4種運(yùn)動(dòng)傳感器測(cè)量身體活動(dòng)能耗的有效性研究

王軍利，張 冰，賈麗雅，孫忠偉

世界衛(wèi)生組織（WHO）2009年的統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，因?yàn)樯賱?dòng)久坐的人群比例不斷增加，缺乏身體活動(dòng)已成為全球范圍內(nèi)死亡的第4位主要危險(xiǎn)因素[1]。身體活動(dòng)與健康的劑量效應(yīng)關(guān)系研究也已得到流行病學(xué)研究的科學(xué)證實(shí)[2-3]，但如何能夠客觀、準(zhǔn)確、有效地監(jiān)測(cè)身體活動(dòng)及其能量消耗尤其重要。目前，常見的三軸加速度計(jì)與電子計(jì)步器不僅能夠用于監(jiān)測(cè)日常身體活動(dòng)量，還可以客觀評(píng)價(jià)身體活動(dòng)的能量消耗。

Actigraph（GT3X型）加速度計(jì)是一款基于三軸加速度技術(shù)的人體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)工具，適用于科研、健身指導(dǎo)、睡眠質(zhì)量管理等方面。目前為止，該產(chǎn)品已通過直接與間接測(cè)熱法、雙標(biāo)水法（DLW）的效度驗(yàn)證[4]，能夠有效地測(cè)量日常身體活動(dòng)及其能量消耗。隨著高科技的引入與應(yīng)用，機(jī)械震動(dòng)式計(jì)數(shù)的計(jì)步器已經(jīng)淡出市場(chǎng)，采用3D傳感技術(shù)的電子計(jì)步器日漸流行。LivePod iMate人體運(yùn)動(dòng)能量消耗監(jiān)測(cè)儀是我國(guó)自主研制開發(fā)的，可以計(jì)量日常生活中的人體運(yùn)動(dòng)能量消耗[5]，也具有較好的信效度[6]。歐姆龍（HJ-302）與百利達(dá)（AM-120）是由日本研制設(shè)計(jì)的新型計(jì)步器，二者均采用3D傳感器技術(shù)[7-8]，尤其前者為市場(chǎng)上最常見的產(chǎn)品之一。無論是加速度計(jì)還是計(jì)步器，在不同運(yùn)動(dòng)方式與人種特征基礎(chǔ)上建立的能量算法方程會(huì)有比較大的精度差別[9]，而且對(duì)我國(guó)人口群體的適用性還不得而知，相關(guān)的研究在國(guó)內(nèi)也比較少見。因此，本研究將在實(shí)驗(yàn)室條件下，對(duì)4種運(yùn)動(dòng)傳感器的測(cè)量效度進(jìn)行比較與分析。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 測(cè)試對(duì)象

研究的受試者為年輕的成年人（見表1），主要是在校的本科生、碩士生、博士生。受試者都有鍛煉的經(jīng)歷或者習(xí)慣，身體健康，無運(yùn)動(dòng)測(cè)試禁忌癥。

表1 受試者個(gè)體特征的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

1.2 測(cè)試儀器設(shè)備與程序

1.2.1 ActigraphGT3X加速度計(jì)、iMate能耗儀、HJ-302與AM-120計(jì)步器 GT3X由美國(guó)制造技術(shù)有限公司（Manufacturing Technology，Inc，MTI）生產(chǎn)，是一款三軸加速度計(jì)。數(shù)據(jù)處理采用ActiGraph ActiLife 6.1.4專用軟件，并選擇最新的能耗算法方程，即Freedson VM3 Combination方程，適用于19歲以上的成年人[10]，其特點(diǎn)在于采用分段計(jì)算能量消耗的方法，同時(shí)應(yīng)用能量轉(zhuǎn)換定理計(jì)算各運(yùn)動(dòng)矢量的能量消耗。公式如下：

