW by BMI category 

Total validation sample equation    BMI‐specific equation 

TBWm and TBWp  TBWd and TBWmean    TBWm and TBWp  TBWd and TBWmean  

Coefficient  P value Coefficient  P value    Coefficient  P value Coefficient  P value

< 1SD  0.88  <0.0001 0.133  0.086    0.88  <0.0001 0.105  0.178 

1‐2SD  0.89  <0.0001 0.360  0.007    0.91  <0.0001 0.485  0.000 

≥2SD  0.87  <0.0001 0.264  0.010    0.87  <0.0001 0.108  0.286 

TBWm: measured TBW by D2O; TBWp: predicted TBW by equation; TBWd: measured TBW‐ predicted TBW; TBWmean: (measured TBW + predicted TBW)/2. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

204 

 

Figure 4.18. Difference in TBW measured by D2O and estimated by BIA in children with BMI z score <1 SD. 

  

 

Figure 4.19. Difference in TBW measured by D2O and estimated by BIA in children with BMI z score 1‐2 SD. 

  

Mean + 2SD 

Mean   

Mean ‐ 2SD 

Mean + 2SD 

Mean   

Mean ‐ 2SD 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

205

 

Figure 4.20. Difference in TBW measured by D2O and estimated by BIA in children with BMI z score ≥2 SD. 

 

4.3.3 Cross‐validation of external BIA prediction equations 

The cross‐validation of selected three FFM equations and 2 TBW equations is shown 

in Table 4.15. The predicted FFM was significant higher than measured FFM for the 

three  equations  developed  by  Deurenberg  et  al.  (1991),  Rush  et  al.  (2003)  and 

Lohman (1992), respectively and significant correlation between bias and mean FFM 

was found for the two former equations with r of ‐0.503 and ‐0.311, respectively.   

The TBW equation developed by Davies & Preece  (1988) under‐predicted TBW  for 

our  Asian  children with  a  bias  of  2.3  kg  and  1.7  kg,  respectively  and  significant 

correlation between bias and mean TBW was found for the two equations with r of 

‐0.486 and 0.343, respectively. The equation developed by Kushner et al. (1992) for 

the estimation of TBW performed well  in Asian children with a bias of 0.2 kg and 

without systematic error. 

 

Mean + 2SD 

Mean ‐ 2SD 

Mean   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

206

    

Table 4.15. Bias of external BIA equations derived from Caucasian children for the assessment of FFM and TBW in Asian children 

 Age (yr) 

Equation Bias   (kg) 

Limits of agreement (kg)

FFM           

Deurenberg et al (1991)  7‐15  FFM = ‐6.48 + 0.406×RI + 0.360×Weight + 5.58×Height (m) + 0.56×Gender    ‐1.3±2.3*  ‐5.9 to 3.3  ‐0.503# 

Lohman et al (1992)  8‐15  FFM = 0.62×RI + 0.21×Weight + 0.10×Xc + 4.2  ‐10.6±2.0* ‐14.6 to ‐6.6  ‐0.061 

Rush et al (2003)  5‐14  FFM = 1.166 + 0.622×RI + 0.234×Weight  ‐2.4±2.1*  ‐6.6 to 1.8  ‐0.311# 

TBW           

Kushner et al (1992)  6‐10  TBW = 0.593×RI + 0.065×Weight + 0.04    ‐0.2±1.6  ‐3.8 to 3.0  ‐0.061 

Davies et al (1988)  5‐17  TBW = 0.5 + 0.6×RI    2.3±5.4*  ‐8.5 to 13.1  ‐0.486# 

* Significant difference between measured values and predicted values from BIA equations by paired t‐test (P <0.001) # Significant correlation between bias (measured‐predicted) and mean of measured value and predicted value by Pearson’s correlation (P <0.001).   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

207

4.4 DISCUSSION 

The main purpose of the current study was to develop a BIA prediction equation for 

the  estimation  of  body  composition  in  Asian  children  aged  8  to  10  y.  To  our 

knowledge, this is the first study to develop a BIA equation across Western, Eastern 

and  South‐East  Asian  groups.  A  FFM  and  TBW  equation was  developed  for  our 

participants, respectively. FFM and TBW were used as our outcome variables rather 

than FM or %BF because of the functional relationship between resistance and the 

hydrated lean tissue of the body. The developed FFM equation in the current study 

was with R2 of 0.883 and RMSE of 1.7 kg and the TBW equation was with R2 of 0.88 

and RMSE of  1.3  kg.  These  results  compare  favourably with  those  reported  from 

other  studies  using  the  deuterium  dilution  technique  as  the  criterion  method. 

Previous  BIA  equations  for  estimating  TBW  in  children  and  adolescents  showed 

multiple  regression  coefficients  (R2) ranging  from  0.65  to  0.99  and  RMSE  ranging 

from 0.41  to 3.81 kg  for TBW as  reviewed by Nielsen et al.  (2007). The R2  ranged 

from  0.87  to  0.96  and  RMSE  ranging  from  2.4  to  2.7  kg  for  FFM  in  previous BIA 

equations for FFM (Rush et al., 2003; Wickramasinghe et al., 2008). Our prediction 

equation showed ideal predictive accuracy when Lohman’s classification system for 

prediction errors (1992) was used (Table 2.10).     

Our study demonstrates the ethnic effect on the relationship between RI and TBW 

and FFM. The  inclusion of ethnicity  into  the equation  improved  the estimation of 

FFM and TBW in Thai children. Thai children had less ‐0.4 kg for FFM and ‐0.3 kg for 

TBW than Chinese, Lebanese, Malays and Filipinos at a given RI, height, weight, age 

and sex. Some studies have shown the advantage of including race in BIA prediction 

equations (Going et al., 2006; Haroun et al., 2010; Sluyter et al., 2010). Ignoring the 

race effect would result in under‐estimation of FFM by 1.6 kg in black girls (Going et 

al., 2006), 1.8 kg  in Maori and Pacific boys and 1.6 kg  in Pacific girls (Sluyter et al., 

2010) and 1.5 kg in South Asian girls and 1.3 kg in South Asian boys (Haroun et al., 

2010). Several factors can explain the ethnic difference in the relationship between 

BIA  impedance or  resistance and FFM or TBW. Firstly, differences  in  relative  limb 

length might have an effect on the estimation of FFM and TBW by BIA. It has been 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

208 

shown  that  the  contribution  of  the  limbs  to  total  body  impedance  is  not 

proportional  to  the amount of body water  in  these body segments  (Baumgartner, 

Chumlea & Roche, 1989; Fuller & Elia 1989). The  total body  impedance  is  largely 

determined by  limb  impedance and  the  longer  the  limbs are,  the higher  the  total 

impedance  (Bracco et al., 1996; Deurenberg, Deurenberg‐Yap &  Schouten, 2002). 

Those  who  have  a  higher  relative  leg/arm  length  will  have  a  higher 

resistance/impedance, and thus have a  lower RI at a given FFM. This will result  in 

underestimation of FFM and TBW  (Snijder, Kuyf & Deurenberg, 1999). The ethnic 

difference  in  relative  length has been  shown by  some  studies  (Deurenberg et al., 

1999; Gallagher  et  al.,  1996; Gurrici  et  al.,  1999; Norgan,  1994a).  Blacks  have  a 

higher relative  leg  length than whites, who  in turn are higher than Asian. Data on 

differences  in  relative  leg  length  among Asian  children  from different origins  are 

limited, however, Deurenberg et al. (2002) showed that Indian adults had a higher 

relative  leg  length  than  Chinese  and  Malays  (0.47,  0.45,  0.46,  respectively,  for 

females; 0.48, 0.47 and 0.46 for males, respectively). Gurrici et al. (1999) also found 

that  Chinese  Indonesians  have  a  higher  relative  sitting  height  than  Malay 

Indonesians.  Furthermore,  the  ethnic  difference  in  TBW  distribution  can  also 

influence the estimation of FFM and TBW by single frequency BIA. Single frequency 

BIA at 50 kHz primarily reflects the ECW space (Ellis et al., 1999). Those who have 

higher relative extracellular water (lower ratio of  intra‐ to extra‐cellular water) will 

have a  lower resistance when measured by single frequency BIA, thus the term RI 

will  be  higher  for  a  given  FFM/TBW  and  body  weight.  This  will  result  in 

overestimation  of  TBW/FFM. Deurenberg  et  al.  (2002)  found  Indian  females  had 

significant lower ECW/TBW than Chinese and Malays (0.44, 0.46, 0.46, respectively) 

and  no  significant  difference  was  found  between  Chinese  and  Malays.  After 

controlling for the difference in body water distribution and body build, the bias of 

estimation  FFM  disappears  (Deurenberg  et  al.,  2002).  Hence,  the 

population‐specific BIA prediction equations were commonly  recommended when 

applying BIA  to predict body composition due  to  these ethnic differences  in body 

composition and body build  (Kyle et al., 2004; Lohman et al., 2000; Nielsen et al., 

2007). Our  results  confirmed  the  necessity  for  population‐specific  BIA  equations. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

209

We cross‐validated  the external equations derived  from Caucasian children  in our 

participants  and most  of  these  equations  overestimated  FFM  for  Asian  children 

(Table  4.15).  Lohman  et  al.  (2000)  also  showed  that  published  BIA  equations 

developed in white children under‐predicted %BF in American Indian children.   

Weight was  included  into both FFM and TBW prediction equations. As determined 

by  standardized  regression  coefficients,  weight  contributed more  than  RI  to  the 

prediction  of  FFM  and  TBW, which  is  in  line with  another  study  (Kriemler  et  al., 

2009).  The  reason  for  the  inclusion  of  body  weight  is  that  water  is  the  most 

abundant compartment  in the body, making up approximately 65% of body weight 

for 8 to 10‐year‐old children (Fomon et al., 1982).   

Apart from RI and weight, sex and age was also a predictor of TBW and FFM in our 

study.  This  can  be  explained  by  differences  in  body  water  distribution  between 

males and females, and between ages as well. In general females have a higher ratio 

of  extracellular  water  to  total  body  water  (Fomon  et  al.,  1982),  thus  the  body 

resistance measured by single‐frequency BIA at 50 kHz will be lower and the term RI 

will  be  higher  for  a  given  FFM  and  body  weight  in  females  than  males.  The 

distribution of body water changes toward a  lower relative amount of extracellular 

water with the increase of age during childhood (Fomon et al., 1982). Hence, older 

children will have a higher resistance (lower RI) than younger children at the same 

FFM level (Deurenberg et al., 1990). 

The accuracy of an equation usually  reduces when  it  is applied  to other  samples. 

Therefore,  it  is necessary to cross‐validate to confirm the validity of the prediction 

equation. Our cross‐validation results indicated that the predicted values correlated 

with the measured values very highly (r = 0.94 for FFM and TBW) and the pure error 

was low (1.8 kg for FFM and 1.4 kg for TBW) with no significant difference between 

predicted  and measured  values. Moreover,  the  limits  of  agreement  assessed  by 

Bland‐Altman  approach were  very  small  and  comparable  to  those  from  previous 

studies  (Deurenberg  et  al.,  1991; McClanahan  et  al.,  2009;  Sluyter  et  al,  2010).   

However,  it must be noted  that application of Bland‐Altman analysis  showed  that 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

210 

there may be a potential systematic bias in applying the equation. More specifically, 

there is a trend for over‐prediction in participants of low FFM and under‐prediction 

in  participants  of  high  FFM.  Previous  studies  have  also  found  that  the  bias was 

dependent on  the  level  of  body  fat  (Deurenberg  et  al.,  1991; McClanahan  et  al., 

2009). The lower accuracy of BIA in obese subjects might be explained by the body 

water distribution changing with the increase of body fat. The obese subjects have a 

higher  relative  amount  of  extracellular  water  than  the  lean  (Ritz  et  al.,  2008; 

Sartorio  et  al.,  2005; Wang &  Pierson  Jr,  1976).  BIA  impedance will  therefore  be 

lower  in  the obese at a given FFM and body weight and  the general BIA equation 

will  overestimate  the  FFM  and  TBW  in  the  obese  (Deurenberg  et  al.,  1991). 

Moreover,  Baumgartner  et  al.  (1998)  found  that  adipose  tissue  could  affect 

measured  resistance  when  the  volume of  adipose  tissue  is  greater  than muscle 

volume  which  resulted  in  a  slight  overestimation  of  FFM  by  3  kg  when  a  BIA 

equation derived  for non‐obese  female  subjects was  applied. So we  assessed  the 

accuracy of  the  FFM  and TBW  general equation derived  from  the  total  validation 

group for each BMI category. The predicted values did not differ from the measured 

values at each BMI category although the predicted values were slightly higher than 

measured  values  and  the  standard  deviation  of  bias  was  larger  in  higher  BMI 

category  (difference  between  measured  and  predicted  FFM  was  ‐0.1±1.5  kg, 

‐0.3±1.8  kg  and  ‐0.3±2.4  kg  for  BMI  z  score  <1  SD,  1‐2  SD,  ≥2  SD,  respectively; 

difference between measured and predicted TBW was 0.0±1.1 kg,  ‐0.1±1.4 kg and 

‐0.2±1.8 kg for BMI z score <1 SD, 1‐2 SD and ≥2 SD, respectively). Meanwhile, high 

correlation  coefficients  between  predicted  and  measured  values,  and  low  pure 

errors were also  found  in each BMI category. Furthermore, BMI‐specific equations 

were  also  developed  in  our  study.  However,  the  bias  between  measured  and 

predicted  values  from  BMI‐specific  equations  showed  similar  SD  of  bias,  the 

correlation  coefficients  between  predicted  and measured  values  and  pure  errors. 

Therefore, the general equation gave the same and valid result for children across a 

wide BMI range. Moreover, the accuracy of the FFM and TBW equation derived from 

the total validation groups was assessed for each ethnic group in the current study. 

No significant difference between predicted values and measured values was found 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

211

in  each  ethnic  group.  We  also  observed  high  correlation  coefficients  between 

predicted  and  measured  values  and  low  PEs  in  each  ethnic  group,  which  are 

comparable  with  those  from  cross‐validation  of  the  derived  ethnic‐specific 

equations. These results  indicated that the general equation derived from the total 

validation  groups  performed  as well  as  the  ethnic‐specific  equations  and  can  be 

used as universal equation for the five ethnic groups.     

It  is essential to mention that technical errors might contribute to the bias. Errors 

associated with BIA measurement include instrumentation, body position, electrode 

placement,  subject  factors  (eating, being dehydrated, exercise) and environmental 

temperature (Heyward, 1998; Hills et al., 2001; Houtkooper et al., 1996). Errors for 

the isotope dilution technique include variations in the physiological fluid measured, 

equilibration time of the isotope, water changes during equilibration, correction for 

isotopic  dilution  space,  and  the method  for measuring  the  isotopic  enrichment 

following equilibration  (Lohman, 1992). Therefore  in  the  current  study,  the  same 

instruments were  used  and  standard  operating  procedures  followed  by  research 

groups in each country. 

There are several  limitations to our study. Firstly, our participants were purposively 

selected  to obtain a wide  range of BMI and were not a  representative  sample  for 

each ethnicity. However,  for a validation study,  it  is better to have a wide range  in 

body fat in the study sample. Secondly, the deuterium dilution technique was used 

as  the  criterion  method  in  our  study  and  FFM  was  derived  on  the  basis  of  a 

two‐component  model  considering  the  ethnic  difference  in  hydration  of  FFM. 

However,  the deuterium dilution  technique  is  the gold  standard  for estimation of 

TBW and is also the only option for the remote measurement of body composition 

with high precision. Finally, the same constants for hydration were used across the 

five groups in our study although previous studies have shown an ethnic difference 

in body water distribution among adults. However, no data is available on hydration 

constants for Asian children. 

In conclusion, the BIA prediction equations for FFM and TBW developed in our study 

and are valid  for use  in Chinese, Lebanese, Malay, Filipino and Thai children aged 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

212 

8‐10  y  with  a  wide  range  of  BMI  from  12.2‐34.9  kg/m2.  Ethnicity  entered  the 

equations  and  our  equations  performed  better  than  those  developed  in  white 

children,  indicating  that  ethnicity  is  very  important  in  the  generation  of  BIA 

prediction equations. 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

213

CHAPTER 5 OBESITY AND THE METABOLIC SYNDROME IN CHILDREN 

5.1 THE ASSOCIATION OF OBESITY WITH THE METABOLIC SYNDROME IN CHINESE CHILDREN 

5.1.1 Introduction   

The metabolic  syndrome describes  the  clustering of  central obesity, dyslipidaemia 

(raised  triglycerides  and/or  low‐  or  high‐density  lipoprotein),  hyperinsulinaemia, 

impaired glucose tolerance and elevated blood pressure (Alberti et al., 2005). People 

with metabolic syndrome are two to three times as  likely to have a heart attack or 

stroke  and  five  times  as  likely  to  develop  type  2  diabetes  compared with  people 

without  the  syndrome,  therefore  it  is  a  clear  indicator  of  adult  morbidity  and 

all‐cause mortality  (Alberti  et  al.,  2005; Haffner  et  al.,  1992;  Isomaa  et  al.,  2001; 

Trevisan  et  al.,  1998).  Paediatric  metabolic  syndrome  can  also  increase 

cardiovascular  risk  (Ronnemaa  et  al.,  1991)  and  can  track  from  childhood  to 

adulthood (Duncan et al., 2004).   

Some  studies have  indicated  that obese  children have a higher  risk  for paediatric 

metabolic  syndrome  compared with  children who are normal‐weight  (Cook et al., 

2003; de Ferranti et al., 2004; Reinehr et al., 2007; Weiss et al., 2004; Yoshinaga, 

Tanaka,  &  Snimago,  2005). With  the  rapid  increase  of  obesity, more  and more 

children are at risk of developing the metabolic syndrome. In China, the prevalence 

of paediatric overweight and obesity  increased three times from 1982 to 2002 and 

about 12 million Chinese children were overweight and obese in 2002 (Li, Schouten 

et al., 2008). However, a limited number of studies have explored the prevalence of 

the  metabolic  syndrome  in  Chinese  overweight  or  obese  children  and  the 

association  of  obesity with  the metabolic  syndrome. Moreover,  there  are  ethnic 

differences  in  the susceptibility  to metabolic risk  factors such as hypertension and 

insulin  resistance  (Arslanian  et  al.,  1997;  Huxley  et  al.,  2008;  Ke  et  al.,  2009; 

Whincup et al., 2002, 2005; Zhu et al., 2005). Therefore, the specific purposes of this 

study were to determine the prevalence of the metabolic syndrome among Chinese 

overweight and obese children and  to explore  the association of obesity with  the 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

214 

metabolic syndrome.   

5.1.2 Methodology 

5.1.2.1 Participants 

A total of 1408 elementary school children (608 boys and 800 girls) aged 6‐12 years 

were recruited from four cities in China, including Liaoyang in the Northeast, Beijing 

and  Tianjin  in  the  North,  and  Guangzhou  in  the  South  in  2007.  Of  these,  867 

children were normal‐weight, 333 children were overweight and 508 children were 

obese. Written consent was obtained from both children and their parents. 

5.1.2.2 Anthropometric measurements       

Height  was measured  using  a  stadiometer  to  the  nearest  0.1  cm  in  bare  feet. 

Weight  was  measured  to  the  nearest  0.1  kg  with  a  balance‐beam  scale  with 

participants wearing lightweight clothing. The BMI (kg/m2) was calculated as weight 

(kg) divided by the square of height  (m). The criterion developed by the Group of 

China Obesity Task Force (2004) was used to define overweight and obesity based 

on age‐ and gender‐specific BMI. WC was measured  to  the nearest 0.1 cm at  the 

mid‐point between  the  lower costal border and  the  top of  the  iliac crest with  the 

measurement taken at the end of a normal expiration.   

5.1.2.3 Metabolic variables measurements   

Blood  pressure  was  measured  on  the  study  morning  using  a  random‐zero 

sphygmomanometer after the participant rested for 5‐min in a seated position. Two 

resting blood pressure measurements were taken to the nearest 2 mmHg, and the 

first  and  fifth  Korotkoff  sounds  were  used  to  represent  the  SBP  and  DBP, 

respectively. 

A venous blood sample of 5 mL was collected from each participant in the morning 

after an overnight  fast. Serum glucose  concentration was measured enzymatically 

using an automated analyzer  (Cobas Mira; Roche Diagnostic systems,  Indianapolis, 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

215

IN). Serum TG, total cholesterol (TC), and HDL‐C were determined enzymatically with 

a bichromatic analyzer (Abbott Diagnostics Spectrum CCX, Abbott Laboratory, North 

Chicago, IL).     

5.1.2.4 Definition of paediatric metabolic syndrome       

To enable comparisons with other studies, three definitions were used to diagnose 

the presence of the metabolic syndrome. 

Definition 1. The IDF criteria for the metabolic syndrome in children aged 10‐16 

years. The metabolic syndrome is diagnosed as the presence of abdominal obesity 

and two or more of the following clinical features: 

  (1) Central obesity (WC) ≥90th percentile for age and gender; 

  (2) TG ≥1.7 mmol/L;   

(3) HDL‐C <1.03 mmol/L; 

(4) Blood pressure ≥130 mm Hg systolic or ≥85 mm Hg diastolic;   

(5) Fasting glucose ≥5.6 mmol/L. 

Definition 2. NCEP definition for adults modified by Cook et al. (2003). Metabolic 

syndrome is diagnosed as three or more of the following variables: 

(1) Central obesity (WC) ≥90th percentile for age and gender; 

(2) TG ≥1.24 mmol/L;   

(3) HDL‐C <1.03 mmol/L; 

(4) Blood pressure ≥90th percentile for age, gender, and height;   

(5) Fasting glucose ≥6.1 mmol/L. 

Defintion  3.  NCEP  definition  for  adults  modified  by  de  Ferranti  et  al.  (2004). 

Metabolic syndrome is diagnosed as three or more of the following variables: 

  (1) Central obesity (WC) >75th percentile for age and gender; 

(2) TG ≥1.1 mmol/L;   

(3) HDL‐C <1.3 mmol/L; 

(4) Blood pressure >90th percentile for age gender, and height;   

(5) Fasting glucose ≥6.1 mmol/L. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

216 

5.1.2.5 Statistical analysis 

Mean±SD was used to describe the distribution of continuous variables. ANOVA was 

employed  to  compare  the  difference  in  each  variable  among  normal‐weight, 

overweight  and  obese  children. Odds  ratios  (OR)  and  95%  CI were  calculated  to 

explore  the  risk of  the presence of metabolic  syndrome and abnormalities among 

overweight and obese children compared to normal‐weight children. 

5.1.3 Results 

Table  5.1  shows  the  differences  in  anthropometric  variables,  blood  pressure  and 

blood  biochemical  parameters  among  children  in  each  category.  There  was  no 

significant difference  in age among the three groups of boys and girls. Overweight 

and obese children had higher values in all variables than children who were normal 

weight. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

217

Table 5.1. Characteristics of participants 

    Normal‐weight Overweight Obese  P value 

Boys (n=608)         

  n  390  199  319   

  Age (years)  9.3±1.0  9.4±1.1  9.3±1.0  0.4931 

  Height (cm)  138.3±8.1  141.8±8.8  145.3±8.2  <0.0001

  Weight (kg)  31.7±5.9  41.6±6.9  53.7±11.1  <0.0001

  BMI (kg/m2)  16.4±1.7  20.5±1.3  25.2±3.2  <0.0001

  WC (cm)  58.7±6.0  70.3±6.0  81.5±8.6  <0.0001

  TG (mmol/L)  0.79±0.33  1.08±0.86  1.37±0.79  <0.0001

  TC (mmol/L)  3.99±0.64  4.21±0.70  4.44±0.78  <0.0001

  HDL‐C (mmol/L)  1.66±0.34  1.54±0.35  1.41±0.31  <0.0001

  LDL‐C (mmol/L)  2.24±0.68  2.60±0.72  2.86±0.79  <0.0001

  SBP (mmHg)  102±9  107±10  111±12  <0.0001

  DBP (mmHg)  65±8  68±8  71±8  <0.0001

  Glucose (mmol/L)  4.70±0.42  4.80±0.43  4.76±0.42  0.0269 

Girls (n=800)         

  n  477  134  189   

  Age (years)  9.2±1.0  9.2±1.1  9.1±1.0  0.3467 

  Height (cm)  138.0±8.4  140.8±8.8  142.9±8.5  <0.0001

  Weight (kg)  31.2±6.2  40.6±6.9  49.2±9.1  <0.0001

  BMI (kg/m2)  16.2±1.8  20.3±1.3  23.9±2.5  <0.0001

  WC (cm)  57.0±5.6  67.9±5.6  75.8±7.2  <0.0001

  TG (mmol/L)  0.95±0.42  1.07±0.47  1.31±0.73  <0.0001

  TC (mmol/L)  4.06±0.69  4.18±0.80  4.38±0.80  <0.0001

  HDL‐C (mmol/L)  1.56±0.39  1.44±0.33  1.39±0.31  <0.0001

  LDL‐C (mmol/L)  2.35±0.71  2.66±0.80  2.85±0.77  <0.0001

  SBP (mmHg)  100±10  105±10  109±9  <0.0001

  DBP (mmHg)  65±8  68±8  69±9  <0.0001

  Glucose (mmol/L)  4.62±0.39  4.74±0.37  4.66±0.41  0.0094 

 

Table  5.2  identifies  the  prevalence  of  the metabolic  syndrome  and  abnormalities 

among  children  in each of  the  three  categories.  The prevalence of  the metabolic 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

218 

syndrome  varied  with  different  definitions,  was  highest  using  the  de  Ferranti 

definition (5.4%, 24.6% and 42.0%, respectively for normal‐weight, overweight and 

obese  children),  followed  by  the  Cook  definition  (1.5%,  8.1%,  and  25.1%, 

respectively), and the IDF definition (0.5%, 1.8% and 8.3%, respectively). In summary, 

overweight  children  had  a  higher  risk  of  developing  the  metabolic  syndrome 

compared  to normal‐weight children  (OR = 3.958, 95% CI: 1.110‐14.118 using  the 

IDF definition; OR = 6.866, 95% CI: 3.365‐14.010 using the Cook definition; and OR = 

5.700, 95% CI: 3.877‐8.380 for the de Ferranti definition). However, obese children 

had a much higher risk of developing the metabolic syndrome (OR = 19.487, 95% CI: 

6.945‐54.681 using the IDF definition; OR = 26.007, 95% CI: 13.883‐48.722 using the 

Cook  definition;  and  OR  =  12.640,  95%  CI:  8.971‐17.808  using  the  de  Ferranti 

definition) compared with normal‐weight children. Moreover, overweight and obese 

children also had a higher risk of developing abdominal obesity, high TG, low HDL‐C, 

elevated  blood  pressure  and  hyperglycemia,  than  normal‐weight  children, 

regardless of the definition used.   

