身體活動、靜坐行為的時間分布與肥胖的關(guān)系

那曉娜，朱 珠，陳陽陽，王東平，王浩杰，宋 陽，馬曉川，王培玉，劉愛萍△

(1. 北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院社會醫(yī)學(xué)與健康教育系，北京 100191； 2. 烏海市疾病預(yù)防控制中心，內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海 016000)

肥胖是影響我國居民健康的重要公共衛(wèi)生問題，有研究證實，肥胖是高血壓、糖尿病、消化系統(tǒng)疾病、腫瘤等多種慢性疾病的重要危險因素[1]。一項全球研究顯示，2014年我國男性、女性輕度肥胖人數(shù)均已超越美國，居世界首位，而男性、女性重度肥胖人數(shù)均居世界第二，僅次于美國[2]。既往研究表明，肥胖指標(biāo)[如體重指數(shù)(body mass index, BMI)、腰圍身高比(waist to height ratio, WHtR)]與身體活動時間、靜坐時間均有關(guān)[3-5]。目前多數(shù)研究僅單獨探討了身體活動(physical activity, PA)或靜坐行為(sedentary behavior, SB)時間與健康結(jié)局的關(guān)系[6-7]，然而，每日時間是固定的，PA、SB的時間相互影響，這種數(shù)據(jù)屬于成分?jǐn)?shù)據(jù)[8]。

目前，國際上已經(jīng)逐漸認識到運用傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)方法分析PA、SB時間數(shù)據(jù)存在的問題，2014年有學(xué)者提出，使用傳統(tǒng)的統(tǒng)計學(xué)方法分析時間數(shù)據(jù)將得出錯誤的結(jié)論，呼吁使用成分?jǐn)?shù)據(jù)分析方法[9]。隨后，國際上出現(xiàn)了一系列相關(guān)研究和政策指南[8, 10]，例如，加拿大運動生理協(xié)會組織各領(lǐng)域的專家及代表通過系統(tǒng)綜述以及成分?jǐn)?shù)據(jù)分析方法，分析兒童和青少年的每日PA、SB、睡眠時間的分布與健康的關(guān)系，制定了《加拿大5～17歲兒童青少年24小時身體活動、靜坐、睡眠的時間分配指南》[11]。我國亟須將成分?jǐn)?shù)據(jù)分析方法運用于運動指南的制定中，本研究將采用成分分析方法探究居民PA、SB時間的分布與肥胖的關(guān)系，以期為我國相關(guān)指南的制定提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對象

研究對象為烏海市18～79歲常住居民(在過去12個月中，在烏海市累計居住6個月及以上者)。本研究獲得北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)(IRB00001052-16022)， 研究對象參加調(diào)查前簽署知情同意書。

1.2 研究方法

1.2.1抽樣方法 為保證樣本年齡、職業(yè)、地理位置的代表性以及課題的可行性，采用多階段整群隨機抽樣方法，從烏海市三個核心行政區(qū)(海勃灣區(qū)、海南區(qū)、烏達區(qū))共20個街道抽取職業(yè)與非職業(yè)人群。職業(yè)人群以六大行業(yè)(建筑業(yè)、制造業(yè)、批發(fā)零售業(yè)、餐飲住宿、社會服務(wù)、其他行業(yè))為框架，根據(jù)烏海市行業(yè)構(gòu)成，選取105家擬調(diào)查單位，以男性年齡<55歲，女性<50歲者作為擬調(diào)查對象，根據(jù)工資號進行系統(tǒng)抽樣選取最終研究對象。非職業(yè)人群則從所有街道中隨機選取2個街道居委會，以男性≥55歲，女性≥50歲且已退休者作為擬調(diào)查對象，每個居委會抽取100戶居民，按照Kish表法從每戶中選擇1名符合條件的成年常住居民作為研究對象。排除標(biāo)準(zhǔn)：嚴(yán)重認知困難或孕婦。

