主成分分析法在居民體力活動狀況定量評估中的應(yīng)用

喬小艷 劉硯梅 杜鵬 張杰

·調(diào)查研究·

主成分分析法在居民體力活動狀況定量評估中的應(yīng)用

喬小艷 劉硯梅 杜鵬 張杰

目的 通過對居民不同方式體力活動狀況的主成分分析，探索居民體力活動程度的科學量化方法。方法 對15歲以上的廊坊市居民進行體力活動狀況問卷調(diào)查，對不同方式體力活動進行主成分分析，計算體力活動綜合主成分得分。結(jié)果 4個體力活動主成分特征值分別為1.517、1.464、0.837、0.676，貢獻值分別為30.348%、29.273%、16.747%、13.529%；3 800名居民體力活動綜合主成分得分范圍為-0.49～5.55。結(jié)論 主成分分析法可以綜合反映居民各種方式的體力活動狀況，綜合主成分值是科學定量判斷居民體力活動程度的指標。

體力活動；主成分分析；高血壓；直線相關(guān)

體力活動是指通過肌肉活動而消耗能量的任何形式的活動，體力活動包括工作中的體力活動、交通中的體力活動、家務(wù)中的體力活動、閑暇時的體力活動等多種形式。體力活動與健康密切相關(guān)，缺乏體力活動是導(dǎo)致肥胖、高血壓、心腦血管病、糖尿病等疾病的主要危險因素。許多疾病與體力活動關(guān)系的研究，通常根據(jù)每周中等體力活動時間多少將體力活動分為若干等級作為分類變量，再進行體力活動等級與疾病患(發(fā))病率的關(guān)系研究。本研究基于國家科技支撐計劃項目《中國重要心血管病患病率調(diào)查及關(guān)鍵技術(shù)研究》中廊坊市居民體力活動狀況的調(diào)查數(shù)據(jù)，旨在探索一種能將居民各種體力活動方式進行綜合量化，從而將居民體力活動狀況轉(zhuǎn)化為數(shù)值變量的科學方法。

1 對象與方法

1.1 資料來源 以“十二五”國家科技支撐計劃項目《中國重要心血管病患病率調(diào)查及關(guān)鍵技術(shù)研究》方案為依據(jù)，采用橫斷面調(diào)查設(shè)計，分階段隨機抽樣，抽取廊坊市安次區(qū)、大城縣的12個村/居民委員會的部分15歲以上的3 800名常住居民,進行體力活動問卷調(diào)查，將問卷調(diào)查結(jié)果作為本研究的數(shù)據(jù)來源。

1.2 指標內(nèi)容 綜合體力活動方式及活動強度，將體力活動分為五類，即：高強度工作、農(nóng)業(yè)及家務(wù)性身體活動，中等強度工作、農(nóng)業(yè)及家務(wù)性身體活動，交通相關(guān)身體活動，高強度休閑相關(guān)身體活動、中等強度休閑相關(guān)身體活動。以上述五類身體活動方式每周活動時間(依次為X1、X2、X3、X4、X5)為變量，作為主成分分析的體力活動因子，以居民個人為單位，對5項因子數(shù)據(jù)進行整理。

1.3 研究方法 構(gòu)建3 800名居民體力活動因子原始數(shù)據(jù)矩陣，進行以0為均值、以1為標準差的數(shù)據(jù)標準化處理，以消除量綱不同的影響；對數(shù)據(jù)進行KMO和Bartlett球形度檢驗；進行主成分分析，根據(jù)累計貢獻率確定主成分個數(shù)(累積貢獻率大于80%的綜合指標稱為主成分)；計算特征向量矩陣(主成分表達式的系數(shù))；計算主成分得分矩陣(主成分得分)；最后利用主成分函數(shù)、綜合主成分公式計算每個居民體力活動主成分綜合得分。

1.4 統(tǒng)計學分析 主成分分析和相關(guān)性分析均使用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件。