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

219 

 

Table 5.2. Prevalence of the metabolic syndrome and abnormalities among normal‐weight, overweight and obese children. 

  Normal‐weight (n=867)  Overweight (n=333)  Obese (n=507) 

  %  OR  %  OR (95% CI)  %  OR (95% CI) 

IDF definition               

Metabolic syndrome  0.5  1.000  1.8  3.958 (1.110‐14.118)  8.3 19.487 (6.945‐54.681) 

Central obesity  8.0  1.000  69.1 25.825 (18.412‐36.224)  96.9 355.607 (204.080‐619.639) 

High TG  4.5  1.000  10.2 2.414 (1.496‐3.896)  23.7 6.583 (4.498‐9.635) 

Low HDL‐C  2.9  1.000  4.2  1.478 (0.759‐2.879)  9.9 3.686 (2.250‐6.036) 

Elevated BP  0.8  1.000  1.8  2.254 (0.752‐6.757)  7.5 9.954 (4.411‐22.464) 

Hyperglycaemia  1.5  1.000  3.6  2.456 (1.109‐5.438)  3.4 2.279 (1.098‐4.732) 

Cook definition             

Metabolic syndrome  1.3  1.000  8.1  6.866 (3.365‐14.010)  25.1 26.007(13.883‐48.722) 

Central obesity  8.0  1.000  69.1 25.825 (18.412‐36.224)  96.9 355.607 (204.080‐619.639) 

High TG  14.3 1.000  27.9 2.322 (1.710‐3.152)  46.6 5.218 (4.031‐6.754) 

Low HDL‐C  2.9  1.000  4.4  1.478 (0.759‐2.879)  9.9 3.686 (2.250‐6.036) 

Elevated BP  11.9 1.000  27.0 2.747 (2.000‐3.774)  38.5 4.636 (3.530‐6.089) 

Hyperglycaemia  0.4  1.000  0.3  0.867 (0.090‐8.369)  0.0 ‐ 

De Ferranti definition             

Metabolic syndrome  5.4  1.000  24.6 5.700 (3.877‐8.380)  42.0 12.640 (8.971‐17.808) 

Central obesity  29.5 1.000  96.4 63.845 (35.233‐115.690)  99.4 401.763 (127.942‐>999.999) 

High TG  20.9 1.000  35.4 2.080 (1.575‐2.747)  56.4 4.905 (3.858‐6.236) 

Low HDL‐C  16.8 1.000  28.2 1.942 (1.442‐2.616)  35.9 2.765 (2.145‐3.566) 

Elevated BP  11.9 1.000  27.0 2.747 (2.000‐3.774)  38.5 4.636 (3.530‐6.089) 

Hyperglycaemia  0.4  1.000  0.3  0.867 (0.090‐8.369)  0.0 ‐ 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

220 

5.1.4 Discussion 

This  is  the  first  study  to  describe  the  prevalence  of  the metabolic  syndrome  in 

Chinese overweight/obese children aged 6‐12 years recruited  from  four cities. The 

prevalence of  the metabolic  syndrome  in overweight/obese Chinese  children was 

5.7%, 18.3%, and 35.1% using the IDF, Cook, and de Ferranti definitions, respectively. 

The  prevalence  rate  in  this  Chinese  cohort  is  similar  to  that  found  in  western 

populations. For example, Cook et al. (2003) showed that the metabolic syndrome 

was  present  in  28.7%  of  obese  US  adolescents  (BMI  ≥95th  percentile),  6.8%  in 

overweight  adolescents  (BMI  85th  percentile  to  <95th  percentile),  and  0.1%  in 

normal‐weight  adolescents.  De  Ferranti  et  al.  (2004)  also  showed  that  31.2%  of 

overweight/obese adolescents had the metabolic syndrome in the US. Reinehr et al. 

(2007) conducted a study in 1205 German overweight children aged 4‐16 years and 

reported  the  prevalence  of metabolic  syndrome  using  the  Cook  and  de  Ferranti 

definitions  as  21.0%  and  39.0%,  respectively.  However,  the  distribution  each 

element  of  the metabolic  syndrome  is  different.  In  the  current  study,  abdominal 

obesity,  high  TG  and  elevated  blood  pressure  were  most  frequent  in  both 

overweight and obese Chinese children using the definitions proposed by Cook et al. 

(2003) and de Ferranti et al. (2004). This result is similar to studies in Chinese adults 

(Zuoa  et  al.,  2009)  and  Japanese  children  (Yoshinaga  et  al.,  2005)  in  which  the 

prevalence of elevated blood pressure was higher than  low HDL. In contrast,  in the 

studies of Cook et al. (2003) and de Ferranti et al. (2004), high TG,  low HDL‐C, and 

abdominal obesity were the most common components in US overweight and obese 

adolescents.  Moreover,  even  using  the  same  cut‐off  points  to  define  metabolic 

abnormalities,  the  prevalence  of  high  TG,  low  HDL‐C,  and  hyperglycaemia  in  US 

overweight (33.5%, 32.3% and 4.5%, respectively) and obese US adolescents (51.8%, 

50.0%, and 2.6%, respectively) were higher than those in Chinese overweight (27.9%, 

4.4%,  and  0.3%,  respectively)  and  obese  children  (46.6%,  9.9%,  and  0.0%, 

respectively) using Cook definition. The prevalence of  abdominal obesity  and  low 

HDL‐C  (11.5%  and  8.6%,  respectively  in  overweight  and  74.5%  and  11.2%, 

respectively in obese US adolescents) were lower than Chinese children (69.1% and 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

221

27.0%,  respectively  in  the  overweight,  and  96.9%  and  38.5%  respectively,  in  the 

obese.  Ethnic  differences  in  the  prevalence  of  the  metabolic  syndrome  and 

abnormalities have also been reported in some earlier studies among children (Cook 

et al., 2003; Duncan et al., 2004) and adults (Ford, 2005). For example, Cook et al. 

(2003)  compared  the prevalence of  the metabolic  syndrome and abnormalities  in 

whites,  Mexican  Americans  and  blacks.  White  adolescents  had  the  highest 

proportion of high TG and  low HDL‐C while Mexican American adolescents had the 

highest rate of abdominal obesity. Black adolescents had the highest proportion of 

elevated  blood  pressure.  One  of  the  main  reasons  for  the  difference  in  the 

prevalence  of  metabolic  abnormalities  may  be  an  ethnic  difference  in  the 

susceptibility to metabolic variables (Arslanian et al., 1997; Huxley et al., 2008; Ke et 

al., 2009; Whincup et al., 2002, 2005; Zhu et al., 2005). For example,  it has been 

reported that the absolute risk of hypertension  is higher  in Asians than Caucasians 

among  both men  and  women  at  any  given  level  of  BMI  and WC.  The  odds  of 

prevalent hypertension  associated with  the  same  standard  increment  in BMI  and 

WC  were  stronger  in  Asians  compared  with  Caucasians  (Huxley  et  al.,  2008). 

Whincup et  al.  (2005)  reported  that  South Asian  children 13‐16  years of  age had 

higher mean  fasting  insulin  concentration  and  fasting blood  glucose  and  a higher 

prevalence  of  impaired  fasting  glucose  compared with  European  Caucasians.  The 

differences persisted even after adjustment for adiposity and pubertal status. Zhu et 

al.  (2005)  also  found  that  the  odds  ratio  for  having  one  or more metabolic  risk 

factors was highest in obese white women, followed by Hispanic and black at a given 

level of BMI and WC. Hispanic obese men had higher  risk  for having one or more 

metabolic  risk  factors  than  white  and  black.  In  a  3‐year  longitudinal  study,  SBP 

increased 1.7 mmHg for each unit BMI increase in South‐east Asian children, which 

was higher than Australian children (0.8 mmHg) and similar changes of SBP with WC 

increase was found (Ke et al., 2009). Ethnic‐specific cut‐offs of metabolic variables, 

not  only  WC  but  also  lipid  profiles  should  be  proposed  to  diagnose  metabolic 

abnormalities.  In  addition  to  ethnicity,  different  age  range,  degree  of 

overweight/obesity,  dietary  patterns  and  lifestyle  might  also  contribute  to  the 

differences in findings between studies.   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

222 

The  present  study  also  found  that  overweight  and  obese  Chinese  children  had  a 

higher  risk of  the metabolic  syndrome  and abnormalities  compared with  children 

who  were  normal‐weight,  regardless  of  the  definition.  This  is  consistent  with 

previous  studies  in white,  Hispanic,  and  black  participants  despite  a  variation  in 

prevalence rates depending on diverse criteria (Cook et al., 2003; de Ferranti et al., 

2004; Reinehr et al., 2007; Weiss et al., 2004; Yoshinaga et al., 2005). Cook et al. 

(2003)  found  that  the prevalence of  the metabolic  syndrome was much higher  in 

overweight compared with normal‐weight adolescents (28.7% vs 0.1%). de Ferranti 

(2004)  also  explored  the  higher  prevalence  in metabolic  syndrome  in  overweight 

adolescents compared to the total population (31.2% vs 9.2%), and Goodman et al. 

(2004) also  indicated that the prevalence of the NCEP‐defined metabolic syndrome 

was  4.2%  among  1513  black, white  and Hispanic  teens,  but  19.5%  among  obese 

teens. Moreover, the risk for the presence of the metabolic syndrome increases with 

the  severity  of  obesity. Reinehr  et  al.  (2007)  explored  that  the  odds  of  prevalent 

metabolic syndrome associated with a unit increase of standard BMI were 1.72 (95% 

CI 1.23‐2.41) to 3.81 (95% CI 2.72‐5.32) using different definitions  in 1205 German 

overweight children aged 4‐16 years. Yoshinaga et al. (2005) showed that 17.7% of 

obese  Japanese  children  had  the  metabolic  syndrome,  2  times  more  than  in 

overweight children (8.7%). 

In  conclusion,  although  the  overall  prevalence  of  the  metabolic  syndrome  in 

Chinese  children  is  lower  than  in American  counterparts,  the prevalence  rates  in 

overweight and obese children is similar in both countries. This means that with the 

rapid  increase  in  obesity  in  China,  the  prevalence  of  the metabolic  syndrome  is 

becoming more common. Due to the rapid nutritional and lifestyle transition being 

experienced  in China,  it  is  a  critical period  for  the prevention of obesity  and  the 

metabolic syndrome. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

223

5.2 ASSOCIATIONS OF OBESITY  INDICES WITH METABOLIC RISK FACTORS AMONG CHINESE CHILDREN 

5.2.1 Introduction 

It  has  been  reported  that  a  quarter  of  the  world’s  adult  population  has  the 

metabolic syndrome and the condition is appearing more commonly in children and 

adolescents due to the growing obesity epidemic within this population (Cook et al., 

2003; Weiss  et  al.,  2004).  Data  from  NHANES  III  indicate  that  nearly  one  in  ten 

adolescents  in  the  US  have  three  or  more  of  the  risk  factors  involved  in  the 

metabolic  syndrome  (de  Ferranti  et  al.,  2004).  The  prevalence  of  the metabolic 

syndrome  in Chinese adolescents was estimated to be 3.3%  in 2002 (Li, Yang et al., 

2008). Metabolic syndrome  in adulthood  is a clear  indicator of morbidity  including 

greater  risk  for  cardiovascular  disease  and  diabetes mellitus  (Alberti  et  al.,  2005; 

Haffner et al., 1992; Isomaa et al., 2001; Trevisan et al., 1998). Paediatric metabolic 

syndrome can also  increase cardiovascular risks  (Ronnemaa et al., 1991) and  track 

from childhood to adulthood (Duncan et al., 2004). Given the increasing prevalence 

of  the  syndrome  in  children  and  adolescents,  greater  attention  is  being  paid  to 

research in the area.   

Obesity  is  regarded  as  a  central  feature  of  the  metabolic  syndrome  and  all 

definitions  of  the  syndrome,  for  children  and  adults  alike,  incorporate  obesity 

(Alberti  et  al.,  2005;  Cook  et  al.,  2003;  de  Ferranti  et  al.,  2004;  Expert  Panel  on 

Detection, 2001; Weiss et al., 2004; Zimmet et al., 2007). However, the inconsistent 

use of various obesity indices, including BMI (Lambert et al., 2004; Weiss et al., 2004) 

and WC (Cook et al., 2003; de Ferranti et al., 2004; Zimmet et al., 2007) has resulted 

in  different  prevalence  data.  While  the  choice  between  these  two  parameters 

remains  a  matter  of  ongoing  debate,  some  studies  contend  that  other  obesity 

indices may be better predictors of  cardiovascular disease  risk  than either BMI or 

WC, for example WHtR (Hara et al., 2002; Savva et al., 2000) and skin fold thickness 

(Maffeis  et  al.,  2001;  Misra  et  al.,  2006;  Teixeira  et  al.,  2001).  Moreover,  an 

increasing  number  of  studies  found  that  obesity  indices  predicted metabolic  risk 

factors equally well (Garnett et al., 2007; Lee, Song, et al., 2008; Plachta‐Danielzik et 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

224 

al., 2008). Therefore, the IDF has recommended further investigation regarding the 

definition of obesity  in  children,  including  the potential use of measures  such  as 

WHtR and WC (Zimmet et al., 2007).   

Body composition in children varies with age, sex and pubertal status (Heymsfield et 

al.,  2005).  Accordingly,  it  is  more  challenging  to  explore  relationships  between 

obesity indices and metabolic risk factors in children than adults. Although previous 

studies  have  reported  a  relationship  between  obesity  indices  and metabolic  risk 

factors  in  different  age  groups,  most  have  been  cross‐sectional  rather  than 

longitudinal and therefore have not considered the influence of growth. Moreover, 

associations  between  obesity  indices  and metabolic  risk  factors  are  also  likely  to 

vary  between  ethnic  groups  due  to  differences  in  both  body  composition  and 

metabolic  variables  (Heymsfield  et  al.,  2005;  Whincup  et  al.,  2002).  To  our 

knowledge, there is minimal published data regarding associations between obesity 

indices and metabolic risk factors in Chinese children. The purpose of this study was 

to determine which obesity index was the best predictor of metabolic risk clustering 

across a 2‐year period among Chinese children. 

5.2.2 Methodology 

5.2.2.1 Participants 

A total of 742 children aged between 8 and 10 years from ten elementary schools in 

Beijing,  China  were  recruited  for  the  study  in  2005.  All  participants  were 

recontacted and examined 2 years later. A signed consent form was obtained from 

the participants and their parent(s). All data were collected at baseline and 2 years 

later and on each occasion, measurements were performed on the same day in the 

morning after an overnight fast. 

5.2.2.2 Anthropometric measurements 

Height was measured to the nearest 0.1 cm  in bare feet. Weight was measured to 

the nearest 0.1 kg using a balance‐beam scale with participants wearing lightweight 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

225

clothing. BMI (kg/m2) was calculated as weight divided by the square of height (m). 

WC was measured to the nearest 0.1 cm at the mid‐point between the lower costal 

border  and  the  top of  the  iliac  crest with  the measurement  taken  at  the  end of 

normal expiration. WHtR was calculated as WC (cm) divided by height (cm).   

5.2.2.3 Body composition assessment 

Body  composition was  assessed using a  single  frequency 50  kHz BIA device  (RJL2 

System  101,  USA).  Total  body  resistance  and  reactance  were  measured  with 

electrodes placed on  landmarks on  the  right side of each participant  lying supine. 

Body  impedance (Ω) was calculated as the square root of (resistance2+reactance2). 

FFM was calculated using the prediction equations developed by Deurenberg et al. 

(1991). FM and %BF were then calculated based on the 2‐component model of body 

composition. 

5.2.2.4 Pubertal stage assessment 

Pubertal  stage of each participant  (genitalia development and pubic hair  in boys, 

breast development and pubic hair in girls) was assessed according to the criteria of 

Tanner (Tanner & Whitehouse, 1976) by trained investigators.   

5.2.2.5 Metabolic variables measurements 

Blood pressure was measured using a  random‐zero  sphygmomanometer after  the 

participant  rested  for  5  min  in  a  seated  position.  Two  resting  blood  pressure 

measurements were taken to the nearest 4 mmHg, and the first and fifth Korotkoff 

sounds were used to represent SBP and DBP, respectively. 

A venous blood sample of 5 mL was collected after an overnight fast. Serum glucose 

concentration  was  measured  enzymatically  using  an  automated  analyzer  (Cobas 

Mira;  Roche  Diagnostic  systems,  Indianapolis,  IN).  Serum  TG  and  HDL‐C  were 

determined enzymatically with a bichromatic analyzer (Abbott Diagnostics Spectrum 

CCX, Abbott Laboratory, North Chicago, IL). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

226 

5.2.2.6 Definition of overweight, obesity and central adiposity 

Criteria  proposed  by  the Working Group  on Obesity  in China was  used  to  define 

overweight  and  obesity  on  the  basis  of  BMI  (Group  of  China Obesity  Task  Force, 

2004). Overweight and obesity was also defined as ≥25 %BF for boys and ≥30 %BF 

for  girls  (Williams  et  al.,  1992).  Central  adiposity  was  defined  both  by  ≥90th 

percentile of WC suggested by the IDF (Zimmet et al., 2007) with cut‐off values from 

Hong Kong Chinese children (Sung et al., 2008) and by ≥0.5 for the WHtR for both 

genders (Ashwell et al., 1996). 

5.2.2.7 Definition of metabolic risk clustering 

Metabolic risk clustering was defined as two or more of the following characteristics: 

1) TG ≥1.7 mmol/L;   

2) HDL‐C <1.03 mmol/L;   

3)  SBP  and/or  DBP  ≥90th  percentiles  for  age,  gender  and  height  (National  High 

Blood  Pressure  Education  Program  Working  Group  on  Hypertension  Control  in 

Children and Adolescents, 1996);   

4) Fasting glucose ≥5.6 mmol/L or known diabetes mellitus. 

5.2.2.8 Statistical analysis 

Continuous  variables were presented  as mean±SD. Paired  t‐test was employed  to 

compare means between baseline and 2‐year follow‐up. OR was calculated for the 

risk of children who were overweight and obese or with central adiposity continuing 

to be overweight or obese 2 years later. Pearson’s correlation coefficients were used 

to characterize the relationships between metabolic risk factors and obesity indices 

adjusted  for  age,  sex  and  pubertal  stage.  To  test  the  significance  of  differences 

between correlation coefficients, all coefficients were transformed by using Fisher’s 

z’s  transformation  and  t‐test  was  used  to  test  for  the  equality  between  the 

transformed coefficients. Stepwise multiple linear regression analysis was employed 

to  test  the  influence  of  independent  variables  on  the  variance  of  dependent 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

227

variables.  The  dependent  variables  for  this  study were  the metabolic  risk  factors 

including TG, HDL‐C, SBP, DBP and fasting glucose. Independent variables were BMI, 

WC, WHtR, %BF and pubertal stage, as well as age and sex. ROC analysis was used to 

calculate  AUC  to  explore  the  diagnostic  ability  of  BMI, WC, WHtR  and  %BF  to 

identify the presence or absence of high metabolic risk clustering. Relative risk (RR) 

and  95% CI was  calculated  to  explore  the  likelihood  of developing metabolic  risk 

clustering 2 years  later among children categorized by BMI, WC, WHtR and %BF at 

baseline. Only children who were free of metabolic risk clustering at baseline were 

included  in  this  analysis.  Statistical  analyses were  performed with  SAS  8.02  (SAS, 

Cary, NC). All statistical tests were two‐sided and statistical significant  level was set 

at a P‐value <0.05. 

5.2.3 Results 

A total of 569 children (292 boys and 277 girls) were re‐examined 2 years later and 

173  (23.3%)  dropped  out.  However,  there  was  no  significant  difference  in  the 

characteristics between  the participants who remained and  those who were  lost. The 

changes  in body composition and metabolic risk  factors over  the 2‐year  follow‐up 

period are presented in Table 5.3. Both boys and girls had significantly higher values 

on all anthropometric variables and metabolic  risk  factors at  follow‐up except  for 

WHtR, %BF and DBP in boys, and WHtR and %BF in girls.   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

228 

 

Table 5.3. Changes in anthropometric and metabolic variables (292 boys, 277 girls) after 2‐year follow‐up (mean±SD) 

  Baseline  2 years later  2‐yr changes 

Boys (n=292)       

Age (yr)  9.4±0.7  11.4±0.7  2.0±0.0* 

Height (cm)    141.9±7.0  154.0±8.6  12.0±2.9* 

Weight (kg)    39.8±10.6  51.0±13.5  11.2±4.4* 

FM (kg)  11.0±4.7  13.7±5.9  2.7±2.6* 

FFM (kg)  28.8±6.2  37.3±8.4  8.5±3.4* 

BMI (kg/m2)  19.5±4.0  21.2±4.2  1.7±1.4* 

WC (cm)  67.2±11.5  73.8±12.3  6.6±5.1* 

WHtR  0.47±0.07  0.48±0.07  0.01±0.04 

%BF  26.6±5.2  25.9±5.9  ‐0.7±4.0 

TG (mmol/L)  1.04±0.81  1.85±0.70  0.81±0.98* 

HDL‐C (mmol/L)  1.43±0.28  2.00±0.42  0.57±0.36* 

Glucose (mmol/L)  4.64±0.36  5.11±0.44  0.47±0.45* 

SBP (mmHg)  106±9  109±10  3±10* 

DBP (mmHg)  69±7  69±7  1±8 

Girls (n=277)       

Age (yr)  9.1±0.7  11.1±0.7  2.0±0.0* 

Height (cm)    139.4±7.1  151.6±7.1  12.2±2.4* 

Weight (kg)    35.6±8.7  46.2±10.9  10.6±5.2* 

FM (kg)  10.1±3.8  13.1±5.2  3.0±3.1* 

FFM (kg)  25.5±5.3  33.1±6.2  7.6±2.7* 

BMI (kg/m2)  18.2±3.4  20.0±3.8  1.8±2.0* 

WC (cm)  61.7±9.4  67.8±10.1  6.1±5.0* 

WHtR  0.44±0.06  0.45±0.06  0.01±0.03 

%BF  27.6±4.6  27.3±5.7  ‐0.3±4.6 

TG (mmol/L)  1.06±0.51  1.88±0.75  0.83±0.79* 

HDL‐C (mmol/L)  1.40±0.28  2.01±0.40  0.62±0.28* 

Glucose (mmol/L)  4.56±0.33  5.06±0.35  0.50±0.39* 

SBP (mmHg)  103±9  107±9  4±9* 

DBP (mmHg)  67±7  70±7  3±8* 

Paired t‐test was used to compare the changes in variables between baseline and 2‐year follow‐up. * Significant difference in the changes, P <0.001.  

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

229

Table 5.4 shows the prevalence of overweight and obesity on the basis of different 

indices at baseline and 2  years  later. After  two  years,  the percentage of  children 

who  remained  overweight  and  obese  defined  on  the  basis  of  BMI  and %BF was 

89.7%  (OR  =  88.823,  95%  CI:  50.492‐156.254)  and  80.4%  (OR  =  22.519,  95%  CI: 

14.582,  34.777),  respectively;  the  percentage  of  children  who  continued  to  be 

centrally obese, defined on  the basis of WC and WHtR, was 93.5%  (OR = 75.539, 

95% CI: 41.507, 137.474) and 84.5% (OR = 47.094, 95% CI: 27.508, 80.624).   

 Table 5.4. Prevalence of total and central adiposity at baseline and 2 years later 

 Baseline 

n (%) 

2 years later 

n (%) 

Boys     

Overweight and obesity by BMI1  138 (47.3) 150 (51.4) 

Central adiposity by WC2  122 (41.8) 139 (47.6) 

Central adiposity by WHtR3  99 (33.9)  115 (39.4) 

Overweight and obesity by %BF4  178 (61.0) 174 (59.6) 

Girls     

Overweight and obesity by BMI1  95 (34.3)  89 (32.1) 

Central adiposity by WC2  107 (38.6) 129 (46.6) 

Central adiposity by WHtR3  56 (20.2)  59 (21.3) 

Overweight and obesity by %BF4  92 (33.2)  89 (32.1) 

1 Defined  on  the  basis  of  BMI  according  to  Group  of  China  Obesity  Task  Force criteria (2004). 2 Defined as ≥90th percentile of Chinese children (Sung et al., 2008; Zimmet et al., 2007). 3 Defined as a WHtR ≥0.5 (Ashwell et al., 1996). 4 Defined as a %BF ≥25 for boys and ≥30 for girls (Williams et al., 1992). 

 

Partial Pearson’s correlations between each obesity index at baseline and metabolic 

risk factors at baseline and 2 years later are presented in Table 5.5. Obesity indices 

at baseline correlated  significantly with TG, HDL‐C, SBP and DBP at both baseline 

and 2 years  later. There were differences  in  the strength of correlations between 

different  obesity  indices within  one metabolic  risk  factor  however  these  did  not 

reach significance.

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

230

  

 Table 5.5. Partial Pearson correlations between BMI, WC, WHtR and %BF and metabolic risk factors at baseline and 2 years later 

(after adjusting for age and pubertal status) 

Risk factors at baseline    Risk factors 2 years later Obesity indices at baseline  TG  HDL‐C  SBP  DBP  Glucose    TG  HDL‐C SBP  DBP  Glucose

Boys                       

BMI*  0.285  ‐0.314 0.481  0.394  0.132    0.320  ‐0.312 0.438  0.192  0.128 

WC*  0.304  ‐0.332 0.480  0.388  0.138    0.347  ‐0.338 0.421  0.167  0.149 

WHtR*  0.299  ‐0.327 0.465  0.373  0.137    0.370  ‐0.311 0.393  0.152  0.137 

%BF*  0.291  ‐0.283 0.382  0.297  0.108**    0.278  ‐0.246 0.335  0.085** 0.085**

Girls                       

BMI*  0.298  ‐0.289 0.367  0.301  0.066**    0.288  ‐0.328 0.310  0.149  0.071**

WC*  0.308  ‐0.319 0.311  0.294  0.070**    0.280  ‐0.341 0.246  0.117  0.054**

WHtR*  0.315  ‐0.302 0.291  0.263  0.068**    0.325  ‐0.328 0.229  0.101** 0.082**

%BF*  0.285  ‐0.187 0.242  0.236  0.004**    0.337  ‐0.189 0.179  0.057** 0.110**

                              * No significant difference in the strength of correlations between different obesity indices within one metabolic risk factor.   

                              ** No significant relationship between obesity index and metabolic risk factor. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

231

Results of the multiple regression analysis for each dependent variable are shown in 

Table 5.6 and Table 5.7. At baseline, WC explained  the greatest proportion of  the 

variance of TG and HDL‐C; BMI explained the greatest variance of blood pressure; 

and none of the obesity  indices contributed to  the significant variance of glucose. 

