基于ActiGraph GT3X監(jiān)測網(wǎng)球運動能量消耗的研究

袁 川，陳慶果

(四川師范大學(xué) 體育學(xué)院，成都 610101)

基于ActiGraph GT3X監(jiān)測網(wǎng)球運動能量消耗的研究

袁 川，陳慶果

(四川師范大學(xué) 體育學(xué)院，成都 610101)

目的：應(yīng)用ActiGraph GT3X對網(wǎng)球運動等非周期性運動能量消耗進行測評，建立適合網(wǎng)球運動能耗預(yù)測的回歸方程，從而豐富ActiGraph測量體系。方法：以K4b2測量值作為校標，分別在拍柄、持拍手手腕外側(cè)、腰部髂肌外側(cè)、大腿中央前側(cè)和腳踝外側(cè)(持拍手同一側(cè)肢體)各佩戴一個加速度計(ActiGraph GT3X)，同步對網(wǎng)球運動中不同球速下(30 km/h、60 km/h)的原地正、反手擊球，側(cè)向移動正、反手擊球，向前移動正、反手擊球，側(cè)向移動正反手交替擊球和模擬自由單打的運動過程進行監(jiān)測。結(jié)果：腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)部位GT3X的 EE和MET預(yù)測值存在明顯低估，與K4b2測量值一致性較低；手腕和拍柄部位GT3X的EE和MET預(yù)測值存在明顯高估，與K4b2測量值一致性較低；研究建立了2個網(wǎng)球運動能耗預(yù)測回歸方程，經(jīng)檢驗其預(yù)測值與實測值沒有顯著性差異。結(jié)論：運用ActiGraph GT3X對網(wǎng)球等隔網(wǎng)對抗運動項目進行監(jiān)測存在顯著誤差，EE和MET的預(yù)測存在明顯高估或低估的現(xiàn)象；基于ActiGraph GT3X所建立的能耗預(yù)測方程能對網(wǎng)球運動進行有效的運動監(jiān)測。

ActiGraph GT3X；網(wǎng)球；能量消耗；K4b2；回歸方程

隨著近年來我國慢性疾病患病率急劇增長，越來越多的人們認識到了體力活動對預(yù)防和治療諸多慢性疾病(如冠心病、肥胖等)的重要性[1-2]。網(wǎng)球運動具有健身功能、娛樂功能、教育功能和商業(yè)功能等，且作為世界第二大球類運動深受廣大體力活動參與者的喜愛[3-5]。因而準確簡便地對網(wǎng)球運動進行監(jiān)測和干預(yù)對體力活動的開展和運動健身具有重要意義。目前國內(nèi)對體力活動測量的方法主要有：雙標水法(doubly labeled water)、運動傳感器(motion sensors)、間接熱量測定法(indirect calorimetry)、心率表(heart rate monitors)、體力活動問卷(physical activity questionnaires)等。這些方法各有其優(yōu)點與不足，其中間接測熱法被視為精確且常用的測量方法[6]，并且作為各種測量的金標準[7-9]，但其操作較為復(fù)雜，儀器設(shè)備昂貴，不適合大樣本量研究；加速度傳感器由于使用方便、輕巧、價格相對廉價、對體力活動監(jiān)測性效度較高而被廣泛用于體力活動能量消耗的監(jiān)測[10-11]。但是不同型號加速度計的評估結(jié)果具有差異性[12]，而且其測量結(jié)果也會因不同的佩戴位置和佩戴方法而存在差異[13]，基于不同活動方式建立的能耗評估方程對其他類型的體力活動的評估會出現(xiàn)高估或低估的現(xiàn)象[14-16]。網(wǎng)球運動是一種運動軌跡無規(guī)律，多急停急起、轉(zhuǎn)身、側(cè)向移動、前后移動，以大幅度揮臂動作完成擊球為主的運動。國內(nèi)對加速度計評估周期性運動，如慢走、慢跑等運動能量消耗研究較多[17-18]，但使用加速度計對諸如網(wǎng)球類非周期性運動的研究較少。

