加速度計(jì)在測(cè)量青少年身體活動(dòng)中的使用

周譽(yù)

青少年身體活動(dòng)水平客觀測(cè)量是研究青少年體質(zhì)健康促進(jìn)中的重要部分。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的研究開(kāi)始使用加速度計(jì)來(lái)測(cè)量受試者的身體活動(dòng)水平。本研究主要從佩戴位置、佩戴時(shí)間、佩戴天數(shù)、界值點(diǎn)選擇四個(gè)方面論述應(yīng)用加速度計(jì)在測(cè)量青少年身體活動(dòng)中所需要注意的問(wèn)題。

青少年身體活動(dòng)水平客觀測(cè)量是研究青少年體質(zhì)健康促進(jìn)中的重要部分。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，客觀測(cè)試身體活動(dòng)的設(shè)備變得更為精準(zhǔn)和先進(jìn)。在早期的研究中，多使用計(jì)步器反映受試者在日常生活中的身體活動(dòng)水平，現(xiàn)在，越來(lái)越多的研究開(kāi)始使用加速度計(jì)來(lái)測(cè)量受試者的身體活動(dòng)水平。

目前，廣泛應(yīng)用于科研的是三軸加速度計(jì)。加速度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)用性強(qiáng)、能長(zhǎng)時(shí)間佩戴、方便攜帶、對(duì)日常生活影響較小，能客觀測(cè)量自由生活狀態(tài)下的身體活動(dòng)情況（包括強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間），適用于大樣本人群的身體活動(dòng)研究。在使用加速度計(jì)測(cè)量身體活動(dòng)時(shí)，主要有佩戴位置、佩戴時(shí)間、佩戴天數(shù)、界值點(diǎn)選擇等方面的問(wèn)題。

1 佩戴位置

通常，加速度計(jì)應(yīng)佩戴在接近受試者重心的位置，以監(jiān)測(cè)自由生活狀態(tài)下的身體活動(dòng)，大多數(shù)研究都要求將加速度計(jì)佩戴在右髖，因?yàn)檫@比較能代表全身的活動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn)，在使用單軸加速度計(jì)時(shí)，佩戴在手腕和髖部相比，后者測(cè)得計(jì)數(shù)值和能量消耗之間的相關(guān)性明顯高于前者。

2 佩戴時(shí)間

有效佩戴時(shí)間的界定會(huì)對(duì)身體活動(dòng)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。目前，對(duì)于將佩戴多久加速度計(jì)視為有效尚沒(méi)有一致接受的結(jié)論，也沒(méi)有判斷部分不依從性的標(biāo)準(zhǔn)，即在一天中因?yàn)樘囟ɑ蚍翘囟ㄔ蛘录铀俣扔?jì)的情況。Herrmann等人發(fā)現(xiàn)，與每天佩戴14h相比，每天佩戴10h或11h所獲得的中等強(qiáng)度身體活動(dòng)顯著降低，但在較大強(qiáng)度活動(dòng)中沒(méi)有差異;佩戴時(shí)間為10-13h/d所測(cè)得的靜坐少動(dòng)行為和低強(qiáng)度身體活動(dòng)顯著較低;佩戴時(shí)間為10-12h/d在總計(jì)數(shù)值上顯著較低;佩戴時(shí)間越短，絕對(duì)百分比誤差越大。這提示，采用每天佩戴時(shí)間低于12h的加速度計(jì)數(shù)據(jù)可能會(huì)低估總計(jì)數(shù)值和用于各個(gè)強(qiáng)度身體活動(dòng)的時(shí)間。但目前大部分研究普遍采用一天至少佩戴10h的納入標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)部分不依從性的判斷會(huì)影響每日佩戴時(shí)間。將部分不依從性（如摘下加速度計(jì)）定義為持續(xù)一段時(shí)間count值為0。將持續(xù)10、15、20、30和60分鐘視為未佩戴加速度計(jì)在不同研究中均有采用。然而，如果采用較短的持續(xù)時(shí)間，那么一些真正的靜坐少動(dòng)行為可能會(huì)由于被視為未佩戴時(shí)間而被排除;如果使用較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，那么一些未佩戴時(shí)間也有可能被視為靜坐少動(dòng)行為。要解決這一問(wèn)題，可采用身體活動(dòng)日記來(lái)幫助判斷，但目前尚沒(méi)有推薦使用的身體活動(dòng)日記。

3 佩戴天數(shù)

