ROC曲線法建立大學生健康體力活動水平參考標準

楊洪杰 劉善云

摘 ? ? ?要：分析大學生體力活動水平、靜坐時間與功能動作、身體素質表現(xiàn)的相關性，建立大學生健康體力活動水平和適宜靜坐時間參考標準。采用《國際體力活動問卷（IPAQ-LF）》調查232名普通大學生的體力活動水平和靜坐時間，進行Cook等的功能動作篩查測試和《國家學生體質健康標準》中的身體素質測試，運用Kendall’s tau_b相關法和ROC曲線法進行統(tǒng)計分析。結果顯示：（1）大學生體力活動水平與功能動作直線弓箭步、主動直腿上抬、旋轉穩(wěn)定性的評分以及立定跳遠的成績均呈正相關（r值分別為0.188、0.113、0.122和0.127，P<0.05），體力活動水平與50 m跑成績、工作日靜坐時間與肺活量、休息日靜坐時間與直線弓箭步評分均呈負相關（r值分別為-0.175、-0.220和-0.158，P<0.05）。（2）大學生健康體力活動水平參考標準為≥1 800 Mets，工作日適宜靜坐時間為≤200 mins/d，休息日適宜靜坐時間為≤450 mins/d。結果表明：健康體力活動水平以及適宜靜坐時間參考標準的建立對普通大學生日常健身具有較大的指導意義。

關 ?鍵 ?詞：體力活動水平;功能動作;身體素質;靜坐時間;大學生

中圖分類號：G804.2 ? ?文獻標志碼：A ? ?文章編號：1006-7116（2022）04-0138-07

Research on establishing the reference standard of college students' physical activity level by means of ROC curve method

YANG Hongjie1， 2，LIU Shanyun3

（1.School of physical Education，Yancheng Institute of Technology，Yancheng 224051，China;

2.School of Physical Education and Educational Science，Tianjin Unitversity of Sport，Tianjin 301617，China;3.School of Sports Training Science，Tianjin Unitversity of Sport，Tianjin 301617，China）

Abstract： To analyze the relationship among college students' physical activity level， functional movement and physical quality performance， and to establish reference standards for healthy physical activity level and the suitable sitting time for college students. Adopting IPAQ-LF to survey， using FMS and physical quality test to measure 232 ordinary undergraduates’ physical activity level and the sitting time， and then carrying on the statistics of Kendall's tau_b correlation and ROC analysis. Results showed that： （1）there was a significant positive correlation between the level of physical activity and the performance of straight lunge， active straight leg lift， rotation stability and standing long jump （r values are 0.188、0.113、0.122 and 0.127， respectively， P < 0.05）， and there was a significant negative correlation between physical activity level and 50-meter running performance， sitting time on weekdays and vital capacity， the sitting time on rest days and straight lunge （r values are -0.175， -0.220 and -0.158， respectively， P < 0.05）. （2） The healthy level of physical activity is for ≥ 1 800 mets， the sitting time on working day is suitable for ≤ 200 mins/day， meditation time on rest day is suitable for ≤ 450 mins/day by using ROC curve. The conclusions indicated that three reference standards have great guidance value for college students' physical fitness activity.

Keywords： physical activity level;FMS;physical fitness;the sitting time;college students

體力活動不足作為21世紀全球最大的公共衛(wèi)生問題，是引發(fā)慢性非傳染性疾病的頭號殺手和導致非傳染性疾病死亡率增加的第四大風險因素[1]。有研究調查20年來國內外體力活動水平狀況發(fā)現(xiàn)，全球15歲以上人口體力活動不足發(fā)生率約為31.1%，青少年人群和老年人群的檢出率更高[2]。青少年體質一直是我國國民憂慮的重大問題，而大學生的體質更是關系青少年未來身心發(fā)展的關鍵。近些年大學生體質健康測試結果顯示，大學生身體機能和身體素質均有下降趨勢[3]，體力活動不足是影響大學生體質的重要因素。大學生的體力活動主要是以學習活動和交通活動中的低強度活動為主，但休閑體育以及中等強度以上的活動不足，每天靜坐時間較長[4]。為此，教育部制定了《國家學生體質健康標準》，把增強學生體質作為學校教育的基本目標之一，使大學生的耐力、力量和速度等身體素質得以提高。同時大學生體力活動水平降低、靜坐時間較長，嚴重影響其動作模式質量，增加運動損傷風險。有研究調查4 483名大學生課外運動損傷的影響因素發(fā)現(xiàn)，最重要的是準備活動是否充分與動作模式是否正確兩個因素[5]。為此，本研究采用《國際體力活動調查問卷（IPAQ-LF）》對大學生進行一周體力活動水平和靜坐時間調查，采用Cook等的FMS進行動作模式評估，并依據《國家學生體質健康標準》進行體質測試，分析大學生體力活動水平、靜坐時間與功能動作、身體素質指標的相關性，進而利用ROC曲線法建立大學生健康體力活動水平以及靜坐時間參考標準，作為指導大學生提高日常體力活動、增強體質和改善動作模式的理論依據。

