應(yīng)用三軸加速度計(jì)(GT3X+)監(jiān)測廣州高中生日常體力活動(dòng)的研究*

朱琳，陳佩杰

(1.廣州體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)與健康系，廣東廣州 510500;2.上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院，上海 200438)

兒童和青少年時(shí)期，充分參與體力活動(dòng)被認(rèn)為是對身體健康、正常生長和發(fā)育至關(guān)重要的［1］。兒童和青少年時(shí)期參與身體活動(dòng)對預(yù)防慢性疾病的發(fā)生有重要的作用;研究表明有規(guī)律的身體活動(dòng)可以預(yù)防包括肥胖，血脂升高，高血壓等，并可增加心肺健康，提高高密度脂蛋白(HDL)膽固醇，增加骨質(zhì)量等［2］。此外，通過規(guī)律的體力活動(dòng)獲得的某些健康結(jié)果往往可以從童年期延伸到成年期［3］。因此，準(zhǔn)確測量兒童和青少年時(shí)期的日常體力活動(dòng)是關(guān)鍵。國內(nèi)運(yùn)用相關(guān)儀器對兒童青少年全天的日常體力活動(dòng)的研究鮮見報(bào)告，本文通過三軸加速度計(jì)對高中男生全天的體力活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)探討年級(jí)間和不同活動(dòng)日間體力活動(dòng)行為習(xí)慣、日常體力活動(dòng)類型及能量消耗量等方面的差異，全面了解高中男生的日常體力活動(dòng)狀況。

1 研究對象

研究選取廣州一一三中學(xué)(高中部)高一、高二、高三年級(jí)男生共18人，每個(gè)年級(jí)各6人，平均年齡17.3±1.35歲。要求生長發(fā)育正常，近期無疾病或發(fā)燒等不良健康情況，在測試時(shí)間無請假情況。

2 研究方法

2.1 ActiGraPh GT3X－Plus三軸運(yùn)動(dòng)加速度計(jì)

ActiGraPh GT3X－Plus(ActigraPh LLC，F(xiàn)ort Walton Beach，F(xiàn)L)是一款三軸加速度計(jì)(以下簡稱GT3X+)，重19g，能夠提供活動(dòng)計(jì)數(shù)，能量消耗，步數(shù)，活動(dòng)強(qiáng)度水平，身體姿勢等多個(gè)身體活動(dòng)數(shù)據(jù)，是目前常用的體力活動(dòng)監(jiān)測儀器［4］。GT3X+通過自帶分析軟件 ActiLife v5.6.1(ActiGraPh R＆D and Software DePartments)，在測試前進(jìn)行初始化設(shè)置，并在測試后通過該軟件采集和分析研究所需數(shù)據(jù)。

2.2 測試方案

測試于2011/4/12統(tǒng)一發(fā)放儀器，2011/4/20統(tǒng)一回收儀器。測試時(shí)通過彈性尼龍帶將GT3X+固定在受試者右腋窩中線和髂嵴水平線的交界處，采用1min時(shí)間間隔采樣模式，讓受試者連續(xù)佩戴7天，除洗澡和游泳外需全天佩戴。測試過程中，請老師和家長督促和監(jiān)督學(xué)生堅(jiān)持佩戴GT3X+;要求學(xué)生記錄每天沒有佩戴GT3X+的時(shí)間和原因。限定所有受試者的全天沒佩戴儀器的時(shí)間小于10%。

2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

測試過程中的周一至周四定義為平時(shí)日、周五為周末日、周六至周日和節(jié)假日等無需返校的日期為休息日。根據(jù)本研究儀器的實(shí)際發(fā)放和回收情況，選取周二和周三代表平時(shí)日，選取周六和周日代表休息日。所有數(shù)據(jù)均用mean±SD表示，數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析均用 ActiLife v5.6.1、EXCEL 2007和 SPSS 16.0完成。相同活動(dòng)日各指標(biāo)間的差異性檢驗(yàn)采用單因素方差分析;年級(jí)和活動(dòng)日對測試指標(biāo)的共同影響采用雙因素方差分析;P＜0.05為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 研究結(jié)果