2 結(jié)果

2.1 KMO值與Bartlett球形度檢驗 KMO值為0.533，Bartlett球形度檢驗P<0.01，表明各變量間存在較強的相關(guān)性，數(shù)據(jù)適合做主成分分析。

2.2 主成分分析

2.2.1 主成分的確定:各主成分的初始特征值、貢獻率及累計貢獻率具體值見表1。一般認為累計貢獻率以大于80%為宜[1]，表1顯示前4個主成分累計貢獻率可達到82.673%，故選擇前4個主成分。旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣見表2。主成分得分系數(shù)矩陣見表3。由表2可知，第一主成分主要綜合反映了原始指標X4、X5的信息，即主要體現(xiàn)居民從事休閑相關(guān)的高強度、中等強度身體活動的信息；第二主成分主要綜合反映了原始指標X3的信息，即主要體現(xiàn)從事交通相關(guān)身體活動的信息；第三主成分主要反映了原始指標X2的信息，即主要體現(xiàn)了中等強度的工作、農(nóng)業(yè)及家務(wù)性身體活動的信息；第四主成分主要反映了原始指標X1的信息，即主要體現(xiàn)了高強度的工作、農(nóng)業(yè)及家務(wù)性身體活動的信息；因此可認為這四個主成分基本保留了原始數(shù)據(jù)信息。

2.2.2 主成分得分:根據(jù)上述主成分得分系數(shù)矩陣，得出4個主成分的得分函數(shù)公式如下：第1主成分得分F1=0.037ZX1+0.013ZX2-0.039ZX3+0.572ZX4+0.593ZX5，第2主成分得分F2=-0.158ZX1-0.068ZX2+1.036ZX3+0.065ZX4-0.126ZX5，第3主成分得分F3=-0.093ZX1+1.021ZX2-0.065ZX3-0.051ZX4+0.070ZX5，第4主成分得分F1=1.054ZX1-0.097ZX2-0.156ZX3+0.035ZX4+0.024ZX5。將四個主成分的得分函數(shù)公式與居民的五個體力活動因子的標準化數(shù)據(jù)值結(jié)合，可計算出每個居民的四個主成分得分值。

表1 解釋的總方差

表2 旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣

表3 主成分得分系數(shù)矩陣

2.2.3 綜合主成分得分:根據(jù)以上每個主成分的得分計算值及每個主成分對應(yīng)的方差貢獻率確定綜合主成分得分F計算公式如下：

0.338F1+0.326F2+0.186F3+0.150F4。

將每個居民的主成分得分值代入上式，即可計算出每個居民的綜合主成分得分值，經(jīng)計算，3 800位居民的主成分得分值范圍為-0.49～5.55。

3 討論

調(diào)查表明，廊坊市居民的體力活動主要為工作、農(nóng)業(yè)、家務(wù)性身體活動及外出步行或騎自行車，且每周活動天數(shù)及每日活動時間相對較多，絕大多數(shù)居民休閑性體力活動不足，主要表現(xiàn)為每周鍛煉次數(shù)少，每日鍛煉時間短。有研究認為發(fā)展中國家以工作、交通和家務(wù)體力活動為主[1]、中國居民的職業(yè)勞動、交通過程中的體力活動及家務(wù)勞動強度還相對較高[2]，本調(diào)查結(jié)果與此相似；廊坊市居民高血壓患病率為29.3%，相對高于24%的全國平均水平[3]。

一定強度并持續(xù)一定時間的體力活動有利于降低血壓也早已得到公認[4-6]。規(guī)律、適量的體力活動對維持骨骼肌正常生理形態(tài)、增進神經(jīng)機能調(diào)節(jié)有良好的促進作用[7]，也是防治高血壓、降低血壓值的有效手段之一[8]。2013版美國心臟病學會/美國心臟協(xié)會指南指出為了降低心血管疾病風險，建議每周進行至少3～4次、每次至少40min的中等強度或高等強度的有氧活動[9]。本研究單因素非條件Logistic回歸分析也支持這一觀點，有高強度、中等強度的工作、農(nóng)業(yè)、家務(wù)性身體活動或休閑相關(guān)的身體活動居民高血壓患病率顯著低于不進行此類身體活動的居民。