1 ?研究對象與方法

1.1 ?研究對象

受試者人數的確定，依據體力活動水平預測體質測試成績達標（包括及格、良好和優(yōu)秀3個等級）或未達標（不及格等級）的診斷實驗，預期ROC曲線下面積AUC≥0.65，假設顯著水平α=0.05，檢驗效能1-β=0.8，基于第八次全國學生體質報告顯示大學生體質的不及格率遠高于大中小學生的平均值11.3%[6]，故預計體測成績達標組樣本量N1為不達標組樣本量N2的7倍以上，利用MedCalc軟件計算得到樣本量N1≥202，N2≥29，則需受試者人數至少為231名。由此在普通本科院校非體育專業(yè)大學生中隨機選取232名作為研究對象，其中男生124名、女生108名。受試者年齡（20.3±0.8）歲，身高（172.9±7.1） cm，體質量（65.8±12.4） kg。受試者自愿參加本項研究，測試前填寫《PAR-Q問卷》和《身體狀況安全問卷》，排除心血管高危、中危人群以及各種身體疾病患者。

1.2 ?研究方法

1）體力活動水平調查。

所有受試者填寫IPAQ-LF問卷，調查內容包括職業(yè)、家務、交通、休閑4類體力活動的能量消耗和工作日、休息日的靜坐時間。由于大學生尚未從事職業(yè)活動，故排除職業(yè)類體力活動，且家務類體力活動限定為校內進行的勞動活動。該問卷于2001年最早由國際體力活動測量工作組制定，并在12個國家開展了研究，均表明問卷的信度和效度較高[7]。2004年曲寧寧等[8]將問卷翻譯成中文后在大學生中進行信效度檢驗，間隔3天的重復調查結果顯示其信度較高（ICC≥0.7），且調查的各項體力活動量與日常記錄的體力活動量一致率均在70%以上。IPAQ-LF中各體力活動的能量消耗公式為：能量消耗=活動強度×每天活動時間×每周活動天數，運用此公式把調查的大學生體力活動情況轉化為能量消耗，最后把各強度等級的多項體力活動能量消耗相加即為一周內的體力活動能量消耗總量。其中，一周能量消耗≤600 Mets為體力活動不足。

2）FMS測試。

在獲取大學生體力活動調查問卷的兩天內，采用功能運動測試套件（JOINFIT品牌）和瑜伽墊進行FMS測試，其測試方法依據Cook等[9]提出的FMS進行。Onate等[10]對兩名測試者兩次現(xiàn)場FMS評分結果的研究表明，F(xiàn)MS具有較高的信度（不同測試者之間以及兩次測試之間），Kappa加權系數為0.75～1.00。同樣Harper等[11]對同一測試者相隔1周的兩次測試評分進行信度檢驗，ICC在0.79～0.84之間。為保證測試的有效性，學生的每個動作完成兩次，并采用數碼4K攝錄一體機（型號：FDR-AX100E）進行正面和側面攝像，后由兩名經過FMS培訓的專家根據錄像內容進行打分。如果得分不同則調出錄像進行現(xiàn)場商討后重新評分，F(xiàn)MS的測試內容包括主動直腿上抬、肩部靈活性、軀干穩(wěn)定性俯臥撐、旋轉穩(wěn)定性、深蹲、跨欄步和直線弓箭步7個功能動作，評分分為4個等級，3分代表按標準準確完成某個動作測試，而2、1和0分表示動作過程中出現(xiàn)了不對稱性、穩(wěn)定性和靈活性等功能動作障礙，具體為2分代表完成動作時出現(xiàn)代償性動作，1分代表不能完成動作，0分代表在完成動作時出現(xiàn)疼痛[9]。

