中國人的Heath-Carter 法體型研究

李詠蘭，鄭連斌，張興華，宇克莉，于會新

（1.內(nèi)蒙古師范大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，呼和浩特 010022；2.內(nèi)蒙古師范大學(xué)民族學(xué)人類學(xué)學(xué)院，呼和浩特 010022；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)校生物多樣性保護與可持續(xù)利用重點實驗室，呼和浩特 010022；4.天津師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，天津 300387；5.天津師范大學(xué)天津市動物多樣性保護與利用重點實驗室，天津 300387）

體型與健康和疾病息息相關(guān).目前，已經(jīng)有多種比較成熟的體型評價方法，其中Heath-Carter 體型法是學(xué)術(shù)界最常用的體型評價方法，適用于大樣本的體型研究.

體型評價在很多領(lǐng)域有應(yīng)用價值.Williams 等[1]研究了體型與男性冠狀動脈疾病的關(guān)系.Zhao 等[2]分析了不同體型的胸腔腫瘤患者在放射治療中的差異.

一些學(xué)者研究了兒童和青少年的體型.Carter 等[3]發(fā)現(xiàn)7～16 歲少年每年的平均體型不同，主要表現(xiàn)為中胚層體型和外胚層體型出現(xiàn)率顯著增加. Katzmarzyk等[4]認(rèn)為少年兒童的代謝適應(yīng)性（甘油三酯、膽固醇和血糖水平）可以通過Heath-Carter 體型法的相關(guān)理論來解釋.文獻(xiàn)[5]的研究表明，青少年對體型的開放態(tài)度存在顯著的性別差異.

隨著年齡增長，人的生理狀態(tài)發(fā)生變化，體型也會發(fā)生改變，人類這種體型的變化是具有一定共性的.相關(guān)學(xué)者對我國一些族群，如蒙古族[6]、佤族[7]、克木人[8]、云南漢族[9]、遼寧漢族[10]、廣西漢族[11]等進(jìn)行了Heath-Carter 法的體型研究，但多數(shù)研究是對單個族群體型的報道.近年來，本研究團隊測量了大量中國人的體質(zhì)數(shù)據(jù)，本文擬探討中國人的體型特點及其隨年齡增長發(fā)生的規(guī)律性變化，以揭示中國人的體型特征全貌，為準(zhǔn)確評價中國人的生長發(fā)育和營養(yǎng)狀況以及促進(jìn)身體健康提供數(shù)據(jù)參考.

1 研究對象與方法

2009 年至2019 年，研究團隊對我國的115個族群進(jìn)行了10 項體質(zhì)指標(biāo)的測量（少部分族群的數(shù)據(jù)于2009 年前獲得）.使用人體測高儀（精度1mm）測量身高，使用電子人體秤（精度0.1 kg）測量體質(zhì)量，使用彎腳規(guī)（精度1 mm）測量肱骨內(nèi)外上髁間徑和股骨內(nèi)外上髁間徑，使用皮褶厚度計（精度0.5 mm）測量肱三頭肌皮褶、肩胛下皮褶、髂前上棘皮褶和小腿內(nèi)側(cè)皮褶，使用軟尺（精度1 mm）測量小腿圍和上臂最大圍.采用隨機取樣方法確定測量對象，被測者均為無身體殘疾、世居當(dāng)?shù)? 代以上的本族群成人. 測量總?cè)藬?shù)為63 449 例（男性29 418 例，女性34 031 例），年齡范圍為18～96 歲，男性和女性的平均年齡分別為（47.0±15.9）歲和（47.4±15.2）歲.測量地的地理坐標(biāo)范圍為東經(jīng)70.02°（喀什市）至126.62°（哈爾濱市），北緯18.78°（五指山市）～51.34°（額爾古納市），基本覆蓋了我國主要地區(qū).