雖然體力活動從總體上有益于降低血壓，但并非所有人都是如此。有研究認為盡管體力活動的不足會與心血管疾病的并發(fā)癥之間存在密切的關(guān)系，但并非體力活動量越多越好[10]，對于重度高血壓患者(>180/110mmHg)及腦血管病的患者，運動能增加冠心病猝死的風險[11]。本研究多因素非條件Logistic回歸分析顯示，從事中等強度的工作、農(nóng)業(yè)、家務(wù)性身體活動或休閑相關(guān)的身體活動的居民罹患高血壓風險明顯低于不從事這些活動的居民；但每天進行400min以上的高強度此類活動的居民，發(fā)生高血壓的風險是從不進行此類活動的居民的2.168倍，每周內(nèi)有10min以上引起呼吸、心跳顯著增加的高強度休閑活動天數(shù)在5d、3～4d的居民居民罹患高血壓的風險分別是從不進行此類高強度休閑活動居民的1.201、2.547倍，說明過長時間、過于頻繁的高強度體力活動反而不利于血壓控制。

因此，建議應(yīng)將加強體力活動相關(guān)健康教育和健康促進工作作為廊坊市高血壓防治工作的一項重要措施：(1)提高居民(尤其35歲以上)對運動及高血壓相關(guān)知識的掌握，使其養(yǎng)成從事體力活動的習慣；(2)以針對性促進居民在業(yè)余時間積極進行休閑相關(guān)體力活動為主；(3)引導(dǎo)居民根據(jù)自身體質(zhì)、血壓進行體力活動，量力而行，選擇合適的體力活動強度、頻次、時間。

1 欒德春,馬冠生.體力活動推薦量及評價標準.國外醫(yī)學衛(wèi)生學分冊,2006,33:161-164.

2 譚玉婷,高玉堂,劉大可,等.上海市區(qū)中老年女性人群的體力活動模式研究.中國慢性病預(yù)防與控制,2007,15:309-313.

3 郭程然,王淑君.健康生活，健康血壓-專訪中南大學湘雅醫(yī)院副院長張國剛.保健醫(yī)苑,2014,6:5-8.

4 金其貫.高血壓運動療法的進展.中國康復(fù)醫(yī)學雜志,2000,15:123-125.

5 王增武,武陽豐,趙連成,等.男性在職人員體力活動時間與血壓的關(guān)系研究.中華臨床醫(yī)藥,2002,3:1-3.

6CarnethonMR,EvansNS,ChurchTS,etal.Jointassociationsofphysicalactivityandaerobicfitnessonthedevelopmentofincidenthypertension.Hypertension,2010,56:49-55.

7 姚凱峰,孫飆.國內(nèi)外體力活動研究現(xiàn)狀分析.南京體育學院學報,2011,10:10-13.

8 李寧,孫君志,李天麟,等.中老年高血壓運動療法研究進展.中華高血壓雜志,2011,18:31-33.

9 許保磊,馬毳,趙明磊,等.卒中一級預(yù)防指南：美國心臟協(xié)會/美國卒中協(xié)會致醫(yī)療專業(yè)者的聲明(第二部分).中國卒中雜志,2015,10:255-260.

10 戴劍松,王正倫,孫飆,等.體力活動、疾病與健康關(guān)系概述及最新結(jié)論.南京體育學院學報(社會科學版),2009,8:120-128.

11Taylor-TolbertNS,BrownMD.Ambulatorybloodpressureafteracuteexerciseinoldermenwithessentialhypertension.AmJHypertens,2000,13:44-51.

10.3969/j.issn.1002-7386.2017.09.040

065000 河北省廊坊市疾病預(yù)防控制中心

張杰，065000 河北省廊坊市疾病預(yù)防控制中心；

E-mail:zj20062710@126.com

R 195

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1002-7386(2017)09-1411-03

2016-12-21)