為了提高對網(wǎng)球運動能量消耗評估的準確性，本研究以間接測熱法為校標，驗證ActiGraph GT3X對網(wǎng)球運動能量消耗評估的效度，并利用加速度計數(shù)值建立適合網(wǎng)球運動能耗預(yù)測的回歸方程。為評估網(wǎng)球運動能量消耗、從事網(wǎng)球運動健身和運動訓(xùn)練以及合理使用加速度傳感器提供理論支撐。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究選取年齡在18—26歲且有網(wǎng)球運動基礎(chǔ)(專業(yè)網(wǎng)球訓(xùn)練或?qū)W習(xí)一年及以上)的健康運動者作為受試者，其中，實驗組女性8名，男性13名；驗證組女性3名，男性5名(表1)。研究方案經(jīng)受試者同意在知情同意書上簽字，在測試正式開始前對受試者進行培訓(xùn)，使其了解整個測試的注意事項和流程，對其身體狀況進行評估，要求無運動禁忌，生理、心理無異常。

表1 受試者基本信息一覽表

1.2 研究方法

1.2.1 實驗儀器與設(shè)備

本研究在正式測試之前采用身高體重儀(HK-6000)對受試者身高、體重進行測量。正式測試時讓每個受試者分別在拍柄、持拍手手腕外側(cè)、腰部髂肌外側(cè)、大腿中央前側(cè)和腳踝外側(cè)(持拍手同一側(cè)肢體)各佩戴一個加速度計(ActiGraph GT3X)，同時佩戴便攜式氣體代謝分析儀(cosmed K4b2，以下簡稱K4b2)，對其能量消耗進行監(jiān)測。在實驗測試前嚴格按照使用說明書對K4b2進行預(yù)熱和校檢，對加速度計基本信息(受試者身高、體重、年齡和測試時間等，其采樣頻率為30 Hz)進行設(shè)定，并與K4b2時間進行同步處理；被試和測試員嚴格按使用說明書進行佩戴和運動過程監(jiān)測。測試過程中網(wǎng)球落點、運行軌跡、球速采用斯波爾斯ss-8000網(wǎng)球發(fā)球機進行控制。測試所用網(wǎng)球均為Teloon Rising球。

1.2.2 測試方案與內(nèi)容

如圖1所示，A1、B1為原地正手、反手擊球；A2、A3為向前、側(cè)向移動正手擊球，B2、B3為向前、側(cè)向移動反手擊球，受試者根據(jù)預(yù)定的來球落點向前或向側(cè)移動2—3 m完成擊球；C1為側(cè)向移動正反手交替擊球，受試者在不同來球方向之間(跑動距離為4—6 m)來回移動完成擊球，所有反手擊球都采用雙手反手技術(shù)。每個方案分別在低球速(30 m/h)和高球速(60 km/h)各進行2 min測試(A2、B2只在低球速進行一次測試)，每個測試間隔1 min，所有測試完畢后模擬自由單打比賽2 min。能耗預(yù)測回歸方程的檢驗：驗證組采用8位受試者單打比賽10 min，用來模擬網(wǎng)球運動，與實驗組一樣同步佩戴ActiGraph GT3X和K4b2。具體擊球方式、擊球位置、球落點，以及發(fā)球機擺放位置如圖1所示，發(fā)球機調(diào)頻12 s，其中底線O點作為受試者準備位置。

在進行測試前對受試者身高、體重進行測試并輸入到電腦上K4b2和ActiGraph GT3X執(zhí)行軟件中，同時要求受試者在2 h前沒有大量進食，身體和心理上無異常。本研究的全部運動過程均在室內(nèi)標準硬地網(wǎng)球場進行。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

ActiGraph GT3X在測量完畢后通過電腦的Actilife6.1.4軟件以10 s為單位下載，并通過自帶的計算公式計算出能量消耗值(下文統(tǒng)一用EE表示，F(xiàn)reedson VM3 Combination 2011)和梅脫值(下文統(tǒng)一用METs表示，Crouter Adult 2010)，同時導(dǎo)出counts值至Excel2007。K4b2的測量數(shù)據(jù)通過無線遙控裝置傳輸?shù)诫娔X上cosmed K4b2軟件中，以10 s為單位導(dǎo)出至Excel2007當(dāng)中，并對每個運動階段數(shù)據(jù)進行篩選，選取第30 s到90 s的數(shù)據(jù)作為統(tǒng)計數(shù)據(jù)；所得GT3X和K4b2數(shù)據(jù)通過SPSS22.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析，包括對K4b2和GT3X的EE、MET值均數(shù)統(tǒng)計，對K4b2測量值和GT3X預(yù)測值進行配對T檢驗，并用Bland-Altman Plot統(tǒng)計方法驗證其差異性或一致性，對GT3X的count值和K4b2的EE、MET測量值進行Pearson相關(guān)分析?；貧w模型建立采用經(jīng)典逐步線性回歸，同時采用配對T檢驗、Pearson相關(guān)分析和Bland-Altman Plot分析對所建回歸方程有效性進行驗證。