測量嚴(yán)格按照《人體測量方法》[12]進(jìn)行.本研究遵循《赫爾辛基宣言》中的基本原則，立項前已獲得依托單位的倫理審批同意.測量遵循知情同意原則，與每位被測者簽訂知情同意書，保證每位被測者的知情權(quán).測量前對研究組所有成員進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容包括測量技術(shù)、生物倫理、信息保密等，并在測量前對測量儀器進(jìn)行校正，以保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及被測者的個人信息不泄露.

將樣本分為18～29 歲組、30～39 歲組、40～49 歲組、50～59 歲組、60～69 歲組、70～79 歲組和80～96 歲組共7個年齡組. 男性7個年齡組的樣本量依次為4 788 例、5 341 例、6 227 例、6 127 例、4 409 例、2 177例和349 例，女性7個年齡組的樣本量依次為4 936例、6 042 例、7 479 例、7 631 例、5 350 例、2 181 例和412 例.

使用Excel2003 軟件計算內(nèi)因子、中因子、外因子、體型圖上的平面直角坐標(biāo)（X、Y）、身高體質(zhì)量比值（height weight ratio，HWR）、體型位置均數(shù)（somatotype attitudinal mean，SAM）. 內(nèi)因子反映身體的相對肥胖程度；中因子反映身體的肌肉和骨骼的發(fā)達(dá)程度；外因子反映身體的線性程度，即苗條程度. 應(yīng)用SPSS17.0 軟件處理數(shù)據(jù)，采用線性相關(guān)性分析研究3個因子值與年齡的關(guān)系；采用單因素方差分析研究年齡組間差異；對7個年齡組的3個因子值進(jìn)行主成分分析.

本研究測量的族群、地點及測量時間見表1.

表1 測量的族群、地點及測量時間Tab.1 Measured ethnic groups，locations and time of measurement

2 結(jié)果

2.1 中國人的體型

男性和女性7個年齡組的內(nèi)因子、中因子、外因子、體型圖上的坐標(biāo)、HWR 和SAM 見表2.由表2 可見，男性的內(nèi)因子值為18～29 歲組最小（3.6），30～39歲組增大到4.2，之后維持在4.2，80～96 歲組的內(nèi)因子值為4.1；中因子值為18～29 歲組最?。?.5），30～39歲組增大到5.2，之后中因子值維持在5.1～5.3，80～96歲組的中因子值為4.9；外因子值為18～29 歲組最大（2.7），30～39 歲組減小到1.7，之后在1.7 左右波動.總體上看，男性體型在30 歲以后出現(xiàn)明顯的變化，脂肪、肌肉和骨骼量增多，身體線性度下降，80 歲以后又出現(xiàn)脂肪、肌肉和骨骼量減少，身體線性度上升.可以認(rèn)為男性體型的變化有2個年齡節(jié)點，分別為30 歲和80 歲.

表2 男性和女性7個年齡組的體型指標(biāo)(Mean±SD)Tab.2 Somatotype indexes of males and females of seven age groups(Mean±SD)

HWR 值越大，說明身體充實度越小. 由表2 可見，男性在18 歲至50 歲身體充實度增加，50 歲以后充實度略有下降. SAM 反映個體間體型值的離散程度，SAM 值越大，說明離散度越高.男性18～29 歲組的離散度最小，30～39 歲組和40～49 歲組的離散度最大，50 歲以后離散度略有減小，80 歲以后離散度略增大.

男性7個年齡組以及合計數(shù)據(jù)均為偏內(nèi)胚層的中胚層體型，這與中國摩梭人男性[13]、浙江鄉(xiāng)村漢族男性[14]、云南布朗族男性[15]一致，與蘭州市漢族男性[16]（內(nèi)胚層-中胚層均衡體型）不同，與云南蒙古族男性[17]（均衡的中胚層體型）也不同.