After 2  years, BMI  at baseline  still explained  the  greatest  variance of  later blood 

pressure. WC at baseline explained the greatest variance of later HDL‐C and glucose, 

while WHtR at baseline contributed in the greatest variance of later TG. 

   

Table 5.6. Stepwise multiple regression analysis model to explain the variance in metabolic risk factors using BMI, WC, %BF and WHtR age, sex, and pubertal stage 

as independent variables at baseline. 

  Variables  Coefficient se Standardized estimate 

R2 change 

P value 

TG  Constant    ‐0.433  0.176 0.000  ‐  0.0143 

  WC  0.013  0.004 0.210  0.098  0.0005 

  %BF  0.020  0.008 0.140  0.013  0.0151 

 Pubertal 

stage 0.084  0.049

0.072 0.005  0.0872 

HDL‐C  Constant    1.855  0.172 0.000  ‐   

  WC    ‐0.009  0.001 ‐0.360  0.097  < 0.0001

  Sex  ‐0.075  0.023 ‐0.135  0.020  0.0005 

  Age  0.029  0.016 0.068  0.005  0.0778 

SBP  Constant    86.164  2.202 0.000  ‐  <0.0001

  BMI  1.083  0.095 0.446  0.235  <0.0001

  Sex  ‐3.099  0.937 ‐0.257  0.007  0.0208 

 Pubertal 

stage 1.926  0.817

0.200 0.007  0.0188 

DBP  Constant    44.167  3.722 0.000  ‐  <0.0001

  BMI  0.696  0.082 0.382  0.158  <0.0001

  Age  1.138  0.384 0.115  0.007  0.0313 

Glucose  Constant    4.585  0.088 0.000  ‐  <0.0001

  %BF  0.005  0.003 0.074  0.005  0.0789 

  Sex  ‐0.082  0.029 ‐0.120  0.012  0.0081 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

232 

 

Table 5.7. Stepwise multiple regression analysis model to explain the variance in metabolic risk factors at 2‐yr later using BMI, WC, %BF and WHtR at baseline, change of each indices, age, sex, and pubertal stage as independent variables. 

  Variables  Coefficient s.e. Standardized estimate 

R2 change 

P value 

TG  Constant    ‐0.327  0.241 0.000  ‐  0.1762 

  WHtR at baseline  8.366  1.418 0.774  0.101  <0.0001 

  ΔWHtR  9.408  3.742 0.443  0.030  0.0122 

  WC  ‐0.025  0.009 ‐0.374  0.018  0.0058 

  Sex  0.139  0.058 0.094  0.008  0.0201 

  ΔWC  ‐0.043  0.024 ‐0.301  0.007  0.073 

HDL‐C  Constant  3.015  0.112 0.000  ‐  <0.0001 

  WC at baseline  ‐0.017  0.002 ‐0.440  0.123  <0.0001 

  Pubertal stage  ‐0.050  0.017 ‐0.119  0.007  0.0043 

  ΔWC  ‐0.008  0.003 ‐0.097  0.003  0.0136 

  %BF at baseline  0.008  0.005 0.098  0.003  0.1026 

SBP  Constant    81.150  6.939 0.000  ‐  <0.0001 

  BMI at baseline  1.892  0.289 0.738  0.178  <0.0001 

  WHtR at baseline  ‐59.026  16.465 ‐0.409  0.021  0.0004 

  ΔWC  1.070  0.297 0.556  0.014  0.0003 

  ΔWHtR  ‐128.923  44.808 ‐0.454  0.013  0.0042 

  Age  1.070  0.530 0.077  0.006  0.0438 

DBP  Constant    61.211  1.739 0.000  ‐  <0.0001 

  BMI at baseline  0.652  0.118 0.350  0.034  <0.0001 

  Pubertal stage  1.464  0.300 0.206  0.026  <0.0001 

  ΔWHtR    24.236  8.521 0.118  0.014  0.0046 

  %BF at baseline    ‐0.254  0.091 ‐0.179  0.013  0.0052 

Glucose  Constant    4.799  0.101 0.000  ‐  <0.0001 

  WC at baseline  0.004  0.002 0.122  0.015  0.0037 

 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

233

The  ROC  curves  of  the  BMI,  WC,  WHtR,  and  %BF  at  baseline  for  diagnosing 

metabolic  risk clustering at baseline and at 2 years  later are  shown  in Figure 5.1. 

The AUC values for different obesity indices were similar among both boys and girls. 

 

 

  

 

Figure  5.1.  ROC  curves  for  BMI,  WC, WHtR  and  %BF  at  baseline  for  the prediction of metabolic risk clustering at baseline (a) and 2 years later (b) in boys and girls. 

 

Table 5.8 presents the effect of BMI, WC, WHtR and %BF at baseline on developing 

metabolic abnormalities and metabolic  risk  clustering 2 years  later. Children who 

were overweight or obese, or had  increased central adiposity defined on the basis 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

234 

of  BMI, WC, WHtR  or  %BF  at  baseline,  were more  likely  to  develop metabolic 

abnormalities  and metabolic  risk  clustering  2  years  later  than  those  who  were 

normal‐weight. After  adjustment  for  age,  gender  and  pubertal  status,  the RR  for 

BMI (3.670, 95% CI: 2.285, 5.893) and WC (3.762, 95% CI: 2.355, 6.009) was similar 

and slightly higher than for WHtR and %BF.   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

235 

 

 

Table 5.8. The relative risk (95% CI) of developing metabolic abnormalities 2 years later among total or central adiposity based on level of BMI, WC, WHtR and %BF at baseline adjusted for age, gender and pubertal stage. 

2‐yr later Weight status at baseline 

Increased TG  Decreased HDL‐C  Elevated blood pressure Increased glucose  CV risk clustering 

Overweight and obesity by BMI  2.729 (1.873‐3.977) ‐  3.062 (1.928‐4.863)  2.153 (1.117‐4.150) 3.670 (2.285‐5.893) 

Central adiposity by WC  2.858 (1.962‐4.163) ‐  2.500 (1.595‐3.918)  2.964 (1.523‐5.770) 3.762 (2.355‐6.009) 

Central adiposity by WHtR  2.680 (1.750‐4.104) ‐  2.981 (1.878‐4.740)  1.838 (0.940‐3.595) 2.767 (1.743‐4.392) 

Overweight and obesity by %BF  2.976 (2.037‐4.379) ‐  2.545 (1.580‐4.101)  2.285 (1.144‐4.566) 2.804 (1.727‐4.552) 

For each metabolic abnormality, only children without the condition at baseline were included in the logistic regression analysis. RRs for decreased HDL could not calculated because only one child was diagnosed as having decreased HDL‐C 2 years later.

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

236 

5.2.4 Discussion 

The objective of the present study was to assess which obesity  index was superior 

in predicting metabolic risk clustering. However, there was no significant difference 

in  the  ability  of  BMI, WC, WHtR  or %BF  to  predict  an  increased metabolic  risk 

clustering in Chinese children across a 2‐year period.   

In the current study, baseline data were used for cross‐sectional analyses. The AUCs 

calculated  by  ROC  analysis  for  BMI,  WC,  WHtR,  and  %BF  with  overlapping 

confidence interval revealed a similar accuracy for the four indices in the prediction 

of the prevalence of metabolic risk clustering (Figure 5.1). Meanwhile,  longitudinal 

analyses  showed  that  both  total  and  central  adiposity  at  baseline  remained  as 

predictors  of  later metabolic  risk  clustering.  At  baseline,  the  four  indices  had  a 

similar  ability  to  distinguish  later metabolic  risk  clustering  among  both  boys  and 

girls using ROC analysis.  Importantly,  children who were overweight or obese, or 

had central adiposity at baseline had an increased risk for the development of later 

metabolic  risk  clustering  than  those  who  were  normal‐weight  at  baseline.  The 

relative  risks  for  BMI  and WC were  similar  and  slightly  higher  than  for %BF  and 

WHtR  however  the  95%  CIs  were  overlapping  and  the  differences  were  not 

significant. Our results are in agreement with some cross‐sectional studies in which 

obesity indices predicted metabolic risk factors equally well (Lee, Song et al., 2008; 

Plachta‐Danielzik  et  al.,  2008)  and  a  longitudinal  study  in  which  WC  in 

mid‐childhood was no better for identifying those at increased risk of metabolic risk 

clustering in adolescence than BMI (Garnett et al., 2007). 

However, the findings of the present study contrast with some adult and pediatric 

cross‐sectional studies which  indicated that WC or WHtR was a better predictor of 

metabolic risk clustering than BMI or %BF (Hara et al., 2002; Hsieh & Muto, 2005; 

Janssen et al., 2004; Lee, Huxley, et al., 2008; Savva et al., 2000; Watts et al., 2008). 

Although WC  or WHtR  appeared  to  be  a  better  predictor  of  TG  and HDL‐C,  the 

indices did not show an advantage over BMI  in predicting metabolic risk clustering 

in the current study. Fat distribution appears to be a more  important  influence on 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

237

metabolic  risk  factors  than overall adiposity. Central adiposity, particularly excess 

visceral  fat  accumulation,  has  been  shown  to  be  more  closely  related  to 

obesity‐related health risk (Garan & Gower, 1999). Therefore, the measurement of 

visceral adipose tissue may surpass the value of BMI or %BF. WC, as a simple and 

practical  index of visceral adipose tissue  (Daniels et al., 2000; Pouliot et al., 1994) 

has been proposed as an effective  index to predict metabolic risk  factors  for both 

children  and  adults. However,  the  association of WC with metabolic  risk may be 

confounded by body height due to a strong positive relationship between WC and 

height  throughout  childhood  and  into  adulthood,  and  the  independent  negative 

effect  of  height  on  the  metabolic  risk  factors  (Henriksson,  Lindblad,  Agren, 

Nilsson‐Ehle, & Rastam, 2001). Accordingly, WHtR has been proposed as a better 

predictor than BMI or WC in both children (Hara et al., 2002; Savva et al., 2000) and 

adults  (Hsieh  &  Muto,  2005).  However,  it  should  be  noted  that  many  of  the 

differences  in  the  strength of  correlations  and AUCs  among BMI, WC, WHtR  and 

%BF were  relatively  small  in  these  studies.  Further,  a  range  of  factors may  have 

contributed  to  the  contradictory  findings  in previous  studies. First of all,  the best 

predictive  index  for  metabolic  risk  factors  varied  according  to  age  and  gender 

(Kelishadi et al., 2007) which makes it difficult to make cross‐sectional comparisons. 

Secondly,  measurement  sites  used  for  WC  vary  between  studies.  Significant 

differences  in WC values measured at different sites have been reported  (Wang et 

al., 2003), whereas studies to compare the difference  in the associations between 

different  landmarks  and  obesity‐related  health  risk  are  limited.  Finally,  various 

subsets  of  risk  factors  have  been  included  in  the  definition  of  metabolic  risk 

clustering  in each study. The various obesity  indices showed different associations 

with  various  metabolic  risk  factors.  For  example,  BMI  seemed  to  be  a  better 

predictor of blood pressure than WC and %BF among adults and children (Savva et 

al.,  2000),  despite  a  lack  of  evidence  for  a  relationship  between WC  and  blood 

pressure (McCarthy, 2006). However, WC has been well documented as a predictor 

of blood  lipid profiles  in  children  (McCarthy,  2006). Our  findings were  consistent 

with  these  studies.  Accordingly,  different  definitions  of metabolic  risk  clustering 

may  result  in different predictive obesity  indices.  The present  study  also defined 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

238 

metabolic  risk  clustering  using  different  definitions  (one  or more,  two  or more, 

three or more, and all four of the characteristics as shown in the methods section) 

and  also  showed  that  neither WC  or WHtR  were  superior  in  the  prediction  of 

metabolic risk clustering among children (data not shown). 

%BF  is a more direct measure of adiposity and  is assumed  to have an advantage 

over BMI, WC or WHtR in predicting metabolic risk factors. However our results, in 

agreement with  previous  studies  among  children  (Plachta‐Danielzik  et  al.,  2008; 

Steinberger et al., 2006) and adults (Bosy‐Westphal et al., 2006; Shen et al., 2006), 

did not  support  this hypothesis. Despite  inaccuracies  in  the use of BIA  to predict 

%BF  in  the present  study, previous  studies have  indicated  that %BF measured by 

densitometry  and  under‐water  weighing  was  also  not  able  to  confirm  any 

advantage of %BF as an index of metabolic risk factors (Bosy‐Westphal et al., 2006; 

Tanaka et al., 2002).   

WC and WHtR have been preferred by some investigators, mainly because they are 

more  convenient  than %BF. Moreover,  self‐reported WC  is  deemed  to  be more 

accurate than self‐reported BMI (Han & Lean, 1998; Spencer, Appleby, Davey, & Key, 

2002). However, a number of issues need to be considered. Besides the limitations 

of WC as mentioned above,  the  tracking of BMI  from childhood  to adulthood has 

been well documented (Freedman et al., 2005; Srinivasan, Myers, & Berenson, 2002) 

as  have  the  associations  of  BMI  in  childhood  with  metabolic  risk  factors  in 

adulthood (Freedman et al., 2001; Vanhala et al., 1998) despite some limitations in 

the  use  of  BMI  to  define  overweight  and  obesity.  However,  longitudinal  studies 

tracking WC, WHtR or %BF  from  childhood  to adulthood have been  very  limited, 

and  similarly,  their  relationships with metabolic  risk  factors  in  adulthood.  In  the 

current  study, overweight, obese or  centrally obese  children defined by BMI  and 

WC, were more persistent than those defined by WHtR and %BF.   

There are a number of limitations in the present study. Firstly, WC cut‐off values to 

define  central  adiposity were  derived  from Hong  Kong  children. Differences may 

exist in WC distribution between the southern and northern areas of China because 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

239

of  differences  in  height  and  weight  (China's  National  Group  on  Student's 

Constitution  and  Health  Survey,  2007).  However,  presently  there  are  no 

nationally‐representative WC  distributions  in  China  and  one  could  contend  that 

cut‐off values  for Hong Kong Chinese children would be more suitable  than  those 

from other countries. Furthermore, the WHtR value of 0.5 used in the current study 

was proposed in adults however WHtR is weakly associated with age. Therefore, the 

same cut‐off could possibly be used among both children and adults (Ashwell et al., 

1996; McCarthy & Ashwell, 2006). One of the main strengths of the current study 

was its longitudinal design and exploration of the ability of obesity indices to predict 

long‐term health risk.   

In conclusion, the present study indicated that BMI, WC, WHtR and %BF performed 

similarly  in  the  prediction  of  metabolic  risk  clustering  among  Chinese  children. 

However,  BMI  appeared  to  be more  closely  related  to  blood  pressure while WC 

tended to be more closely related to TG and HDL‐C.   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

240 

5.3 WAIST CIRCUMFERENCE AND WAIST‐TO‐HEIGHT RATIO CUT‐OFF VALUES FOR THE  PREDICTION  OF  CARDIOVASCULAR  RISK  FACTORS  CLUSTERING  IN  CHINESE SCHOOL‐AGED CHILDREN  

Modified from: Liu A, Hills AP, Hu X, Li Y, Du L, Xu Y, Byrne NM, Ma G (2010). Waist circumference  cut‐off  points  for  the  prediction  of  cardiovascular  risk  factors clustering  in  Chinese  school‐aged  children:  a  cross‐sectional  study.  BMC  Public Health, 10:82. 

 

5.3.1 Introduction 

The  global  prevalence  of  overweight  and  obesity  has  increased  dramatically  in 

developed  countries  in  recent  decades  (Booth  et  al.,  2007;  Lobstein  et  al.,  2004; 

Magarey et al., 2001; National Center for Health Statistics, 2004), however evidence 

suggests that a greater potential problem exists for developing nations such as China 

(Li, Schouten et al., 2008; Lobstein et al., 2004). 

Higher than desirable levels of body fat pose an increased risk of ill‐health, however 

the  location  of  excess  fat  appears  to  have  particular  implications  (Després  et  al., 

1990, 2007;  Janssen et al., 2004). For example, a greater concentration of adipose 

tissue  in  the  abdomen,  specifically  in  the  visceral  area,  is  directly  related  to 

metabolic  and  cardiovascular  risk  in  adults  (Leenen,  van  der  Kooy,  Seidell,  & 

Deurenberg, 1992). Visceral adiposity is best quantified using sophisticated imaging 

techniques  however  such  approaches  are  not  feasible  at  the  population  level 

(Heymsfield et al., 2005). 

Recent  attention has been paid  to  the  applicability of  anthropometric markers  to 

measure abdominal obesity and the WC and WHtR have consistently been identified 

as  better measures  of  CV  risk  than  BMI  (Hara  et  al.,  2002;  Janssen  et  al.,  2004; 

Lofren et al., 2004; Savva et al., 2000). WC is also recognized as a key component of 

the metabolic syndrome in both children and adults (Alberti et al., 2006; Zimmet et 

al.,  2007). WC  and WHtR  cut‐off  points  associated with  increased  risk  have  been 

developed  for  adult  men  and  women,  however  relatively  less  work  has  been 

undertaken in children and adolescents. A further shortcoming of research to date is 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

241

that  reference  standards  have  more  commonly  been  developed  on  Caucasian 

populations and may have  limited usefulness  to people  from different ethnic and 

racial backgrounds (Maffeis et al., 2001; Ng et al., 2007).   

An increasing body of research has explored ethnic differences in body composition 

in both children and adults (Heymsfield et al., 2005), but considerably more work is 

needed. For example, the IDF uses the 90th percentile as a cut‐off for WC to define 

the  pediatric  metabolic  syndrome  but  has  recommended  the  development  of 

ethnic‐, age‐ and gender‐specific normal ranges for WC based on healthy values. In 

short, the percentiles used as cut‐offs for WC should be reassessed when more data 

are available (Zimmet et al., 2007). 

A number of studies have reported on reference WC percentiles (Eisenmann, 2005; 

GómezDíaz et al., 2005; Hatipoglu et al., 2008; Katzmarzyk, 2004; McCarthy et al., 

2001; Moreno et al., 1999) and WHtR (McCarthy & Ashwell, 2006; Sung et al., 2008) 

values developed  for children and adolescents  in different countries. To date,  two 

studies have reported age‐ and gender‐specific WC cut‐offs  in Chinese children and 

adolescents, one in Hong Kong Chinese children and adolescents (Sung et al., 2007), 

and  the other  in  children  from Xinjiang province  (Yan et  al., 2008). No  study has 

reported age‐ and gender‐specific  cut‐offs  for WHtR  in Chinese  children. As  there 

are well documented  regional differences  in  the body composition of Chinese,  for 

example those living in the North and South of the country (China's National Group 

on  Student's Constitution  and Health  Survey, 2007),  the  development of WC  and 

WHtR percentiles and cut‐offs for different groups would be particularly valuable. 

Therefore,  the  purpose  of  the  present  study  was  to  develop  WC  and  WHtR 

percentiles for Chinese children from both the North and South of the country, and 

secondly, to explore the optimal WC and WHtR cut‐off values for predicting CV risk 

factors clustering in this population. 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

242 

5.3.2 Methodology 

5.3.2.1 Participants 

Participants were randomly recruited from three cities, Liaoyang in the North‐east of 

China, Tianjin  in the North of China, and Guangzhou  in the South. Height, weight, 

and WC were measured  for  all  children  at  each  school  (aged  6‐12  years)  and  a 

sub‐set of 40% of the participants at each school selected for the collection of blood 

samples. Written consent was obtained from both children and their parents. 

5.3.2.2 Anthropometric measurements       

Height was measured to the nearest 0.1 cm in bare feet. Body weight was measured 

to  the  nearest  0.1  kg  with  a  balance‐beam  scale  with  participants  wearing 

lightweight clothing. The BMI (kg/m2) was calculated as weight (kg) divided by the 

square  of  height  (m). WC was measured  to  the  nearest  0.1  cm  at  the mid‐point 

between  the  lower  costal  border  and  the  top  of  the  iliac  crest  with  the 

measurement taken at the end of a normal expiration. WHtR was then calculated as 

WC (cm) divided by height (cm). 

5.3.2.3 Cardiovascular risk factors measurements   

Blood  pressure  was  measured  on  the  study  morning  using  a  random‐zero 

sphygmomanometer after the participant rested for 5‐min in a seated position. Two 

resting blood pressure measurements were taken to the nearest 4 mmHg, and the 

first and fifth Korotkoff sounds were used to represent SBP and DBP, respectively. 

A  venous  blood  sample  of  5  mL  was  collected  from  each  participant  after  an 

overnight  fast. Serum glucose concentration was measured enzymatically using an 

automated analyzer (Cobas Mira; Roche Diagnostic systems, Indianapolis, IN). Serum 

TG,  TC,  and  HDL‐C  were  determined  enzymatically  with  a  bichromatic  analyzer 

(Abbott Diagnostics Spectrum CCX, Abbott Laboratory, North Chicago, IL). LDL‐C was 

determined using the Friedewald formula.   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

243

5.3.2.4 Definition of high CV risk factors clustering   

Each participant was classified as having a high CV risk factors clustering with ≥3 of 

the following risk factors (Ng et al., 2007):   

(1) SBP and/or DBP ≥90th percentiles for age, gender and height recommended by 

the National Heart,  Lung,  and  Blood  Institute  (US)  (National High  Blood  Pressure 

Education  Program  Working  Group  on  Hypertension  Control  in  Children  and 

Adolescents, 1996);   

(2) TG ≥1.7 mmol/L;   

(3) HDL‐C <1.03 mmol/L;   

(4) LDL‐C ≥3.4 mmol/L;   

(5) fasting glucose ≥5.6 mmol/L (NCEP Expert Panel on Blood Cholesterol Levels in 

Children and Adolescents, 1992; Zimmet et al., 2007) 

5.3.2.5 Statistical analysis 

Continuous  data  were  described  as means±SD.  The  age  and  gender  differences 

were  assessed  by  t‐test.  Smoothed  age‐  and  gender‐specific  percentiles  were 

constructed using the LMS ChartMaker Pro software package (The Institute of Child 

Health,  London)  for  the  whole  cohort.  ROC  analysis  was  used  to  explore  the 

diagnostic ability of WC and WHtR to  identify the presence or absence of high CV 

risk  factors  clustering  for  those  children  who  provided  blood.  The  value  which 

maximized both sensitivity and specificity was regarded as the optimal threshold for 

predicting high CV  risk  factors  clustering.  Then  the  age‐  and  sex‐specific WC  and 

WHtR  cut‐off  values  were  read  directly  from  the  corresponding  smoothed 

percentiles constructed from the whole sample by the LMS method. In addition, OR 

was calculated using  logistic regression analysis adjusted for age to explore the risk 

of  having  high  CV  risk  factors  clustering  among  boys  and  girls who were  at  the 

optimal  threshold of WC and WHtR and higher compared with  their counterparts. 

The SAS 8.02 software package was used  for analysis. All statistical analyses were 

two‐sided and a P value of <0.05 was considered statistically significant. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

244 

5.3.3 Results 

A total of 5529 children (2830 boys and 2699 girls) aged 6‐12 years participated  in 

the  study.  The  descriptive  characteristics  of  the  sample  by  age  and  gender  are 

shown  in Table 5.9. Boys were  taller  than girls at 7, 10, 11, and 12 year old. Boys 

were heavier  than girls at each age group except  for at 12 years. Boys had higher 

values in BMI, WC, and WHtR than girls except for WC at 6 years of age. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

245 

Table 5.9. Sample size and mean and SD for height, weight, BMI, WC, WHtR for Chinese children aged 6 to 12 years by age and gender 

  Age  n  Height (cm)  Weight (kg)  BMI (kg/m2)  WC (cm)  WHtR 

Boys    2830          

  6  152 120.3±5.0  24.1±4.9 *  16.5±2.5*  54.9±7.2  0.46±0.05** 

  7  469 124.5±5.3**  25.8±5.7**  16.5±2.9**  56.5±7.0**  0.45±0.05** 

  8  506 129.0±6.3  28.6±8.1**  17.0±3.6**  59.1±8.4**  0.46±0.06** 

  9  421 134.6±6.8  33.5±10.8 **  18.3±5.4**  62.2±10.1**  0.46±0.06** 

  10  550 138.8±6.8*  36.4±10.2**  18.6±3.9**  65.5±10.5**  0.47±0.06** 

  11  499 143.5±7.3*  40.6±11.4 **  19.5±4.4**  67.6±11.0**  0.47±0.07** 

  12  233 147.0±7.2*  42.7 ±12.5  19.5±4.4**  68.0±11.8**  0.46±0.07** 

Girls    2699          

  6  165 119.6±5.0  22.9±4.2  15.9±2.1  53.8±5.5  0.45±0.04 

  7  470 123.1±5.7  24.0±4.4  15.8±2.1  54.0±5.4  0.44±0.04 

  8  522 128.7±5.9  27.0±5.6  16.2±2.7  56.6±6.6  0.44±0.05 

  9  416 133.5±7.1  30.6±7.5  17.0±3.0  59.3±7.6  0.44±0.05 

  10  546 138.0±7.1  33.9±9.1  17.6±3.6  61.3±8.9  0.44±0.06 

  11  440 144.3±7.3  38.0±9.1  18.1±3.3  62.8±9.0  0.43±0.06 

  12  140 148.5±7.3  41.6±10.1  18.7±3.8  64.3±9.0  0.43±0.06 

                                * P <0.05, **P <0.001 for the difference between boys and girls. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

246 

The age‐ and gender‐specific 3rd, 10th, 25th, 50th, 75th, 90th, and 97th percentiles 

for WC are shown  in Table 5.10 and smoothed WC percentile curves are presented 

in Figure 5.2.  In general, WC  increased with age  in both boys and girls. Boys had a 

higher WC value than girls at every age and percentile level except for the 3rd, 10th, 

and 25th percentiles at 6 years.   

 

Table 5.10. Waist circumference percentiles (cm) by age and gender 

Age (years)  n  3rd  10th  25th  50th  75th  90th  97th 

Boys    2830              

6  152  44.3  46.5  49.3  52.6  57.0  62.7  71.2 

7  469  46.4  48.7  51.5  55.0  59.6  66.1  76.6 

8  506  48.2  50.6  53.6  57.4  62.5  70.0  83.1 

9  421  49.5  52.4  55.9  60.5  66.6  75.5  90.3 

10  550  49.9  53.5  57.8  63.2  70.3  79.9  94.2 

11  499  50.3  54.4  59.4  65.4  73.1  83.1  96.8 

12  233  51.7  56.6  62.4  69.3  77.7  88.0  101.0 

Girls  2699              

6  165  45.3  47.3  49.6  52.3  55.6  59.9  65.6 

7  470  45.9  48.0  50.4  53.4  57.1  61.9  68.6 

8  522  47.1  49.4  52.2  55.6  60.0  65.9  74.4 

9  416  47.9  50.5  53.6  57.5  62.4  69.2  79.3 

10  546  48.5  51.4  55.0  59.3  64.9  72.4  83.4 

11  440  49.3  52.7  56.8  61.9  68.2  76.6  88.2 

12  140  50.4  54.5  59.4  65.4  72.9  82.6  95.5 

 

  

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

247

 

 Figure 5.2. Smoothed percentile curves  for waist circumference  in boys  (n=2830) 

and girls (n=2699). 