3）體質健康測試。

在FMS測試完成后的周末統(tǒng)一對受試者進行體質測試，身體形態(tài)（身高、體質量）、肺活量、立定跳遠和坐位體前屈采用大學生體質健康測試儀（北京華夏匯?？萍加邢薰旧a）進行測試，學生持各自的體質健康測試IC卡在相應儀器上接受測試，每人測試3次，體質健康測試儀自動將最好成績確定為最終成績;引體向上、仰臥起坐、50 m跑和中長跑由專業(yè)體育老師在田徑場進行測試，且每位學生測1次，為保證測試結果的有效性，測試前對體育老師進行統(tǒng)一培訓。

4）數據處理。

采用Stata 14.0統(tǒng)計學軟件首先進行各指標的描述性統(tǒng)計，本研究中連續(xù)資料均服從正態(tài)分布，因此采用平均值±標準差形式描述，無序分類變量采用頻率（百分比）的形式描述;然后對體力活動水平、身體素質和功能動作表現(xiàn)的各指標，進行Kendall’s tau_b相關分析;最后，采用MedCalc統(tǒng)計學軟件進行ROC曲線分析。診斷指標為體力活動水平、工作日靜坐時間或休息日靜坐時間。結局指標為：（1）體測成績達標與未達標的二分類變量，其劃分標準為：按照《國家學生體質健康標準》將體質測試結果分為不及格、及格、良好和優(yōu)秀4個等級，據此生成新的二分類變量：達標（包括及格、良好和優(yōu)秀3個等級）與未達標（不及格等級）。（2）功能動作達標與未達標的二分類變量，其劃分標準為：依據Cook等[9]提出的FMS中4個評分等級生成新的二分類變量：達標（3分）與未達標（0、1和2分）。

2 ?結果與分析

2.1 ?大學生體力活動水平與功能動作、身體素質表現(xiàn)概況

大學生體力活動水平為（2 125.3±2 114.8） Mets，體力活動不足的人數比例為12.9%，工作日靜坐時間為（360.8±185.4） mins/d，休息日靜坐時間為（328.2±195.1） mins/d，男、女生之間無顯著差異。大學生身體形態(tài)和身體素質方面，BMI未達標率（>28 kg/m2）為8.6%，各項身體素質的未達標率（即不及格率）分別為：肺活量5.2%、坐位體前屈11.2%、立定跳遠21.6%、50 m跑6.9%、中長跑8.6%、引體向上74.0%、仰臥起坐6.3%。FMS測試的總分為15.9±2.6，各項功能動作的未達標率（<3分）分別為：深蹲73.3%、跨欄步53.5%、直線弓箭步48.3%、肩部靈活性27.6%、主動直腿上抬44.8%、軀干穩(wěn)定性俯臥撐61.2%、旋轉穩(wěn)定性89.7%（見表1）。

2.2 ?大學生體力活動水平與身體素質、功能動作表現(xiàn)的相關性

表2、表3顯示，大學生體力活動水平與功能動作直線弓箭步的評分呈非常顯著正相關（r =0.188，P<0.01），與立定跳遠成績、主動直腿上抬及旋轉穩(wěn)定性的評分均呈顯著正相關（r分別為0.127、0.113和0.122，P<0.05），而與50 m跑成績呈顯著負相關（r =-0.175，P<0.05）。同時，男大學生體力活動水平與直線弓箭步評分呈非常顯著正相關（r =0.198，P<0.01），與旋轉穩(wěn)定性評分呈顯著正相關（r =0.130，P<0.05）;女大學生體力活動水平與肺活量呈顯著正相關（r =0.375，P<0.05）。大學生工作日靜坐時間與肺活量呈顯著負相關（r =-0.220，P<0.05），且女大學生工作日靜坐時間與肺活量呈顯著負相關（r =-0.417，P<0.05）。大學生休息日靜坐時間與直線弓箭步評分呈非常顯著負相關（r =-0.158，P<0.01），且男大學生休息日靜坐時間與直線弓箭步評分呈非常顯著負相關（r =-0.165，P<0.01），女大學生休息日靜坐時間與仰臥起坐成績呈非常顯著負相關（r =-0.442，P<0.01）。