女性的內(nèi)因子值為18～29 歲組最小（5.1），40～49歲組增大到5.9，60 歲以后內(nèi)因子值減小，80～96 歲組內(nèi)因子值減小到最小值（4.9）；中因子值為18～29歲組最?。?.8），40～49 歲組增大到5.0，之后保持穩(wěn)定，80 歲以后中因子值減??；外因子值為18～29 歲組最大（2.3），40～49 歲組減小到1.1，之后保持穩(wěn)定，80歲以后外因子值增大.總體上看，女性在40 歲左右體型變化比較明顯，脂肪、肌肉和骨骼量開始增多，身體線性度下降，80 歲以后脂肪、肌肉和骨骼量減少，身體線性度上升.所以女性體型的變化也有2個年齡節(jié)點，分別為40 歲和80 歲.女性的身體充實度在40～49 歲組達(dá)到最大，之后略有下降.

女性18～69 歲的5個年齡組（70～96 歲的2個年齡組為內(nèi)胚層-中胚層均衡體型）以及合計數(shù)據(jù)均為偏中胚層的內(nèi)胚層體型，這與蘭州市漢族女性[16]、云南布朗族女性[15]一致，而與摩梭人女性[13]、浙江鄉(xiāng)村漢族女性[14]、云南蒙古族女性[17]（均為內(nèi)胚層-中胚層均衡體型）不同.

體型指標(biāo)的性別間比較結(jié)果顯示，女性的內(nèi)因子值和SAM 值大于男性（u值分別為149.16 和71.37，P＜0.01），但中因子值、外因子值和HWR 值小于男性（u值分別為15.61、24.62 和32.87，P＜0.01）.也就是說，與男性相比，女性的體脂較多，肌肉和骨骼含量較少，身體線性度較小，身體充實度較大.摩梭人的體型研究結(jié)果[13]表明女性的體型分布比男性集中，但本研究顯示女性的體型分布比男性更離散.

2.2 中國人體型與年齡的關(guān)系

在以往研究中探討體型的3個因子與年齡的關(guān)系時，發(fā)現(xiàn)不同族群得到的結(jié)果不一致.如，李詠蘭等[14]發(fā)現(xiàn)，浙江鄉(xiāng)村漢族的內(nèi)因子值和中因子值與年齡呈正相關(guān)（P<0.01），外因子值與年齡呈負(fù)相關(guān)（P<0.01）；董文靜等[15]發(fā)現(xiàn)，布朗族男性和女性的3個因子值與年齡均不相關(guān)（P>0.05），男性的3個因子值的年齡組間差異均不具有統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）.這種研究結(jié)果的不一致性可能與樣本量的大小有一定關(guān)系.

男性和女性的3個因子值與年齡的相關(guān)分析見表3.由表3 可見，男性和女性3個因子值的年齡組間差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義，男性和女性的內(nèi)因子值和中因子值均與年齡呈正相關(guān)，外因子值與年齡呈負(fù)相關(guān).這表明，隨著年齡增長，男性和女性的脂肪、肌肉和骨骼量增多，身體線性度下降.

表3 男性和女性3個因子值與年齡的相關(guān)系數(shù)及年齡組間單因素方差分析Tab.3 Correlation coefficients of three factors with age of males and females and one-way analysis of variance among age groups

2.3 中國人13種體型的分布

男性13種體型的分布情況見表4.由表4 可見，男性偏內(nèi)胚層的中胚層體型的出現(xiàn)率最高（40.3%），其次為內(nèi)胚層-中胚層均衡體型（16.2%）和偏中胚層的內(nèi)胚層體型（14.5%），這3種體型出現(xiàn)率之和達(dá)到71.0%，其他10種體型的出現(xiàn)率很低.浙江鄉(xiāng)村漢族男性出現(xiàn)率最高的3種體型[14]與本文一致.

表4 男性13種體型的分布Tab.4 Classification of 13 somatotype of males

女性13種體型的分布情況見表5.

表5 女性13種體型的分布Tab.5 Classification of 13 somatotype of females

由表5 可見，女性偏中胚層的內(nèi)胚層體型的出現(xiàn)率最高（49.1%），其次為內(nèi)胚層-中胚層均衡體型（19.3%）和偏內(nèi)胚層的中胚層體型（17.8%），這3種體型出現(xiàn)率之和達(dá)到86.2%，其他10種體型的出現(xiàn)率很低.浙江鄉(xiāng)村漢族女性出現(xiàn)率最高的3種體型[14]與本文一致.