圖1 運動方案圖[19]

2 研究結(jié)果

2.1 不同佩戴部位ActiGraph GT3X的MET預(yù)測值與K4b2測量值的比較

本研究分別在低球速(30 km/h)、高球速(60 km/h)及模擬自由單打情況下對不同擊球方式進行測試。研究結(jié)果表明，各階段綜合和自由單打的K4b2實測MET值平均為9.3和 9.6，兩者并沒有明顯差異；而不同部位GT3X的MET預(yù)測值之間存在明顯差異(表2)，其中腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)三個部位在兩個模式下的預(yù)測值均明顯低于手腕和拍柄部位的預(yù)測值，小于實測值；而手腕和拍柄的預(yù)測值則明顯大于實測值。配對T檢驗結(jié)果表明(表3)，不同部位GT3X在各階段和自由單打模式下MET預(yù)測值與K4b2測量值之間均存在非常顯著性差異(P<0.01)。

表2 GT3X的MET預(yù)測值與K4b2的MET測量值一覽表±s)

表3 GT3X的MET預(yù)測值與K4b2的MET測量值配對T檢驗分析結(jié)果一覽表

注：P<0.05表示具有顯著性差異，P<0.01表示非常顯著性差異。下表同。

其中踝關(guān)節(jié)MET預(yù)測的誤差程度明顯低于其他部位，同時拍柄和手腕(高估)誤差程度明顯大于腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)(低估)；腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)預(yù)測值之間差異性較小，而手腕和拍柄預(yù)測值之間差異性較大，拍柄預(yù)測值明顯比手腕預(yù)測值高估程度更大(表2)。

2.2 不同佩戴部位ActiGraph GT3X的EE預(yù)測值與K4b2測量值的比較

統(tǒng)計分析表明，自由單打和各階段綜合的K4b2實測EE值平均為10.8 kcals/min和10.6 kcals/min，兩者并沒有明顯差異；而不同部位GT3X的EE預(yù)測值之間存在明顯差異(表4)。其中腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)在兩個模式下的預(yù)測值明顯低于手腕和拍柄部位的預(yù)測值，且小于實測值；而手腕和拍柄兩個部位預(yù)測值則明顯大于實測值。配對T檢驗結(jié)果表明(表5)，不同佩戴部位GT3X在各階段和自由單打模式下的EE預(yù)測值與K4b2測量值之間均存在非常顯著性差異(P<0.01)。

其中踝關(guān)節(jié)在EE預(yù)測上誤差程度明顯低于其他部位，同時拍柄和手腕(高估)誤差程度明顯大于腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)(低估)；腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)預(yù)測值之間差異性較小，而手腕和拍柄預(yù)測值之間差異性較大，拍柄預(yù)測值明顯比手腕預(yù)測值高估程度更大(表4)。

表4 GT3X的EE預(yù)測值與K4b2的EE實測值一覽表 kcals/min

表5 GT3X的EE預(yù)測值與K4b2的測量值配對T檢驗分析結(jié)果一覽表

2.3 不同佩戴部位ActiGraph GT3X的EE、MET預(yù)測值與K4b2測量值一致性分析

通過Bland-Altman Plot統(tǒng)計方法對不同佩戴部位GT3X的EE、MET預(yù)測值與K4b2測量值的一致性作進一步比較，以K4b2與GT3X和平均值為橫坐標，K4b2與GT3X差值為縱坐標，其中散點落在置信區(qū)間內(nèi)越接近0差值均數(shù)線的，其一致性越好。

