来源:返朴作者:小叶 广为人知的BMI指数在诞生初期,并非用来衡量人的健康状况。直到保险公司将体重与寿命联系起来,才将BMI指数推广成为权威的健康指标。自此,肥胖有害健康的观念深入人心,同时也塑造了新的时代焦虑。 生理学、医学专业名词千千万,大部分晦涩难懂,但没有一个能够像身体质量指数BMI(Body Mass Index)那般“出圈”。根据世界卫生组织的定义,BMI是衡量身高与体重关系的基本指数,通常用于判别成年人属于超重还是肥胖[1]。在日常生活中,BMI尤其被减肥界奉为“黄金标准”,而在学界,BMI也广泛应用于肥胖相关的流行病学研究。 不过,近年来学界对BMI的质疑声不断,主要针对“BMI是否继续适用各类研究”的问题。今年1月,美国六家肥胖症护理组织发表联合声明,称“用于筛选肥胖的BMI无法替代临床诊断,BMI并非身体脂肪计量标准。即使我们能确定个体的BMI数值,但种族、年龄及其它社会因素都可能改变疾病风险”。[2] 图1. 联合声明的六家美国肥胖症护理组织,来源:美国肥胖症协会[2] 其实,BMI的历史相当悠久。从创造伊始,到后来被引入现代医学领域,最终又与肥胖研究挂钩,BMI的目的、意义经历了两百年多年的曲折发展。了解这一指数的过去,理解它的内涵、优点与局限性,对学界来说,有助于判断它是否能继续服务于科研,对日常生活中的我们来说,则有助于理性看待这个指数。 Quetelet的“完人指数” BMI诞生于19世纪的欧洲,当时它还不叫“身体质量指数”,而是称为Quetelet指数(Quetelet index),得名于其创造者Adolphe Quetelet。 图2. 坐落于比利时布鲁塞尔科学院宫的Adolphe Quetelet雕像。来源:brusselsremembers.com Adolphe Quetelet 1796年出生于如今的比利时历史名镇根特(Gent),在家中九个孩子中排行第五。儿童时期他已显露出天资非凡,数学能力尤为出众,同时还痴迷于人文学科。1815年,Quetelet进入当时新成立的根特大学,师从法国数学家Jean Guillaume Garnier,用四年时间取得了科学博士学位。 19世纪初,欧洲最杰出的科学家们纷纷将目光锁定天空,一个国家能否建造天文望远镜和天文台成为衡量该国科学地位的重要标准。1823年,Quetelet成功说服荷兰政府(当时比利时还没有从荷兰独立出来)提供财政拨款,在布鲁塞尔建造天文台,并被任命为天文台台长。趁天文台建造之际,他奔赴法国巴黎展开天文学研究。在巴黎,他结识了大名鼎鼎的傅里叶(Joseph Fourier)、泊松(Siméon Poisson) 和拉普拉斯(Pierre Laplace),跟随他们学习,并对概率论(theory of probability)倾入了无尽的学习热情。 然而,计划赶不上变化,身在国外的Quetelet获悉自己国家爆发了革命,建设中的天文台被革命军占领。在此之前,Quetelet毫不关心政治学或者人类行为动态变化的复杂性,然而,社会动荡显然影响到了他个人科研事业的发展,也成为他的事业转折点。Quetelet原本打算研究太空中天体运行的隐藏模式,但社会剧变让他设定了新的目标:将天文学使用的均值分析方法(method of averages)用于分析人类及其行为。 在天文学研究中,要测量某一天体的运行速度,十个科学家各自观测可能得到十个不同的测量值,究竟哪个是真值,是个大问题。但很快科学家们找到了一个简单有效的解决方法:将单独观测所得的单个测量值全部汇总,得出一个平均值。与取信单个观测结果相比,这种方法能够提高观测结果的精确度。笃信这套方法的Quetelent将同样的思路运用到人类研究中,试图找出人类属性的平均值,由此独创了“平均人”(Average Man)的概念。他认为,存在某种各类属性平均完美的人类原型,而现实中每一个独立的个体都是这一完美原型的有缺陷复制品。在他看来,个体就等同于“错误”,而“平均人”才代表真正的完人[3]。 时代的潮流也推波助澜,帮助他建立自己的理论。Quetelet恰好赶上了人类史上第一波“大数据”时代,各国开始构建庞大的官僚管理体系,统计并发表关于本国公民的大量数据,例如出生人数、每月死亡人数、每年犯罪人数等等。返回荷兰之后,Quetelet参与了荷兰政府执行的一项全国人口普查,在调查期间,他获取了大量人口相关数据,用于揭开“平均人型”的神秘面纱:他计算平均身高、平均体重、平均肤色、夫妻结婚的平均年龄、人类死亡的平均年龄、平均出生率、平均受教育程度,甚至年平均自杀率……一切都是为了获得人类属性平均值。 