Table 5.11 shows the age‐ and gender‐specific 3rd, 10th, 25th, 50th, 75th, 90th, and 

97th percentiles  for WHtR and Figure 5.3 presents the smoothed WHtR percentile 

curves. In general, the mean value of WHtR increased with age in boys up to 8 years 

old and remained stable until 12 years of age. For girls, the mean value of WHtR was 

Boys 

Girls 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

248 

similar at 6 to 10 years of age then decreased significantly. Boys had a higher mean 

WHtR value  than girls at each age, however, differences  in WHtR among different 

age groups and gender was marginal. 

 Table 5.11. Waist‐to‐height ratio percentiles by age and gender 

Age (years)  n  3rd  10th  25th  50th  75th 90th  97th 

Boys  2830              

6  152  0.39  0.40  0.42  0.44  0.47  0.51  0.56 

7  469  0.39  0.40  0.42  0.45  0.48  0.52  0.57 

8  506  0.38  0.40  0.42  0.45  0.48  0.53  0.59 

9  421  0.38  0.40  0.42  0.45  0.49  0.54  0.60 

10  550  0.37  0.39  0.42  0.46  0.50  0.55  0.61 

11  499  0.36  0.39  0.42  0.46  0.50  0.55  0.61 

12  233  0.36  0.39  0.42  0.46  0.51  0.56  0.63 

Girls  2699              

6  165  0.39  0.41  0.43  0.44  0.47  0.50  0.53 

7  470  0.38  0.39  0.41  0.44  0.46  0.50  0.54 

8  522  0.37  0.39  0.41  0.43  0.46  0.50  0.56 

9  416  0.36  0.38  0.40  0.43  0.47  0.51  0.57 

10  546  0.36  0.38  0.40  0.43  0.46  0.51  0.58 

11  440  0.35  0.37  0.39  0.42  0.46  0.51  0.58 

12  140  0.34  0.37  0.39  0.43  0.47  0.52  0.58 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

249

 

 

Figure 5.3. Smoothed percentile curves for waist‐to‐height ratio  in boys (n=2830) and girls (n=2699). 

ROC curves for WC and WHtR with CV risk factors clustering (≥3 of 5 CV risk factors) 

in boys and girls is shown in Figures 5.4 and 5.5, repectively. Table 5.12 summarizes 

the  optimal  threshold  of WC  and WHtR  for  boys  and  girls.  The  90th  and  84th 

percentiles for WC represent the cut‐offs for boys and girls, respectively. The OR of a 

higher CV risk factors clustering among boys at the 90th percentile of WC and higher, 

and 84th and higher percentiles of WC  in girls,  is 10.349  (95% CI 4.466 to 23.979) 

and 8.084 (95% CI 3.147 to 20.767) compared with their counterparts. The 91th and 

94th percentiles for WHtR represent the cut‐offs for boys and girls, respectively. The 

OR of a higher CV risk factors clustering among boys at the 91th percentile of WHtR 

Boys

Girls 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

250 

and higher, and 94th and higher percentiles of WHtR in girls is 36.819 (95% CI 8.273 

to 163.856) and 26.189 (95% CI 7.173 to 95.613) compared with their counterparts. 

 

 

 

             

Figure 5.4. ROC curves for waist circumference with higher CV risk factor clustering (≥3 of 5 CV risk factors) in Boys (n = 982) and girls (n = 863). 

   

 Figure 5.5. ROC curves for waist‐to‐height ratio with high CV risk factors clustering 

( ≥3 of 5 CV risk factors) in boys (n =982) and girls (n=863). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

251 

 

 

Table 5.12. Optimal waist circumference and waist‐to‐height ratio thresholds for CV risk factors clustering in boys (n=982) and girls (n=863) 

    AUC (95% CI)  Sensitivity (%) Specificity (%)  Threshold (percentiles)  OR (95% CI) 

WC  Boys 0.814 (0.761‐0.866)  83.3  73.7  90th  10.349 (4.466‐23.979) 

  Girls 0.810 (0.720‐0.899)  75.0  67.2  84th  8.084 (3.147‐20.767) 

WHtR Boys 0.901 (0.865‐0.938)  88.9  79.3  91st  36.819 (8.273‐163.856)

  Girls 0.857 (0.743‐0.970)  78.6  87.6  94th  26.189 (7.173‐95.613) 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

252 

Table  5.13  shows  the  age‐specific WC  and WHtR  thresholds  according  to  gender. 

These cut‐off points are those above which there is an increased likelihood of being 

at high risk of CV. 

 

Table 5.13. Optimal age‐ and gender‐specific WC and WHtR cut‐off values for Chinese children 

WC  WHtR Age 

  (years)  Girls  Boys  Girls  Boys

6  57.2  62.7  0.51  0.51 

7  59.3  66.1  0.51  0.52 

8  62.6  70.0  0.52  0.53 

9  65.7  75.5  0.53  0.54 

10  68.5  79.9  0.53  0.55 

11  71.8  83.1  0.53  0.56 

12  76.3  88.0  0.54  0.57 

 

5.3.4 Discussion 

This  study  provides  the  age‐  and  gender‐specific  WC  and  WHtR  reference 

percentiles for Chinese children aged 6‐12 years living in the North and South of the 

country. Consistent with findings in previous studies (Eisenmann, 2005; Hatipoglu et 

al., 2008; Katzmarzyk, 2004; McCarthy et al., 2001), WC increases with age and boys 

have a higher value than girls at each age. The age‐ and gender‐related variation of 

WC shows a similarity to other body dimensions.   

It  is  interesting  to  compare  our  data  with  those  previously  reported  in  British 

(McCarthy  et  al.,  2001),  Turkish  (Hatipoglu  et  al.,  2008),  Australian  (Eisenmann, 

2005), Mexican (GómezDíaz et al., 2005), and Chinese children  in Hong Kong (Sung 

et al., 2007) and  the Xinjiang Province  (Yan et al., 2008)  (see Fig 5.6). Boys  in  the 

present study had higher WC values than Australian, Turkish, and British boys, and 

lower values  than Mexican boys aged 6‐12 years, however were  similar  to British 

boys aged 6‐7 years. Girls  in  the present study had higher WC values  than British, 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

253

Australian and Turkish girls, and  lower values  than Mexican girls  in all age groups 

except  lower values  than Australian girls at 7‐9 years. Compared with Caucasians, 

Asians are generally smaller (Deurenberg et al., 1999), however WC results from the 

present  study  contradict  this  finding. A  number  of  factors may  contribute  to  this 

inconsistency. Firstly, the site of WC measurement has varied between studies and 

previous research has reported significant differences in WC at different sites (Wang 

et  al.,  2003).  International  agreement  regarding  the measurement  site  for WC  is 

required  if  meaningful  comparisons  regarding  central  obesity  are  to  be  made 

between  children  from  different  countries  and  regions.  Secondly,  considerable 

changes  in body size and shape,  including WC, have occurred  in recent decades  in 

both  children  and  adults  (China's  National  Group  on  Student's  Constitution  and 

Health Survey, 2007; Utter, Scraqq, Denny, & Schaaf, 2009; Waedle & Boniface, 2008) 

and this may be a consideration when comparing data collected in different periods. 

For  example,  Utter  et  al.  (2009)  indicated  that  the  mean  WC  in  New  Zealand 

adolescents increased from 76.2 cm in 1997/1998 to 89.4 cm in 2005, with increases 

in WC measurements at all points in the distribution. Data from Britain and Australia 

were collected in 1985 and 1990, respectively, a gap of approximately twenty years 

from the present study. Compared with other studies of Chinese children, both boys 

and girls in the present study have higher WC values in all age groups however had 

similar  values  to  7‐year‐old  children  from  Xinjiang  Province.  It  is widely  accepted 

that body composition  is  influenced by the environment  in addition to age, gender 

and ethnicity (Heymsfield et al., 2005). Compared with the population  in Northern 

China, both children and adults in Southern China have a smaller body size (China's 

National Group on Student's Constitution and Health Survey, 2007). This study also 

demonstrated  differences  in  body  size  among  children  in  Guangzhou  (Southern 

China),  and  Liaoning  and  Tianjin  (Northern  China)  (data  not  shown). Accordingly, 

further study is required in more districts of China to generate more representative 

WC percentiles. 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

254 

 

 

Figure 5.6. The 50th percentiles for waist circumference in seven studies for boys and girls. 

In  a  sub‐sample,  the  present  study  also  evaluated  the  threshold  value  of WC  to 

predict  a  higher CV  risk  factors  clustering  using ROC  analysis.  The  90th  and  84th 

percentiles were identified as the thresholds for diagnosing a higher CV risk factors 

clustering  in Chinese boys and girls,  respectively. The  threshold of WC  for boys  is 

consistent with the  IDF recommendation  (Zimmet et al., 2007) and the  findings of 

Maffeis et al. (2001) and Ng et al. (2007), but higher than the two previous studies in 

Chinese boys. The threshold of WC for girls  is  lower than the  IDF recommendation 

and similar to the two studies  in Chinese girls  (Sung et al., 2007; Yan et al., 2008). 

The thresholds of WC  in the present study  for both boys and girls are higher than 

those for Caucasian children (Katzmarzyk et al., 2004). 

The threshold of WC in previous studies varies according to the definition of CV risk 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

255

factors clustering. The two studies from Hong Kong (Sung et al., 2007) and the study 

from Xinjiang province  (Yan et al., 2008), proposed  the 85th WC percentile as  the 

appropriate threshold  for WC  in predicting high CV risk  factor clustering. However, 

Katzmarzyk et al. (2004) proposed the 50‐57th percentiles for white and black boys 

and  girls.  A  number  of  factors  may  explain  these  differences.  Firstly,  WC  is 

ethnic‐independent (Misra, Wasir, & Vikram, 2005; Zhu et al., 2005), as well as the 

susceptibility  to CV  risk  factors  (Jafar  et  al.,  2005;  Ke  et  al.,  2009).  Secondly,  the 

definition  of  CV  risk  factors  clustering  varied  between  studies  with  different 

groupings of CV risk factors used. Sung et al. reported the 85th percentile was the 

optimal threshold for diagnosing the presence of high CV risk clustering which was 

defined  as  ≥4  of  6  risk  factors,  including  elevated  SBP  and/or DBP,  high  TG,  low 

HDL‐C, high  LDL‐C, glucose and  insulin. However,  if high CV  risk  factors  clustering 

was  defined  as  ≥3  of  the  6  risk  factors,  the  cut‐offs  were  the  74th  and  69th 

percentiles  for boys and girls,  respectively. Furthermore,  the  level of each CV  risk 

factor to define an abnormal level of a marker also varies between studies. The 75th 

percentile (Moreno et al., 2002), outer quintiles (Katzmarzyk et al., 2004), and 85th 

percentiles (Sung et al., 2007) of CV risk factors of its own sample were used. In the 

study by Sung et al. (2007) for example, the lower the level to define each individual 

CV risk factors, the lower the WC percentile. Risk factors tend to cluster together for 

individuals  among  both  children  and  adults.  The  cluster  of  risk  factors  and 

thresholds  with  the  strongest  predictive  relationship  to  cardiovascular  disease 

should be identified for both clinical practice and prevention‐oriented research and 

practice  for  the  whole  population,  especially  when  developing  universal  cut‐off 

points to predict it. 

The  present  study  also  provides  the  age‐  and  gender‐specific  WHtR  reference 

percentiles  for  Chinese  children.  One  of  the  main  reasons  for  WHtR  being 

recommended as a good index to classify obesity in epidemiologic and clinic settings 

for  both  children  and  adults  is  that  WHtR  is  a  relatively  age‐  and 

gender‐independent  measure  that  could  obviate  the  need  for  age‐and 

gender‐related  reference standards  in children. However, our study challenges  the 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

256 

proposal  and  indicated  that  boys  have  a  higher WHtR  than  girls  at  all  ages.  The 

previous  studies  in  8135 British  children  aged  5  to  16  years  (data  collected  from 

boys  in  1977  and  girls  in  1987)  (McCarthy &  Ashwell,  2006)  ,  14842 Hong  Kong 

Chinese children aged 6‐18 years  (data collected  in 2005‐2006)  (Sung et al., 2008) 

and 4811  Iran children aged 6‐18 years (data collected  in 2003‐2004) found similar 

results. WHtR in girls at all ages compared with boys reflects the gender differences 

in both body shape and proportions. In addition to the gender difference, WHtR was 

also  not  independent  of  age  in  our  study. WHtR  increased with  age  in  boys  and 

decreased with  age  in  girls.  The  previous  studies  also  showed  that WHtR  during 

childhood was influenced by age and growth (McCarthy & Ashwell, 2006; Sung et al., 

2008). However, previous studies  indicated WHtR decreased with age  in both boys 

and girls. The age difference in mean WHtR reflected the divergence in the velocities 

of growth  in height and WC with age. Moreover, both boys and girls  in the current 

study  had  higher  mean  values  for  WHtR  than  British  and  Hong  Kong  Chinese 

children at each age group except  for  the similar values  to British girls at 6 and 7 

years old. The difference in physical development and body composition may be due 

to ethnicity and environmental factors.   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

257

Boys

0.41

0.42

0.43

0.44

0.45

0.46

0.47

0.48

6 7 8 9 10 11 12

Age (yr)

WHtR

Present study (2008)

Hong Kong (2005‐2006)

British (1977)

 

Girls

0.39

0.40

0.41

0.42

0.43

0.44

0.45

0.46

6 7 8 9 10 11 12

Age (yr)

WHtR

Present study (2008)

Hong Kong (2005‐2006)

British (1987)

 

Figure 5.7. Mean of waist‐to‐height ratio for children in three studies. 

 

The current study also provided 91th and 94th percentiles of WHtR as the optimal 

cut‐offs to predict the clustering of CV risk factors for boys and girl, respectively. The 

values  are  higher  than  the  0.5  value  proposed  as  the  cut‐off  point  for  adults  by 

Ashwell  (1996). To our knowledge, only one  study has  reported WHtR cut‐offs  for 

predicting high CV risk factors in children, in which values ranged from 0.3 to 0.4 in 

Iranian  boys,  and  0.40  to  0.46  in  Iranian  girls  (Kelishadi  et  al.,  2007).  Both  the 

current study and that of Kelishadi (2007) challenge the universal WHtR cut‐offs of 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

258 

0.5  for children of different age and gender. Further confirmation  is required  from 

analyses involving different ethnic groups. 

In conclusion,  the current  study provides  reference values and percentiles  for WC 

and WHtR percentiles of Chinese children aged 6‐12 years  living  in  the North and 

South of  the  country. Optimal age‐ and  gender‐specific  cut‐off points  for WC and 

WHtR to predict CV risk factors clustering are also proposed. WHtR is not superior to 

WC as a public health tool in Chinese children. 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

259

CHAPTER 6 GENERAL DISCUSSION AND CONCLUSIONS 

6.1 GENERAL DISCUSSION 

The  rapid  increasing prevalence of obesity and obesity‐related health  risk, such as 

cardiovascular  disease,  type  2  diabetes,  place  a  heavy  burden  on  individuals, 

families  and  societies.  Therefore,  accurate  and  accessible  assessment  of  body 

composition  is  increasingly  important  for  clinical  and  field  settings  to  screen  the 

population at risk and monitor prevention and treatment efforts.   

Obesity  is  characterized  by  an  increased  amount  of  body  fat.  BMI  is  the  most 

common  index to define obesity because  it  is a convenient measure to perform  in 

both field and clinical settings. However, BMI  is an  index of weight and height and 

provides no indication of body composition or adiposity per se. The inability of BMI 

to  differentiate  levels  of  fatness  and  leanness  among  individuals  makes  it  an 

inappropriate  index when  using  universal  cut‐offs  to  define  obesity  across  ethnic 

groups as there are well established ethnic differences  in the BMI‐%BF relationship 

(Deurenberg, Deurenberg‐Yap & Guricci, 2002; Deurenberg et al., 1998; Freedman 

et al., 2008; Navder et al., 2009).   

The ethnic differences  in body composition support the need to consider different 

BMI levels to define obesity in different ethnic groups. For example, compared with 

Caucasians, Asians have a 2‐4 units lower BMI at a given %BF (Deurenberg‐Yap et al., 

2002; Deurenberg et al., 1998; Gurrici et al., 1998; Kagawa et al., 2006). Therefore, 

in  2004 WHO  (2004)  proposed  new  BMI  cut‐offs  of  23  kg/m2,  27.5  kg/m2,  32.5 

kg/m2, and 37.5 kg/m2 for the Asian adult population, lower than the cut‐offs for the 

Caucasian  population.  However,  for  children,  a  clear  ethnic  difference  in  the 

BMI‐%BF relationship  is yet to be established as varying growth rates and maturity 

levels during the childhood and adolescence periods make work with the population 

challenging.  Some  studies  have  shown  similar  ethnic  differences  in  the  BMI‐%BF 

relationship between Asian and Caucasian children  (Deurenberg, Bhaskaran et al., 

2003; Deurenberg, Deurenberg‐Yap et al., 2003; Duncan et al., 2009; Ehtisham et al., 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

260 

2005; Freedman et al., 2008; Mehta et al., 2002; Navder et al., 2009) while the small 

number  of  studies  to  explore  differences  among  Asian  children  and  adolescents 

from various origins (Duncan et al., 2009; Mehta et al., 2002). To our knowledge, the 

current  study  is  to  explore  the  BMI‐%BF  relationship  among  Asian  children  from 

different origins and utilizing a  large sample  from West, South‐East and East Asian 

countries. We  found  that  Thai  and Malay  boys  had  significantly  higher %BF  than 

Filipinos, 2.0% and 2.3% respectively, at the same BMI level and age. Thai girls had 

approximately  2.0% higher %BF  than  their Chinese,  Lebanese,  Filipino  and Malay 

counterparts.  These  ethnic  differences  in  the  BMI‐%BF  relationship  among  Asian 

children  should  be  considered when  developing  universal  BMI  cut‐offs  to  define 

obesity  in  this  population. Meanwhile,  similar  to  other  studies  (Fernández  et  al., 

2003; Freedman et al., 2008; Swinburn et al., 1999; Wang & Bachrach, 1996), we 

also found that the ethnic difference in the BMI‐%BF relationship varied by BMI. The 

interaction between BMI and ethnicity  in  the estimation of body  fatness  indicates 

the difficulty  in  identifying equivalent  levels of  fatness by simply adjusting BMI  for 

the average difference in fatness across ethnic groups.   

The  low  sensitivity with  the WHO  and  IOTF BMI  classifications  to detect  cases of 

obesity was evidenced  in our  first study. Two reasons may be advanced  to explain 

this  result. On  the one hand, BMI  is not able  to differentiate  levels of  fatness and 

leanness  among  individuals  (Freedman  et  al.,  2005;  Gallagher  et  al.,  1996; 

Roubenoff et al., 1995) and only explains 41‐88% and 14‐81% of the variance in %BF 

or FM for boys and girls aged 8‐18 y, respectively (Maynard et al., 2001). Thus, BMI 

only provides  a poor  to  fair  identification of  those who  are  truly overweight  and 

obese  as  determined  from  objective measures  of  body  fat  (Sampei  et  al.,  2001; 

Wickramasinghe  et  al.,  2005).  Our  results  also  indicate  that  BMI  only  explained 

39.8‐78.5% of  the variance  in %BF  in Asian children. However, on  the other hand, 

ethnic differences in the BMI‐%BF relationship also contributes to the low sensitivity. 

Our first study confirmed the difference in the BMI‐%BF relationship between Asian 

and Caucasians originates  from  childhood. For a given %BF, Asian  children have a 

3‐6 units  lower BMI compared with Caucasians. Therefore, more than one‐third of 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

261

obese children  in our study were not  identified using WHO classification and more 

than  one  half  were  not  identified  using  the  IOTF  classification.  The  use  of  the 

Chinese BMI classification increased the sensitivity by 19.7%, 18.1%, 2.2%, 3.3% and 

11.3% for Chinese, Lebanese, Malay, Filipino and Thai girls. In summary, the results 

of our first study indicate the necessity to use different BMI levels to define obesity 

in Asian children. 

To overcome  the  limitation of BMI  to  identify obesity, more accurate measures of 

body  fat  assessment  should  be  used  in  addition  to  BMI.  A  number  of  field  and 

laboratory measurements  of  body  composition  have  been  used  in  children  and 

adolescents,  such as BIA, DXA, MRI, CT, densitometry, and  the deuterium dilution 

technique  (Hills  et  al.,  2001;  Sopher,  Shen  &  Pietrobelli,  2005).  Among  these 

methods, BIA is one of the more appropriate for use in a range of settings including 

community centers, field settings, clinics, and schools, because the measurement is 

fast, non‐invasive,  inexpensive, painless, requires minimal participant burden, does 

not require a high level of technical skill. Despite the development of numerous BIA 

prediction  equations  for  children, most  have  been  based  on  Caucasian  subjects 

(Heyward &  Stolarczyk,  1996; Nielsen  et  al.,  2007).  As  ethnic  differences  exist  in 

body composition (Malina, 2005), population‐specific BIA equations are essential. To 

our  knowledge,  our  second  study  is  the  first  to  develop  and  cross‐validate  BIA 

prediction equations in Asian children from different origins. The general equations 

for the prediction of TBW and FFM developed on our complete sample indicates the 

ethnic  effect  on  the  estimation  of  TBW  and  FFM  from  BIA  resistance,  a  finding 

consistent with other studies (Going et al., 2006; Haroun et al., 2010; Sluyter et al., 

2010)  and  confirmation  of  the  need  for  population‐specific  BIA  equations.  In 

addition  to ethnicity, RI, weight, age and  sex explained approximately 88% of  the 

variance in equations with RMSE less than 2.0 kg. The R2 and RMSE values compare 

favorably  with  those  reported  from  other  studies  using  the  deuterium  dilution 

technique  as  the  criterion  method  (Nielsen  et  al.,  2007;  Rush  et  al.,  2003; 

Wickramasinghe et al., 2008) and indicate the performance of developed equations 

for Asian  children  is  ideal predictive accuracy according  to  Lohman’s  classification 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

262 

system  for  prediction  errors  (Lohman,  1992).  The  equations  should  be 

cross‐validated in a separate group to confirm the validity of the prediction equation. 

The  cross‐validation  of  our  equations  showed  a  good  agreement  of  BIA  and  the 

deuterium  dilution  technique  for  the  estimation  of  TBW  and  FFM  using  the 

Bland‐Altman method. However, in agreement with previous studies (Deurenberg et 

al.,  1991; McClanahan  et  al.,  2009),  there may  be  a  potential  systematic  bias  in 

applying our equations with a trend  for over‐prediction  in participants of  low FFM 

and for under‐prediction  in participants of high FFM. However, the accuracy of the 

equations  developed  from  all  ethnic  groups  tested  compared  favorably  with 

BMI‐specific  equations  and  ethnic‐specific  equations,  indicating  the  general 

equations can be used as universal equations for the five ethnic groups.   

Obesity can increase the risk of chronic diseases such as cardiovascular disease and 

type 2 diabetes. However,  the ethnic difference  in  cardiovascular morbidities  and 

diabetes can not be fully explained by BMI and total body fat (McAuley et al., 2002). 

Some  studies have  indicated  that central obesity  is more closely  related  to health 

risk  in both children and adults  than overall adiposity and  the ethnic difference  in 

body  fat  distribution  is  a  contributor  to  the  ethnic  difference  in  prevalence  of 

obesity‐related  health  risk  among  different  ethnic  groups  (Berman  et  al.,  2001; 

Daniels et al., 1997; Ehtisham et al., 2005; Freedman et al., 1989; He et al., 2002; 

Okosun,  2000).  Some  studies  have  demonstrated  that  Asian  children  and 

adolescents have greater trunk depots than Caucasians (Ehtisham et al., 2005; He et 

al., 2002; Malina et al., 1995; Novotny et al., 2006). However  limited studies have 

explored  the  differences  in  body  fat  distribution  among  Asian  children  from 

different  origins.  Our  study  expands  knowledge  and  understanding  of  the 

differences  in  body  fat  distribution  in  children  from  different  Asian  origins.  For 

example,  for  a  given  fat mass,  Chinese  and  Thai  children  had  greater  central  fat 

depots as determined by  trunk/extremity SFT  ratios and WC,  than  their Lebanese, 

Malay  and  Filipino  counterparts.  These  results  support  the  importance  of  the 

inclusion of a variety of screening measurements for risk stratification including WC 

and skin fold thickness.   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

263

WC has been used as a simple and practical index for central obesity (Daniels et al., 

2000; Pouliot et al., 1994) and  is recognized as a key component of  the metabolic 

syndrome  in both children and adults  (Alberti et al., 2006; Zimmet et al., 2007). A 

strong positive correlation between WC and height exists throughout childhood and 

into adulthood therefore, many countries have developed their own WC percentiles 

for children and adolescents (Eisenmann, 2005; Fernández et al., 2004; Katzmarzyk, 

2004; McCarthy et al., 2001). Furthermore, ethnic differences  in WC  remain even 

after adjustment  for height, weight or BMI  (Ehtisham et al., 2005). Our study also 

verified that Asian children from different origins also differ in terms of WC. Chinese 

children  had  approximately  2  cm  and  4  cm  higher WC  than  their  Lebanese  and 

Malay counterparts, respectively, at the same BMI. Due to the documented ethnic 

difference  in  WC  between  Asians  and  Caucasians  and  among  individuals  from 

different Asian origins, plus ethnic differences in susceptibility to the cardiovascular 

morbidities  (Jafar  et  al.,  2005;  Ke  et  al.,  2009),  age‐  and  gender‐specific  WC 

percentiles were developed for Chinese children in our third study. Further, the 90th 

percentile of WC  for Chinese boys  and  the 84th percentile  for Chinese girls were 

proposed  as  the  thresholds  for  the  prediction  of  CV  risk  factors  clustering.  In 

addition,  some  studies  have  showed  that  WHtR  is  a  better  predictor  for 

cardiovascular risk factors than WC because it is adjusted for the effect of height on 

WC  (Hara et al., 2002; Savva et al., 2000). Therefore, we also developed age‐ and 

gender‐specific  WHtR  percentiles  in  our  third  study  and  the  91st  and  94th 

percentiles  for WHtR were  the  thresholds  for  the prediction of cardiovascular  risk 

factors clustering for Chinese boys and girls, respectively. The thresholds of WHtR, in 

agreement with Kelishadi’s study (2007) challenge the universal WHtR cut‐offs of 0.5 

for  children  of  different  age  and  gender.  Compared  with  the  other  two  studies 

conducted in Hong Kong (Sung et al., 2008) and Xinjiang province, China (Yan et al., 

2008), our study  involved a more representative sample with children  from South, 

North‐east and North China. However, data are also required from a more extensive 

nationally representative sample.   