1.2.2問卷調(diào)查 采用自行設(shè)計的問卷，由經(jīng)過統(tǒng)一培訓(xùn)并考核合格的調(diào)查員調(diào)查研究對象的社會人口學(xué)特征、吸煙史、飲酒史、飲食攝入情況、PA和SB時間等。PA調(diào)查參考國際身體活動問卷(International Physical Activity Questionnaire，IPAQ)長卷[12]，獲得研究對象過去1個月中，各種強度的PA頻率、次數(shù)和時間，以及平均每天SB時間。IPAQ長卷是目前公認有效、且在國際上較廣泛使用的成人PA水平測量問卷之一[13]，在中國人群中的效度與信度較高[14-15]。飲食攝入調(diào)查參考簡化膳食頻率調(diào)查問卷，結(jié)合當(dāng)?shù)仫嬍沉?xí)慣，調(diào)查研究對象過去1個月飲食攝入的頻率、次數(shù)和質(zhì)量，此問卷在中國人飲食調(diào)查中具有較高的信度和效度且簡便易用，適合大規(guī)模的流行病學(xué)調(diào)查[16]。

1.2.3體格測量 體格檢查均在二級及以上醫(yī)院進行，由專業(yè)醫(yī)師操作完成。體檢人員應(yīng)用校正后的儀器，按照標(biāo)準(zhǔn)的操作方法，測量研究對象在清晨空腹、直立狀態(tài)下的身高、體質(zhì)量、腰圍，測量兩次數(shù)據(jù)記錄平均值。身高測量方法為：用標(biāo)準(zhǔn)測量儀器測量研究對象頭頂點至地面的垂直距離(cm)，精確至0.1 cm；體質(zhì)量的測量方法為：采用標(biāo)準(zhǔn)體重計測量研究對象僅身著貼身衣物時的體質(zhì)量(kg)，精確至0.1 kg；腰圍的測量方法為：受試者直立，僅穿貼身衣物，兩腳分開約30 cm，測量正常呼氣末肋弓下緣與骼骨嵴連線中點的水平周徑(cm)，準(zhǔn)確至1 cm。

1.3 診斷標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)定義

PA、SB的時間：根據(jù)IPAQ工作組建議的PA強度判定標(biāo)準(zhǔn)[13]，PA分為高、中、低強度，因高、中強度PA有明顯促進健康的作用[17]，故將高、中強度PA合并，稱為中高強度身體活動(moderate-to-vigorous physical activity, MVPA)，不滿足MVPA標(biāo)準(zhǔn)的則定義為低強度身體活動(low-intensity physical activity, LIPA)。將PA、SB的時間單位統(tǒng)一為分鐘。

肥胖指標(biāo)：BMI=體質(zhì)量(kg)/身高(m)2；WHtR=腰圍(cm)/身高(cm)。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

每日時間屬于成分?jǐn)?shù)據(jù)，而在實際調(diào)查中，可能出現(xiàn)未調(diào)查完整成分?jǐn)?shù)據(jù)的情況，僅有其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)可運用“閉合法”或者“填充法”?！伴]合”即將獲得的這部分?jǐn)?shù)據(jù)“閉合”為合理的固定值(實際上，由于成分以相對比例表示，所以無論“閉合”為何固定值，對最終分析結(jié)果都無影響)[20]。已有研究通過“閉合”的方法探究每日蘇醒時間分布與健康結(jié)果之間的關(guān)系[21]?！疤畛洹奔从贸煞挚偤蜏p去獲得成分的總和，得到未調(diào)查部分的成分?jǐn)?shù)據(jù)，再將所有成分?jǐn)?shù)據(jù)納入分析，這兩種方法所得的分析結(jié)果是幾乎一致的[20]。另外，目前睡眠與肥胖之間的關(guān)系尚無定論，過多或者過少的睡眠都將導(dǎo)致肥胖，因此此次研究僅探討蘇醒時活動的時間分布與肥胖之間的關(guān)系，采用“閉合法”，將每日蘇醒時間“閉合”為16 h(研究對象平均睡眠時間為8 h)。采用R 3.6.2統(tǒng)計軟件中的compositions包對成分?jǐn)?shù)據(jù)進行統(tǒng)計描述與分析處理，以P<0.05(雙側(cè))為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。通過compositions包的“clo”函數(shù)“閉合”為16 h(960 min)，通過“ilr”函數(shù)計算兩種成分的等距對數(shù)比[22]。