2.3 ?ROC曲線法建立大學生健康體力活動水平和適宜靜坐時間

ROC曲線，即受試者工作曲線，是評價診斷性實驗優(yōu)劣及確定臨界值的一種方法。有研究指出在體質與健康促進研究中，只要數據為連續(xù)變量或有序分類變量，需要對結果判斷正確與否以及確定臨界值時，都可以使用ROC曲線[12]。本研究以體力活動水平、工作日靜坐時間或休息日靜坐時間為診斷指標，以顯著相關的體質測試或功能動作指標為結局指標，采用ROC曲線法得出體力活動水平和靜坐時間的臨界值。為保證所得臨界值的有效性，ROC曲線需滿足2個條件：（1）曲線下面積AUC≥0.65，且P<0.05;（2）敏感性≥0.5，特異性≥0.5。據此對分析結果（見表4）進行篩選，可分別建立大學生直線弓箭步、主動直腿上抬達標的體力活動水平臨界值，肺活量達標的工作日靜坐時間臨界值，直線弓箭步達標的休息日靜坐時間臨界值，以及男性大學生直線弓箭步達標的體力活動水平、休息日靜坐時間臨界值（見圖1）。

3 ?討論

本研究發(fā)現(xiàn)大學生的平均體力活動水平為2 125.3 Mets，屬于中等水平，但仍有12.9%的學生處于體力活動不足狀態(tài)，靜坐時間平均為工作日394 mins/d，休息日328 mins/d。隨著社會經濟的發(fā)展，我國大學生的休閑娛樂方式發(fā)生了很大變化，使用手機、電腦等的屏幕時間增加[13]，一方面導致日常體力活動量減少，以往有關清華大學1 414名大學生的體力活動調查研究顯示體力活動不足率為10.8%[14]，略低于本研究;另一方面導致靜坐時間增加，調查顯示上海市成年人靜坐時間平均為424.8 mins/d[15]，略高于本研究。體力活動水平降低及靜坐時間增加嚴重影響大學生每周的能量消耗。

本研究發(fā)現(xiàn)大學生立定跳遠、50 m跑的成績與體力活動水平、肺活量與工作日靜坐時間均具有相關性（P<0.05），采用ROC曲線可確立工作日適宜靜坐時間為≤200 mins/d。大學生體質健康一直是我國關注的熱點問題，最新國民體質監(jiān)測公報顯示大學生的體質繼續(xù)呈下降趨勢[3]。有研究指出扭轉下降趨勢的措施在于將體力活動融入體質評價系統(tǒng)，促使體力活動有益健康的科學證據轉化為公共衛(wèi)生實踐[16]。為此本研究首先調查了大學生體力活動水平與體測成績之間的相關性，并證實大學生體力活動水平與立定跳遠成績呈顯著正相關，與對清華大學1 414名大學生的體力活動調查結果一致[17]，表明體力活動水平影響大學生的爆發(fā)力。肺活量是反映肺通氣功能的重要指標，本研究證實大學生總體及女大學生工作日靜坐時間與肺活量呈顯著負相關，女大學生體力活動水平與肺活量呈正相關，以往研究發(fā)現(xiàn)大學生步行量與肺活量體質量指數呈顯著正相關[18]，表明大學生體力活動水平影響呼吸功能。仰臥起坐是反映腹肌耐力的指標，本研究證實女大學生休息日靜坐時間與仰臥起坐成績呈負相關，表明女大學生休息日靜坐時間影響腹肌耐力。依據體力活動與體測成績的相關性，采用ROC曲線法可以建立肺活量達標大學生工作日的適宜靜坐時間為≤200 mins/d，此指標的AUC為0.811，具有中等診斷價值，且能分辨83.3%（敏感性）的肺活量達標大學生以及80.9%（特異性）的肺活量不達標大學生。