The metabolic  syndrome  describes  the  clustering  of  central  obesity,  dyslipidemia 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

264 

(raised  triglycerides  and/or  low‐  or  high‐density  lipoprotein),  hyperinsulinemia, 

impaired glucose tolerance and elevated blood pressure (Alberti et al., 2005) and is 

a  clear  indicator  of  adult morbidity  and  all‐cause mortality  (Alberti  et  al.,  2005; 

Haffner et al., 1992;  Isomaa et al., 2001; Trevisan et al., 1998). Pediatric metabolic 

syndrome  can  also  increase  cardiovascular  risk  (Ronnemaa  et  al.,  1991)  and  can 

track  from  childhood  to  adulthood  (Duncan  et  al.,  2004). Obese  children  have  a 

higher risk for metabolic syndrome and abnormalities (Cook et al., 2003; de Ferranti 

et  al., 2004; Reinehr et  al., 2007; Weiss et  al., 2004;  Yoshinaga et  al., 2005). Our 

cross‐sectional  analysis  confirmed  the  previous  findings  in  Chinese  children  by 

indicating  that  the  risk  of metabolic  syndrome  in  overweight  and  obese  Chinese 

children  increased  to 4‐6  times and 13‐26  times,  respectively, varying by different 

definitions of metabolic syndrome. Moreover, our longitudinal analysis also showed 

that obese children without cardiovascular risk factors clustering had approximately 

3  times  greater  risk  to  develop  cardiovascular  risk  factors  clustering  after  a  2‐y 

follow‐up than normal‐weight children regardless of which obesity  index was used 

to define obesity. However, abdominal obesity, high TG and elevated blood pressure 

were most frequent in both overweight and obese Chinese children, similar to other 

studies  in  Asian  populations  (Yoshinaga  et  al.,  2005;  Zuoa  et  al.,  2009)  while 

inconsistent with studies in other ethnic populations (Cook et al., 2003; de Ferranti 

et al., 2004). These results imply the possibility of ethnic differences in susceptibility 

to metabolic variables. 

Although WC  is  used  as  an  index  to  define  central  obesity  in  the  definition  of 

metabolic syndrome (Alberti et al., 2006; Zimmet et al., 2007), decisions regarding 

the best obesity  index to predict cardiovascular risk factors clustering  in children  is 

still subject to an ongoing debate (Garnett et al., 2007; Hara et al., 2002; Misra et al., 

2006; Savva et al., 2000). A number of factors may contribute to the inconsistency. 

Firstly,  ethnic  differences  in  both  body  composition  and  the  susceptibility  to 

cardiovascular  risk  factors might  explain  the  inconsistent  findings.  However,  few 

studies have been  conducted  in Chinese  children despite  the  knowledge  that  the 

Chinese  differ  from  Caucasian  and  other  Asian  children  in  BMI‐%BF  relationship, 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

265

body  fat  distribution  and  prevalence  of  metabolic  abnormities.  This  finding  is 

consistent  with  the  present  and  previous  studies  (Deurenberg‐Yap  et  al.,  2000; 

Gurrici et al., 1999; Navder et al., 2009).  It  is  important  to stress  that most of  the 

previous studies have been cross‐sectional. Our  third study explored  the ability of 

four obesity indices, including BMI, %BF, WC, and WHtR, to predict the development 

of  cardiovascular  risk  factors  clustering  2‐y  later  in  Chinese  children. We  found 

equivalent  performance  of  the  four  indices  in  prediction  of  the  development  of 

cardiovascular risk factors clustering  in Chinese children aged 7‐12 y. The failure of 

WC and WHtR  to be superior predictors of cardiovascular  risk  factors clustering  in 

our study is similar to another longitudinal (Garnett et al., 2007) and cross‐sectional 

study  in  Caucasian  children  and  adolescents  (Plachta‐Danielzik  et  al.,  2008). 

Secondly, various subsets of risk factors  included  in the definition of metabolic risk 

clustering  in  each  study  is  another  contributor  to  the  inconsistency  because  the 

various  obesity  indices  showed  different  associations with  various metabolic  risk 

factors  (McCarthy, 2006; Savva et al., 2000). Our  study also  showed  that  the BMI 

appeared to be more closely related to blood pressure while WC tended to be more 

closely related to TG and HDL‐C in Chinese children. Therefore, subset of metabolic 

risk factors which is more predictive for the later incidence of cardiovascular disease 

or diabetes best  is  required  for determining  the best obesity  index  to  screen  the 

population at high risk. 

To  our  best  knowledge,  the  current  studies  are  the  first  to  explore  the  ethnic 

difference  in  total  body  adiposity  and  body  fat  distribution  across Asian  children 

from 5 countries with a large study sample, and also the first study to cross‐validate 

BIA  across  Asian  children  from  different  origins  with  the  deuterium  dilution 

technique  as  the  criterion. Moreover,  our  studies  proposed  the  threshold  of WC 

and WHtR for the prediction of the metabolic risk factors clustering among Chinese 

children  in  a  large  representative  sample  and  explored  the  ability  of  different 

obesity indices to predict future health risk in a follow‐up study. However, there are 

some  limitations  in  our  studies.  Firstly,  the  cohort  in  study  1  and  study  2  was 

purposively selected in each ethnic group and was a non‐random population sample. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

266 

However, participants purposively recruited from a wide range of BMI can provide 

us with a better understanding of the ethnic differences inBMI‐%BF relationship and 

body  fat distribution. Moreover, the BIA prediction equations developed  from the 

population with wide  range of BMI  in  the  current  thesis  can be used not only  in 

normal‐weight children but also  in  severely obese children. Secondly,  the cut‐offs 

for defining the metabolic abnorlities were not population ‐specific which might not 

be  appropriate  due  to  the  ethnic  differences  in metabolic  profiles. However,  no 

population‐specific  cut‐offs  of metabolic  profiles  for Asian  children  are  available. 

Therefore, futher research should be conducted to develop these cut‐offs for Asian 

children. 

6.2 CONCLUSIONS ANS IMPLICATIONS 

Based on the key research questions, the following findings were concluded: 

1. There  were  ethnic  differences  in  the  relationship  between  BMI‐%BF  among 

Asian  pre‐pubertal  children  aged  8‐10  y  from  China,  Lebanon, Malaysia,  The 

Philippines and Thailand.   

2. BMI  cut‐offs  for  defining  obesity  proposed  by  WHO  and  IOTF  were  not 

appropriate for Asian children.   

3. Ethnic  differences  in  body  fat  distribution  among  Asian  pre‐pubertal  children 

aged 8‐10 y from China, Lebanon, Malaysia and Thailand were found.   

4. BIA was a  valid method  for  the assessment of body  composition across Asian 

children from China, Lebanon, Malaysia, The Philippines and Thailand.   

5. Obese Chinese children had a higher risk of developing the metabolic syndrome 

and abnormities than normal‐weight children. 

6. No  superiority  of  either  WC  or  WHtR  to  predict  cardiovascular  risk  factors 

clustering in the 2‐y follow‐up study in Chinese children was found.   

7. WC and WHtR percentiles and optimal age‐ and gender‐specific  thresholds  for 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

267

the  prediction  of  cardiovascular  risk  factors  clustering  were  developed  for 

Chinese children aged 6‐12 y.   

Findings  from  the  current  thesis  have  the  potential  to  contribute  to  theory  and 

practice in the following ways:   

1. It  is necessary to develop BMI cut‐offs to define obesity for Asian children. For 

Asian children, the BMI cut‐off points should be lower compared with those for 

Caucasian population. Otherwise, many children who are  truly overweight and 

obese and at the risk of health problems accompanying overweight and obesity 

may not be  identified. Moreover,  the  reference population  for developing BMI 

cut‐offs for Asian children should be recruited from various countries across the 

Asian region. 

2. It is import to include a variety of screening measurements to classify subjects at 

risk  of  obesity  and  obesity‐related  health  problems  in  both  community  and 

clinical settings in addition to BMI, such as WC and skin fold thickness. Moreover, 

population‐specifice thresholds for other obesity indices including WC should be 

developed. 

3. Our population‐specific BIA prediction equation provides an appropriate tool for 

the  accurate  assessment  of  body  composition  among  Asian  children  in  a 

multi‐country study. It also provides the opportunity to compare the prevalence 

of obesity based on %BF rather than BMI between Asian countries using the BIA 

method which  is relatively  inexpensive, simple to use and not time consuming. 

Moreover,  these equations can be employed by manufactures whose products 

are designed for the Asian population.   

4. More  efforts  should  be made  for  pediatric  obesity  control  and  prevention  in 

China. Although  the overall prevalence of  the metabolic  syndrome  in Chinese 

children  is  lower  than  in  American  counterparts,  the  prevalence  rates  in 

overweight and obese children is similar in both countries. This means that with 

the rapid increase in obesity in China, the prevalence of the metabolic syndrome 

is becoming more common. Due to the rapid nutritional and  lifestyle transition 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

268 

being experienced  in China,  it  is a critical period for the prevention of pediatric 

obesity. 

5. Although BMI has  limitations  to define obesity,  it still has  the similar ability  to 

predict metabolic risk  factors along with WC and WHtR. The developed cut‐off 

points of WC and WHtR  for Chinese children, combined with BMI, will help  to 

better  screen  this  population  for  health  risk  in  both  community  and  clinical 

practice.   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

269

REFERENCES 

Afghani, A, & Goran, MI (2006). Racial differences in the association of subcutaneous 

and  visceral  fat on bone mineral  content  in prepubertal  children. Calcified 

Tissue Int, 79, 383‐388. 

Alberti, K,  Zimmet, P, &  Shaw,  J  (2006). Metabolic  syndrome  ‐  a new world‐wide 

definition. A consensus statement from the international diabetes federation. 

Diabetic Med, 23(5), 469‐480. 

Alberti,  K,  Zimmet,  P,  &  WHO  Consultation.  (1998).  Definition,  diagnosis  and 

classification of diabetes mellitus and its complications. Part 1: diagnosis and 

classification of diabetes mellitus. Provisional report of a WHO Consultation. 

Diabetic Med, 15, 539‐553. 

Alberti,  KGMM,  Zimmet,  P,  &  Shaw,  J  (2005).  The metabolic  syndrome  ‐  a  new 

worldwide definition. Lancet, 366(9491), 1059‐1062. 

Arslanian, S, Suprasongsin, C, & Janosky, JE (1997).  Insulin secretion and sensitivity 

in black verus white prepubertal healthy children.  J Clin Endocrinol Metab, 

82, 1923‐1927. 

Ashby,  RL, Ward,  KA, Mughal, MZ,  &  Adams,  JE  (2003).  Age‐related  changes  in 

metacarpal  morphometry  and  areal  bone  mineral  density  in  children 

assessed by DXR. Osteoporosis Int, 14, S25‐S25. 

Ashwell, M (1994). Obesity  in men and women.  Int J Obes Relat Metab Disord, 18, 

S1‐7. 

Ashwell, MA, LeJeune, SRE, & McPherson, B (1996). Ratio of waist circumference to 

height may be better  indicator of need  for weight management. BMJ, 312, 

377. 

Bacha, B, Saad, R, Gungor, N, & Arslanian, SA (2006). Are Obesity‐Related Metabolic 

Risk Factors Modulated by the Degree of Insulin Resistance in Adolescents?. 

Diabetes Care, 29, 1599‐1604. 

Bacha, F, Saad, R, Gungor, N, Janosky, J, & Arslanian, SA (2003). Obesity, regional fat 

distribution, and syndrome X  in obese black versus white adolescents: Race 

differential  in  diabetogenic  and  atherogenic  risk  factors.  J  Clin  Endocrinol 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

270 

Metab, 88(6), 2534‐2540. 

Barlow,  SE,  &  Dietz,  WH  (1998).  Obesity  evaluation  and  treatment:  expert 

committee  recommendations.  The Maternal  and  Children  Health  Bureau, 

Health Resources and Services Adminstration, and the Department of Health 

and Human Services. Pediatrics, 102, E29. 

Baumgartner,  RN,  Chumlea,  WC,  &  Roche,  AF  (1989).  Estimation  of  body 

composition from bioelectrical impedance of body segments. Am J Clin Nutr, 

50, 221‐226. 

Baumgartner, RN, Ross, R, & Heymsfield,  SB  (1998). Does  adipose  tissue  infuence 

bioelectric  impedance  in  obese  men  and  women?  J  Appl  Physiol,  84, 

257‐262. 

Bell,  N,  McClure,  P,  Hill,  R,  &  Davies,  P  (1998).  Assessment  of  foot‐to‐foot 

bioelectrical  inpedance analysis for the prediction of total body water. Eur J 

Clin Nutr, 52, 856‐859. 

Berman,  DM,  Rodrigues,  LM,  Nicklas,  BJ,  Ryan,  AS,  Dennis,  KE,  &  Goldberg,  AP 

(2001).  Racial  disparities  in  metabolism,  central  obesity,  and  sex 

hormone‐binding  globulin  in  postmenopausal  women.  J  Clin  Endocrinol 

Metab, 86, 97‐103. 

Bjorntorp,  P  (1992).  Abdominal  fat  distribution  and  disease:  an  overriew  of 

epidemiological data. Ann Med, 24, 15‐18. 

Bland, J, & Altman, D (1986). Statistical methods for assessing agreement between 

two methods of clinical measurement. Lancet, 8, 307‐310. 

Booth, ML, Dobbins, T, Okely, AD, Denney‐Wilson, E, & Hardy, LL  (2007). Trends  in 

the prevalence of overweight and obesity among  young Australians, 1985, 

1997, and 2004. Obesity, 15, 1089‐1095. 

Bosy‐Westphal, A, Geisler, C, Onur,  S, Korth, O,  Selberg, O,  Schrezenmeir,  J, et  al. 

(2006).  Value  of  body  fat mass  vs  anthropometric  obesity  indices  in  the 

assessment of metabolic risk factors. Int J Obes, 30, 475‐483. 

Bracco, D, Thiébaud, D, Chioléro, RL, Landry, M, Burckhardt, P, & Schutz, Y  (1996). 

Segmental  body  composition  assessed  by  bioelectrical  impedance  analysis 

and DEXA in humans. J Appl Physiol, 81, 2580‐2587. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

271

Bray,  GA,  Delany,  JP,  Harsha,  DW,  Volaufova,  J,  &  Champagne,  CM  (2001).  Body 

composition of African American and white  children: a 2‐year  follow‐up of 

the BAROC study. Obes Res, 9, 605‐621. 

Bray, GA, DeLany, JP, Volaufova, J, Harsha, DW, & Champagne, C (2002). Prediction of 

body  fat  in  12‐y‐old  African  American  and  white  children:  evaluation  of 

methods. Am J Clin Nutr, 76, 980‐990. 

Bunc, V  (2001). Predicton equations  for  the determination of body  composition  in 

children useing bioimpedence anyalis. (Vol. 44). Basel, Karger: Med Sport Sci. 

Burke,  Y,  Beilin,  LJ,  Simmer,  K,  Oddy,  WH,  Blake,  KV,  Doherty,  D,  et  al.  (2005). 

Predictors of body mass index and associations with cardivascular risk factors 

in Australian children: a prospective cohort study. Int J Obes, 29, 15‐23. 

Butte,  NF,  Hopkinson,  JM,  Wong,  W.W,  Smith,  EO,  &  Ellis,  KJ  (2000).  Body 

composition during the first 2 years of life: An updated reference. Pediatr Res, 

47, 578‐585. 

Côté,  KD,  &  Adams,  WC  (1993).  Effect  of  bone  density  on  body  composition 

estimates  in young adult black and white women. Med Sci Sports Exerc, 23, 

290‐296. 

Caton, JR, Molé, PA, Adams, WC, & Heustis, DC (1988). Body composition analysis by 

bioelectrical impedance: effect of skin temperature. Med Sci Sports Exerc, 20, 

489‐491. 

Chandalia,  M,  Abate,  N,  Garg,  A,  Stray‐Gundersen,  J,  &  Grundy,  SM  (1999). 

Relationship  between  generalized  and  upper  body  obesity  to  insulin 

resistance in Asian Indian men. J Clin Endocrinol Metab, 84, 2329‐2335. 

Chang, CJ, Wu, CH, Chang, CS, Yao, WJ, Yang, YC, Wu,  JS, et al.  (2003).  Low body 

mass  index but high percent body fat  in Taiwanese subjects:  implications of 

obesity cutoffs. Int J Obes, 27, 253‐259. 

China's National Group on Student's Constitution and Health Survey.  (2000). Study 

on  the  measurement  of  skinfold  thickness  and  estimated  of  body 

composition  in Chinese primary and secondary school students. Chin J Prev 

Med, 34, 212‐214. 

China's National Group on Student's Constitution and Health Survey. (2007). Report 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

272 

on  the  physical  fitness  and  health  surveillance  of  Chinese  school  students. 

Beijing: Higher Education Publishing House. 

Chu, NF, Wang, DJ, Shieh, SM, & Rimm, EB (2000). Plasma leptin concentrations and 

obesity in relation to insulin resistance syndrome components among school 

children  in Taiwan‐  the Taipei  children heart  study.  Int  J Obes Relat Metab 

Disord, 24 1265‐1271. 

Chumlea, W,  Schubert, C, Reo, N,  Sun,  S, &  Siervogel, R  (2005).  Total body water 

volume  for white  children  and  adolescents  and  anthropometric  prediction 

equations: the Fels Longitudinal Study. Kidney Int, 68, 2317. 

Chumlea, WC, Guo, S, Kuczmarski, R, Flegal, KM, Johnson, CL, Heymsfield, SB, et al. 

(2002).  Body  composition  estimates  from  NHANES  III  bioelectrical 

impedance data. Int J Obes, 26, 1596‐1609. 

Chumlea, WC, & Guo,  SS  (1994).  Bioelectrical  impedance  and  body  composition: 

present status and future directions. Nutr Rev, 52, 123‐131. 

Chung, SC, Song, MY, Shin, HD, Kim, DY, He, Q, Heshka, S, et al. (2005). Korean and 

Caucasian overweight premenopausal women have different relationship of 

body mass index to percent body fat with age. J Appl Physiol, 99, 103‐107. 

Cole, T, Bellizzi, M, Flegal, K, & Dietz, WH (2000). Establishing a standard definition 

for child overweight and obesity worldwide:  international survey. BMJ, 320, 

1‐6. 

Cole, TJ, Freeman,  JV, & Preece, MA  (1995). Body mass  index reference curves  for 

the UK, 1990. Arch Dis Child, 73, 25‐29. 

Conway,  J,  Yanovski,  S,  Avila,  N,  &  Hubbard,  V  (1995).  Visceral  adipose  tissue 

differences in black and white women. Am J Clin Nutr, 61, 765‐771. 

Cook, S, Weitzman, M, Auinger, P, Nguyen, M, & Dietz, WH (2003). Prevalence of a 

Metabolic  Syndrome  Phenotype  in  Adolescents:  Findings  From  the  Third 

National Health and Nutrition Examination Survey, 1988‐1994. Arch Pediatr 

Adolesc Med, 157, 821‐827. 

Cossrow, N, & Falkner, B  (2004). Race/ethnic  issues  in obesity and obesity‐related 

comorbidities. J Clin Endocrinol Metab, 89, 2590‐2594. 

Craig,  P,  Halavatau,  V,  Comino,  E,  &  Caterson,  I  (2001).  Differences  in  body 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

273

composition between Tongans and Australians:  time  to  rethink  the healthy 

weight ranges? Int J Obes, 25, 1806‐1814. 

Daniels, S, Morrison,  J, Sprecher, D, Khoury, P, & Kimball, T  (1999). Association of 

body  fat  distribution  and  cardiovascular  risk  factors  in  children  and 

adolescents. Circulation, 99, 541‐545. 

Daniels, SR, Khoury, PR, & Morrison, JA (1997). The utility of body mass  index as a 

measure of body fatness in children and adolescents: Differences by race and 

gender. Pediatrics, 99, 804‐807. 

Daniels, SR, Khoury, PR, & Morrison, JA (2000). Utility of different measures of body 

fat distribution in children and adolescents. Am J Epidemiol, 152, 1179‐1184. 

Dao, HH, Frelut, ML, Oberlin, F, Peres, G, Bourgeois, P, & Navarro, J (2004). Effects of 

a multidisciplinary weight  loss  intervention  on  body  composition  in  obese 

adolescents. Int J Obes, 28, 290‐299. 

Davies,  PS,  &  Preece,  MA  (1988).  The  prediction  of  total  body  water  using 

bioelectrical  impedance  in  children  and  adolescents.  Ann  Hum  Biol,  15, 

237‐240. 

de Ferranti, S, Gauvreau, K, Ludwig, D, Neufeld, E, Newburger, J, & Rifai, N  (2004). 

Prevalence  of  the metabolic  syndrome  in  American  adolescents:  findings 

from the Third National Health and Nutrition Examination Survey. Circulation, 

110, 2494‐2497. 

de Onis, MOA, Borghi, E, Siyam, A, Nishida, C, & Siekmann, J (2007). Development of 

a WHO growth reference for school‐aged children and adolescents. Accessed 

15  March,  2008,  from 

http://www.who.int/growthref/growthref_who_bull/en/index.html. 

Després, JP. Moorjani, S, Lupien, PJ, Tremblay, A, Nadeau, A, & Bouchard, C (1990). 

Regional  distribution  of  body  fat,  plasma  lipoproteins,  and  cardiovascular 

disease. Arteriosclerosis, 10, 495‐551. 

Després, JP (2007). Cardiovascular disease under the influence of excess visceral fat. 

Crit Pathw Cardiol, 6, 51‐59. 

Deurenberg‐Yap,  M,  Chew,  SK,  &  Deurenberg,  P  (2002).  Elevated  body  fat 

percentage  and  cariovascular  risks  at  low  body mass  index  levels  among 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

274 

Singaporean Chinese, Malays and Indians. Obes Rev, 3, 209‐215. 

Deurenberg‐Yap, M,  Schmidt  G,  van  Staveren WA,  &  Deurenberg,  P  (2000).  The 

paradox  of  low  body  mass  index  and  high  body  fat  percentage  among 

Chinese, Malays and Indians in Singapore. Int J Obes Relat Metab Disord, 24, 

1011‐1017. 

Deurenberg‐Yap, M,  Schmidt, G,  van  Staveren, WA, Hautvast,  J, & Deurenberg,  P 

(2001).  Body  fat  measurement  among  Singaporean  Chinese,  Malays  and 

Indians: a comparative study using a four‐compartment model and different 

two‐compartment models. Brit J Nutr, 85, 491‐498. 

Deurenberg,  P,  Bhaskaran,  K, &  Lian,  PL  (2003).  Singaporean  Chinese  adolescents 

have more subcutaneous adipose tissue than Dutch Caucasians of the same 

age and body mass index. Asia Pac J Clin Nutr., 12, 261‐265. 

Deurenberg,  P,  &  Deurenberg‐Yap,  M  (2001).  Differences  in  body‐composition 

assumptions  across  ethnic  groups:  practical  consequences.  Curr  Opin  Clin 

Nutr Metab Care, 4, 377‐383. 

Deurenberg, P, & Deurenberg‐Yap, M (2003). Validity of body composition methods 

across ethnic population groups. Acta Diabetol, 40(S1), S246‐S249. 

Deurenberg,  P,  Deurenberg‐Yap,  M,  Foo,  LF,  Schmidt,  G,  &  Wang,  J  (2003). 

Differences in body composition between Singapore Chinese, Beijing Chinese 

and Dutch children. Eur J Clin Nutr, 57, 405‐409. 

Deurenberg, P, Deurenberg‐Yap, M, & Guricci,  S  (2002). Asians  are different  from 

Caucasians and from each other  in their body mass  index/body fat per cent 

relationship. Obes Res, 3, 141‐146. 

Deurenberg,  P,  Deurenberg‐Yap,  M,  &  Schouten,  F  (2002).  Validity  of  total  and 

segmental  impedance  measurements  for  prediction  of  body  composition 

across ethnic groups. Eur J Clin Nutr, 56, 214‐220. 

Deurenberg, P, Ge, K, Hautvast, J, & Wang, J (1997). BMI as predictor for body fat: 

comparison between Chinese and Dutch adult subjects. Asia Pac J Clin Nutr, 

6, 102‐105. 

Deurenberg, P, Kusters, CSL, & Smit, HE (1990). Assessment of body composition by 

bioelectrical  impedance  of  children  and  young  adults  is  strongly  age 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

275

dependent. Eur J Clin Nutr, 44, 261‐268. 

Deurenberg, P, Tagliabue, A, & Schouten,  .  (1995). Multi‐frequency  impedance  for 

the prediction  of  extracellular water  and  total body water. Brit  J Nutr,  73, 

349‐358. 

Deurenberg, P, van der Kooy, K, & Leenen, R (1989). Differences in body impedance 

when  measured  with  different  instrumetns  (letter).  Eur  J  Clin  Nutr,  43, 

885‐886. 

Deurenberg, P, van der Kooy, K, Leenen, R, Weststrate, JA, & Seidell, JC (1991). Sex 

and age  specific prediction  formulas  for estimating body composition  from 

bioelectrical impedance: a cross‐validation study. Int J Obes, 15, 17‐25. 

Deurenberg, P, Weststrate,  J, & Seidell,  J  (1991). Body mass  index as a measure of 

body  fatness:  age‐  and  sex‐specific  prediction  formulas.  Brit  J  Nutr,  65, 

105‐114. 

Deurenberg,  P,  Weststrate,  JA,  Paymans,  I,  &  van  der  Kooy,  K  (1988).  Factors 

affecting bioelectrical  impedance measurements  in humans. Eur J Clin Nutr, 

42, 1017‐1022. 

Deurenberg, P, Deurenberg‐Yap, M, &  van  Staveren, WA  (1998). Body mass  index 

and percent body  fat: a meta analysis among different ethnic groups.  Int  J 

Obes, 22, 1164‐1171. 

Deurenberg, P, Deurenberg‐Yap, M, Wang, J, Lin, FP, & Schmidt, G (1999). The impact 

of  body  build  on  the  relationship  between  body mass  index  and  percent 

body fat. Int J Obes, 23, 537‐542. 

Dietz, WW (1994). Critical periods in childhood for the development of obesity. Am J 

Clin Nutr, 59, 955‐959. 