2.4 中國人7個年齡組的3個因子值的主成分分析

對男性和女性7個年齡組的內(nèi)因子值、中因子值和外因子值進(jìn)行主成分分析.

男性的主成分分析結(jié)果顯示，前2個主成分的貢獻(xiàn)率分別為97.761%和2.217%，累計貢獻(xiàn)率達(dá)到99.978%.PCⅠ載荷值較大的指標(biāo)為外因子（-0.999）、中因子（0.986）和內(nèi)因子（0.981），PCⅠ值越大，身體線性度越小，肌肉和骨骼越發(fā)達(dá)，身體脂肪含量越高.PCⅡ載荷值較大的指標(biāo)為內(nèi)因子（0.196），PCⅡ值越大，身體脂肪含量越高.由于PCⅠ的貢獻(xiàn)率非常大，所以主要考慮PCⅠ值的大小.

男性的主成分分析散點圖見圖1. 由圖1 可見，40～49 歲組和50～59 歲組的PCⅠ值最大，其次是30～39 歲組和60～69 歲組，70～79 歲組的PCⅠ值較小，80～96 歲組和18～29 歲組的PCⅠ值小.總體上看，在40 歲以后，隨著年齡增長，PCⅠ值呈下降趨勢，即身體線性度變大，肌肉和骨骼量減少.考慮到隨著年齡增長，PCⅠ值減小，而PCⅡ值增大，所以總體上身體脂肪含量變化不大.

圖1 男性的主成分散點圖Fig.1 Scattered plots of principal component analysis of males

男性18～29 歲組的PCⅠ值很小，30～39 歲組明顯增大，之后幾個年齡組的PCⅠ值雖有變化，但變化幅度不大，80～96 歲組的PCⅠ值又明顯減小. 所以圖1 顯示30 歲左右和80 歲左右是男性體型變化的節(jié)點.80～96 歲組和18～29 歲組的PCⅠ值均小，但二者情況不同.80～96 歲組的PCⅠ值小是由于身體衰老造成的，18～29 歲組則是由于一部分樣本身體發(fā)育不足導(dǎo)致的.18～29 歲組的位點距離其他6個年齡組較遠(yuǎn)，反映了剛步入成年的男性中一部分人身體還沒有達(dá)到完全成熟階段，肌肉和骨骼尚不發(fā)達(dá)，身體脂肪含量還較低.

女性的主成分分析結(jié)果顯示，前2個主成分的貢獻(xiàn)率分別為80.907%和18.733%，累計貢獻(xiàn)率達(dá)到99.640%.PCⅠ載荷值較大的指標(biāo)為外因子（-0.969）、中因子（0.958）和內(nèi)因子（0.756）.PCⅡ載荷值較大的指標(biāo)為內(nèi)因子（0.655）.

女性的主成分分析散點圖見圖2. 由圖2 可見，30～39 歲組的PCⅠ值大于18～29 歲組，即從18 歲到39 歲，身體線性度減小，肌肉和骨骼量增多，身體脂肪含量增大.40～79 歲的4個年齡組的PCⅠ值相對接近，且處于較大水平，80～96 歲組的PCⅠ值又明顯減小，即80 歲以后身體線性度增大，肌肉和骨骼以及身體脂肪含量減小.所以圖2 顯示40 歲左右和80 歲左右是女性體型變化的節(jié)點.另外，30～39 歲組與80～96 歲組的PCⅠ值接近，但PCⅡ值差別很大，說明這2個年齡組的身體線性度、肌肉和骨骼量接近，但30～39 歲組的身體豐滿程度遠(yuǎn)大于80～96 歲組.