从1831年开始,Quetelet开展了一系列人类成长相关的横断面(cross-sectional study)研究。1832年,他在《科学院期刊》( Proceedings of the Academy of Sciences )上发表了题为“不同年龄段人类体重研究”(Research on the weight of man at different ages)的文章[4]。1835年,他将自己的所有相关研究编纂成书,出版了三卷本代表作《论人及其能力的发展》(A Treatise on Man and the development of his aptitudes)[5]。在第二卷第二章“人体体重发展及其与身高发育之间的关系”中,他比较了欧洲上百名男性、女性、儿童以及婴儿的身高和体重,还从医院、孤儿院甚至工厂找来了各种记录数据,甚至还包括9岁的童工,结果表明,平均下来,人(这里的人并非具体的个体)的体重应该与其身高的平方呈正比关系。这个比值便是影响了后世上百年的Quetelet指数(Quetelet’s Index)。 图3. Quetelet用于研究所搜集到儿童身高、体重数据,来源:STAT 值得一提的是,Quetelet指数反映的是Quetelet追寻的人类属性平均值,即体重相对于身高的“完美状态”,而且这个指数只出于统计学目的,大规模测量人群水平数据所得到的计算结果,与个人体脂、体型或者健康没有关系,Quetelet本人对于诸如肥胖之类的问题更是不感兴趣。另外,Quetelet的数据来源主要是法国和苏格兰人,因此Quetelet指数是为欧洲白人设计的,这也是该指数的重要局限性。 Quetelet在《论人及其能力的发展》中还写过这么一段话:“任何有别于平均人比例和条件的情况,都可视作畸形或者疾病……如果处于任何社会时代背景的个体拥有平均人型的所有平均属性,那么他就是伟、善、美的代表。”[5]到了19世纪后半叶,著名的优生学之父高尔顿(Francis Galton)借鉴了Quetelet的平均人概念,却做出了一个重要改变,给Quetelet指数蒙上了一丝种族主义阴影(Adolphe Quetelet本人并非种族主义科学家)。Galton将Quetelet提出的平均属性等同于“平庸属性”而非理想状态,因此需要超越、改良并克服[6]。到19世纪末20世纪初,鼎盛时期的优生学更是将平均人作为衡量父母健康状况的标准,以及在全球范围内对身体残障人士、诸如自闭症、精神分裂症等精神障碍症患者、LGBTQ+ 人士、移民、贫穷的白人、土著、有色人种以及少数民族展开系统绝育的科学依据。[7-9] 保险业的“理想指数” 体重是重要的健康指标之一,其实是近百年来才开始流行的观念。保险业,尤其是人寿保险领域,对这一观念的推广做出了巨大贡献。19世纪末20世纪初,美国的人寿保险公司开始重视并调查体重测量值相关的死亡风险,他们仿照Quetelet指数的研究方法绘制出体重与身高对照表,试图将体重与健康长寿关联起来,用以评估投保人,为保险购买、医疗选择流程提供相关指导意见[10]。 一开始,保险公司使用的对照表问题很大,可以说极不靠谱。首先,保险公司获得的体重、身高数据完全来源于特定时间段内寿险客户的自我测量报告,都不是随机样本;其次,数据没有统一的测量标准,有的用户穿着鞋和厚衣服量身高、测体重,造成数值偏差;最后,各家保险公司的体检医师还有自己的一套选择标准,最后制定出的评估表格,各家千差万别。不过,1895年,美国康涅狄格万通人寿保险公司的医疗主管George Shepher受美国人寿保险医疗主管协会(ALIMDA)委托,用了两年时间分析了来自美国和加拿大七万多名投保人的数据,最终建立了一套标准化身高-体重对照表,为业内广泛采纳。 可能会有人问:为什么是保险公司来制定体重-身高对照表,而不是医疗机构呢? 利益是很大的驱动因素。作为盈利机构,保险公司能够通过完善未来投保人的医疗选择流程而获取最高利润,所以积极性非常高。另外,当时美国医疗体系制度化起步艰难,医学界内部就有很多方面无法达成共识,外部又面临合法性问题,结果把标准制定的话语权拱手相让给了发展更加成熟的保险业[8]。 到20世纪40年代初,美国最大的人寿保险公司——大都会人寿保险(Metropolitan Life Insurance Company)——将医疗经验和更加精准的调查数据结合起来,不断完善体重-身高对照表,最终推出了不包括年龄因素的“理想体重”表格,还引入了一套随意且主观的体型分类:小码、中码和大码[11]。 