（1）kcals=S×[（0.000 97×矢量值（運(yùn)動(dòng)軸1，運(yùn)動(dòng)軸2，運(yùn)動(dòng)軸 3）+（0.087 93×體重）]－5.015 82，其中：S=持續(xù)活動(dòng)時(shí)間（s）/60 s，且 60 s動(dòng)作計(jì)數(shù)＞2 453。

（2）kcals=動(dòng)作計(jì)數(shù)×0.000 019 1×體重 且 60 s動(dòng)作計(jì)數(shù)＜2 453。

LivePod iMate能耗儀也是一款電子計(jì)步器類產(chǎn)品，但可以上傳與儲(chǔ)存數(shù)據(jù)到研發(fā)機(jī)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，進(jìn)行日常的運(yùn)動(dòng)能耗與健康管理。HJ-302計(jì)步器與AM-120計(jì)步器均為日本研制和設(shè)計(jì)（由國(guó)內(nèi)廠家代生產(chǎn)），是比較成熟的電子計(jì)步器產(chǎn)品，但二者不能對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行下載儲(chǔ)存與分析。具體參數(shù)與性能見表2。

表2 各運(yùn)動(dòng)傳感器的參數(shù)與性能

1.2.2 運(yùn)動(dòng)傳感器的佩戴方法 為了保證測(cè)試時(shí)獲得的能耗值準(zhǔn)確有效，依據(jù)產(chǎn)品使用手冊(cè)與前人研究的基礎(chǔ)上佩戴各運(yùn)動(dòng)傳感器。腰髖部位更接近人體的質(zhì)心，能夠監(jiān)測(cè)到整體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的人體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，避免局部運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的身體活動(dòng)能耗高估現(xiàn)象，所以，運(yùn)動(dòng)傳感器配戴在髖部或者后背位置比較合適[6，11]。而出于使用與佩戴方便的原因，HJ-302計(jì)步器與AM-120計(jì)步器的使用手冊(cè)建議貼身放置在上衣口袋[7-8]。因此，測(cè)試時(shí)使用彈性松緊帶將GT3X加速度計(jì)與iMate能耗儀分別固定在后背下部的左右兩側(cè)。為了模擬上衣口袋，將裝有HJ-302計(jì)步器與AM-120計(jì)步器的小布袋固定在右側(cè)胸部位置，使用夾子固定以避免其松動(dòng)。

1.2.3 運(yùn)動(dòng)跑臺(tái)與MAX-Ⅱ心肺功能儀 運(yùn)動(dòng)跑臺(tái)采用h/p/cosmos公司（德國(guó)）生產(chǎn)的Pulsar專業(yè)級(jí)運(yùn)動(dòng)跑臺(tái)，可用于體育訓(xùn)練、教學(xué)、科研和運(yùn)動(dòng)康復(fù) 受試者在跑臺(tái)上分別完成4、5.6、6.4、7.2、8 km/h速度水平的走跑運(yùn)動(dòng)，走或者跑的運(yùn)動(dòng)方式由受試者依據(jù)自身情況任意選擇，但每個(gè)強(qiáng)度須持續(xù)5 min[13]。運(yùn)動(dòng)的能量消耗通過MAX-II型心肺功能測(cè)試系統(tǒng)（美國(guó)AEI公司生產(chǎn)）內(nèi)置的功能模塊，自動(dòng)計(jì)算每分鐘的運(yùn)動(dòng)能量消耗，測(cè)試時(shí)由專門的實(shí)驗(yàn)人員記錄。