括號內(nèi)為T值，調(diào)整后的R2為0.2240，F(xiàn)值為7.35，并在5%顯著水平下通過檢驗。由結(jié)果可知資本產(chǎn)出彈性α=0.6454，勞動產(chǎn)出彈性為0.3546。因為二階差分后，弱化了常數(shù)項，所以常數(shù)項并不顯著。將α值代入(3)式，即可得全要素生產(chǎn)率的增長率，結(jié)果見表2。

通過成分均數(shù)以及方差矩陣描述PA、SB的分布特征，其中，成分均數(shù)描述集中趨勢，并比較與傳統(tǒng)算術(shù)均數(shù)的差異；采用成分等距對數(shù)比方差矩陣，描述成分?jǐn)?shù)據(jù)的離散程度，矩陣中的數(shù)值表示成分之間的關(guān)聯(lián)程度。采用成分線性回歸，分析MVPA、LIPA、SB時間占比與BMI、WHtR的關(guān)系。WHtR經(jīng)負自然對數(shù)變換(-lnWHtR)后，符合正態(tài)分布再進行分析。成分回歸的擬合方式為將各項PA、SB的時間作為整體，計算活動之間的等距對數(shù)比，再采用傳統(tǒng)的線性回歸模型進行擬合。成分回歸的結(jié)果可解釋為：某項活動時間占比(而非絕對時間)與肥胖的關(guān)系。也采用傳統(tǒng)線性回歸方法，將PA、SB納入回歸模型，比較傳統(tǒng)回歸模型與成分回歸模型之間的差異。兩種模型調(diào)整年齡，性別，學(xué)歷，家庭年收入，吸煙史，飲酒史，谷薯類、蔬菜水果、肉類攝入總量，高血壓、糖尿病、血脂異常的控制情況。

根據(jù)擬合的成分回歸模型，計算時間重新分配后BMI、-lnWHtR的預(yù)測值變化，比較MVPA、LIPA、SB時間對肥胖的影響程度。采用既往研究中的重新分配方法[23]，即以10 min為單位，將某種活動的10 min分配給另一種活動，而其他活動時間不變，以保持總時間(960 min)不變，計算重新分配時間后的時間分布與原始時間分布的BMI、-lnWHtR的差值。

2 結(jié)果

2.1 基本情況

研究對象年齡、性別、文化程度、家庭年收入、MVPA和SB的時間、BMI、WHtR信息完整的共5 121人，平均年齡(43.79±12.57)歲，其中男性1 924人(37.57%)，女性3 197人(62.43%)；職業(yè)人群3 773人(73.68%)，非職業(yè)人群1 348人(26.32%)；文化程度大專以下3 019人(58.95%)，大專及以上2 102人(41.05%)；家庭年收入3萬元以下2 053人(40.09%)，3萬～8萬元2 301人(44.93%)， 8萬及以上767人(14.98%)；有吸煙史者1 451人(28.33%)，有飲酒史者2 320人(45.30%)。

2.2 PA、SB的時間分布

不同性別的PA、SB時間分布相似，而職業(yè)與非職業(yè)人群分布有所差異，因此按照職業(yè)與非職業(yè)人群分類描述分析。比較傳統(tǒng)算術(shù)均數(shù)與成分均數(shù)描述PA、SB時間的集中趨勢結(jié)果顯示，兩種方法對集中趨勢的描述存在差異，與成分均數(shù)相比，兩類人群中算術(shù)均數(shù)對不同活動時間有一定程度的低估或高估(表1)。

表1 身體活動、靜坐時間的算術(shù)均數(shù)與成分均數(shù)比較

MVPA, moderate-to-vigorous physical activity; LIPA, low-intensity of physical activity; SB, sedentary behavior. Results of arithmetic mean expressed in proportion of actual total time, compositional mean expressed in proportion of 960 minutes.