Duncan,  GE,  Li,  SM,  &  Zhou,  XH  (2004).  Prevalence  and  trends  of  a  metabolic 

syndrome phenotype among U.S. adolescents, 1999‐2000. Diabetes Care, 27, 

2438‐2443. 

Duncan, JS, Duncan, EK, & Schofield, G  (2009). Accuracy of body mass  index  (BMI) 

thresholds  for predicting excess body  fat  in girls  from  five ethnicities. Asia 

Pac J Clin Nutr, 18, 404‐411. 

Ehtisham, S, Crabtree, N, Clark, P, Shaw, N, & Barrett, T (2005). Ethnic differences in 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

276 

insulin  resistance  and  body  composition  in United  Kingdom  adolescents.  J 

Clin Endocrinol Metab, 90, 3963‐3969. 

Ehtisham,  S, Hattersley,  AT, Dunger, DB, &  Barrett,  TG  (2004).  First UK  survey  of 

paediatric type 2 diabetes and MODY. Arch Dis Child, 89, 526‐529. 

Eisenmann,  JC  (2005).  Waist  circumference  percentiles  for  7‐  to  15‐year‐old 

Australian children. Acta Paediatrica, 94, 1182‐1185. 

Ellis, KJ  (1990). Reference man and woman more  fully characterized: variations of 

the basis of body size, age, sex, and race. Biol Trace Elem Res, 26, 385‐400. 

Ellis, KJ  (1997). Body  composition of a young, multiethnic, male population. Am  J 

Clin Nutr, 66, 1323‐1331. 

Ellis,  KJ  (2000).  Human  Body  Composition:  In  Vivo  Methods.  Physiol  Rev  80, 

649‐680. 

Ellis, KJ, Abrams, SA, & Wong, GW (1997). Body composition of a young, multiethnic 

female population. Am J Clin Nutr, 65, 724‐731. 

Ellis, KJ, Bell, SJ, Chertow, GM, Chumlea, WC, Knox, DP,  Lukaski, HC, et al.  (1999). 

Bioelectrical impedance methods in clinical research: a follow‐up to the NIH 

Technology Assessment Conference. Nutrition, 15, 874‐880. 

Eston,  RG,  Cruz,  A,  Fu,  F,  &  Fung,  LM  (1993).  Fat‐free  mass  estimation  by 

bioelectrical impedance and anthropometrc techniques in Chinese children. J 

Sports Sci, 11, 241‐247. 

Expert Panel on Detection, Evaluation, and Treatment of High Blood Cholesterol  in 

Adults  (2001).  Executive  Summary  of  the  Third  Report  of  the  National 

Cholesterol Education Program (NCEP) Expert Panel on Detection, Evaluation, 

and Treatment of High Blood Cholesterol in Adults (Adult Treatment Panel III). 

JAMA 285, 2486‐2497. 

Fernández, JR, Heo, MS, Heymsfield, SB, Pierson, RN, Pi‐Sunyer, FX, Wang, ZM, et al. 

(2003).  Is percentage body  fat differentially  related  to body mass  index  in 

Hispanic Americans, African Americans, and European Americans? Am J Clin 

Nutr, 77, 71‐75. 

Fernández, JR, Redden, DT, Pietrobelli, A, & Allison, DB (2004). Waist circumference 

percentiles  in  nationally  representative  samples  of  African‐American, 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

277

European‐American,  and  Mexican‐American  children  and  adolescents.  J 

Pediatr, 145, 439‐444. 

Fomon,  SJ,  Haschke,  F,  Zeigler,  EE,  &  Nelson,  SE  (1982).  Body  composition  of 

reference children from birth to age 10 years. Am J Clin Nutr, 35, 1169‐1175. 

Ford, ES (2005). Prevalence of the metabolic syndrome defined by the International 

Diabetes Federation among adults in the U.S. Diabetes Care, 28, 2745‐2749. 

Fox,  KR,  Peters,  DM,  Sharpe,  P,  &  Bell, M  (2000).  Assessment  of  abdominal  fat 

development  in young adolescents using magnetic resonance  imaging.  Int J 

Obes, 24, 1653‐1659. 

Freedman, DS, Srinivasan, S, Harsha, D, Webber, L, & Berenson, G (1989). Relation of 

body  fat patterning  to  lipid and  lipoprotein  concentrations  in  children and 

adolescents: the Bogalusa Heart Study. Am J Clin Nutr, 50, 930‐939. 

Freedman, DS, Wang,  J, Thornton,  J, Mei, Z, Pierson  Jr, RN, Dietz, W, et al.  (2008). 

Racial/ethnic  differences  in  body  fatness  among  children  and  adolescents. 

Obesity (Silver Spring), 16, 1105‐1111. 

Freedman, DS, & Sherry, B (2009). The validity of BMI as an indicator of body fatness 

and risk among children. Pediatrics, 124, S23‐S34. 

Freedman,  DS,  Khan,  LK,  Dietz,  WH,  Srinivasan,  SR,  &  Berenson,  GS  (2001). 

Relationship of Childhood Obesity to Coronary Heart Disease Risk Factors in 

Adulthood: The Bogalusa Heart Study. Pediatrics, 108, 712‐718. 

Freedman, DS, Khan,  L.K,  Serdula, MK, Dietz, WH,  Srinivasan,  SR, & Berenson, GS 

(2005). The relation of childhood BMI to adult adiposity: the Bogalusa Heart 

Study. Pediatrics, 115, 22‐27. 

Freedman, DS, Wang, J, Maynard, LM, Thornton, JC, Mei, Z, Pierson, RN, et al. (2005). 

Relation of BMI to fat and fat‐free mass among children and adolescents. Int 

J Obes, 29, 1‐8. 

Fuller, NJ, & Elia, M  (1989). Potential use of bioelectrical  impedance of  the  'whole 

body'  and  of  body  segments  for  the  assessment  of  body  compostion: 

comparison  with  densitometry  and  antropometry.  Eur  J  Clin  Nutr,  43, 

779‐791. 

GómezDíaz,  RA,  Martínez‐Hernández,  AJ,  Aguilar‐Salinas,  CA,  Villante,  R, 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

278 

López‐Alarcón,  M,  Jiménez‐Villarruel,  M,  et  al.  (2005).  Percentiles 

distribution of the waist circumference among Mexican pre‐adolescents of a 

primary school in Mexico city. Diabetes Obes Metab, 7, 716‐721. 

Gallagher, D, Visser, M, Sepúlveda, D, Pierson, RN, Harris, T, & Heymsfield, SB (1996). 

How useful  is body mass  index  for comparison of body  fatness across age, 

sex, and ethnic groups? Am J Epidemiol, 143, 228‐239. 

Garan, MI, & Gower, BA  (1999). Relation between  visceral  fat  and disease  risk  in 

children and adolescents. Am J Clin Nutr, 70, 149S‐156S. 

Garnett, SP, Baur, LA, Srinivasan, S, Lee, JW, & Cowell, CT  (2007). Body mass  index 

and waist circumference in midchildhood and adverse cardiovascular disease 

risk clustering in adolescence. Am J Clin Nutr, 86, 549‐555. 

Garrow, JS, & Webster, JD (1985). Quetelets's index (W/H2) as a measure of fatness. 

Int J Obes, 9, 147‐153. 

Gaskin, PS, & Walker, SP  (2003). Obesity  in a cohort of black  Jamaican children as 

estimated by BMI and other indices of adiposity. Eur J Clin Nutr, 57, 420‐426. 

Gilsanz, V, Skaggs, DL, Kovanlikaya, A, Sayre,  J, Loro, ML, Kaufman, F, et al.  (1998). 

Differential  Effect  of  Race  on  the  Axial  and  Appendicular  Skeletons  of 

Children. J Clin Endocrinol Metab, 83, 1420‐1427. 

Going,  S,  Nichols,  J,  Loftin,  M,  Stewart,  D,  Lohman,  T,  Tuuri,  G,  et  al.  (2006). 

Validation of bioelectrical  impedance  analysis  (BIA)  for  estimation of  body 

composition in Black, White and Hispanic adolescent girls. Int J Body Compos 

Res, 4, 161‐167. 

Golley,  R, Magarey,  A,  Steinbecks,  K,  Baur,  L, & Daniels,  L  (2006).  Comparison  of 

metabolic syndrome prevalence using six different definitions  in overweight 

pre‐pubertal children enrolled in a weight management study. Int J Obes, 30, 

853‐860. 

Goodman, E, Daniels, SR, Morrison,  JA, Huang, B, & Dolan, LM  (2004). Contrasting 

prevalence of and demographic disparities in the World Health Organization 

and  National  Cholesterol  Education  Program  Adult  Treatment  Panel  Ⅲ 

definitions  of  metabolic  syndrome  among  adolescents.  J  Pediatr,  145, 

445‐451. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

279

Goran, MI, Nagy,  TR,  Treuth, MS,  Trowbridge, C, Dezenberg, C, McGloin, A, et  al. 

(1997). Visceral fat in white and African American prepubertal children. Am J 

Clin Nutr, 65, 1703‐1708. 

Goulding, A, Taylor, RW,  Jones,  IE, Lewis‐Barned, NJ, & Williams, SM  (2003). Body 

composition of 4‐  and 5‐year‐old New  Zealand  girls:  a DXA  study of  initial 

adiposity and subsequent 4‐year fat change. Int J Obes, 27, 410‐415. 

Group  of  China  Obesity  Task  Force  (2004).  Body mass  index  reference  norm  for 

screening overeweight and obesity in Chinese children and adolescents. Chin 

J Epidemiol, 25, 97‐102. 

Gudivaka,  R,  Schoeller,  D,  &  Kushner,  RF  (1996).  Effect  of  skin  temperature  on 

multifrequency bioelectrical impedance analysis. J Appl Physiol, 81, 838‐845. 

Guillaume, M (1999). Defining obesity in childhood: current practice. Am J Clin Nutr, 

70, S126‐S130. 

Guo,  S,  Chumlea, W,  Roche,  A, &  Siervogel,  R  (1997).  Age‐  and maturity‐related 

changes  in body  composition during  adolescence  into  adulthood:  The  Fels 

Longitudinal Study. Int J Obes, 21, 1167‐1175. 

Gurrici, S, Hartriyanti, Y, Hautvast, J, & Deurenberg, P (1998). Relationship between 

body  fat and body mass  index: differences between  Indonesians and Dutch 

Caucasians. Eur J Clin Nutr, 52, 779‐783. 

Gurrici,  S,  Hartriyanti,  Y,  Hautvast,  J, &  Deurenberg,  P  (1999).  Differences  in  the 

relationship between body  fat and body mass  index between two different 

Indonesian  ethnic  groups:  The  effect  of  body  build.  Eur  J  Clin  Nutr,  53, 

468‐472. 

Haffner, SM, Valdez, RA, Hazuda, HP, Mitchell, BD, Morales, PA, & Stern, MP (1992). 

Prospective  analysis  of  the  insulin‐resistance  syndrome  (syndrome  X). 

Diabetes, 41, 715‐722. 

Han, TS, & Lean, ME  (1998). Self‐reported waist circumference compared with  the 

'Waist Watcher' tape‐measure to identify individuals at increased health risk 

through intra‐abdominal fat accumulation. Br J Nutr, 80, 81‐88. 

Hara, M, Saitou, E, Iwata, F, Okada, T, & Harada, K (2002). Waist‐to‐height ratio is the 

best  predictor  of  cardiovascular  disease  risk  factors  in  Japanese 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

280 

schoolchildren. J Atheroscler Thromb, 9, 127‐132. 

Haroun, D, Taylor,  SJC, Viner, RM, Hayward, RS, Darch, TS, Eaton,  S, et al.  (2010). 

Validation of bioelectrical impedance analysis in adolescents across different 

ethnic groups. Obesity (Sliver Spring), 18, 1252‐1259. 

Harsha, DW, Voors, AW, & Berenson, GS (1980). Racial differences  in subcutaneous 

fat patterns in children aged 7‐15 years. Am J Phys Anthropol, 53, 333‐337. 

Hatipoglu, N, Ozturk, A, Mazicioglu, MM, Kurtoglu, S, Seyhan, S, & Lokoglu, F (2008). 

Waist  circumference  percentiles  for  7‐  to  17‐year‐old  Turkish  children  and 

adolescents. Eur J Pediatr, 167, 383‐389. 

Hayes, PA, Sowood, PJ, Belyavin, A, Cohen, J, & Simth, FW (1988). Sub‐cutaneous fat 

thickness measured by magnetic resonance imaging, ultrasound, and calipers. 

Med Sci Sports Exerc, 20, 303‐309. 

He, Q,  Horlick, M,  Thornton,  J, Wang,  J,  Pierson  Jr,  RN,  Heshka,  S  et  al.  (2004). 

Sex‐specific  fat  distribution  is  not  linear  across  pubertal  groups  in  a 

multiethnic study. Obes Res, 12, 725‐733. 

He, Q, Horlick, M, Thornton, J, Wang, J, Pierson Jr, RN, Heshka, S, et al. (2002). Sex 

and race differences  in  fat distribution among Asian, African‐American, and 

Caucasian prepubertal children. J Clin Endocrinol Metab, 87, 2164‐2170. 

Henriksson,  KM,  Lindblad,  U,  Agren,  B,  Nilsson‐Ehle,  P,  &  Rastam,  L  (2001). 

Associations between body height, body composition and cholesterol  levels 

in middle‐aged men.  The  coronary  risk  factor  study  in  southern  Sweden 

(CRISS). Eur J Epidemiol, 17, 521‐526. 

Herd, SL, Gower, BA, Dashti, N, & Goran, M  (2001). Body  fat,  fat distribution and 

serum  lipids,  lipoproteins  and  apolipoproteins  in  African‐American  and 

Caucasian‐American prepubertal children. Int J Obes, 25, 198‐204. 

Heymsfield, SB, Gallagher, D, Visser, M, Nunez, C, & Wang, Z (1995). Measurement 

of skeletal muscle:  laboratory and epidemiological methods. J Gerontol, 50, 

23‐29. 

Heymsfield, SB, Lohman, TG, Wang, Z, & Going, SB (2005). Human body composition 

(Second ed.). Champaign, IL: Human Kinetics. 

Heyward,  V,  &  Stolarczyk,  L  (1996).  Applied  body  composition  assessment: 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

281

Champaign, IL: Human Kinetics. 

Heyward,  VH  (1998).  Practical  body  composition  assessment  for  children,  adults, 

and older adults. Int J Sports Nutr 8, 285‐307. 

Hills, AP,  Lyell,  L, & Byrne, NM  (2001). An evaluation of  the methodology  for  the 

assessment of body  composition  in  children  and  adolescents.  Jürimäe T & 

Hills  AP(Eds.),  Body  composition  assessment  in  children  and  adolescents. 

Basel: S. Karger AG. 

Horlick, M, Arpadi, S, Bethel, J, Wang, J, Moye Jr, J, Cuff, P et al. (2002). Bioelectrical 

impedance  analysis models  for prediction of  total body water  and  fat‐free 

mass in healthy and HIV‐infected children and adolescents. Am J Clin Nutr, 76, 

991‐999. 

Horlick, M, Thornton, J, Wang, J, Levine, LS, Fedun, B, & Pierson Jr, RN (2000). Bone 

mineral in prepubertal children: gender and ethnicity. J Bone Miner Res, 15, 

1393‐1397. 

Houtkooper,  LB,  Going,  S,  Lohman,  TG,  Roche,  AF,  &  Van  Loan,  M  (1992). 

Bioelectrical  impedance  estimation  of  fat‐free  body mass  in  children  and 

youth: a cross‐validation study. J Appl Physiol, 72, 366‐373. 

Houtkoper,  LB,  Lohman,  TG, Going,  S, & Hall, MC  (1989).  Validity  of  bioelectrical 

impedance for body composition assessment  in children. J Appl Physiol, 66, 

814‐821. 

Hsieh,  SD,  &  Muto,  TM  (2005).  The  superiority  of  waist‐to‐height  ratio  as  an 

anthropometric  index  to evaluate clustering of coronary risk  factors among 

non‐obese men and women. Prev Med, 40, 216‐220. 

Hsieh,  SD,  Yoshinaga,  H,  &  Muto,  T  (2003).  Waist‐to‐height  ratio,  a  simple  and 

practical  index  for  assessing  central  fat  distribution  ans metabolic  risk  in 

Japanese men and women. Int J Obes Relat Metab Disord, 27, 610‐616. 

Huang, TTK, Johnson, MS, Figueroa‐Colon, R, Dwyer, JH, & Goran, MI (2001). Growth 

of visceral  fat,  subcutaneous abdominal  fat, and  total body  fat  in  children. 

Obes Res, 9, 283‐289. 

Hughes, K, Aw, T, Kuperan, P, & Choo, M (1997). Central obesity,  insulin resistance, 

syndrome X,  lipoprotein  (a), and cardiovascular  risk  in  Indians, Malays, and 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

282 

Chinese in Singapore. J Epidemiol Commun Health, 51, 394‐399. 

Huoutkooper,  L,  Lohman,  T,  Going,  S,  &  Howell,  W  (1996).  Why  bioelectrical 

impedance analysis should be used for estimating adiposity. Am J Clin Nutr, 

64, 436S‐448S. 

Huxley, R, James, WPT, Barzi, F, Patel, JV, Lear, SA, Suriyawomgpaisal, P, et al. (2008). 

Ethnic comparisons to the cross‐sectional relationships between measures of 

body size with diabetes and hypertension. Obes Rev, 9(Suppl1), 53‐61. 

International Atomic  Energy Agency  (2009). Assessment  of  body  composition  and 

total energy expenditure in humans using stable isotope techniques. Vienna: 

International Atomic Energy Agency. 

Isomaa,  B,  Almgren,  P,  Tuomi,  T,  Forsén,  B,  Lahti,  K,  Nissén,  M,  et  al.  (2001). 

Cardiovascular  Morbidity  and  Mortality  Associated  With  the  Metabolic 

Syndrome. Diabetes Care, 24, 683‐689. 

Jürimäe,  T,  &  Hills,  AP  (2001).  Body  composition  assessment  in  children  and 

adolescents. (Vol. 44): Medicine and Sport Science: S. Karger AG, Basel. 

Jackson, AS, Stanforth, PR, Gagnon, J, Rankinen, T, Leon, AS, Rao, DC, et al. (2002). 

The effect of sex, age and race on estimating percentage body fat from body 

mass index: The Heritage Family Study. Int J Obes, 26, 789‐796. 

Jafar,  TH,  Islam, M,  Poulter,  N,  Hatcher,  J,  Schmid,  CH,  Levey,  AS,  et  al.  (2005). 

Children in South Asia have higher body mass‐adjusted blood pressure levels 

than white  children  in  the United  States:  a  comparative  study.  Circulation 

111, 1291‐1297. 

Janssen, I, Katzmarzyk, P, & Ross, R (2004). Waist circumference and not body mass 

index explains obesity‐related health risk. Am J Clin Nutr, 79, 379‐384. 

Jebb, SA, Cole, TJ, Doman, D, Murgatroyd, PR, & Prentice, AM (2000). Evaluation of 

the  novel  Tanita  body‐fat  analyser  to  measure  body  composition  by 

comparison with a four‐compartment model. Brit J Nutr, 83, 115‐122. 

Johnson, M, Figueroa‐Colon, R, Huang, T, Dwyer, J, & Goran, M (2001). Longitudinal 

changes in body fat in African American and Caucasian children: influence of 

fasting insulin and insulin sensitivity. J Clin Endocrinol Metab, 86, 3182‐3187. 

Kagawa, M, Kerr, D, Uchida, H, & Binns, CW  (2006). Differences  in the relationship 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

283

between  BMI  and  percentage  body  fat  between  Japanese  and 

Australian‐Caucasian young men. Br J Nutr, 95, 1002‐1007. 

Katzmarzyk, P, Pérusse, L, Malina, R, Bergeron, J, Després, JP, & Bouchard C (2001). 

Stability  of  indicators  of  the  metabolic  syndrome  from  childhood  and 

adolescence to young adulthood: the Quebec Family Study. J Clin Epidemiol, 

54, 190‐195. 

Katzmarzyk, PT(2004). Waist circumference percentiles  for Canadian youth 11‐18 y 

age. Eur J Clin Nutr, 58, 1011‐1015. 

Katzmarzyk, PT, Srinivasan, SR, Chen, W, Malina, RM, Bouchard, C, & Berenson, GS 

(2004).  Body  mass  index,  waist  circumference,  and  clustering  of 

cardiovascular  disease  risk  factors  in  a  biracial  sample  of  children  and 

adolescents. Pediatrics, 114, e198‐e205. 

Ke,  L,  Brick,  KE,  Cant,  RV,  Li,  Y,  & Morrell,  SL  (2009).  The  relationship  between 

obesity and blood pressure differs by ethnicity in Sydney school children. Am 

J Hypertens, 22, 52‐58. 

Kelishadi, R, Gheiratmand, R, Ardalan, G, Adeli, K, Gouya, MM, Razaghi, EM, et al. 

(2007).  Association  of  anthropometric  indices with  cardiovascular  disease 

risk  factors  among  children  and  adolescents: CASPIAN  Study.  Int  J Cardiol, 

117, 340‐348. 

Khaled, MA, McCutcheon, MJ, Reddy,  S, Pearman, PL, Hunter, GR, & Weinsier, RL 

(1988). Electrical impedance in assessing human body composition: The BIA 

method. Am J Clin Nutr, 47, 789‐792. 

Kim, HK, Tanaka, K, Nakadomo, F, & Watanabe, K (1994). Fat‐free mass  in Japanese 

boys predicted  from bioelectrical  impedance and anthropometric variables. 

Eur J Clin Nutr, 48, 482‐489. 

Kim, J, Shen, W, Gallagher, D, Jones Jr, A, Wang, Z., Wang, J, et al. (2006). Total‐body 

skeletal  muscle  mass:  estimation  by  dual‐energy  X‐ray  absorptiometry  in 

children and adolescemts. Am J Clin Nutr, 84, 1014‐1020. 

Kimm, S, Barton, B, Obarzanek, E, McMahon, R, Sabry, Z, Waclawiw, M, et al. (2001). 

Racial  divergence  in  adiposity  during  adolescence:  The NHLBI  growth  and 

health study. Pediatrics, 107, 30‐36. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

284 

Kopelman, P (2007). Health risks associated with overweight and obesity. Obes Rev, 

8(Suppl 1), S13‐S17. 

Kotler,  DP,  Thea,  DM,  Heo, M,  Allison,  DB,  Engelson,  ES, Wang,  J,  et  al.  (1999). 

Relative  influences  of  sex,  race,  environment,  and  HIV  infection  on  body 

composition in adultes. Am J Clin Nutr, 69, 432‐439. 

Kriemler, S, Puder,  J, Zahner, L, Roth, R, Braun‐Fahrländer, C, & Bedogni, G  (2009). 

Cross‐validation  of  bioelectrical  impedance  analysis  for  the  assessment  of 

body composition  in a  representative  sample of 6‐  to 13‐year‐old children. 

Eur J Clin Nutr, 63, 619‐626. 

Kushner, RF, Schoeller, DA, Fjeld, CR, & Danford, L  (1992).  Is  the  impedance  index 

(ht2/R) significant in predicting total body water? Am J Clin Nutr, 56, 835‐839. 

Kyle,  UG,  Bosaeus,  I,  De  Lorenzo,  AD,  Deurenberg,  P,  Elia, M,  Gomez,  JM,  et  al. 

(2004).  Bioelectrical  impedance  analysis‐‐part  I:  review  of  principles  and 

methods. Clin Nutr, 23, 1226‐1243. 

Lahmann, PH, Lissner, L, Gullberg, B, & Berglund, G  (2002). A prospective study of 

adiposity  and  all‐cause mortality:  the Malmo Diet  and Cancer  Study. Obes 

Res, 10, 361‐369. 

Lambert, M, Paradis, G, O'Loughlin, J, Delvin, EE, Hanley, JA, & Levy, E (2004). Insulin 

resistance syndrome  in a representative sample of children and adolescents 

from Quebec, Canada. Int J Obes, 28, 833‐841. 

Lanham, D. A., Stead, M. A., Tsang, K., & Davies, P. S. W.  (2001). The prediction of 

body composition in Chinese australian females. Int J Obesity, 25, 286‐291. 

Lear, SA, Humphries, KH, Kohli, S, Chockalingam, A, Frohlich,  JJ, & Birmingham, CL 

(2007).  Visceral  adipose  tissue  accumulation  differs  according  to  ethnic 

background: results of the Multicultural Community Health Assessment Trial 

(M‐CHAT). Am J Clin Nutr, 86, 353‐359. 

Lee, CMY., Huxley, RR, Wildman, RP, & Woodward, M (2008).  Indices of abdominal 

obesity are better discriminators of  cardiovascular  risk  factors  than BMI: a 

meta‐analysis. J Clinl Epidemiol, 61, 646‐653. 

Lee, K, Song, YM, & Sung, J (2008). Which obesity indicators are better predictors of 

metabolic risk? Healthy twin study. Obesity, 16, 834‐840. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

285

Lee,  S,  Bacha,  F,  Gungor,  N,  &  Arslanian,  SA  (2006).  Waist  circumference  is  an 

independent  predictor  of  insulin  resistance  in  black  and  white  youths.  J 

Pediatr, 148, 188‐194. 

Leenen,  R,  van  der  Kooy,  K,  Seidell,  JC,  &  Deurenberg,  P  (1992).  Visceral  fat 

accumulation measured by magnetic resonance imaging in relation to serum 

lipids in obese men and women. Atherosclerosis, 94, 171‐181. 

Leung,  SS,  Lau,  JT,  Tse,  LY,  &  Oppenheimer,  SJ  (1996).  Weight‐for‐age  and 

weight‐for‐height references for Hong Kong children from birth to 18 years.   

J Paediatr Child Health, 32, 103‐109. 

Li, Y, Ma, G, Pan, H, Cui, Z, Zhang, C, Song, J, et al. (2003). Comparison of prevalcenc 

of  overweight  using  different  definitions  in  adolescents.  Chin  J  Prevention 

Control Chronic Non‐Communicable Diseases, 11, 281‐282. 

Li, Y, Schouten, EG, Hu, X, Cui, Z, Luan, D, & Ma, G (2008). Obesity prevalence and 

time trend among youngsters  in China, 1982‐2002. Asia Pac J Clin Nutr, 17, 

131‐137. 

Li,  Y,  Yang,  X,  Zhai,  F,  Kok,  FJ,  Zhao, W,  Piao,  J,  et  al.  (2008).  Prevalence  of  the 

metabolic syndrome in Chinese adolescents. Brit J Nutr, 99, 565‐570. 

Li,  Y,  Yang,  X,  Zhai,  F,  Piao,  J,  Zhao, W,  Zhang,  J,  et  al.  (2005).  Disease  risks  of 

childhood obesity in China. Biomed Environ Sci, 18, 401‐410. 