圖2 自由單打各部位GT3X的EE預(yù)測值與K4b2測量值一致性散點圖

圖3 自由單打各部位GT3X的MET預(yù)測值與K4b2測量值一致性散點圖

圖4 各階段各部位GT3X的EE預(yù)測值與K4b2測量值一致性散點圖

圖5 各階段各部位GT3X的MET預(yù)測值與K4b2測量值一致性散點圖

研究結(jié)果表明，無論是在自由單打還是綜合運動模式下，腰部、踝關(guān)節(jié)和大腿部位GT3X的EE、MET預(yù)測值散點在95%的置信區(qū)間內(nèi)明顯落在0值的上方區(qū)域，說明其與K4b2一致性較低，三者都存在明顯的低估；拍柄、手腕部位GT3X的EE、MET預(yù)測值散點在95%的置信區(qū)間內(nèi)明顯落在0值的下方區(qū)域，而且明顯比上方區(qū)域更遠，說明其與K4b2一致性較低，二者都存在明顯的高估，且拍柄預(yù)測值高估程度更高；同時拍柄和手腕預(yù)測值誤差程度明顯大于腰部、踝關(guān)節(jié)和大腿部位預(yù)測值的誤差程度(圖2—圖5，其中圖2、圖3是自由單打EE、MET分析結(jié)果，圖4、圖5是綜合運動EE、MET分析結(jié)果)。

2.4 ActiGraph GT3X count值與K4b2測量值的相關(guān)性

有研究表明，適合佩戴加速度計的部位是腰髖部[20-21]，但是本研究結(jié)果(表6)表明，腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)GT3X VM項量軸counts值與K4b2測量值Pearson相關(guān)系數(shù)明顯高于手腕和拍柄部位，相關(guān)系數(shù)在0.4到0.7左右，其中以踝關(guān)節(jié)相關(guān)系數(shù)最高，呈中度相關(guān)，而手腕GT3X和拍柄GT3X相關(guān)系數(shù)不到0.3。

表6 不同部位GT3X VM軸count值與K4b2測量值Pearson相關(guān)分析一覽表

注：**/*表示Pearson相關(guān)分析在0.01/0.05上具有非常顯著性/顯著性。

2.5 ActiGraph GT3X能耗方程回歸模型

2.5.1 回歸模型變量的選擇及模型建立

研究試圖通過加速度計count值、BMI指數(shù)和年齡等變量建立適用于評估網(wǎng)球運動的能耗預(yù)測方程。

通過因子分析對相關(guān)變量進行篩選，結(jié)果從元件矩陣中選取了踝關(guān)節(jié)和腰部GT3X VM軸counts值、BMI、年齡、性別作為變量主要成分，同時結(jié)合本研究2.4的研究結(jié)果，采用分層回歸的方法建立能耗預(yù)測回歸模型。研究依次選取踝關(guān)節(jié)GT3X VM軸counts值、腰部GT3X VM軸counts值、性別、BMI、年齡進入方程，分別建立了EE預(yù)測能耗回歸方程1，調(diào)整后R2為0.719；MET預(yù)測回歸方程2，調(diào)整后R2為0.690(表7)，所建方程1、方程2均為有效方程。

表8顯示了構(gòu)建方程模型過程中分層納入變量時R2變化情況，方程1中所選變量在納入過程中其R2變化均具有顯著性差異，故全部作為變量進入最終回歸方程；而方程2中在年齡變量納入時其R2沒有顯著性差異，故不納入最終回歸方程。研究結(jié)果表明，采用多個加速度計建立的聯(lián)合回歸模型能有效提高利用單個加速度計所建模型的R2。

表7 EE能耗、MET預(yù)測回歸模型

注：VM(counts/min)，性別(1=男，2=女)，EE(kcal/min)。

表8 回歸模型構(gòu)建過程R2變化值一覽表

2.5.2 回歸模型的檢驗

研究通過10 min的模擬網(wǎng)球自由單打比賽對所建立的能耗預(yù)測回歸模型的有效性進行驗證。該階段測試結(jié)果表明，所建立方程1和方程2預(yù)測值與實測值之間沒有顯著性差異，且與實測值相關(guān)性較高(表9)，因此能有效地對網(wǎng)球運動能量消耗進行預(yù)測。同時對方程1、方程2預(yù)測值和實測值的Bland-Altman Plot分析顯示(圖6)，各散點均落在±SD之間，進一步證明其具有良好的預(yù)測能力。