1.2.4 其他測(cè)試準(zhǔn)備 采用標(biāo)準(zhǔn)的身高計(jì)與體重計(jì)測(cè)試受試者的身高與體重，精確度分別為0.1 cm和0.1 kg，測(cè)量時(shí)要求受試者赤腳并著盡量少的衣服。測(cè)試前受試者還要填寫知情同意書，了解測(cè)試的細(xì)節(jié)與具體要求，以保證測(cè)試的順利完成。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析 數(shù)據(jù)結(jié)果應(yīng)用spss17.0分析處理軟件對(duì)4個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器的能耗值與間接測(cè)熱法的能耗值進(jìn)行Pearson相關(guān)分析、單因素方差分析、配對(duì)T檢驗(yàn)分析，結(jié)合Bland-Altman點(diǎn)圖，分析各運(yùn)動(dòng)傳感器的有效性。還應(yīng)用單因素方差分析與組內(nèi)相關(guān)分析（ICC）對(duì)運(yùn)動(dòng)裝置之間的一致性進(jìn)行分析，探討可選擇的替代使用問題。

2 研究結(jié)果

在運(yùn)動(dòng)跑臺(tái)上分別完成4、5.6、6.4、7.2、8 km/h的走跑運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度分別相當(dāng)于 3、4.3、6、7、8 METs（1 METs表示人體運(yùn)動(dòng)能耗是安靜狀態(tài)能耗的1倍）[14]。所有男女受試者都能完成6.4 km/h以下強(qiáng)度的測(cè)試，7.2 km/h時(shí)有1名女受試者結(jié)束測(cè)試，8 km/h時(shí)有1名男受試者與3名女受試者終止測(cè)試。8 km/h時(shí)，各運(yùn)動(dòng)傳感器的能耗預(yù)測(cè)值均有男女性別的組間差異，其他強(qiáng)度下只有個(gè)別傳感器存在性別差異。盡管各運(yùn)動(dòng)傳感器的總能耗預(yù)測(cè)也都存在顯著的男女性別差異（見表3），但是，各運(yùn)動(dòng)傳感器預(yù)測(cè)總能耗的誤差水平并沒有表現(xiàn)出性別的不同（P＞0.05），說明性別并不是影響運(yùn)動(dòng)傳感器預(yù)測(cè)能量消耗準(zhǔn)確與否的關(guān)鍵。

表3 各運(yùn)動(dòng)傳感器總能耗值及其誤差水平的男女比較分析（ANOVA）

研究應(yīng)用Pearson相關(guān)分析法，分析運(yùn)動(dòng)傳感器與間接測(cè)熱法的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)以 4、5.6、6.4、7.2、8 km/h 進(jìn)行走跑運(yùn)動(dòng)時(shí)（見表4），各運(yùn)動(dòng)裝置均具有顯著性相關(guān)（P＜0.05，僅7.2 km/h時(shí)的iMate能耗儀除外）。其中，GT3X加速度計(jì)的能耗值相關(guān)系數(shù)R為0.70～0.91（P＜0.01）；iMate能耗儀的能耗值相關(guān)系數(shù)R為 0.36～0.78（P＜0.05，7.2km/h除外）；HJ-302計(jì)步器的能耗值相關(guān)系數(shù)R為0.53～0.84（P＜0.05）；AM-120計(jì)步器的能耗值相關(guān)系數(shù)R為0.54～0.87（P≤0.01）。GT3X加速度計(jì)與AM-120計(jì)步器在8 km/h的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)相關(guān)水平最高，而iMate能耗儀與HJ-302計(jì)步器則在4 km/h的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)具有最高的相關(guān)水平。綜合比較而言，GT3X加速度計(jì)在所有速度條件下的相關(guān)度較高。此外，各運(yùn)動(dòng)傳感器與間接測(cè)熱法的總能耗值也顯示出較高的相關(guān)性（見表5），相關(guān)性的顯著性水平高低依次是GT3X加速度計(jì)、AM-120計(jì)步器、HJ-302計(jì)步器、iMate能耗儀，大小分別為 0.90、0.86、0.85、0.81，雙側(cè)均顯示顯著相關(guān)（P≤0.01）。

表4 各運(yùn)動(dòng)傳感器在不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)的相關(guān)與配對(duì)T檢驗(yàn)結(jié)果