本研究發(fā)現(xiàn)大學生功能動作直線弓箭步、旋轉穩(wěn)定性、主動直腿上抬的評分與體力活動水平、直線弓箭步評分與休息日靜坐時間均具有相關性（P<0.05），采用ROC曲線可分別確立健康體力活動水平為≥1 800 Mets，休息日適宜靜坐時間為≤450 mins/d。FMS設計的目的是調查身體存在的靈活性、穩(wěn)定性和不對稱性等功能動作障礙，進而通過糾正訓練降低運動損傷發(fā)病率。有調查顯示大學生的總體運動損傷發(fā)生率達31.0%，一年隨訪中每1 000 h的體力活動中有2.53起運動損傷事件[19]，表明大學生中存在功能動作障礙的比例較高。雖然許多研究已經證實青少年、大學生的體質與功能動作表現(xiàn)不相關或呈低度相關[20-21]，但是目前尚無大學生體力活動水平與功能動作表現(xiàn)的相關性研究。本研究顯示大學生體力活動水平與功能動作旋轉穩(wěn)定性、主動直腿上抬、直線弓箭步的評分分別呈顯著正相關，其中男大學生體力活動水平與功能動作旋轉穩(wěn)定性、直線弓箭步的評分分別呈顯著正相關，大學生總體及男大學生休息日靜坐時間與功能動作直線弓箭步評分呈非常顯著負相關，表明大學生的體力活動水平和靜坐時間影響其功能動作表現(xiàn)。依據體力活動水平與功能動作的相關性，采用ROC曲線法可以建立大學生直線弓箭步達標的體力活動水平為>1 758 Mets，主動直腿上抬達標的體力活動水平為>1 836 Mets，兩個指標的AUC非常接近，均具有中等診斷價值。為了便于指導大學生健身，可以將大學生的健康體力活動水平確定為≥1 800 Mets，并且采用ROC曲線法建立男大學生直線弓箭步達標的體力活動水平為≥1 821 Mets;同時采用ROC曲線法建立功能動作直線弓箭步達標的大學生總體及男大學生休息日靜坐時間分別為≤450、<400 mins/d，兩指標的AUC為0.670、0.651，診斷價值中等且能分辨76.7%（敏感性）的直線弓箭步達標以及50.0%（特異性）的未達標大學生，同時能分辨78.6%（敏感性）的直線弓箭步達標以及53.5%（特異性）的未達標男大學生。

健康體力活動水平及適宜靜坐時間參考標準的確立均對普通大學生日常健身具有較大的指導意義。步行屬于中等強度體力活動，有研究通過分析大學生步行活動與各項體質指標的相關性，并采用ROC曲線法建立健康步行量參考標準為≥11 000 steps/d[18]，但是步行活動并不能代替包括職業(yè)、家務、交通、休閑在內的日常體力活動。另有研究將92名女大學生分為10 000、12 500和15 000 steps/d的3個步行組，進行24周的運動干預后發(fā)現(xiàn)3組的體重和體脂率均有增加，表明10 000～15 000 steps/d的步行活動不能控制女大學生的體重和體脂率增長，可見步行參考標準的建立不能滿足大學生的健康需要。本研究建立的體力活動水平參考標準涵蓋家務、交通、休閑在內的各種運動強度體力活動，有利于通過改變運動強度提高大學生的體力活動水平。研究發(fā)現(xiàn)體力活動與健康之間存在劑量效應關系，日常體力活動量的減少與多種慢疾病的發(fā)生有關[22]。對超過5萬名美國護士進行的追蹤研究顯示，每天看電視時間增加2 h，則在6年后罹患肥胖和糖尿病的風險分別增加23%和14%[23]。本研究建立的靜坐時間參考標準有利于大學生減少久坐不動的生活方式，預防慢性疾病的發(fā)生。同時，本研究也存在一定的局限性，Youden指數（敏感度+特異性-1）是反應臨界值辨別能力的另一指標，數值越接近1說明臨界值的辨別能力越高[24]，本研究中工作日適宜靜坐時間≤200 mins/d的Youden指數為0.642，具有較高的辨別能力，而體力活動量臨界值的Youden指數分別為0.299和0.241，休息日靜坐時間臨界值的Youden指數為0.372，兩者的辨別能力均不高，因此有待進一步研究發(fā)現(xiàn)相關性較高的指標來確定臨界值。

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