圖2 女性的主成分散點圖Fig.2 Scattered plots of principal component analysis of females

3 討論

3.1 中國人體型的特點

與男性相比，女性的體脂較多，肌肉和骨骼含量較少，身體線性度較小，身體充實度較大.總體上，隨著年齡增長，中國人的內(nèi)因子值和中因子值增大，外因子值減小. 男性偏內(nèi)胚層的中胚層體型出現(xiàn)率最高，女性偏中胚層的內(nèi)胚層體型出現(xiàn)率最高.

30 歲左右和80 歲左右是男性體型變化的年齡節(jié)點，40 歲左右和80 歲左右是女性體型變化的年齡節(jié)點.本研究的體型資料樣本量較大，年齡分組較細(xì)，包括了70～79 歲組和80～96 歲組，所以能夠顯示出80 歲左右體型變化的年齡節(jié)點.

男性體型在30 歲以后出現(xiàn)明顯的變化，脂肪、肌肉和骨骼量增多，身體線性度下降.女性在40 歲以后出現(xiàn)體脂較多，骨骼、肌肉較為發(fā)達(dá)，體型較為豐滿的變化. 男性的內(nèi)因子值和中因子值與年齡呈正相關(guān)，外因子值與年齡呈負(fù)相關(guān)，女性亦如此.隨著年齡增長，男性和女性的體脂均增多.從內(nèi)因子值看，男性18～29 歲組為3.6，30～39 歲組則上升到4.2，女性18～29 歲組為5.1，40～49 歲組則上升到5.9.應(yīng)該說中國成年人內(nèi)因子值的上升速度還是很快的.這可能成為中國人健康的隱患，體脂多會造成高脂血癥、高血壓、糖尿病的發(fā)病率上升，需要引起全社會的關(guān)注.

有研究發(fā)現(xiàn)人的肌肉量隨年齡增長而下降[18-19].本研究得到中因子值與年齡呈正相關(guān)，與以往的一些研究結(jié)果不一致.這可能與樣本的年齡結(jié)構(gòu)有關(guān).男性18～29 歲組的中因子值為4.5，30～39 歲組上升到5.2，40～59 歲中因子值維持在比較高的水平，50 歲以后中因子值由5.3 逐漸下降到4.9.將18～96 歲的中因子值的全部樣本與年齡進(jìn)行相關(guān)分析，則得到二者正相關(guān)，如果不考慮18～29 歲組，只進(jìn)行30 歲以后6個年齡組的相關(guān)分析，可能就會出現(xiàn)二者負(fù)相關(guān)的結(jié)果.

3.2 中國人13種體型的分布

男性為偏內(nèi)胚層的中胚層體型，出現(xiàn)率最高的3種體型依次為偏內(nèi)胚層的中胚層體型、內(nèi)胚層-中胚層均衡體型、偏中胚層的內(nèi)胚層型.女性69 歲以前（70歲以后為內(nèi)胚層-中胚層均衡體型）以及合計數(shù)據(jù)均為偏中胚層的內(nèi)胚層體型，出現(xiàn)率最高的3種體型依次為偏中胚層的內(nèi)胚層體型、內(nèi)胚層-中胚層均衡體型、偏內(nèi)胚層的中胚層體型.

Malina 等[20]研究了無明顯疾病的健康成年人心血管危險因素（高血壓、高血糖、高血脂）與體型的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)內(nèi)胚層體型傾向于與老年女性的危險因素呈正相關(guān)，而外胚層體型傾向于與老年男性的危險因素呈負(fù)相關(guān).Hamid 等[21]認(rèn)為內(nèi)胚層-中胚層均衡體型是影響心肺系統(tǒng)平衡的一個因素.杜慧敏等[22]對門巴族、珞巴族和夏爾巴人的研究發(fā)現(xiàn)，體脂率、內(nèi)臟脂肪等級、腰圍與血壓的相關(guān)性較高.因此，減少內(nèi)臟脂肪和腰圍可以降低高血壓的發(fā)生率.

從體型分布看，中國男性和女性的體型比較勻稱，但隨著年齡增長，內(nèi)因子值的快速升高應(yīng)該引起注意.