表5 各運(yùn)動(dòng)傳感器測(cè)量人體運(yùn)動(dòng)總能耗值的相關(guān)性

為探討運(yùn)動(dòng)傳感器的測(cè)量效度，研究分別將各運(yùn)動(dòng)傳感器與間接測(cè)熱法進(jìn)行配對(duì)T檢驗(yàn)（見表4），分析2種方法的測(cè)量一致性水平。結(jié)果顯示，GT3X加速度計(jì)的T值范圍是-4.36～-1.01，在5.6 km/h與6.4 km/h運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，2種方法的能耗值沒有顯著性差異，其余情況下均表現(xiàn)出了顯著性差異（P＜0.01）；iMate能耗儀在所有運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下的T值在-8.95～-4.45之間（P＜0.01）；HJ-302計(jì)步器與之相似，其T值在-8.11～-3.88之間（P＜0.01）；AM-120計(jì)步器的T值變化范圍為-5.15～2.91，在7.2 km/h以下時(shí)T值為負(fù)，說明運(yùn)動(dòng)傳感器測(cè)得的能耗均值低于間接測(cè)熱法的均值，即表示出低估現(xiàn)象，反之亦然。而且AM-120計(jì)步器只有在6.4 km/h運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)沒有顯著性差異，其余運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下均有顯著性差異（P＜0.05）。

為進(jìn)一步清晰直觀地比較運(yùn)動(dòng)傳感器與間接測(cè)熱法的一致性，研究應(yīng)用了Bland-Altman點(diǎn)圖分析法（見圖1至圖4）。對(duì)各運(yùn)動(dòng)傳感器與間接測(cè)熱法總能耗值進(jìn)行Bland-Altman點(diǎn)分析后，結(jié)果顯示GT3X加速度計(jì)、iMate能耗儀、HJ-302計(jì)步器、AM-120計(jì)步器與間接測(cè)熱法差值的均值分別是-27.04、-83.43、-52.475、2.04，95%的 CI分別是-82.95～28.88、-170.63～3.77、-126.42～21.48、-69.19～53.67，表明各運(yùn)動(dòng)傳感器與間接測(cè)熱法的一致性均不十分理想。如果再?gòu)念A(yù)測(cè)誤差的角度進(jìn)行對(duì)比分析，能更加全面地比較各運(yùn)動(dòng)傳感器預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。因此，研究也對(duì)運(yùn)動(dòng)傳感器預(yù)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)能耗的誤差進(jìn)行了討論，運(yùn)動(dòng)傳感器的誤差大小用該運(yùn)動(dòng)傳感器預(yù)測(cè)的人體運(yùn)動(dòng)的能耗值減去間接測(cè)熱法的能耗值來表示，不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)能耗預(yù)測(cè)誤差值的算術(shù)均值表示該強(qiáng)度下傳感器的平均誤差水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在4 km/h和5.6 km/h時(shí)，各運(yùn)動(dòng)傳感器預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)能耗的誤差水平比較接近，但隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增大這種誤差水平會(huì)有所分化，即呈“喇叭口”形（見圖 5）。以 4、、5.6、6.4、7.2、8 km/h 進(jìn)行走跑運(yùn)動(dòng)時(shí)，GT3X加速度計(jì)、iMate能耗儀、HJ-302計(jì)步器、AM-120計(jì)步器的平均誤差變化區(qū)間分別是-4.1%～-20.6%、-16.4%～-46.8%、-16.9%～-25.7%、-22.4%～16.7%，總體上以低估為主。多數(shù)運(yùn)動(dòng)傳感器總能耗值的誤差與不同強(qiáng)度下的平均誤差水平相當(dāng)，而只有AM-120計(jì)步器是相反的（見圖6）。

圖1 GT3X加速度計(jì)總能耗值的Bland-Altman圖

圖2 iMate能耗儀總能耗值的Bland-Altman圖

圖3 HJ-302計(jì)步器總能耗值的Bland-Altman圖

圖4 AM-120計(jì)步器總能耗值的Bland-Altman圖

圖5 不同速度時(shí)運(yùn)動(dòng)傳感器預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)能耗的平均誤差分布圖（%）