Lobstein, T, Baur, L, & Uauy, R (2004). Obesity in children and young people: a crisis 

in public health. Obes Rev, 5(Suppl 1), S4‐85. 

Lofren,  I,  Herron,  K,  Zern,  T, West,  K,  Patalay, M,  &  Shachter,  NS  (2004). Waist 

circumference is a better predictor than body mass index for coronary heart 

disease risk in overweight premenopausal women. J Nutr, 134, 1071‐1076. 

Lohman, T, Caballero, B, Himes, J, Davis, CE, Stewart, D, Houtkooper, L et al. (2000). 

Estimation  of  body  fat  from  anthropometry  and  bioelctrical  impedance  in 

Native American children. Int J Obes, 24, 982‐988. 

Lohman, TG (1986). Applicability of body composition techniques and constants for 

children and youths. Exerc Sport Sci Rev, 14, 325‐357. 

Lohman,  TG  (1992).  Advances  in  Body  Composition  Assessement:  Champaign,  IL: 

Human Kinetics. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

286 

Lonzer, MD,  Imrie, R, Rogers, D, Worley, D, Licata, A, & Secic, M  (1996). Effects of 

heredity, age, weight, puberty, activity, and calcium  intake on bone mineral 

density in children. Clin Pediatr, 35, 185‐189. 

Lukaski,  HC,  Johnson,  PE,  Bolunchuk,  WE,  &  Lykken,  GI  (1985).  Assessment  of 

fat‐free mass  using  bioelectrical  impedance measurements  of  the  human 

body. Am J Clin Nutr, 41, 810‐817. 

Luke, A, DurazoArvizu, R, Rotimi, C, Prewitt, TE, Forrester, T, Wilks, R, et al. (1997). 

Relation between body mass index and body fat in black population samples 

from Nigeria, Jamaica, and the United States. Am J Epidemiol, 145, 620‐628. 

Mølgaard, C, & Michaelsen, KF (1998). Changes in body composition during growth 

in healthy school‐age children. Appl Radiat Isotopes, 49, 577‐579. 

Mølgaard, C,  Tohomsen, B, Prentice, A, Cole,  TJ, & Michaelsen, KF  (1997). Whole 

body  bone mineral  content  in  healthy  children  and  adolescents.  Arch  Dis 

Child, 76, 9‐15. 

Ma, G, Yao, M, Liu, Y, Lin, A, Zou, H, Urlando, A, et al.  (2004). Validation of a new 

pediatric air‐displacement plethysmograph for assessing body composition in 

infants. Am J Clin Nutr, 79, 653‐660. 

Maffeis,  C,  Pietrobelli,  A,  Grezzani,  A,  Provera,  S,  &  Tato,  L  (2001).  Waist 

circumference and cardiovascular  risk  factors  in prepubertal children. Obes 

Res, 9, 179‐187. 

Magarey, AM, Daniels, L, & Boulton, T (2001). Prevalence of overweight and obesity 

in Australian children and adolescents: reassessment of 1985 and 1995 data 

against new standard international definitions. Med J Aust, 174, 561‐564. 

Malina, RM (2005). Variation in body composition associated with sex and ethnicity. 

In  Heymsfield,  SB,  Lohman,TG, Wang,  Z,  &  Going,  S  (Eds.),  Human  body 

composition (2nd ed., pp. 271‐298). Chanpaign IL: Huamn Kinetics. 

Malina,  R.M,  Bouchard,  C, &  Bar‐Or, O  (2004). Growth, Maturation,  and  Physical 

Activity. (2nd ed.): Champaign, IL: Human Kinetics. 

Malina,  RM,  Huang,  YC,  &  Brown,  KH  (1995).  Subcutaneous  adipose  tissue 

distribution  in  adolescent  girls  of  4  ethnic  groups.  Int  J Obes Relat Metab 

Disord, 19, 793‐797. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

287

Mallows, CL (1973). Some comments on Cp. Technometrics, 15, 661‐675. 

Marfell‐Jones M, Olds T, Stewart A, & Carter JEL (2006). International standards for 

anthropometric  assessment  (revised  2006).  2ed:  The  International  Society 

for the Advancement of Kinanthropometry. 

Mast, M, Kortzinger, I, Konig, E, & Muller, M (1998). Gender differences in fat mass 

of 5‐7‐year old children. Int J Obes, 22, 878‐884. 

Masuda,  T, &  Komiya,  S  (2004). A  prediction  equation  for  total  body water  from 

bioelectrical  impedance  in  Japanese  children.  J  Physiol  Anthropol  Appl 

Human Sci, 23, 35‐39. 

Matsushita,  Y,  Yoshiike, N,  Kaneda,  F,  Yoshita,  K, &  Takimoto, H  (2004).  Trends  in 

childhood obesity  in Japan over the  last 25 years from the nutrition survey. 

Obes Res, 12, 205‐214. 

Mattsson, S, & Thomas, B  (2006). Development of methods  for body composition 

studies. Phys Med Biol, 51, 203‐228. 

Maynard, L, Wisemandle, W, Roche, A, Chumlea, W, Guo, S, & Siervogel, R  (2001). 

Childhood body composition in relation to body mass index. Pediatrics, 107, 

344. 

Maynard, LM, Guo, SS, Chumlea, WC, Roche, AF, Wisemandle, WA, & Zeller, C (1998). 

Total‐body  and  regional  bone  mineral  content  and  areal  bone  mineral 

density in children aged 8‐18 y: the Fels longitudinal study. Am J Clin Nutr, 68, 

1111‐1117. 

McAuley, KA, Williams, SM, Mann,  JI, Goulding, A, & Murphy, E  (2002).  Increased 

risk of  type 2 diabetes despite  same degree of adiposity  in different  racial 

groups. Diabetes Care, 25, 2360‐2361. 

McCarthy,  H  (2006).  Body  fat  measurements  in  children  as  predictors  for  the 

metabolic  syndrome:  focus  on  waist  circumference.  Proc  Nutr  Soc,  65, 

385‐392. 

McCarthy, H, & Ashwell, M  (2006). A study of central  fatness using waist‐to‐height 

ratios in UK children and adolescents over two decades supports the simple 

message ‐'keeping your waist circumference to less than half your height'. Int 

J Obes, 30, 988‐992. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

288 

McCarthy,  H,  Jarrett,  H,  &  Crawley,  H  (2001).  The  development  of  waist 

circumference percentiles  in British children aged 5.0‐16.9 y. Eur J Clin Nutr, 

55, 902‐907. 

McClanahan, BS, Stockton, MB, Lanctot, JQ, Relyea, G, Klesges, RC, Slawson, DL, et al. 

(2009).  Measurement  of  body  composition  in  8‐10‐year‐old 

African‐American  girls:  A  comparison  of  dual‐energy  X‐ray  absorptiometry 

and foot‐to‐foot bioimpedance methods. Int J Pediatric Obes, 4, 389‐396. 

McKeigue,  PM,  Shah,  B,  & Marmot, MG  (1991).  Relation  of  central  obesity  and 

insulin  resistance with  high  diabetes  prevalence  and  cardiovascular  risk  in 

South Asians. Lancet, 337, 382‐386. 

Mehta,  S,  Mahajan,  D,  Steinbeck,  KS,  &  Bermingham,  MA  (2002).  Relationship 

between measures of fatness,  lipids and ethnicity  in a cohort of adolescent 

boys. Ann Nutr Metab, 46, 192‐199. 

Meng,  L,  Mi,  J,  Cheng,  H,  Hou,  D,  Zhao,  X,  &  Ding,  X  (2007).  Using  waist 

circumference and waist‐to‐height ration to access central obesity in children 

and adolescents. Chin J Evid Based Pediatr 12, 245‐252. 

Miaison,  P,  Byrne,  CD,  Hales,  CN,  Day,  NE,  & Wareham,  NJ  (2001).  Do  different 

dimensions of the metabolic syndrome change together? Evidenc supporting 

obesity as the central feature. Diabetes Care, 24, 1758‐1763. 

Misra, A  (2003). Revisions of cutoffs of body mass  index  to define overweight and 

obesity  are  needed  for  the  Asian‐ethnic  groups.  Int  J  Obes  Relat Metab 

Disord, 27, 1294‐1296. 

Misra, A, Khurana, L, Vikram, NK, Goel, A, & Wasir, JS (2007). Metabolic syndromme 

in  children:  current  issues  and  South  Asian  perspective.  Nutrition  23, 

895‐910. 

Misra, A, Madhavan, M, Vikram, NK, Pandey, RM, Dhingra, V, &  Luthra, K  (2006). 

Simple  anthropometric  measures  identify  fasting  hyperindulinemia  and 

clustering  of  cardiovascular  risk  factors  in  Asian  Indian  adolescents. 

Metabolism, 55, 1569‐1573. 

Misra,  A,  Wasir,  JS,  &  Vikram,  NK  (2005).  Waist  circumference  criteria  for  the 

diagnosis  of  abdominal  obesity  are  not  applicable  uniformly  to  all 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

289

populations and ethnic groups. Nutrition, 21, 969‐976. 

Mora, S, & Gilsanz, V (2003). Establishment of peak bone mass. Endocrin Metab Clin 

North America, 32, 39‐40. 

Moreno,  L,  Fleta,  J, Mur,  L,  Rodríguez,  G,  Sarría,  A,  &  Bueno, M  (1999). Waist 

circumference  values  in  Spanish  children‐gender  related  differences.  Eur  J 

Clin Nutr, 53, 429‐433. 

Moreno, L, Mesana, M, González‐Gross, M, Gil, CM, Ortega, FB, Fleta, J, et al. (2007). 

Body fat distribution reference standards  in Spanish adolescents the AVENA 

Study. Int J Obes, 31, 1‐8. 

Moreno,  L,  Pineda,  I,  Rodríguez, G,  Fleta,  J.  Sarría,  A, &  Bueno, M  (2002). Waist 

circumference for the screening of the metabolic syndrome in children. Acta 

Paediatr, 91, 1307‐1312. 

Morrison,  JA,  Barton,  BA,  Obarzanek,  E,  Crawford,  PB,  Guo,  SS,  &  Schreiber,  GB 

(2001). Racial differences in the sums of skinfolds and percentage of body fat 

estimated from impedance in black and white girls, 9 to 19 years of age: The 

National Heart, Lung, and Blood Institute Growth and Health Study. Obes Res, 

9, 297‐305. 

Morrison, JA, Guo, SS, Specker, B, Chumlea, WC, Yanovski, SZ, & Yanovski, JA (2001). 

Assessing the body composition of 6‐17‐year‐old black and white girls in field 

studies. Am J Hum Biol, 13, 249‐254. 

Moussa, M, Skaik, M, Selwanes, S, Yaghy, O, & Bin‐Othman, S (1994). Contribution of 

body fat and fat pattern to blood pressure level in school children. Eur J Clin 

Nutr, 48, 587‐590. 

Must, A, Dallal, G, & Dietz, W  (1991). Reference  data  for obesity:  85th  and  95th 

percentiles of body mass  index (wt/ht2) and triceps skinfold thickness. Am J 

Clin Nutr, 53, 839‐846. 

Nagaya, T, Yoshida, H, Takahashi, H, Matsuda, Y, & Kawai, M (1991). Body mass index 

(weight/height2) or percentage body fat by bioelectrical impedance analysis: 

which  variable  better  reflects  serum  lipid  profile?  Int  J Obes  Relat Metab 

Disord, 23, 771‐774. 

Nakao,  T, &  Komiya,  S  (2003). Reference  norms  for  a  fat‐free mass  index  and  fat 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

290 

mass index in the Japanese child population. J Physiol Anthropol Appl Human 

Sci, 22, 293‐298. 

National  Center  for  Health  Statistics  (2004).  Health,  United  States,  2004‐  with 

chartbook on trends in the health of Americans. Maryland: Hyattsville. 

National High Blood Pressure Education Program Working Group on Hypertension 

Control  in Children and Adolescents  (1996). Update on  the 1987  task  force 

report on high blood pressure in children and adolescents: A working group 

report from the National High Blood Pressure Education Program. Pediatrics, 

98, 649‐658. 

Navder,  KP,  He,  Q,  Zhang,  X,  He,  S,  Gong,  L,  Sun,  Y,  et  al.  (2009).  Relationship 

between body mass  index and adiposity  in prepubertal children: ethnic and 

geographic  comparisons  between  New  York  City  and  Jinan  City  (China).  J 

Appl Physiol, 107, 488‐493. 

NCEP Expert Panel on Blood Cholesterol Levels  in Children and Adolescents (1992). 

National cholesterol education program  (NCEP): Highlights of  the  report of 

the  expert  panel  on  blood  cholesterol  levels  in  children  and  adolescents. 

Pediatrics, 89, 495‐501. 

Nelson,  DA,  &  Barondess,  DA  (1997).  Whole  body  bone,  fat  and  lean  mass  in 

children:  Comparison  of  three  ethnic  groups.  Am  J  Phys  Anthropol,  103, 

157‐162. 

Nelson, DA,  Simpson, PM,  Johnson, CC, Barondess, DA, & Kleerekoper, M  (1997). 

The  accumulation  of whole  body  skeletal mass  in  third‐  and  fourth‐grade 

children: Effects of age, gender, ethnicity, and body composition. Bone, 20, 

73‐78. 

Neovius,  MG,  Linne,  YM,  Barkeling,  BS,  &  Rossner,  SO  (2004).  Sensitivity  ans 

specificity of classification systems for fatness in adolescents. Am J Clin Nutr, 

80, 597‐603. 

Ng, VW, Kong, AP, Choi, KC, Ozaki, R, Wong, GW, So, WY, et al. (2007). BMI and waist 

circumference  in  predicting  cardiovascular  risk  factor  clustering  in  Chinese 

adolescents. Obesity, 15, 494‐503. 

Nielsen, BM, Dencker, M, Ward, L, Linden, C, Thorsson, O, Karlsson, MK, et al. (2007). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

291

Prediction of  fat‐free body mass  from bioelectrical  impedance  among 9‐to 

11‐year‐old Swedish children. Diabetes Obes Metab, 9, 521‐539. 

Nindl, BC, Kraemer, WJ, Emmert, WH, Mazzetti, SA, Gotshalk, LA, Putukian, M, et al. 

(1998). Comparison of body composition assessment among  lean black and 

white male collegiate athletes. Med Sci Sports Exerc, 30, 769‐776. 

Norgan, NG (1994a). Interpretation of low body mass indices: Australian Aborigines. 

Am J Phys Anthropol, 94, 229‐237. 

Norgan, NG (1994b). Population differences in body composition in relation to BMI. 

Eur J Clin Nutr, 48(suppl 3), S10‐S27. 

Norgan, NG (2005). Laboratory and field measurements of body composition. Public 

Health Nutr, 8, 1108‐1122. 

Novotny,  R,  Daida,  Y,  Grove,  J,  Marchand,  L,  &  Vijayadeva,  V  (2006).  Asian 

Adolescents Have a Higher Trunk: Peripheral Fat Ratio  than Whites.  J Nutr, 

136, 642‐647. 

Novotny, R, Daida, YG, Grove, JS, Achsrya, S, & Vogt, TM (2003). Formula feeding in 

infancy is associated with adolescent body fat and earlier menarche. Cell Mol 

Biol, 49, 1289‐1293. 

Novotny, R, Going, S, Teegarden, D, Loan, MV, McCabe, G, McCabe, L, et al. (2007). 

Hispanic and Asian pubertal girls have higher android/gynoid  fat  ratio  than 

whites. Obeisty, 15, 1565‐1570. 

Ogden,  C,  &  Carroll,  M  (2010).  Prevalence  of  obesity  among  children  and 

adolescents:  United  States,  trends  1963‐1965  through  2007‐2008.     

Accessed  26  August,  2010,  from 

http://www.cdc.gov/nchs/data/hestat/obesity_child_07_08/obesity_child_0

7_08.htm 

Ogden, CL, Flegal, KM, Carroll, M.D, & Johnson, CL (2002). Prevalence and trends in 

overweight  among  US  children  and  adolescents  1999‐2000.  JAMA,  288, 

1728‐1732. 

Okosun,  IS  (2000). Ethnic differences  in  the  risk of  type 2 diabetes attributable  to 

differences in abdominal adiposity in American women. J Cardiovasc Risk, 7, 

425‐430. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

292 

Okosun,  IS,  Liao,  Y, Rotimi, CN, Dever, GEA, & Cooper, RS  (2000).  Impact  of  birth 

weight  on  ethnic  variations  in  subcutaneous  and  central  adiposity  in 

American children aged 5‐11 years. A study  from the Third National Health 

and  Nutrition  Examination  Survey.  Int  J  Obes  Relat  Metab  Disord,  24, 

479‐484. 

Okosun, IS, Liao, Y, Rotimi, CN, Prewitt, TE, & Cooper, RS (2000). Abdominal adiposity 

and clustering of multiple metabolic syndrome  in White, Black and Hispanic 

Americans. Ann Epidemiol, 10, 263‐270. 

Ondrak,  K, McMurray,  R,  Bangdiwala,  S, &  Harrell,  J  (2007).  Influence  of  aerobic 

power and percent body fat on cardiovascular disease risk in youth. J Adolesc 

Health, 42, 146‐152. 

Orphanidou,  C, McCargar,  L,  Birmingham,  CL, Mathieson,  J, & Goldner,  E  (1994). 

Accuracy of subcutaneous fat measurement: comparison of skinfold calipers, 

ultrasound, and computed tomography. J Am Diet Assoc, 94, 855‐858. 

Owens, S, Litaker, M, Allison, J, Riggs, S, Ferguson, M, & Gutin, B (1999). Prediction 

of  visceral  adipose  tissue  from  simple  anthropometric  measurements  in 

youths with obesity. Obes Res, 7, 16‐22. 

Palaniappan, L, Carnethon, M, Wang, Y, Hanley, AJG, Fortmann, SP, Hafner, SM, et al. 

(2004).  Predictors  of  the  incident metabolic  syndrome  in  adults.  Diabetes 

Care, 27, 788‐793. 

Park,  YW,  Allison,  DB,  Heymsfield,  SB, &  Gallagher,  D  (2001).  Larger  amounts  of 

visceral adipose tissue in Asian Americans. Obes Res, 9, 381‐387. 

Perichart‐Perera, O,  Balas‐Nakash, M,  Schiffman‐Selechnik,  E, &  Barbato‐Dosal,  A 

(2007). Obesity  Increases Metabolic  Syndrome Risk  Factors  in  School‐Aged 

Children from an Urban School in Mexico City. J Am Diet Assoc, 107, 81‐91. 

Phillips,  SM,  Bandini,  LG,  Compton,  DV,  Naumova,  EN,  &  Must,  A  (2003).  A 

Longitudinal  Comparison  of  Body  Composition  by  Total  Body  Water  and 

Bioelectrical Impedance in Adolescent Girls. J Nutr, 133, 1419‐1425. 

Plachta‐Danielzik,  S,  Landsberg,  B,  Johannsen, M,  Lange, D, & Müller, MJ  (2008). 

Association of different obesity indices with blood pressure and blood lipids 

in children and adolescents. Brit J Nutr 100, 208‐218. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

293

Potts, J, & Simmons, D (1994). Sex and ethnic groups differences in fat distribution in 

young  United  Kingdom  South  Asians  and  Europids.  J  Clin  Eepidemiol,  47, 

837‐841. 

Pouliot, MC, Despres,  JP, Lemieux, S, Moorjani, S, Bouchard, C, Tremblay, A, et al. 

(1994). Waist  circumference  and  abdominal  sagittal  diamerer:  best  simple 

anthropometric  indexes of  abdominal  visceral  adipose  tissue  accumulation 

and  related  cardiovascular  risk  in  men  and  women.  Am  J  Cardiol,  73, 

460‐468. 

Racette,  SB,  Schoeller,  DA.,  Luke,  AH,  Shay,  K,  Hnilicka,  JH, &  Kusher,  RF  (1994). 

Relative  dilution  spaces  of  2H‐  and  18O‐labeld  water  in  humans.  Am  J 

Physiol‐Endoc Metab, 267, e585‐e590. 

Raji, A, Seely, EW, Arky, RA, & Simmons, DC (2001). Body fat distribution and insulin 

resistance  in healthy Asian  Indians and Caucasians. J Clin Endocrinol Metab, 

86, 5366‐5371. 

Ramirez, ME, & Mueller, WH (1980). The development of obesity and fat patterns on 

Tokelau children. Hum Biol, 52, 675‐687. 

Reilly, JJ (1998). Assessment of body compostion  in  infants and children. Nutrition, 

14, 821‐825. 

Reinehr, T, de Sousa, G, Toschke, A, & Andler, W  (2007). Comparison of metabolic 

syndrome  prevalence  using  eight  different  definitions: A  critical  approach. 

Arch Dis Child, 92, 1053‐1054. 

Ribeiro,  J,  Guerra,  S,  Oliveira,  J,  Andersen,  L,  Duarte,  J,  & Mota,  J  (2004).  Body 

fatness  and  clustering  of  cardiovascular  disease  risk  factors  in  Portuguese 

children and adolescents. Am J Hum Biol, 16, 556‐562. 

Ritz, P, Vol, S, Berrut, G, Tack, I, Arnaud, MJ, & Tichet, J (2008). Influence of gender 

and body  composition on hydration  and body water  spaces. Clin Nutr, 27, 

740‐746. 

Robson,  JRK,  Bazin,  M,  &  Soderstrom,  R  (1971).  Ethnic  differences  in  skinfold 

thickness. Am J Clin Nutr, 24, 864‐868. 

Rolland‐Cachera, MF, Castetbon, K, Arnault, N, Bellisle, F, Romano, MC, Lehingue, Y, 

et  al.  (2002).  Body mass  index  in  7–9‐y‐old  French  children:  frequency  of 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

294 

obesity, overweight and thinness. Int J Obes, 26, 1610‐1616. 

Rolland‐Cachera, MF,  Cole,  TJ,  Sempe, M,  Tichet,  J,  Rossignol,  C,  &  Charraud,  A 

(1991). Body Mass Index variations: centiles from birth to 87 years. Eur J Clin 

Nutr, 45, 13‐21. 

Rönnemaa, T, Knip, M, Lautala, P, Viikari, J, Uhari, M, Leino, A, et al. (1991). Serum 

insulin and other cardiovascular  risk  indicators  in children, adolescents and 

young adults. Ann Med, 23, 67‐72. 

Roubenoff, R, Dallal, G, & Wilson, P (1995). Predicting body fatness: the body mass 

index  vs  estimation  by  bioelectrical  impedance.  Am  J  Public  Health,  85, 

726‐728. 

Rupich, RC, Specker, BL, Lieuw‐A‐Fa, M, & Ho, M (1996). Gender and race differences 

in bone mass during infancy. Calcified Tissue Int, 58, 395‐397. 

Rush, E, Plank, L, Chandu, V, Laulu, M, Simmons, D, Swinburn, B, et al. (2004). Body 

size,  body  composition,  and  fat  distribution:  a  comparison  of  young  New 

Zealand men of  European, Pacific  Island,  and Asian  Indian  ethnicities. N  Z 

Med J, 117, U1203. 

Rush,  EC,  Freitas,  I,  &  Plank,  LD  (2009).  Body  size,  body  composition  and  fat 

distribution:  comparative  analysis  of  European,  Maori,  Pacific  Island  and 

Asian Indian adults. Brit J Nutr, 102, 632‐641. 

Rush, EC, Puniani, K, Valencia, ME, Davies, PSW, & Plank, LD  (2003). Estimation of 

body  fatness  from  body  mass  index  and  bioelectrical  impedance: 

Comparison of New Zealand European, Maori and Pacific Island children. Eur 

J Clin Nutr, 57, 1394. 

Rush, EC, Scraqq, R, Schaaf, D, Juranovich, G, & Plank, LD (2009). Indices of fatness 

and  relationships with  age,  ethnicity  and  lipids  in New  Zealand  European, 

Māori and Pacific children. Eur J Clin Nutr, 63, 627‐633. 

Sala, M, Webber,  CE, Morrison,  J,  Beaumont,  LF, &  Barr,  RD  (2007). Whole‐body 

bone  mineral  content,  lean  body  mass,  and  fat  mass  measured  by 

Dual‐energy  X‐ray  aborptiometry  in  a  population  of  normal  Canadian 

children and adolescents. Can Assoc Radiol J, 58, 46‐52. 

Sampei,  MA,  Novo,  NF,  Juliano,  Y,  Colugnati,  FAB,  &  Sigulem,  DM  (2003). 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

295

Anthropometry  and  body  composition  in  ethnic  Japanese  and  Caucasian 

adolescent girls: Considerations on ethnicity and menarche.  Int  J Obes, 27, 

1114‐1120. 

Sampei, MA, Novo, NF, Yuliano, Y, & Sigulem, DM  (2001). Comparison of  the body 

mass  index to other methods of body fat evaluation  in ethnic Japanese and 

Caucasian adolescent girls. Int J Obes, 25, 400‐408. 

Sartorio, A, Malavolti, M, Agosti, F, Marinone, PG, Caiti, O, Battistini, N, et al. (2005). 

Body  water  distribution  in  severe  obesity  and  its  assessment  from 

eight‐polar bioelectrical impedance analysis. Eur J Clin Nutr, 59, 155‐160. 

Savva, SC, Tornaritis, M, Savva, ME, kourides, Y, Panagi, A, Silikiotou, N, et al. (2000). 

Waist  circumference  and  waist‐height  ration  are  better  predictors  of 

cardivascular disease risk factors in children than body mass index. Int J Obes, 

24, 1453‐1458. 

Schaefer,  F, Georgi, M,  Zieger,  A, &  Scharer,  K  (1992). Usefulness  of  bioelectrical 

impedance  estimation  of  fat‐free  body  mass  in  children  and  youth:  a 

cross‐validation study. J Appl Physiol, 72, 366‐373. 

Schoeller, DA (2005). Hydrometry. Human body composition (2nd ed.). Champaign, IL: 

Human Kinetics, pp35‐46. 

Segal, KR, Gutin, B, Presta, E, Wang, J, & Van Itallie, TB (1985). Estimation of human 

body composition by electrical  impedance methods: A comparative study. J 

Appl Physiol, 58, 1565‐1571. 

Shaikh,  S,  Mahalanabis,  D,  Kurpad,  AV,  &  Khaled,  MA  (2002).  Validation  of  an 

anthropometric  equation  and  bioelectrical  impedance  analysis  (BIA) 

technique  to  measure  body  composition  of  children  in  India  using  D2O 

dilution method. Nutr Res, 22, 685‐694. 

Shaw,  NJ,  Crabtree,  NJ,  Kibirige, MS,  &  Fordham,  JN  (2007).  Ethnic  and  gender 

differences in body fat in British schoolchildren as measured by DXA. Arch Dis 

Child, 92, 872‐875. 