就这样,理想体重表格原本是医疗流程的选择标准,如今华丽转身,变成面向公众的“理想身高-体重建议指南”,大大加深了公众对肥胖风险的认识。保险公司设立福利部门,展开市场营销,打印宣传册,强化人们对健康长寿的渴望心理,动员公众支持疾病预防与治疗。此外,保险公司的“理想体重对照表”也出现在了医生的办公桌上,用以快速评估患者的体重和健康关系,也定下了“何为健康体重”的基调。整个流行趋势在20世纪五六十年代到达巅峰。 图4. 大都会人寿保险从上世纪60年代到80年代制定的理想身高-体重对照表,来源:obesitycare.com 直到今日,衡量肥胖程度的BMI指数仍是保险公司在承保时的参考标准之一,体重超标者往往处于亚健康状态,健康风险比体重正常的人要高,这意味着他们获得保险补偿的机会也更高,因此,体重超标如重度肥胖者可能需要多付20%~25%的保费才能投保。另外,患有心脏病、高血压、糖尿病等重度肥胖者甚至可能会被拒保[12]。 科研界的“BMI指数” 20世纪40年代,William Sheldon所著的《人体体质多样性》[10](The Varieties of Human Physique)一书中首次提出了“身体质量指数(index of bodily mass)”这一说法,不过,Sheldon所使用的计算公式不同于Quetelet,前者给出的比值是身高(米)/ 体重(千克)的三次方,即h/w3。 而在科研文献中首次出现“身体质量指数”(body mass index,简写为BMI)这一说法,则要等到1959年。一篇发表在《心理学报告》(Psychological Reports)期刊上的论文[13]将BMI应用于犬类体型,而且比值公式与Quetelet指数也没有关系,作者给出的公式为体重(千克)/身高(米)的三次方,即w/h3。 一直到1972年,美国医生Ancel Keys重新捡起了Quetelet的遗产,在医学界推广Quetelet指数,将其更名为BMI,并与身体脂肪、肥胖相关研究联系起来,造就了如今家喻户晓的“BMI指数”。 图5.《时代》杂志1961年1月刊封面,Ancel Keys,来源:content.time.com Ancel Keys于1904年出生在美国科罗拉多斯普林斯市(Colorado Springs),青少年时期全家搬至加州伯克利(Berkeley, California)。他的家庭并不富裕,十几岁的Keys除了上学,还四处打工挣钱:在伐木场当过杂工,下过金矿运送危险的火药,还去过亚利桑那蝙蝠洞掏过蝙蝠屎。1922年,Keys考入了加州大学伯克利分校(UC Berkeley),趁着第一年暑假,他出海当轮船加油工,在海上待了三个月之后返校继续学习,但天资聪颖的他之后只用了两年时间就完成了本科学业。毕业后,原本继续打工的Keys很快就厌烦了每日枯燥重复的工作内容,于是返回母校深造,钻研自己感兴趣的生物课题,并于1930年获得了第一个生物学博士学位。[14] 随后,Keys带着两年的奖学金飞到了哥本哈根,师从诺贝尔生理学或医学奖得主奥古斯特·克罗(August Krogh),之后又辗转到剑桥,追随生理学家巴克罗夫特(Joseph Barcroft),同时开始对人类身体如何适应极端条件感兴趣,并展开研究。1936年,Keys在生理学领域获得了第二个博士学位。 Keys的早年工作和学习的经历让他非常明确自己未来的科研方向,而他的科研事业也改变着学界对人类生理学和健康诸多方面的观点,例如饥饿对人生理和心理的影响,冠心病发病的影响因子等。二战期间,他最出名的科研成果是发明了解决了前线士兵温饱问题的K-口粮(K-ration)。[15] 二战结束之后,美国人民不再担心吃不饱,而是吃得可能有点儿多了,于是心脏病成为美国最主要的死亡原因。为解决这一问题,政府倾注了大量科研资金,人们也开始意识到超重和肥胖,再加上高血压、高胆固醇,都会增加心血管疾病风险。保险公司、美国公共卫生服务(U.S. Public Health)和美国医学协会(American Medical Association)三方联手,呼吁全国居民动起来,预防超重和肥胖(图4)。 到五十年代,Keys团队展开的著名“七国研究”(Seven Countries Study)为后世找到了两大健康饮食方式:地中海饮食和日式饮食[16]。