Jerome等人發(fā)現(xiàn)，測(cè)量肥胖人群身體活動(dòng)時(shí)，佩戴加速度計(jì)6h/d和10h/d在評(píng)估MVPA時(shí)間上是相似的，因此認(rèn)為每天佩戴6h的數(shù)據(jù)即可視為有效。隨后使用Spearman-Brown校正公式，推算要達(dá)到可接受信度水平所需要的有效天數(shù)。如果使用6h/d的納入標(biāo)準(zhǔn)，需要佩戴16-35天才能在測(cè)量MVPA時(shí)間上達(dá)到0.80的信度。Matthews等人納入一日佩戴時(shí)間超過(guò)12h的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)要達(dá)到0.80以上的信度，只需佩戴加速度計(jì)3-4天即可。在現(xiàn)有的研究中，最少佩戴3天、4天包含1個(gè)休息日、5天包含1個(gè)休息日和7天都見(jiàn)于兒童和成年人的研究。當(dāng)前的研究一般要求成年人至少佩戴3-7天加速度計(jì)，兒童至少佩戴3-8天加速度計(jì)，以較為全面地反映日常身體活動(dòng)水平。

4 界值點(diǎn)選擇

使用界值點(diǎn)分析加速度計(jì)測(cè)得的原始數(shù)據(jù)是目前最為常用的方法。根據(jù)一些學(xué)者建立的劃分身體活動(dòng)強(qiáng)度的界值點(diǎn)（cut-point），將所采集到的身體活動(dòng)劃分為靜坐少動(dòng)行為、輕身體活動(dòng)、中等強(qiáng)度至較大強(qiáng)度身體活動(dòng)及大強(qiáng)度身體活動(dòng)。

關(guān)于界值點(diǎn)的選擇目前并沒(méi)有定論，而且現(xiàn)有的界值點(diǎn)都是針對(duì)單軸加速度計(jì)在垂直方向上的計(jì)數(shù)制定的。在研究中廣泛使用的是Freedson于1998年提出的界值點(diǎn)：靜坐少動(dòng)行為是0-99 cpm（counts/min），輕身體活動(dòng)是100-1951 cpm，中等強(qiáng)度至較大強(qiáng)度身體活動(dòng)是1952-5723 cpm，大強(qiáng)度身體活動(dòng)則是≥5724 cpm。

不同人群的界值點(diǎn)選擇存在差異。兒童和成年人的界值點(diǎn)有所不同，有研究將兒童靜坐少動(dòng)行為、輕身體活動(dòng)、中等強(qiáng)度到較大強(qiáng)度身體活動(dòng)的界值點(diǎn)分別定為<100、100-2296和≥2296cpm。在歐洲青少年健康生活方式與營(yíng)養(yǎng)研究（Health Lifestyle in Europe by Nutrition in Adolescence， HELENA）中，研究人員將不活動(dòng)、中等強(qiáng)度活動(dòng)和大強(qiáng)度活動(dòng)的界值點(diǎn)分別定為<100、2000-3999和≥4000 cpm。

界值點(diǎn)的選擇會(huì)對(duì)身體活動(dòng)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。以HELENA研究中通過(guò)單軸加速度計(jì)獲得的青少年身體活動(dòng)數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，研究人員采用6種不同的界值點(diǎn)分析數(shù)據(jù)，按照靜坐少動(dòng)行為、輕身體活動(dòng)、中等強(qiáng)度身體活動(dòng)和較大強(qiáng)度身體活動(dòng)的順序。結(jié)果顯示，使用不同界值點(diǎn)得出的結(jié)果差異非常大，靜坐少動(dòng)行為存在38%的差異（p<0.001），輕身體活動(dòng)存在的差異高達(dá)207%（p<0.001），較大強(qiáng)度身體活動(dòng)存在的差異高達(dá)30倍（p<0.001），在中等強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)間上也存在明顯差異（p<0.001），進(jìn)而在判斷達(dá)到身體活動(dòng)推薦量的人數(shù)百分比上從5.9%（使用Mattocks界值點(diǎn)）到37%不等（使用Vanhelst界值點(diǎn)）。這些研究提示，在閱讀、比較客觀測(cè)量身體活動(dòng)的文章時(shí)，應(yīng)關(guān)注不同研究中所采用的界值點(diǎn)。

目前尚沒(méi)有針對(duì)三軸加速度計(jì)在三個(gè)方向上的計(jì)數(shù)而制定的界值點(diǎn)。一份最近的研究報(bào)道，垂直軸上的計(jì)數(shù)與三軸使用矢量得到的綜合計(jì)數(shù)值強(qiáng)烈相關(guān)，因此矢量數(shù)據(jù)可能并不會(huì)在垂直軸計(jì)數(shù)的基礎(chǔ)上多提供更多的額外信息。另外，使用界值點(diǎn)分析只是利用了龐大加速度計(jì)數(shù)據(jù)中的一小部分，未來(lái)需要深入探討如何分析這些有價(jià)值的數(shù)據(jù)，如區(qū)分姿勢(shì)、分辨特定活動(dòng)等。

基金資助：中國(guó)教育科學(xué)研究院中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資助《促進(jìn)青少年身體活動(dòng)策略的國(guó)際比較研究》（GYJ2020042）。

（作者單位：中國(guó)教育科學(xué)研究院）