3.1 高中生日常體力活動(dòng)行為習(xí)慣的分析

研究將活動(dòng)狀態(tài)分為三類，從表1可知，總體上，從不同的活動(dòng)日期來看，平時(shí)日和周末日以坐為主(坐的時(shí)間＞躺的時(shí)間＞站的時(shí)間)，而休息日則以躺為主(躺的時(shí)間＞坐的時(shí)間＞站的時(shí)間)，均超過全天總時(shí)間的40%以上;不同活動(dòng)日中全天站的時(shí)間均最短，只有全天總時(shí)間的20%左右，特別是休息日，站的時(shí)間僅占全天總時(shí)間的19.9%。經(jīng)單因素方差分析顯示，學(xué)生在平時(shí)日/周末日/休息日，三個(gè)姿勢兩兩間均有差異，P＜0.001，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外，相同姿勢在不同測試日間的分析發(fā)現(xiàn)，站的時(shí)間最長的是周末日，最少的是休息日;躺的時(shí)間休息日＞周末日＞平時(shí)日;坐的時(shí)間平時(shí)日＞周末日＞休息日，但經(jīng)分析并不存在顯著性差異，P＞0.05。

表1 高中男生全天身體活動(dòng)狀態(tài)的分析

因考慮年級(jí)和活動(dòng)日可能對被試的體力活動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生影響，因此對活動(dòng)狀態(tài)的三種姿勢進(jìn)行雙因素方差分析(見表2)。經(jīng)分析，活動(dòng)日期對躺的時(shí)間有顯著的影響P＜0.001，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2 高中男生各測試指標(biāo)的雙因素方差分析結(jié)果

3.2 高中生日常體力活動(dòng)水平的分析

從表3可知，平時(shí)日和周末日靜態(tài)活動(dòng)時(shí)間＞中等強(qiáng)度時(shí)間＞輕體力活動(dòng)時(shí)間＞大強(qiáng)度時(shí)間＞劇烈活動(dòng)時(shí)間，休息日為靜態(tài)活動(dòng)時(shí)間＞輕體力活動(dòng)時(shí)間＞中等強(qiáng)度時(shí)間＞大強(qiáng)度時(shí)間＞劇烈活動(dòng)時(shí)間，經(jīng)檢驗(yàn)不同強(qiáng)度的活動(dòng)時(shí)間之間均有非常顯著性差異，P＜0.001。通過Post Hoc檢驗(yàn)，除周末日和休息日的輕體力活動(dòng)時(shí)間與中等強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)間無顯著差異外(P＞0.05)，其它活動(dòng)強(qiáng)度間均有顯著性差異，P＜0.01。從各活動(dòng)類型的分析可見(見表3)，靜態(tài)活動(dòng)時(shí)間最長在休息日，最短在周末日，經(jīng)單因素方差分析，P＜0.01;輕體力活動(dòng)時(shí)間，周末日＞休息日＞平時(shí)日(P＞0.05);中等強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)間，周末日＞平時(shí)日＞休息日(P＜0.01);大強(qiáng)度和劇烈活動(dòng)時(shí)間均為平時(shí)日＞周末日＞休息日，但并無顯著性差異，P＞0.05。通過Post Hoc檢驗(yàn)，休息日與周末日(P＜0.01)、休息日與平時(shí)日(P＜0.05)間的靜態(tài)活動(dòng)時(shí)間和中等強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)間均有顯著性差異。此外，研究中還發(fā)現(xiàn)，平時(shí)日中僅有33.3%的學(xué)生(6人)參與過劇烈強(qiáng)度的體力活動(dòng)，而周末日有88.9%(16人)的學(xué)生從未參加過劇烈活動(dòng)，休息日分別有5.6%(1人)和72.2%(13人)的人沒有參加過大強(qiáng)度活動(dòng)和劇烈活動(dòng)。