為了評(píng)價(jià)各運(yùn)動(dòng)傳感器間的一致性，解決實(shí)踐應(yīng)用過程中相互間的可替代問題，采用了組內(nèi)相關(guān)（ICC）分析與單因素方差分析的方法（見表6）。結(jié)果顯示，隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加相關(guān)性有 減 小 的 趨 勢(shì) ，4、5.6、6.4、7.2、8 km/h 進(jìn) 行 走 跑 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ，Cronbach α 值分別是 0.95、0.89、0.87、0.85、0.90，但均有非常顯著的相關(guān)性（P＜0.01）。但是，單因素方差分析（ANOVA）的結(jié)果顯示，其 F 值分別為 3.11、7.21、11.54、15.79、12.72，運(yùn)動(dòng)傳感器之間均具有顯著性差異（P≤0.01）。

圖6 各運(yùn)動(dòng)傳感器預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)能耗的整體誤差分布圖（%）

表6 各運(yùn)動(dòng)傳感器預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)能耗的ANOVA與ICC分析

3 分析與討論

3.1 各運(yùn)動(dòng)傳感器預(yù)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)能耗的有效性分析

從測(cè)試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，除4 km/h的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度以外，GT3X加速度計(jì)與間接測(cè)熱法的Pearson相關(guān)性普遍高于iMate能耗儀、AM-120與HJ-302計(jì)步器，它們的平均相關(guān)水平分別為0.79、0.56、0.67、0.71。配對(duì)T檢驗(yàn)的T值反映各運(yùn)動(dòng)傳感器與間接測(cè)熱法的均值差，T值為負(fù)表示運(yùn)動(dòng)傳感器的能耗值低于間接測(cè)熱法的能耗值，即處于低估狀態(tài)，反之亦然。不過只有AM-120計(jì)步器在7.2 km/h與8 km/h的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，運(yùn)動(dòng)能耗T值才為正值，即表示高估，其余情況下各運(yùn)動(dòng)傳感器均處于低估水平。如果配對(duì)T檢驗(yàn)結(jié)果沒有顯著性差異，表示能耗預(yù)測(cè)非常接近真實(shí)值，如GT3X加速度計(jì)（5.6 km/h和6.4 km/h）、AM-120計(jì)步器（6.4 km/h）。另一方面，不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)T值變化的絕對(duì)值大小也反映出運(yùn)動(dòng)傳感器與間接測(cè)熱法之間的差異程度，絕對(duì)值愈大表示該裝置的精確性愈差。因此，按照T值變化的絕對(duì)值大小，總體精確度大小依次是GT3X加速度計(jì)、HJ-302計(jì)步器、iMate能耗儀、AM-120計(jì)步器，T值變化區(qū)間大小分別是 3.35、4.23、4.50、8.06。

盡管各運(yùn)動(dòng)傳感器與間接測(cè)熱法間的差異大小不一，似乎對(duì)相關(guān)的顯著性水平影響不大，但有可能影響二者的一致性[15]。Bland-Altman點(diǎn)圖是反映觀測(cè)值與效標(biāo)值一致性的一種分析方法，圖中X軸為運(yùn)動(dòng)傳感器與間接測(cè)熱法能耗值和的均值，Y軸為運(yùn)動(dòng)傳感器與間接測(cè)熱法能耗值的差值，2條虛線表示Mean±1.96SD，即為兩種能耗預(yù)測(cè)方法差值的95%置信區(qū)間范圍，而中間的實(shí)線為兩種方法差值的平均值（與X軸的距離大小表示兩種方法完全一致性的偏倚度）。對(duì)人體運(yùn)動(dòng)總能耗值的Bland-Altman點(diǎn)圖分析可知，運(yùn)動(dòng)傳感器的偏倚度大小依次是AM-120計(jì)步器、GT3X加速度計(jì)、HJ-302計(jì)步器、iMate能耗儀，其一致性界限外點(diǎn)數(shù)的百分比分別是10%、5%、5%、5%，一致性界限內(nèi)的最大差值分別是 122.86、110.84、147.90、174.40。似乎并沒有一種運(yùn)動(dòng)傳感器的一致性達(dá)到理想水平，因?yàn)槔碚撋险J(rèn)為能耗預(yù)測(cè)的偏倚度、一致性界限內(nèi)的最大差值、一致性界限外的點(diǎn)數(shù)愈小愈好，但目前還沒有明確的判定標(biāo)準(zhǔn)。綜合比較認(rèn)為，GT3X加速度計(jì)與AM-120計(jì)步器總能耗的有效性水平明顯好于其他兩個(gè)運(yùn)動(dòng)裝置。