Shen, W, Punyanitya, M, Chen,  J, Gallagher, D, Albu,  J, Pi‐Sunyer, X, et  al.  (2006). 

Waist  circumference  correlates with metabolic  syndrome  indicators  better 

than percentage fat. Obesity, 14, 727‐736. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

296 

Simpson,  JA,  Lobo, DN, Anderson,  JA, Macdonald,  IA, Perkins, AC, Neal, KR, et al. 

(2001).  Body  water  compartment  measurements:  a  comparison  of 

bioelectrical  impedance analysis with  tritium and  sodium bromide dilution 

techniques. Clin Nutr, 20, 339‐343. 

Sinaiko, AR, Donahue, RP,  Jacobs, DR, & Prineas, RJ  (1999). Relation of weight and 

rate of  increase  in weight during  childhood  and  adolescence  to body  size, 

blood pressure,  fasting  insulin, and  lipids  in young adults:  the Minneapolis 

children's Blood Pressure Study. Circulation, 99, 1471‐1476. 

Sinaiko, AR,  Steinberger,  J, Moran, A,  Prineas, RJ, &  Jacobs, D  (2002). Relation  of 

insulin resistance to blood pressure in childhood. J Hypertens, 20, 509‐517. 

Sinha,  R,  Fisch, G,  Teague,  B,  Tamborlane, WV,  Banyas,  B,  Allen,  K,  et  al.  (2002). 

Prevalence of  impaired  glucose  tolerance  among  children  and  adolescents 

with marked obesity. N Engl J Med 346, 802‐810. 

Sisson, SB, Katzmarzyk, PT, Srinivasan, SR, Chen, W, Freedman, DS, Bouchard, C, et al. 

(2009).  Ethnic  differences  in  subcutaneous  adiposity  and  waist  girth  in 

children and adolescents. Obesity, 17, 2075‐2081. 

Slaughter,  MH,  Lohman,  TG,  Boileau,  RA,  Christ,  CB,  &  Stillman,  RJ  (1990). 

Differences  in  the  subcomponents  of  fat‐free  body  in  relation  to  height 

between black and white children. Am J Hum Biol, 2, 209‐217. 

Sluyter,  JD,  Schaaf,  D,  Scragg,  RKR,  &  Plank,  LD  (2010).  Prediction  of  fatness  by 

standing  8‐electrode  bioimpedance:  A multiethnic  adolescent  population. 

Obesity, 18, 183‐189. 

Snijder, MB, Kuyf, BEM, & Deurenberg, P (1999). Effect of body build on the validity 

of  predicted  body  fat  from  body mass  index  and  bioelectrical  impedance. 

Ann Nutr Metab, 43, 277‐285. 

Song,  J, & Zhang, B  (1999). Study of body composition of new‐born  infants. Chin  J 

Perinat Med, 2, 161‐164. 

Song, MY, Kim, J, Horlick, M, Wang, J, Pierson, RN, Heo, M, et al. (2002). Prepubertal 

Asians have less limb sletetal muscle. J Appl Physiol, 92, 2285‐2291. 

Sopher, A, Shen, W, & Pietrobelli, A (2005). Pediatric body composition methods. In 

Heymsfield,  SB,  Lohman,  TG,  Wang,  Z,  &  Going,  SB  (Eds.),  Human  body 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

297

composition (pp. 129‐149). Champaign IL: Human Kinetics. 

Speakman,  JR, Nair, KS, & Goran, MI  (1993). Revised equations  for calculating CO2 

production  from  doubly  labeled  water  in  humans.  Am  J  Phyiol,  264, 

e912‐e917. 

Spencer,  EA,  Appleby,  PN,  Davey,  GK,  &  Key,  TJ  (2002).  Validity  of  self‐reported 

weight  and height  in  4808  EPIC‐Oxford  participants.  Public Health Nutr,  5, 

561‐565. 

Srinivasan,  SR,  Bao,  W,  Wattigney,  WA,  &  Berenson,  GS  (1996).  Adolescents 

overweight  is  associated  with  adult  overweight  and  related  multiple 

cardiovascular  risk  factors:  the  Bogalusa  Heart  Study.  Metabolism,  45, 

235‐240. 

Srinivasan, SR, Myers, L, & Berenson, GS (2002). Predictability of childhood adiposity 

and insulin for developing insulin resistance syndrome (syndrome X) in young 

adulthood: the Bogalusa Heart Study. Diabetes, 51, 204‐209. 

Steinberger,  J,  Jacobs,  DR,  Raatz,  S, Moran,  A,  Hong,  CP,  &  Sinaiko,  AR  (2006). 

Comparison  of  body  fatness measurements  by  BMI  and  skinfolds  vs  dual 

energy X‐ray absorptiometry and their relation to cardiovascular risk factors 

in adolescents . Int J Obes, 30, 1170. 

Steinberger,  J, Moran, A, Hong, CP,  Jacobs, DRJ, & Sinaiko, AR  (2001). Adiposity  in 

childhood  predicts  obesity  and  insulin  resistance  in  young  adulthood.  J 

Pediatr, 138, 469‐473. 

Sun,  SM, Chumlea, WC, Heymsfield,  SB,  Lukaski, HC,  Schoeller, D,  FriedL, K, et  al. 

(2003).  Development  of  bioelectrical  impedance  analysis  prediction 

equations for body composition with the use of a multicomponent model for 

use in epidemiologic surveys. Am J Clin Nutr, 77, 331‐340. 

Sung, RY, So, H, Choi, K, Nelson, EA, Li, AM, Yin, JA, et al. (2008). Waist circumference 

and waist‐to‐height ratio of Hong Kong Chinese children. BMC Public Health, 

8, 324‐333. 

Sung,  RYT,  Yu,  CCW,  Choi,  KC, McManus, A,  Li, AMC,  Xu,  SLY,  et  al.  (2007). Waist 

circumference  and  body mass  index  in  Chinese  children:  cutoff  values  for 

predicting cardiovascular risk factors. Int J Obes, 31, 550‐558. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

298 

Swinburn,  BA,  Ley,  SJ,  Carmichael,  HE,  &  Plank,  LD  (1999).  Body  size  and 

composition in Polynesians. Int J Obes Relat Metab Disord, 23, 1178‐1183. 

Tabachnick, BG, & Fidell, LS  (2007). Using multivariate statistics.  (5th ed.). Boston: 

Pearson/Allyn & Bacon. p73. 

Tahara, Y, Moji, K, Aoyagi, K, Tsunawake, N, Muraki, S, & Mascie‐Taylor, CGN (2002). 

Age‐related pattern of body density and body composition of Japanese men 

and women 18‐59 years of age. Am J Hum Biol, 14, 743‐752. 

Tanaka, S, Horimai, C, & Katsukawa, F (2003). Ethnic difference in abdominal visceral 

fat  accumulation between  Japanese, African‐Americans,  and Caucasians: A 

meta‐analysis. Acta Diabetol, 40, S302‐S304. 

Tanaka,  S,  Togasbi,  K,  Rankinen,  T,  Persse,  L,  Leon,  AS,  Rao,  DC,  et  al.  (2002).  Is 

adiposity at normal body weight relevant for cardiovascular disease risk? Int 

J Obes Relat Metab Disord, 26, 176‐183. 

Tanner, J, & Whitehouse, R (1976). Clinical longitudinal standards for height, weight, 

height  velocity, weight  velocity,  and  stages  of  puberty.  Arch Dis  Child,  51, 

170‐179. 

Tanner, JM, Hughes, PCR, & Whitehouse, RH (1981). Radiographically determinentd 

widths  of  bone muscles  and  fat  in  the  upper  arm  and  calf  from  age  3‐18 

years. Ann Hum Biol, 8, 495‐517. 

Tatsukawa,  M,  Kurokawa,  MTY,  Yoshimatsu,  H,  &  Sakata,  T  (2000).  Regional  fat 

deposition  in  the  legs  is  useful  as  a  presumptive  marker  of 

antiatherogenesity in Japanese. Proc Soc Exp Biol Med, 223, 156‐162. 

Teixeira, PJ, Sardinha, LB, Going, SB, & Lohman, TG (2001). Total and regional fat and 

serum  cardiovascular  disease  risk  factors  in  lean  and  obese  children  and 

adolescents. Obes Res, 9, 432‐442. 

The BMA Board of Science  (2005). Preventing childhood obesity. Accessed 10 May, 

2008, from http://www.bma.org.uk/ap.nsf/content/childhoodobesityo. 

Thomas,  K,  Keller,  CS,  &  Holbert,  KE  (1997).  Ethnic  and  age  trends  for  body 

composition  in women residing  in the U.S. Southwest: regional fat. Med Sci 

Sports Exerc, 29, 82‐89. 

Thomas, LD, Van Der Velde, D, & Schloeb, PR (1991). Optimum doses of deuterium 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

299

oxide  and  sodium bromide  for  the determination of  total body water  and 

extracellular fluid. J Pharm Biomed Analysis, 9, 581‐584. 

Trevisan, M, Liu,  J, Bahsas, FB, & Menotti, A  (1998). Syndrome X and Mortality: A 

Population‐based Study. Am J Epidemiol, 148, 958‐966. 

Tulloch‐Reid, MK, Williams, DE, Looker, HC, Hanson, RL, & Knowler, WC (2003). Do 

measures of body  fat distribution provide  information on the risk of type 2 

diabetes  in  addition  to measures  of  general  obesity?.  Diabetes  Care,  26, 

2556‐2561. 

Tybor,  DJ,  Lichtenstein,  AH,  Dallal,  GE,  Daniels,  SR.,  &  Must,  A  (2010).  Racial 

differences  in  central adiposity  in a  longitudinal  cohort of black and white 

adolescent females. BMC Pediatrics, 10, 2. 

Utter, AC, Nieman, DC, Ward, AN, & Butterworth, DE  (1999). Use of  the  leg‐to‐leg 

bioelectrical  impedance method  in  assessing  body‐composition  change  in 

obese women. Am J Clin Nutr 69, 603‐607. 

Utter, J, Scraqq, R, Denny, S, & Schaaf, D (2009). Trends in body mass index and waist 

circumference among New Zealand adolescents, 1997/1998‐2005. Obes Rev, 

Epub ahead of print. 

Vanhala, MJ, Vanhala, PT, Keinänen‐Kiukaanniemi, SM, Kumpusalo, EA, & Takala JK 

(1999).  Relative  weight  gain  and  obesity  as  a  child  predict  metabolic 

syndromes as an adult. Int J Obes Relat Metab Disord, 23, 656‐659. 

Vanhala,  M,  Vanhala,  P,  Kumpusalo,  E,  Halonen,  P,  &  Takala,  J  (1998).  Relation 

between obesity from childhood to adulthood and the metabolic syndrome: 

population based study. BMJ, 317, 319‐320. 

Waedle,  J, & Boniface, D  (2008). Changes  in  the distributions of body mass  index 

and waist circumference in English adults, 1993/1994 to 2002/2003. Int J Obes, 

32, 527‐532. 

Wang,  J, &  Pierson  Jr,  RN  (1976). Disparate  hydration  of  adipose  and  lean  tissue 

requires  a  new  model  for  body  water  distribution  in  man.  J  Nutr,  106, 

1687‐1693. 

Wang,  J,  Thornton,  JC,  Bari,  S, Williamson,  B, Gallagher, D, Heymsfield,  SB,  et  al. 

(2003). Comparisons of waist circumferences measured at 4 sites. Am J Clin 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

300 

Nutr, 77, 379‐384. 

Wang, J, Thornton, JC, Russell, M, Burastero, S, Heymsfield, SB, & Pierson, RN (1994). 

Asians Have Lower‐Body Mass Index (Bmi) but Higher Percent Body‐Fat Than 

Do Whites ‐ Comparisons of Anthropometric Measurements. Am J Clin Nutr, 

60, 23‐28. 

Wang, J, & Wang, X (2003). Body composition of Chinese infants aged 4 months and 

6 mongths by double labeled water. J Hygiene Res, 32, 487‐489. 

Wang, WC, & Bachrach, LK (1996). Validity of the body mass index as an indicator of 

adiposity  in  an  ethnically  diverse  population  of  youths. Am  J Hum Biol,  8, 

641‐651. 

Wang, ZM, Deurenberg, P, Wang, W, Pietrobelli, A, Baumgartner, RN, & Heymsfield, 

SB (1999). Hydration of fat‐free mass: New physiological modeling approach. 

Am J Physiol‐Endoc Metab, 276, e995‐e1003. 

Watts, K, Bell, LM, Byrne, SM,  Jones, TW, & Davis, EA  (2008). Waist circumference 

predicts  cardiovascular  risk  in  young  Australian  children.  J  Paediatr  Child 

Health, 44, 709‐715. 

Weiss,  R, Dziura,  J, &  Burgert,  T  (2004). Obesity  and  the metabolic  syndrome  in 

children and adolescents. N Engl J Med, 350, 2362‐2374. 

Whincup, PH, Gilg, JA, Owen, CG, Odoki, K, Alberti, KG, & Cook, DG  (2005). British 

South Asians aged 13‐16 years have higher fasting glucose and insulin levels 

than Europeans. Diabet Med, 22, 1275‐1277. 

Whincup, PH, Gilg,  JA, Papacosta, O, Seymour, C, Miller, GJ, Alberti, KGMM, et al. 

(2002).  Early  evidence  of  ethnic  differences  in  cardiovascular  risk:  cross 

sectional comparison of British South Asian and white children. BMJ (Clinical 

Research Ed.), 324, 635‐639. 

WHO  (2004).  Appropriate  body‐mass  index  for  Asian  populations  and  its 

implications for policy and intervention strtegies. Lancet, 363, 157‐163. 

Wickramasinghe, VP, Cleghorn, GJ, Edmiston, KA, Murphy, AJ, Abbott, RA, & Davies, 

PSW  (2005).  Validity  of  BMI  as  a measure  of  obesity  in  Australian white 

Caucasian and Australian Sri Lankan children. Ann Hum Biol, 32, 60‐71. 

Wickramasinghe, VP, Lamabadusuriya, SP, Cleghom, GJ, & Davies, PS (2009). Validity 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

301

of currently used cutoff values of body mass index as a measure of obesity in 

Sri Lankan children. Ceylon Medical J, 54, 114‐119. 

Wickramasinghe,  VP,  Lamabadusuriya,  SP,  Cleghorn,  GJ,  &  Davies,  PS  (2008). 

Assessment  of  body  composition  in  Sri  Lankan  children:  validation  of  a 

bioelectrical impedance prediction equation. Eur J Clin Nutr, 62, 1170‐1177. 

Williams, DP, Going, SB, Lohman, TG, Harsha, DW, Srinivasan, SR, Webber, LS, et al. 

(1992). Body  fatness and risk  for elevated blood pressure, total cholesterol, 

and serum lipoprotein ratios in children and adolescents. Am J Public Health, 

82, 358‐363. 

Williams, MJ, Hunter, GR, Kekes‐Szabo, T, Snyder, S, & Treuth, MS  (1997). Regional 

fat distribution  in women and risk of cardiovascular disease. Am J Clin Nutr, 

65, 855‐860. 

Wong, WW, Cochran, WJ, Klish, WJ, Smith, EO, Lee, LS, & Klein, PD  (1988).  In vivo 

isotope‐fractionation  of  factors  and  the measurement  of  deuterium‐  and 

oxygen‐18‐dilution spaces from plasma, urine, saliva, respiratory water vapor, 

and carbon dioxide. Am J Clin Nutr, 47, 1‐6. 

Wong, WW, Stuff, JE, Butte, NF, Smith, EO, & Ellis, KJ (2000). Estimation of body fat in 

Caucasian  and  African‐American  girls:  total‐body  electrical  conductivity 

methodology  versus  a  four‐component model.  Int  J Obes Relat Disord, 24, 

1200. 

World  Health  Organization  (1995).  Report  of  a WHO  Expert  Committee.  Physical 

status: the use and  interpretation of anthropometry. Technical Report Series 

no. 854. Geneva. 

Wu, CH, Heshka, S, Wang, J, Pierson Jr, RN, Heymsfield, SB, Laferrère, B, et al. (2007). 

Truncal  fat  in relation to total body  fat:  influences of age, sex and ethnicity 

and fatness. Int J Obes, 31, 1384‐1391. 

Yan, W,  Yao, H, Dai,  J, Cui,  J, Chen,  Y,  Yang,  X,  et  al.  (2008). Waist  circumference 

cutoff  points  in  school‐aged  Chinese Han  and Uygur  children. Obeisty,  16, 

1687‐1692. 

Yanovski, JA, Yanovski, SZ, Filmer, KM, Hubbard, VS, Avila, N, Lewis, B, et al. (1996). 

Differences in body composition of black and white girls. Am J Clin Nutr, 64, 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

302 

833‐839. 

Yeh, WT, Chang, HY, Yeh, CJ, Tsai, KS, Chen, HJ, & Pan, WJ (2005). Do centrally obese 

Chinese with normal BMI have  increased  risk of metabolic disorders?  Int  J 

Obes, 29, 818‐825. 

Yoshinaga, M, Tanaka, S, & Snimago, A  (2005). Metabolic syndrome  in overweight 

and obese Japanese children. Obes Res, 13, 1135‐1140. 

Zhai, F, Zhang, L, Wang, C, Pan, H, Yu, W, & Fu, D (2004). Study of normal reference 

values  for  bone mineral  contents  in  children  and  adolescents  in  Beijing.  J 

Hygiene Res, 33, 172‐175. 

Zhang, L, Liu, J, Zhai, F, Cao, R, & Duan, J (2003). Normal reference values for bone 

mineral density  in children and adolescents aged 6‐18 years, Beijing, China. 

Chin J Osteoporos, 9, 134‐136. 

Zhu, SK, Heymsfield, SB, Toyoshima, H, Wang, ZM, Pietrobelli, A, & Heshka, S (2005). 

Race‐ethnicity‐specific  waist  circumference  cutoffs  for  identifying 

cardiovascular disease risk factors. Am J Clin Nutr, 81, 409‐415. 

Zillikens,  M,  &  Conway,  J  (1990).  Anthropometry  in  blacks:  applicability  of 

generalized  skinfold  equations  and  differences  in  fat  patterning  between 

blacks and whites. Am J Clin Nutr, 52, 45‐51. 

Zimmermann,  MB,  Gubeli,  C,  Puntener,  C,  &  Molinari,  L  (2004).  Detection  of 

overweight  and  obesity  in  a  national  sample  of  6‐12‐y‐old  Swiss  children: 

accuracy and validity of  reference values  for body mass  index  from  the US 

Centers  for Disease  Control  and  Prevention  and  the  International Obesity 

Task Force. Am J Clin Nutr, 79, 838‐843. 

Zimmet, P, Alberti, G, Kaufman, F, Tajima, N, Silink, M, Arslanian, S, et al. (2007). The 

metabolic syndrome in children and adolescents. Lancet, 369, 2059‐2061. 

Zuoa,  H,  Shi,  ZM,  Hu,  XS, Wu,  N,  Guo,  ZR,  &  Hussain,  A  (2009).  Prevalence  of 

metabolic syndrome and  factors associated with  its components  in Chinese 

adults. Metab‐Clin Exp, 58, 1102‐1108. 

 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

303

APPENDICES 

Appendix 1: WHO growth reference for school‐aged children and adolescents 

  

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

304 

Appendix 2: Standard operating procedures ‐ deuterium dilution technique 

Preparation of 10% solution 

Before data  collection, deuterium oxide  (D2O) 99.9%  concentration  is diluted  to a 

10% solution using tap water using the following steps: 

Use a volumetric flask (100 mL) to measure 100 mL 99.9% D2O; 

Pour  into  another  volumetric  flask  (1000 mL)  and use  tap water  to wash  the 

volumetric flask (100 mL) 2‐3 times; 

Use tap water for diluting to 1000 mL;   

Pour the 10% solution into Schott bottles and place into autoclave and sterilize 

at 120℃ for 10 mins; 

Cool  the  solution  and  label  (Deuterium  oxide,  10%  solution,  date made  and 

dose number); 

Store in fridge or at room temperature.   

 

B. Administration of deuterium oxide 

• Ask  the  participant  to  provide  10  mL  pre‐dose  urine  sample  (5  mL  for 

analysis and 5 mL for back‐up); 

• Weigh the participant; 

• Calculate the required dose as 0.5 g/kg body weight × body weight (kg); 

• Weigh the cup and straw; 

• Pour the 10% solution into cup and weigh the sum of the cup + straw + dose; 

• Re‐weigh the cup and straw after participant drinks the dose to calculate the 

actual dose given; 

• Collect 10 mL post‐dose urine sample 5 h later. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

305

The administration steps will be as follows:   

 

 

 

                                   

 

 

                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Records for administration of deuterium oxide 

Subject ID 

Name Weight (kg) 

Required dose   

(0.5g/kg×kg)

Cup + Straw (g) 

Cup + Straw + Dose (g) 

Cup   +   

Straw (post‐drink)

(g) 

Actual dose given (g) 

Admini‐ stration time 

Time for post‐dose urine 

collection 

Dose number

1126  Tan  37.2  18.6  4.921 

23.766 5.016 

18.750 8:19  13:19 

20080515 

                     

 

1) Preparation of samples   

Urine samples should be stored in airtight vessels and frozen until they are prepared 

for analysis. 

• Place 0.5 mL urine  in a 10 mL  labelled vacutainer  tube, add a  chromacol vial 

with a small amount of platinum on Alumina upright to the vacutainer tube;   

• Recap the tube and attach them to the sample preparation line; 

5 h later

Pre‐dose urine sample

Measure weight 

Weigh paper cup, straw and 10% D2O 

Drink the D2O 

Re‐weigh  the  paper  cup  and t

Post‐dose urine sample

Weigh paper cup and straw 

Calculate required dosage 

Record the time of administration 

Calculate the actual drinking dosage

Pour the 10% solution into cup   

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

306 

• Close the gas  inlet valve, open the vacuum tap and switch the pump on at the 

wall plug; 

• Open the tube valves and evacuate for 5 min (timed on the stopwatch); 

• Switch off the pump and close the vacuum tap; 

• Open the 2H valve at the wall, open gas inlet valve on preparation line and open 

the  last valve on the preparation  line to allow the gas to bubble  into water 

filled tubes; 

• Check the flow of bubbles to ensure a steady stream; 

• Flush the line for 30 sec prior to use; 

• Fill  the  tube  for  10  sec  and  then  close  the  sample  valves,  remove  from  the 

preparation line; 

• Repeat the above procedure with the remainder of the batch; 

• Leave  the  samples  at  room  temperature  for  a  minimum  of  72  hrs  and  a 

maximum of 2 weeks. 

D Analysis of Samples by IRMS 

The 2H enrichment of the prepared samples and references are measured by isotope 

ratio mass spectrometry (IRMS). Results are expressed in delta units (%) relative to 

an international standard (standard mean ocean water, SMOW). 

E. Total body water calculation 

a) Abundance  is measured  in  delta  units  relative  to  Standard Marine Ocean 

Water (SMOW) 

b) 2. Dilution space (N) is calculated as follows: 

N = EpEs

xa

A

)Et(EaT

 

Where A is the amount of isotope given in grams, a is the portion of the dose in 

grams retained for mass spectrometer analysis, T  is the amount of tap water  in 

which  the  portion  a  is  diluted  before  analysis,  and  Ea,  Et,  Ep  and  Es  are  the 

isotopic abundances in delta units relative to SMOW of the portion of dose, the 

tap water used, the pre‐dose urine sample and the post‐dose urine sample. 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

307

c) The TBW will be overestimated by ~4% because of deuterium exchange with 

non‐aqueous  hydrogen  in  the  body  (Racette  et  al.,  1994).  Therefore,  the 

equation needs to be modified as follows: 

TBW (kg) = 1.041

d) FFM is then calculated as follows: 

FFM (kg) = constantHydration

TBW 

The hydration constant of the FFM is 0.732 for healthy adults. Lohman’s age‐ and 

gender‐specific  hydration  constants  of  the  FFM  have  commonly  been  used  in 

research with children. 

e) Subsequently, FM and %BF can be calculated based on the two‐compartment 

model of body composition from the FFM: 

FM (kg) = Weight – FFM 

%BF =  100tBody weigh

FM    

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

308 

Appendix 3: Human ethics approval certificate 

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

309

 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

310 

Appendix 4: Contribution of the candidate to the project 

The  project  titled  “Control  and  prevention  of  childhood  malnutrition  in  Asia 

(RAS/6/050)” was funded by the International Atomic and Energy Agency (IAEA) from 

2007‐2010.  This project  is  a  regional  technical  cooperation project  and  five Asian 

countries  including  China,  Lebanon, Malaysia,  the  Philippines  and  Thailand were 

involved  as  the  participant  countries  and  two  countries  including  Asutralia  and 

Janpan  were  involved  as  technical  support  countries.  The  specific  roles  of  the 

candidate in the project are outlined below. 

1. From 17‐20 April 2007, the IAEA held the planning and coordination meeting 

in Beijing and 18 participants from the IAEA, Australia, Japan, China, Lebanon, 

Malaysia, The Philippines, Thailand and Vietnam attended the meeting. The 

candidate  organized  and  participated  in  the  meeting  on  behalf  of  the 

responsible  institute  in  China  ‐  National  Institute  for  Nutrition  and  Food 

Safety. During  this meeting,  the protocols and materials of  the project was 

discussed and finalized. 

2. As  the main  investigator  of  the  sub‐project  in  China,  the  candidate  was 

responsible  for  leading  the  sub‐project  in  China  in  cooperation  with  the 

Institute  for Nutrition and Food Safety, China CDC. The specific roles of the 

candidate in the sub‐project included: 

Attending  the  training course held by  IAEA  in Australia  to  learn  the 

techniques  on  body  composition  and  total  energy  expenditute 

assessment; 

Organize  and  run  training  workshops  involving  all  project  team 

members before data collection in China; 

Contacting primary schools and recruitment of participants; 

Organizing the field work and participating in data collection; 

Analysing urine samples; 

Data entry, cleaning and analysis;   

Preparation of progress reports; 

Body Composition and Its Relationship to   Metabolic Risk Factors in Asian Children  Ailing Liu

 

311

Attending  progress meeting  and  reporting  on  the  progress  of  the 

sub‐project to the IAEA; 

Collaborating with IAEA and other participating countries. 

3. For the whole project, the candidate helped to analyse urine samples  from 

other participating  countries. Moreover,  the  candidate was  responsible  for 

the  all  data  management  associated  with  the  project.  On  behalf  of  the 

project  team,  the  candidate  reported  the  progress  of  the  whole  data 

management  and  preliminary  results  to  the  IAEA  and  all  participating 

countries. Furthermore, the candidate drafted the articles and submitted to 

international journals on behalf of the whole team.