表9 本研究能耗預(yù)測方程驗證結(jié)果一覽表

注：P>0.05表示不具備顯著性差異。

圖6 研究所建方程預(yù)測值與實測值Bland-Altman Plot散點圖

3 討論與分析

IC法被廣泛應(yīng)用于安靜和運動過程中的能量代謝測定，并被眾多研究證明是可靠的[7-9]，因此被選為本研究的校標。比較了GT3X在不同佩戴部位測量網(wǎng)球運動的效度，同時確定適合預(yù)測網(wǎng)球運動能量消耗的回歸方程。目前國內(nèi)外利用加速度計對走、跑、日常生活的相關(guān)研究日漸成熟[18，22-23]，但對諸如網(wǎng)球等隔網(wǎng)對抗的非周期性運動的研究較少。為了充分反映網(wǎng)球的運動特點，本研究設(shè)置了13個運動階段(低球速/高球速原地正手、反手擊球，低球速/高球速側(cè)向移動正手、反手擊球，低球速向前移動正手、反手擊球，低球速/高球速側(cè)向移動正反手交替擊球，自由單打)。同時，有研究發(fā)現(xiàn)在不同佩戴部位、加速度計佩戴個數(shù)也是影響測量準確性的重要因素[24-25]，因此由于網(wǎng)球運動的特殊性，本研究分別在同側(cè)肢體的拍柄、持拍手手腕外側(cè)、腰部髂肌外側(cè)、大腿中央前側(cè)和腳踝外側(cè)各佩戴一個加速度計，并采用了目前國內(nèi)外常用且比較準確的配對T檢驗和Bland-Altman Plot統(tǒng)計方法對變量進行分析[26-28]。

3.1 加速度計對能耗的預(yù)測

盡管眾多研究證明加速度計在評估體力活動中具有較好的信效度[29-30]，但國內(nèi)在運用加速度計監(jiān)測體力活動時發(fā)現(xiàn)存在明顯誤差[10，16]。本研究結(jié)果也顯示，五個加速度計對測量網(wǎng)球運動EE能量消耗和MET值時存在明顯高估或低估現(xiàn)象，其中腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)GT3X的EE、MET預(yù)測值明顯低估，而手腕和拍柄部位明顯高估，且高估程度遠遠大于低估程度。本研究采用加速度計自帶的計算方程計算出EE(Freedson VM3 Combination 2011)和METs值(Crouter Adult 2010)，其能耗方程建立的人口的人體生理學(xué)基礎(chǔ)與我國人口情況具有顯著性差異[31]，而且ActiGraph公司推薦的能耗方程建立的基礎(chǔ)大多都是跑臺上走、跑等周期性較強的運動形式，然而現(xiàn)實運動種類多樣，規(guī)律性難以把握，從而在體力活動監(jiān)測過程中存在一系列誤差現(xiàn)象。同時，網(wǎng)球運動既有腳步的大范圍無規(guī)律移動，又有大幅度的上臂運動，本研究結(jié)果也表明了該方程在能耗預(yù)測上存在的局限性；因此簡單運用加速度計來監(jiān)測網(wǎng)球運動是行不通的，需要作進一步的研究，如一些研究根據(jù)不同的運動特點和適應(yīng)條件建立能耗方程[32-33]。

有研究表明，無規(guī)律的生活活動，其運動信號在多個方向上的無規(guī)律震動使得加速度計對信號的識別變異性大，不易準確捕捉其原始真實信號[34]，網(wǎng)球運動與之類似，其運動方式復(fù)雜多樣，導(dǎo)致加速度計對于其震動信號的捕捉存在較大的變異性。在使用GT3X對腰部、大腿、踝關(guān)節(jié)進行監(jiān)測時忽略了上臂的活動，測量結(jié)果失真，同時網(wǎng)球運動在擊球瞬間以肩的扭轉(zhuǎn)帶動上臂的揮動，這是其能量消耗的主要來源，也是本研究中腰部、大腿、踝關(guān)節(jié)GT3X低估能耗的重要原因。然而在上肢佩戴的GT3X，其測量結(jié)果仍然存在較大誤差，可能與運動過程中震動頻率過大有關(guān)，但具體原因還有待深入研究。與此同時，研究在算法的選擇上沿用的是ActiGraph公司推薦的能耗方程EE(Freedson VM3 Combination 2011)和METs值(Crouter Adult 2010)，而其他方程在同樣條件下的測量結(jié)果也待后續(xù)研究。