在衡量運(yùn)動(dòng)傳感器預(yù)測(cè)能量消耗的準(zhǔn)確性時(shí)，考察運(yùn)動(dòng)傳感器與間接測(cè)熱法之間誤差的變化情況也非常重要。在不同的運(yùn)動(dòng)速度時(shí)，GT3X加速度計(jì)的誤差變化相對(duì)穩(wěn)定且較低（見圖5），運(yùn)動(dòng)總能耗誤差與平均誤差水平也比較一致，表明GT3X加速度計(jì)具有相對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng)誤差水平。而AM-120計(jì)步器隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加由低估到高估，且誤差變化區(qū)間較大，更大的問題是AM-120計(jì)步器的總能耗誤差與平均誤差完全相反（見圖6）。也就是說，當(dāng)測(cè)量復(fù)雜多樣的日常身體活動(dòng)時(shí)，很難準(zhǔn)確評(píng)價(jià)人體運(yùn)動(dòng)的能量消耗，甚至連高估或者低估的情況都難以判斷。iMate能耗儀在4 km/h時(shí)最為接近間接測(cè)熱法的能耗值，但隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加低估程度愈嚴(yán)重，而HJ-302計(jì)步器與iMate能耗儀表現(xiàn)出相反的趨勢(shì)。因此，與前人的研究結(jié)論一致，與計(jì)步器相比，加速度計(jì)測(cè)量運(yùn)動(dòng)能耗的準(zhǔn)確性更高一些[13，16-19]。

值得注意的是，即使在實(shí)驗(yàn)條件下有比較理想的預(yù)測(cè)精度，對(duì)日常身體活動(dòng)及其能耗進(jìn)行監(jiān)測(cè)仍有可能存在較大的誤差。因?yàn)?，加速度?jì)的計(jì)數(shù)與梅脫關(guān)系依賴于實(shí)驗(yàn)中完成的動(dòng)作類型，如果基于步行活動(dòng)建立的算法方程預(yù)測(cè)高爾夫與家務(wù)活動(dòng)，能耗結(jié)果會(huì)低估30%～60%[20]。不僅如此，運(yùn)動(dòng)傳感器也可能存在一個(gè)上限效應(yīng)，例如使用Sensewear Armband加速度計(jì)測(cè)量運(yùn)動(dòng)能量消耗時(shí)，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度超過10梅脫以上就會(huì)明顯低估[23]。而使用加速度計(jì)測(cè)試訓(xùn)練中的耐力項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員，能量消耗的預(yù)測(cè)結(jié)果也是低估[24]。因此，基于不同類型活動(dòng)建立起來的運(yùn)動(dòng)能耗算法方程，測(cè)量其他身體活動(dòng)可能存在低估或者高估的現(xiàn)象[13，17，21]，甚至無法有效測(cè)量運(yùn)動(dòng)能耗[22]?；谏鲜龇治?，普通大眾佩戴運(yùn)動(dòng)傳感器監(jiān)測(cè)日常健身活動(dòng)，如步行、快走、慢跑等人體運(yùn)動(dòng)能耗的測(cè)量效度會(huì)較理想，而像太極拳、瑜伽、游泳等健身活動(dòng)，能耗預(yù)測(cè)的有效性會(huì)降低。雖然運(yùn)動(dòng)傳感器在精確測(cè)量一般健身活動(dòng)的能耗方面會(huì)存在一定局限性，但仍不失為最有應(yīng)用前景的客觀測(cè)量方法，并可以避免主觀評(píng)價(jià)的不足?？茖W(xué)健身不僅需要合理的方法與技能，也需要有效與客觀地評(píng)價(jià)與反饋。因此，對(duì)于大眾健身的自我監(jiān)測(cè)而言，可以根據(jù)個(gè)人需要選擇合適的運(yùn)動(dòng)傳感器。