一方面,Keys承认肥胖严重危害健康,但另一方面,他并不认同保险公司提出的“肥胖就是体重超过身高对应的标准重量”这一说法。 图6. 1950年代告诫民众小心超重的宣传卡通,来源:youtube.com 七十年代,医学界孜孜以求一套行之有效且操作便捷的体重测量方法,Keys同样参与其中。1971年,他和团队在《慢性病期刊》(Journal of Chronic Diseases)上发表了一篇关于“相对体重和肥胖指标”的论文[17],研究分析了来自五个国家7424名健康男性的身高、体重等相关数据,讨论了当时流行的个体脂肪测量方法。 这些方法五花八门,有的使用皮下脂肪卡尺,测量皮下脂肪-身体密度,以及皮下脂肪的厚度;有的在水下称重,测量身体密度。除了这两种在美国流行的测量方法,还有保险公司采用的身高/体重比,以及Keys从故纸堆里翻出的Quetelet指数。最终,Keys将Quetelet指数作为首选,他表示,“虽然Quetelet指数并不完美,但表现不逊于其他相对体重指数,可以作为相对肥胖的指标”,而且BMI计算方法简单快速,可适用于各个年龄段的所有人口。 Quetelet是第一个计算出w/h2这个比率的人,但他本人从来没有对外大肆推广过这个计算方法。真正把“BMI= w/h2” 作为测量体型或皮下脂肪的通用方法、推向公众的,正是Keys的研究。1985年,美国国立卫生院(NIH)修正了关于肥胖的定义[18],将其与患者个体的BMI数值联系起来。过了13年,NIH又重新定义了“超重”和“肥胖”,下调了医学上认定的脂肪含量阈值,这一举动被美国媒体调侃为“让全体美国国民在体重不增加的情况下一夜爆肥”。 BMI流行的一个最大优势就是便于计算:任何医生只要办公室里有一张BMI表格,无需其他工具。世界卫生组织也推荐公众可以根据BMI来判断自己的体重情况,以保持良好健康的生活方式[19]。顺理成章地,BMI掀起了全新的公共卫生恐慌:“肥胖流行病”。到千禧年之际,简单的BMI指标计算已成为寻医问诊时的必要环节,也是人寿保险投保时的重要参考指标。如今,BMI超过30 kg/m²的人被判定为肥胖群体,而BMI值介于25到29.9之间的则被视作超重。 图5. 世界卫生组织的BMI营养状态分类表,来源:世卫组织 除了超重、肥胖症的生理学研究领域之外,在医学领域,BMI也是最常用的工具之一,尤见于研究各类疾病的发病风险,例如现代文明病的疾病预防(disease prophylaxis)研究,主要涉及心血管疾病、肥胖症等。有些研究通过BMI数值来确定欧美发达国家的肥胖水平,帮助大家认识到肥胖趋势在增加,需要采取预防措施。还有研究描述了青少年发育期间BMI数值与成年后中风风险之间的关联 ,得出结论说如果年轻人每年BMI都在增加,未来将会面临很高的中风风险[20]。 另外一个大量使用BMI的领域便是糖尿病。研究表明,高水平的BMI值显著影响糖尿病发病率,而保持适当的BMI可预防患病、遏制疾病恶化。营养基因组学(nutrigenomics)专攻营养物质对基因表达和代谢变化的影响,也经常用到BMI,主要集中于基因多态性(gene polymorphism)和BMI之间的联系,这些都与Ⅱ型糖尿病和肥胖症等“富贵病”紧密相关[20]。 局限、质疑与对策 随着科学的发展,我们逐渐认识到人体的复杂性。近些年来,不断有研究人员开始质疑,BMI的计算这么简单,真能继续用于日渐复杂的研究吗? 最为专家诟病的局限之一,便是BMI无法明确区分超重的质量究竟来自肌肉、脂肪,还是骨骼。众所周知,肌肉密度高于脂肪,相同身高但肌肉组织密度大的人更重,根据BMI计算方法,很容易将此人划入肥胖人群行列。早在2004年,一篇发表于《当代运动医学报告》(Current Sports Medicine Reports)期刊上的论文以运动员为研究对象,就已指出BMI对运动员群体的错误分类倾向[21]。运动员的体重常常受到他所从事的运动项目、锻炼程度、饮食习惯所影响,以篮球运动员为例,他们的BMI介于21.4至26.7之间,仅看BMI可能会有部分人超重了,但他们的平均体脂率只有10.7%,超重的是肌肉质量,而不是脂肪质量,也就是说BMI无法测量体脂率。 妙佑医疗国际预防心脏病科(Division of Preventive Cardiology Mayo Clinic)主任Francisco Lopez-Jimenez的研究课题主要围绕肥胖与心血管疾病,他反对BMI的立场鲜明:“我们在大部分情况下太过于依赖BMI,从人口群体层面上来说,BMI看似表现优异,但落实到个体层面,效果并不好。