3.2 加速度計能耗預(yù)測方程

本研究結(jié)果表明，在不同強度或不同活動類型情況下，加速度計counts值計數(shù)與實測EE和MET值相關(guān)性存在明顯差異，對較大強度敏感度更高，而對較低強度敏感度較低，說明GT3X效度受運動強度影響，這與一些研究結(jié)果類似：小強度和劇烈強度下加速度計測量效度較低[35]。由于揮拍過程較快，手腕和拍柄部位震動劇烈，加速度計本身承受了快速揮拍和擊球瞬間所帶來的高頻率震動，因而影響了加速度計對信號的記錄，這應(yīng)該是研究結(jié)果中手腕和拍柄部位GT3X運動監(jiān)測過程中出現(xiàn)較大誤差的原因之一。根據(jù)網(wǎng)球運動的特點，多急停急起，在運動停滯的短暫階段，加速度計的信號捕捉是空白的，即counts值沒有記錄，該階段能量消耗值缺失，實際運動過程中盡管在停滯階段沒有身體活動，但由于運動后一段時間內(nèi)機體仍然處于較高代謝水平而出現(xiàn)過量氧耗[36]，此時K4b2仍然持續(xù)對機體能量消耗進行測量，這應(yīng)該是ActiGraph GT3X對網(wǎng)球運動能量消耗評估效度較低的原因之一。

研究以VM軸counts值、性別、年齡、BMI等為變量進行逐步回歸分析，建立了兩個能耗預(yù)測回歸方程，通過檢驗表明兩個方程均能對網(wǎng)球運動進行有效的能耗預(yù)測，方程R2能到達0.7左右，且配對T檢驗以及Bland-Altman Plot分析結(jié)果均表明該方程具有較好的預(yù)測能力。網(wǎng)球為非周期性運動，一般能耗方程在使用時存在明顯誤差，本研究在原有方程建立的基礎(chǔ)上通過增加加速度計的佩戴個數(shù)來建立聯(lián)合方程，以彌補非周期性運動監(jiān)測的不足。同時該方程是通過加速度活動計數(shù)等個人生理指標來進行能耗預(yù)測，VM軸counts值作為X、Y、Z三軸合成軸，相比單軸或兩軸能更好地反映網(wǎng)球運動的特點，真實記錄其活動計數(shù)，這也是最終建立的能耗方程能有效預(yù)測網(wǎng)球運動能量消耗的原因之一。然而本研究所建立的方程是否對其他非周期性運動，如羽毛球、籃球等同樣具備有效性還有待進一步驗證。

利用加速度計對體力活動進行運動監(jiān)測，其準確性不僅與運動類型和儀器本身性能有關(guān)，還與其能耗預(yù)測方程有關(guān)。加速度計的原理是利用其內(nèi)置傳感器所收集的某方向的加速度計數(shù)(counts值)，通過一定的預(yù)測方程計算出其能量消耗或MET值，而且現(xiàn)有關(guān)于加速度計評估體力活動的研究結(jié)果基本不能對所有運動都進行有效的評估[37-38]。因此，在未來運用更先進的研究方法或數(shù)學(xué)模型來完善加速度計有關(guān)的運動過程監(jiān)測是非常有必要的。

4 研究結(jié)論

運用ActiGraph GT3X對網(wǎng)球等隔網(wǎng)對抗非周期性運動進行監(jiān)測存在顯著誤差，能量消耗(EE)和MET的預(yù)測存在明顯高估或低估現(xiàn)象，其中腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)GT3X的EE和MET預(yù)測值明顯低估，手腕和拍柄兩部位則明顯高估?；贏ctiGraph GT3X所建立的能耗預(yù)測方程1、方程2能對網(wǎng)球運動進行有效的運動監(jiān)測。

[1] JAKICIC J M, OTTO A D. Physical activity considerations for the treatment and prevention of obesity[J]. The American journal of clinical nutrition, 2005, 82(1): 226S-229S.

[2] 中華人民共和國衛(wèi)生部.2010中國衛(wèi)生統(tǒng)計年鑒[M].北京：中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社，2010.

[3] 陶志翔.網(wǎng)球運動教程[M].北京：北京體育大學(xué)出版社，2007：1-21.

[4] 薛嵐，董大肆.論球類運動的文化屬性[J].體育科學(xué)，2006，26(12)：20-25.

[5] 余文娟.從文化的角度探討中外網(wǎng)球運動[D].北京：北京體育大學(xué)，2012.

[6] MANLEIY A F.Physical activity and health: a report of the Surgeon General[M].Darby: DIANE Publishing, 1996.