表3 高中男生不同活動(dòng)強(qiáng)度時(shí)間的分析

雙因素方差分析(見表2)顯示，年級(jí)因素(P＜0.05)、活動(dòng)日期因素(P＜0.01)及年級(jí)*活動(dòng)日期雙重因素(P＜0.05)均顯著影響學(xué)生的靜態(tài)活動(dòng)時(shí)間，經(jīng)檢驗(yàn)均有顯著性差異。年級(jí)因素顯著影響學(xué)生進(jìn)行輕體力活動(dòng)的時(shí)間，經(jīng)檢驗(yàn)P＜0.05，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;活動(dòng)日期因素及年級(jí)*活動(dòng)日期因素對學(xué)生的輕體力活動(dòng)時(shí)間雖有影響，但并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＞0.05?；顒?dòng)日期因素則顯著影響學(xué)生的中等強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)間，經(jīng)檢驗(yàn)P＜0.05，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。學(xué)生的大強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)間不受年級(jí)、測試日期和年級(jí)*活動(dòng)日期因素的影響，P＞0.05。年級(jí)因素對于劇烈活動(dòng)時(shí)間的影響非常顯著，P＜0.05，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3.3 高中生日常體力活動(dòng)能量消耗的分析

調(diào)查的學(xué)生在平時(shí)日、周末日和休息日全天的總能耗分別是 515.3 ±166.0kcal、510.9 ±164.6kcal、339.3±145.7kcal，經(jīng)方差分析，不同測試日能量消耗間具有非常顯著性差異，P＜0.01。Post Hoc檢驗(yàn)顯示，休息日與平時(shí)日、休息日與周末日間能量消耗均有非常顯著性差異，P＜0.01。通過雙因素方差分析(見表2)，活動(dòng)日因素對學(xué)生的能量消耗有顯著影響，經(jīng)檢驗(yàn)P＜0.05，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其它因素對全天總能耗影響不顯著，P＞0.05。

4 討論

目前加速度計(jì)應(yīng)用于成人、兒童、青少年的體力活動(dòng)的研究已經(jīng)非常廣泛，在青春期人群中，加速度計(jì)是最常用的客觀測量身體活動(dòng)的方法，與其它客觀方法相比，加速度計(jì)普遍適用于所有年齡人群［5－7］。GT3X+三軸運(yùn)動(dòng)加速度計(jì)因其輕便、存貯量大，具有連續(xù)監(jiān)測、記錄和存貯數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)開始用于兒童青少年體力活動(dòng)的監(jiān)測［8，9］。本研究采用的三軸加速度計(jì)，它通過水平軸的傾斜度來確定人體所處的活動(dòng)狀態(tài);通過儀器獲得垂直軸counts的值來確定被試身體活動(dòng)強(qiáng)度水平，具體劃分標(biāo)準(zhǔn)是靜態(tài)活動(dòng)counts為0～149、輕體力活動(dòng)為150～499、中等強(qiáng)度活動(dòng)為500～3999、大強(qiáng)度活動(dòng)為4000～7599、劇烈活動(dòng)為7600及以上。本研究發(fā)現(xiàn)，目前學(xué)生體力活動(dòng)行為習(xí)慣多以靜態(tài)生活方式為主，總體上全天有四成以上的時(shí)間為坐或躺。平時(shí)日和周末日與上課時(shí)間有關(guān)的上學(xué)日，則以坐的時(shí)間偏長;而非上學(xué)日即休息日則主要以躺為主。經(jīng)雙因素方差分析，活動(dòng)狀態(tài)并不受年級(jí)或活動(dòng)日期因素的影響，即全天活動(dòng)狀態(tài)并不會(huì)因?yàn)槟昙?jí)或活動(dòng)日期的不同而有太大的差異，也就是說目前學(xué)生處于靜止的活動(dòng)狀態(tài)是學(xué)生的一個(gè)普遍現(xiàn)象。因此在今后的學(xué)生體力活動(dòng)研究中，可以將不同年級(jí)學(xué)生作為一個(gè)整體來研究。