比如说,某人的BMI为28,可能在许多方面此人要比BMI为25的人更健康,因为前者可能每天都锻炼,肌肉质量大。”[22] 其次,囤积在不同身体部位的脂肪对疾病风险评估的影响不同,而BMI却无法指明身体脂肪的分布情况。2015年,Lopez-Jimene团队在《内科医学年鉴》(Annals of Internal Medicines)上发表文章[23],提出无论男性还是女性,BMI值正常(22 kg/m²)但向心性肥胖(central obesity,即脂肪主要囤积在腰间)的人要比相同BMI但无向心性肥胖的对照组面临更高的死亡风险。 此外,BMI无法反映不同人口的疾病风险。前文已提到,Quetelet的数据来源仅限于欧洲白人,其后继者Keys的分析也以欧美人为主,其他群体也只考虑了日本人,因此BMI适用的对象也更偏向于欧美人。2009年发表于《新加坡医学院年鉴》(Annals Academy of Medicine Singapore)的一篇论文便指出,亚洲人的BMI切点值(cut-off points,即正常、超重、肥胖之间的临界值)要低于世界卫生组织推荐的国际BMI切点值[24]。2018年哈佛大学医学院团队的一项研究同样揭示了不同族裔的男女拥有不同的BMI切点值[25],例如健康黑人女性的BMI值要高于国际统一的BMI标准;当测量糖尿病风险时,黑人女性的BMI更接近33,而白人女性的BMI则平均为29。因此,文章反对BMI这种一刀切的评估模式,呼吁基于生物学方法校准BMI值,以更灵活、更加人性化地评估肥胖程度。[26] 综上,BMI值的简洁易算既赋予了它两百年的生命力,跨越不同行业,至今仍然流行;但也恰恰成为它的短板,令它难以继续适应愈发精细复杂的科学研究和健康管理。今天,在BMI值之外,我们还可以根据不同需求选择更加精准的方式来测量体脂,采用其他的“健康指标”[27]。 最简单经济的检测方式当属皮褶脂肪检测(skin fold test)。专业医生使用非入侵式的皮脂卡钳(body fat caliper)分别测量背部、手臂和身体其他部位的皮脂厚度,并对比体脂评估标准(以年轻到中年人的标准为主),结果精准,有助于判断身体健康水平。最健康的状态下,女性的体脂质量应该是全身体重的20%到30%,男性则为12%到20%。 生物电阻抗分析(Bioelectric Impedance Analysis )也是常用的测量方式,原理是让少量电流通过人体,测量电流速度来确定身体组成。目前市面上已经有家用型智能电子秤(body composition scales),能与手机、平板电脑等移动设备连接,随时监测并记录你的身体数据。 另外一个专业技术要求更高、精准度也更高的测量方法是双能X线吸收仪(Dual-energy X-ray absorptiometry,DEXA),不仅能够监测全身脂肪含量,还能检查“隐秘”的内脏脂肪组织容量,而后者恰是疾病预防以及治疗的重要参考指标。这个仪器一般医院才有。 除了直接测量脂肪含量,我们还可从脂肪分布情况入手来评估自己的情况。脂肪堆积在身体的不同部位,产生的影响也不尽相同。测量腰围(waist circumference)可以评估腹部脂肪含量,这些脂肪深藏体内,囤积在重要器官周围,会增加肥胖相关疾病风险,例如Ⅱ型糖尿病、高血压和冠状动脉疾病,这可比皮下脂肪有害多了[28]。 除了腰围,腰臀比(waist-to-hip ratio,即WHR ,腰围/臀围)也非常有参考价值。根据世卫组织的标准,女性健康腰臀比最好≤0.85,而男性最好≤0.9 [29]。此外,2005年,一项发表在《柳叶刀》(Lancet)上的研究分析了来自52个国家2.7万名受试者的数据,发现腰臀比与心脏病发作情况紧密相关,而且发病预测效果优于BMI。[30] 最后,如果想要从疾病监测或预防的角度来检查自己的身体状况,腰臀比、血糖、甘油三酯、血压、胆固醇、心率等指标是能更好反映健康状况的“窗口”,因为这些指标与心脏病、糖尿病、中风等疾病的关系更加密切[31]。 虽然学界对BMI有诸多批评,但如今BMI仍在广泛应用,显然也不会在一夕之间彻底消失。了解一下BMI复杂的历史,我们也许可以改将它视作我们重视自身健康的“起点”,而不是唯一的“黄金标准”,拓宽对健康管理的更多维度,受益于不同的健康指数。
参考文献
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