[7] 戴劍松，孫飆.體力活動測量方法綜述[J].體育科學(xué)，2006，25(9)：69-75.

[8] DUFFIELD R,DAWSON B,PINNINGTON H C,et al.Accuracy and reliability of a Cosmed K4b 2 portable gas analysis system[J]. Journal of Science and Medicine in Sport, 2004, 7(1):11-22.

[9] 湯強，王香生，盛蕾.體力活動測量方法研究進展[J].體育與科學(xué)，2008，29(6)：79-86.

[10] 王軍利，張冰，賈麗雅，等.Actigraph(GT3X)加速度計測量我國19—29歲人群身體活動能耗的效度研究[J].體育科學(xué)，2012，32(12)：71-77.

[11] 湯強，盛蕾，朱衛(wèi)紅.體力活動研究中加速度計的應(yīng)用[J].體育科學(xué)，2009 ，29(1)：77-84.

[12] WELK G J, MCCLAIN J J, EISENMANN J C, et al. Field validation of the MTI Actigraph and BodyMedia armband monitor using the IDEEA monitor[J]. Obesity, 2007, 15(4): 918-928.

[13] 陸姣姣，邱俊.加速度計在能量消耗預(yù)測中的應(yīng)用研究綜述[J]. 南京體育學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2014，13(4)：24-29.

[14] LE -MASURIER G C, TUDOR-LOCKE C. Comparison of pedometer and accelerometer accuracy under controlled conditions[J]. Medicine and Science in Sports and Exercise, 2003, 35(5): 867-871.

[15] JIMMY G, SEILER R, MAEDER U. Development and validation of energy expenditure prediction models based on GT3X accelerometer data in 5-to 9-year-old children[J]. J Phys Act Health, 2013, 10(7): 1057-1067.

[16] 王歡，王馨塘，佟海青，等.三種加速度計測量多種身體活動的效度比較[J].體育科學(xué)，2014，34(5)：45-50.

[17] 王歡.步行能量消耗特征的研究與應(yīng)用[D]上海：上海體育學(xué)院，2013.

[18] 向劍鋒，李之俊.應(yīng)用 Actigraph 三軸加速度傳感器矢量計數(shù)監(jiān)測日常體力活動的研究[J].體育科學(xué)，2013，33(11)：75-83.

[19] 袁川，陳恩格，范江江.網(wǎng)球運動不同擊球技術(shù)攝氧量和心率反應(yīng)研究[J].河北體育學(xué)院學(xué)報，2016，30(4)：83-88.

[20] 趙壯壯，陳培友，邱悅雯.LivePod LP2 檢測人體運動中能量消耗水平的信、效度檢驗[J].體育科學(xué)，2012，32(1)：48-53.

[21] TROST S G, MCLVER K L, PATE R R. Conducting accelerometer-based activity assessments in field-based research[J]. Medicine and science in sports and exercise, 2005, 37(11): S531-S543.

[22] FREEDSON P, BOWELS H R,TROIANO R, et al. Assessment of physical activity using wearable monitors: recommendations for monitor calibration and use in the field[J]. Medicine and science in sports and exercise, 2012, 44(1 Suppl 1): S1-S4.

[23] 張旭東，周洋.手機運動軟件測量健身走、跑能量消耗準確性的研究[J].河北體育學(xué)院學(xué)報，2016，30(5)：59-66.

[24] 賀剛，黃雅君，王香生.加速度計在兒童體力活動測量中的應(yīng)用[J].體育科學(xué)，2011，31(8)：72-75.

[25] BOUTEN C V, SAUREN A A,VERDUIN M, et al. Effects of placement and orientation of body-fixed accelerometers on the assessment of energy expenditure during walking[J]. Medical and Biological Engineering and Computing, 1997, 35(1): 50-56.

[26] 薩建，劉桂芬.定量測量結(jié)果的一致性評價及Bland-Altman 法的應(yīng)用[J].中國衛(wèi)生統(tǒng)計，2011，28(4)：409-411.

[27] BLAND J M, ALTMAN D G. Statistical methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement[J]. The lancet, 1986, 327(8476): 307-310.

[28] LUDBROOK J. Confidence in Altman-Bland plots: a critical review of the method of differences[J]. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology, 2010, 37(2): 143-149.