運用成分方差矩陣描述不同人群活動時間的離散程度(表2)，矩陣中的數(shù)值為兩項成分等距對數(shù)比的方差，越接近0說明兩項活動之間的關(guān)聯(lián)程度越大。本研究結(jié)果顯示，職業(yè)與非職業(yè)人群中，MVPA與SB等距對數(shù)比的方差最小，說明這兩項活動的關(guān)聯(lián)程度較強，而與其他活動之間的關(guān)聯(lián)程度相對較低。進行分析時若忽略PA、SB的本質(zhì)關(guān)系，采用傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)方法將PA、SB作為獨立的變量納入分析，可能出現(xiàn)偽相關(guān)的結(jié)果。

2.3 PA、SB的時間分布與BMI、-lnWHtR的關(guān)系

成分回歸模型結(jié)果顯示(表3)，控制潛在混雜因素后，職業(yè)人群(BMI：P<0.001，adjustedR2=0.14；-lnWHtR：P<0.001，adjustedR2=0.16)與非職業(yè)人群(BMI：P<0.001，adjustedR2=0.16；-lnWHtR：P<0.001，adjustedR2=0.17)PA、SB的時間分布與BMI、-lnWHtR的關(guān)系均有統(tǒng)計學(xué)意義。職業(yè)人群中，MVPA時間占比與-lnWHtR呈負相關(guān)(β=-0.008,P=0.022)，靜坐時間占比與BMI、-lnWHtR呈正相關(guān)(β=0.117，P=0.003；β=0.007，P=0.005)。非職業(yè)人群中，MVPA時間占比與BMI呈負相關(guān)(β=-0.079，P=0.041)，SB時間占比與BMI、-lnWHtR的關(guān)系無統(tǒng)計學(xué)意義。職業(yè)與非職業(yè)人群中，LIPA時間占比與BMI、-lnWHtR的關(guān)系均無統(tǒng)計學(xué)意義。

表2 身體活動、靜坐時間的成分方差矩陣

Abbreviations as in Table 1.

表3 肥胖與身體活動、靜坐的時間分布的成分線性回歸分析

BMI, body mass index; WHtR, waist to height ratio; other abbreviations as in Table 1. Adjusted for age, gender, education, annual household income, smoking history, alcohol history, daily total intake of cereals, tubers, vegetables, fruit, meat, controlling of hypertension, diabetes, dyslipidemia in all models.

傳統(tǒng)線性回歸結(jié)果顯示，調(diào)整潛在混雜因素后，MVPA、LIPA、SB占比與BMI、-lnWHtR的線性關(guān)系無統(tǒng)計學(xué)意義。

2.4 時間重新分配BMI、WHtR預(yù)測值變化

職業(yè)人群中，將10 min LIPA或SB分配給MVPA后，BMI(-0.464，-0.462)和-lnWHtR(-0.019，-0.018)將減小；將10 min MVPA分配給LIPA后，BMI(0.446)和-lnWHtR(0.017)將增大；10 min SB分配給LIPA時，BMI(-0.456)和-lnWHtR(-0.015)將減??；10 min MVPA、LIPA分配給SB時，BMI(0.445，0.455)和-lnWHtR(0.017，0.017)將增大(表4)。

表4 身體活動、靜坐時間重新分配的BMI、WHtR預(yù)測值變化

Abbreviations as in Table 1 and 2. Adjusted for age, gender, education, annual household income, smoking history, alcohol history, daily total intake of cereals, tubers, vegetables, fruit, meat, controlling of hypertension, diabetes, dyslipidemia in all models.

此外，BMI、-lnWHtR的預(yù)測值變化情況與傳統(tǒng)線性回歸不同，呈非對稱性，與MVPA分配給其他活動時相比，其他活動時間分配給MVPA時的BMI和-lnWHtR變化較大。