3.2 各運(yùn)動(dòng)傳感器間的一致性分析

應(yīng)用ANOVA分析與ICC分析的方法，對(duì)不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)傳感器間的測(cè)量一致性進(jìn)行探討，試圖為實(shí)踐應(yīng)用過程中的可替代性問題尋找答案。ANOVA分析的結(jié)果顯示，在4 km/h的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，各運(yùn)動(dòng)傳感器的一致性程度最高，其他依次是5.6、6.4、8、7.2 km/h，但各運(yùn)動(dòng)傳感器之間具有顯著的差異水平（P≤0.01）。而ICC分析可以發(fā)現(xiàn)，各運(yùn)動(dòng)傳感器的可靠性同樣是在4 km/h時(shí)最高，α值達(dá)到0.95，其他運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度依次是7.2、5.6、6.4、8 km/h，且均具有非常顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。ANOVA和ICC分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，各運(yùn)動(dòng)傳感器隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度增加而能耗值一致性逐漸減?。ㄒ妶D5），也就是說，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度愈大可比較性愈差。盡管連續(xù)完成5個(gè)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的總能耗值也具有較好的組內(nèi)相關(guān)（α=0.95，P＜0.01），但運(yùn)動(dòng)傳感器間是有顯著差異的?？傊?，在4 km/h的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)各運(yùn)動(dòng)傳感器的差異性最小，表現(xiàn)出最好的可替代性應(yīng)用與選擇。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

（1）在4種運(yùn)動(dòng)傳感器中，GT3X加速度計(jì)與間接測(cè)熱法的Peareon相關(guān)性最高，不同運(yùn)動(dòng)速度時(shí)的相關(guān)系數(shù)R在0.70～0.91之間（P＜0.01）。而且各運(yùn)動(dòng)傳感器均以低估為主，只有AM-120計(jì)步器隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增大由低估轉(zhuǎn)變?yōu)楦吖馈?/p>

（2）GT3X加速度計(jì)的測(cè)量一致性要好于其他3個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器，且具有比較穩(wěn)定而且低的系統(tǒng)誤差水平，更適用于我國(guó)成年人的身體活動(dòng)監(jiān)測(cè)。

（3）在4 km/h的較低運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，各運(yùn)動(dòng)傳感器間的一致性最好，可以有選擇性的替代使用。但是在其他運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，個(gè)別運(yùn)動(dòng)傳感器也可以有條件的選擇使用。

4.2 建議

研究?jī)H探討了4種運(yùn)動(dòng)傳感器的運(yùn)動(dòng)能耗測(cè)量效度，沒有對(duì)運(yùn)動(dòng)的步數(shù)或者動(dòng)作計(jì)數(shù)、活動(dòng)方式以及強(qiáng)度等方面的測(cè)量特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，也沒有對(duì)日常身體活動(dòng)的能耗、強(qiáng)度、活動(dòng)量等進(jìn)行比較研究。因此，希望未來有更多的國(guó)內(nèi)學(xué)者開展相關(guān)研究，以便為我國(guó)全民健身計(jì)劃提供服務(wù)與技術(shù)支持。

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