研究還發(fā)現(xiàn)，學(xué)生活動(dòng)強(qiáng)度以靜態(tài)活動(dòng)時(shí)間以主，大強(qiáng)度及以上活動(dòng)時(shí)間極少，其中全天劇烈活動(dòng)時(shí)間僅有1min左右的時(shí)間，大強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)間也不足30min。因此，總體上學(xué)生的全天能量消耗較少，平均能耗在339.3～515.3kcal/d之間。2008美國健康與人類服務(wù)部出版的體力活動(dòng)推薦指南中明確規(guī)定［10，11］，兒童青少年應(yīng)每天進(jìn)行不少于 60 min 的中等或大強(qiáng)度的有氧體力活動(dòng);每周至少3天的大強(qiáng)度體力活動(dòng)等。研究中雖然學(xué)生全天中等強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)間能夠達(dá)到60min以上，但多數(shù)是零散的，而且大強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到相應(yīng)的次數(shù)和時(shí)間的要求。因此，鍛煉的效應(yīng)也不會(huì)很理想。

研究還發(fā)現(xiàn)，平時(shí)日和周末日的活動(dòng)狀態(tài)、能量消耗等差異不顯著，但休息日能量消耗明顯減少，并與平時(shí)日和周末日有顯著性差異。個(gè)別的訪談中發(fā)現(xiàn)，休息日學(xué)生自由支配的時(shí)間增多了，但在這些時(shí)間里，更多的學(xué)生并不是走出屋子，到戶外進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，反而是把更多的時(shí)間用來睡覺或坐著看電視、玩電腦等。換言之，學(xué)生從事活動(dòng)更多的是在學(xué)校的監(jiān)管下進(jìn)行，而自覺從事運(yùn)動(dòng)的情況較少。從學(xué)校層面，課題組走訪部分中小學(xué)的體育科組長，訪談中發(fā)現(xiàn)多數(shù)學(xué)校都能按教育部的要求保證體育課的開課時(shí)間，但教學(xué)內(nèi)容卻差異較大，有些學(xué)校擔(dān)心學(xué)生在體育課中出危險(xiǎn)，因此對于一些體育項(xiàng)目不敢進(jìn)行教學(xué)。

2006年在北京舉行的“首屆中國青少年體質(zhì)健康論壇”中，中國教育部體育衛(wèi)生與藝術(shù)教育司司長楊貴仁出示了一組數(shù)據(jù):自1985年，我國進(jìn)行的4次全國青少年體質(zhì)健康調(diào)查顯示，最近20年我國青少年體質(zhì)在持續(xù)下降，表現(xiàn)為:視力不良檢出率居高不下，超重及肥胖檢出率呈上升趨勢，反映肺功能的肺活量和部分體能指標(biāo)繼續(xù)下降。他認(rèn)為，體力活動(dòng)不足和體育鍛煉不夠是造成當(dāng)前國內(nèi)青少年體質(zhì)下降的普遍問題。據(jù)2005年有關(guān)部門對全國10多萬名學(xué)生的調(diào)查表明，2/3(66%)的學(xué)生每天鍛煉時(shí)間不足1h，近1/4(24.8%)的學(xué)生每天基本不鍛煉。李海燕［11］等人的研究也發(fā)現(xiàn)，11－18歲青少年參與中等強(qiáng)度(69.86±27.52min/d)和大強(qiáng)度活動(dòng)強(qiáng)度時(shí)間(36.42±28.07 min/d)較少。

因此，筆者認(rèn)為，預(yù)增強(qiáng)學(xué)生體質(zhì)，一方面要加強(qiáng)學(xué)生在校的體育鍛煉;另一方面社會(huì)應(yīng)建立起社區(qū)、家庭和學(xué)校三位一體的健康促進(jìn)干預(yù)模式。使體育鍛煉成為學(xué)生的一種生活方式，真正增加學(xué)生體質(zhì)及未來國家的全民素質(zhì)。

致謝:在課題實(shí)施過程中，課題組得到了廣州一一三中學(xué)李其雄校長和曾素珍副校長的大力支持，同時(shí)也得到了調(diào)查班級(jí)班主任的積極配合，以及參與調(diào)查的學(xué)生及其家長的認(rèn)同和支持，為課題的順利完成做出了重要的貢獻(xiàn)。在此一并感謝!

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