3 討論

目前探究MVPA、SB對健康影響的研究，常采用傳統(tǒng)的統(tǒng)計學(xué)方法，未考慮到每日時間的“定和約束”，改變其中一項活動的時間必定會影響其他活動，最終直接或者間接影響健康[8]。既往研究也顯示，運用傳統(tǒng)的統(tǒng)計學(xué)方法將出現(xiàn)偽相關(guān)和多重共線性問題[10]。本研究結(jié)果也表明，PA、SB的時間是相互聯(lián)系的，與既往采用成分?jǐn)?shù)據(jù)分析的研究結(jié)果類似[23]。目前成分?jǐn)?shù)據(jù)分析方法已經(jīng)應(yīng)用于多個領(lǐng)域，可以較好地在方法學(xué)上解決成分?jǐn)?shù)據(jù)存在的問題。通過將數(shù)據(jù)進行合理轉(zhuǎn)化，為成分?jǐn)?shù)據(jù)的分析提供了統(tǒng)計學(xué)上的合理性，可以避免直接運用傳統(tǒng)統(tǒng)計學(xué)方法分析此類數(shù)據(jù)出現(xiàn)的問題[18]。

本研究考慮到每日時間的“定和性質(zhì)”，運用了成分?jǐn)?shù)據(jù)等距對數(shù)比轉(zhuǎn)換的方法，綜合探究PA、SB的時間分布與BMI、-lnWHtR的關(guān)系，結(jié)果顯示，MVPA時間占比與BMI、-lnWHtR呈負相關(guān)，SB占比與BMI、-lnWHtR呈正相關(guān)，與以往研究結(jié)果相一致[21]，說明提高MVPA時間、降低SB，可能減小BMI、WHtR，降低全身性肥胖或中心性肥胖的風(fēng)險。LIPA時間占比與BMI、-lnWHtR的關(guān)系無統(tǒng)計學(xué)意義，與既往采用成分分析方法的類似研究結(jié)果一致[21]，但與傳統(tǒng)統(tǒng)計方法的研究結(jié)果有所不同[7]，可能是由于研究方法以及樣本的代表性不同，因此，關(guān)于LIPA時間與肥胖的關(guān)系需要運用成分?jǐn)?shù)據(jù)分析方法對有代表性人群行進一步論證。職業(yè)與非職業(yè)人群中，活動時間分布與BMI、WHtR的關(guān)聯(lián)有所不同，可能是由于職業(yè)與非職業(yè)人群的年齡差異，導(dǎo)致PA對于職業(yè)人群肥胖風(fēng)險的降低更明顯。

時間重新分配后結(jié)果顯示，LIPA或SB的時間分配給MVPA后，BMI和WHtR將減小；MVPA分配給LIPA后，兩者將增大；SB分配給LIPA時兩者將減??；MVPA、LIPA分配給SB時，兩者將增大。與MVPA分配給其他活動時相比，其他活動時間分配給MVPA時BMI和-lnWHtR的變化較大，進一步提示MVPA可能對BMI和WHtR具有重要影響，應(yīng)盡量將其他活動轉(zhuǎn)變?yōu)镸VPA，以維持合適的BMI和WHtR，降低肥胖以及中心性肥胖的風(fēng)險。對于一些高強度體力勞動者，雖然在工作之余增加MVPA的可能性較小，但是可以盡量避免靜坐，將靜坐時間分配給其他類型的活動，就有減少肥胖風(fēng)險的可能。

綜上，本研究結(jié)果提示，在運動指南制定以及健康管理的實際工作中，應(yīng)考慮每日時間有限這一事實，采用成分?jǐn)?shù)據(jù)分析方法，綜合考慮PA、SB的時間分布對健康的影響，而非簡單地提高MVPA、減少SB的絕對時間，才能取得長遠的健康效果。針對不同群體或者個體，應(yīng)從時間分配干預(yù)的角度，結(jié)合可靠的前瞻性研究，提出具體的個性化方案以及健康指南，以盡量獲得最高的健康效益。

本研究存在一定的局限性，首先本研究采用橫斷面調(diào)查，無法進行因果推斷，需要今后開展隨訪研究進一步探討；其次，時間信息通過問卷調(diào)查獲得，存在一定的回憶偏倚，在今后的研究中可以運用可穿戴設(shè)備等更準(zhǔn)確的方法獲得更客觀的時間信息；最后，本研究沒有考慮睡眠時間與肥胖的關(guān)系，今后應(yīng)探索成分?jǐn)?shù)據(jù)分析方法在PA、SB、睡眠時間方面的應(yīng)用，以得到更為可靠的結(jié)論，為我國運動指南制定以及健康管理實踐提供參考。