3.3 中國人與國外其他族群體型的比較

本文得到中國男性的體型值為4.1-5.1-1.8.目前已有部分國外族群男性體型數(shù)據(jù)的報道.俄羅斯中部農(nóng)村地區(qū)男性的體型值為2.6-5.1-2.1[23]，印度Spitians 人男性為3.0-4.8-2.5[24]，印度西北部Garhwali男性為3.0-3.7-3.1[25]，加拿大男性為3.9-5.2-1.9[26]，英國男性為3.5-5.5-1.7[26]，因紐特人男性為3.4-5.9-1.3[26]. 計算中國男性與其他族群體型值的空間距離SAD，得到中國人與俄羅斯人的SAD 為1.53，與印度Spitians 人為1.34，與印度西北部人為2.26，與加拿大人為0.24，與英國人為0.73，與因紐特人為0.62. 中國男性體型與加拿大人最接近，其次與因紐特人和英國人比較接近，與印度人和俄羅斯人差距較大.比較不同族群男性體型的3個因子值，發(fā)現(xiàn)中國男性的內(nèi)因子值較大，中因子值低于因紐特人和英國人，與俄羅斯人和加拿大人接近，高于印度人，外因子值較低，低于俄羅斯人和印度人，與加拿大人和英國人接近，高于因紐特人.這表明中國男性的體脂較多，肌肉和骨骼欠發(fā)達(dá)，身體線性度較小.

中國女性的體型值為5.7-4.8-1.3，俄羅斯中部農(nóng)村地區(qū)女性的體型值為4.6-5.7-1.2[23]，因紐特人女性為6.4-4.8-0.8[26]，巴布亞新幾內(nèi)亞馬魯伊人女性為3.1-4.5-2.5[27].中國女性與俄羅斯人的SAD 值為1.43，與馬魯伊人為2.88，與因紐特人為0.86，表明中國女性體型與因紐特人最接近，與俄羅斯人差距較大.在4個族群中，中國女性的體脂較多，肌肉和骨骼發(fā)達(dá)程度中等，身體線性度中等.

3.4 體型形成的遺傳因素

來自美國、加拿大、比利時等發(fā)達(dá)國家的研究[28]發(fā)現(xiàn)，遺傳因素在解釋個體體型差異中具有中等或較高的作用. Huygens 等[29]分析了333個比利時佛蘭德家庭的748個兄弟，發(fā)現(xiàn)內(nèi)胚層體型、中胚層體型和外胚層體型的遺傳度分別為67%、97%和86%.Katzmarzyk等[27]對加拿大人的研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)胚層體型、中胚層體型和外胚層體型的遺傳度分別為56%、68%和56%.Saranga 等[30]對莫桑比克人的研究發(fā)現(xiàn)體型變異的30%～40%歸因于遺傳因素，外胚層體型的遺傳度是31%，中胚層體型具有接近中等的遺傳度，內(nèi)胚層體型的遺傳度比較高.總體上看，遺傳因素對體型的影響非常明顯.

從線粒體DNA 單倍群看，中國人主要為M、D、B型，歐美人主要為U、H 型，撒哈拉沙漠以南的非洲人主要為H、L2、L3 型.從Y 染色體DNA 單倍群看，中國人主要為O、D 型，以及少量的C 型，歐美人主要為R1b、R1a、I 型，撒哈拉沙漠以南的非洲人主要為P 型.這表明不同人群的遺傳結(jié)構(gòu)存在差異.遺傳結(jié)構(gòu)不同應(yīng)該是中國人與外國族群體型差異的主要原因.

因紐特人是生活在亞洲、美洲北部的蒙古人種北極類型族群，雖然其生活環(huán)境、飲食成分與中國人不同，但體型卻與中國人比較接近. 因紐特人線粒體DNA 單倍群主要為A、D 型，Y 染色體DNA 單倍群主要為Q、N 型，與中國人差異很大.二者體型接近的原因有待研究.