[29] MCMAHON G C, BRYCHTA R J, CHEN K Y. Validation Of The Actigraph (GT3X) Inclinometer Function: 2045: Board# 174 June 3 8: 00 AM-9: 30 AM[J]. Medicine & Science in Sports & Exercise, 2010, 42(5): 489.

[30] ROTHNEY M P,SCHAEHER E V, NEUMANN M M, et al. Validity of physical activity intensity predictions by ActiGraph, Actical, and RT3 accelerometers[J]. Obesity, 2008, 16(8): 1946-1952.

[31] SASAKI J E, JOHN D, FREEDSON P S. Validation and comparison of ActiGraph activity monitors[J]. Journal of Science and Medicine in Sport, 2011, 14(5): 411-416.

[32] 向劍鋒，李之俊.加速度傳感器能耗預(yù)測模型的建立與驗證[J]. 中國運動醫(yī)學(xué)雜志，2013，32(11)：961-965.

[33] 孫泊，劉宇，莊濤，等.基于腰部加速度計的行走能耗建模實驗研究[J].體育科學(xué)，2013，33(4)：36-41.

[34] SLOOTMAKER S M, PAW C A, SCHUIT A J, et al. Concurrent validity of the PAM accelerometer relative to the MTI Actigraph using oxygen consumption as a reference[J]. Scandinavian journal of medicine & science in sports, 2009, 19(1)：36-43.

[35] CROUTERS E, CLOEWRS K G, BASSETT D R. A novel method for using accelerometer data to predict energy expenditure[J]. Journal of applied physiology, 2006, 100(4): 1324-1331.

[36] 王步標.運動生理學(xué)[M].北京： 高等教育出版社, 2012：227-229.

[37] HOWE C A, STAUDENMAYER J W, FREEDSON P S. Accelerometer prediction of energy expenditure: vector magnitude versus vertical axis[J]. Med Sci Sports Exerc, 2009, 41(12): 2199-2206.

[38] WELK G J, BLAIR S N, WOOD K, et al. A comparative evaluation of three accelerometry-based physical activity monitors[J]. Medicine and science in sports and exercise, 2000, 32(9 SUPPl): S489-S497.

Research on Monitoring Energy Consumption of Tennis Based on ActiGraph GT3X

YUAN Chuan, CHEN Qing-guo

(School of Physical Education, Sichuan Normal University, Chengdu 610101, China)

Objective: To evaluate the energy consumption of tennis in non-periodic motion by ActiGraph GT3X, and to establish a regression equation suitable for predicting the energy consumption of tennis, which enriches the ActiGraph measurement system.Methods: Take K4b2measured value as a calibration, wear an accelerometer (ActiGraph GT3X)respectively on the racket handle, outside edge of the racket-holding wrist, iliac muscle lateral of waist, central front of thigh and ankle lateral (the same side of the racket-holding limbs) . In synchronization, measurement of the forehand stroke and backhand stroke without movement, the forehand stroke and backhand stroke with side movement, the forehand stroke and backhand stroke with forward movements, the stroke alternate from forehand to backhand with side movement, and simulation play of free singles are all made. Each activity respectively is at low velocity (30 km/h) and high velocity (60 km/h) separately.Results: The predicted value of EE and MET from GT3X of waist, GT3X of thighs and GT3X of ankles have been obviously underestimated, and have low consistency with K4b2; The predicted value of EE and MET from GT3X of wrist and racket handle have respectively overestimated, and have low consistency with K4b2. The two regression equations for predicting the energy consumption of tennis established in this study show that there is no significant difference between the predicted value and the measured value.Conclusion: ActiGraph GT3X has a significant error in the monitoring of energy consumption for the net-separation antagonistic sports like tennis, and the prediction of EE and MET is obviously overestimated or underestimated. The established prediction equation for energy consumption based on ActiGraph GT3X can conduct effective sport monitoring for tennis.

ActiGraph GT3X; tennis; energy consumption; K4b2; regression equation

2017-04-15

四川省科技廳項目“城市青少年體力活動建成環(huán)境測量關(guān)鍵技術(shù)研究”(2015ZR0214)

袁 川(1993-)， 男， 湖南株洲人，碩士，研究方向為體力活動測量與評價。

陳慶果(1981-)，男，四川瀘州人，副教授，博士，研究方向為體力活動與建成環(huán)境。

G845

A

1008-3596(2017)04-0083-09