身體活動(dòng)和睡眠對(duì)中老年人腰背痛的獨(dú)立和聯(lián)合影響研究

李明哲，田一川，王成龍，王晶晶*

1.100061 北京市，國(guó)家體育總局體育科學(xué)研究所 國(guó)民體質(zhì)與科學(xué)健身研究中心

2.241000 安徽省蕪湖市，安徽師范大學(xué)法學(xué)院

腰背痛是常見(jiàn)的骨科疾病之一，指背部第12肋水平以下，臀紋以上區(qū)域的疼痛或不適，可伴有或不伴有腿部的疼痛［1］。2015年，腰背痛的全球患病率約為7.3%，成為世界范圍內(nèi)重要的公共衛(wèi)生問(wèn)題［2］。身體活動(dòng)和睡眠是24 h生命周期的兩個(gè)核心生活方式組成部分，堅(jiān)持充足的身體活動(dòng)和良好的睡眠對(duì)健康至關(guān)重要，且兩者均與腰背痛有關(guān)。已有研究表明，長(zhǎng)期體育鍛煉可以改善腰背部肌肉力量，提高身體柔韌性，預(yù)防腰背痛發(fā)病［3］，規(guī)律的身體活動(dòng)可以通過(guò)調(diào)節(jié)緊張、焦慮等不良情緒提高睡眠質(zhì)量［4］?？偹邥r(shí)間減少會(huì)伴隨機(jī)體對(duì)有害刺激的敏感性增加、內(nèi)源性疼痛抑制過(guò)程減少，增加腰背痛的疼痛感［5］。然而，上述結(jié)果均為基于獨(dú)立研究每種行為對(duì)腰背痛的影響得出的證據(jù)，目前還沒(méi)有證據(jù)表明身體活動(dòng)、睡眠時(shí)間與腰背痛結(jié)果之間的聯(lián)合聯(lián)系。因此，本研究基于2018年中國(guó)健康與養(yǎng)老追蹤調(diào)查（China Health and Retirement Longitudinal Study，CHARLS），探究身體活動(dòng)和睡眠兩大行為要素對(duì)我國(guó)中老年人腰背痛發(fā)病的獨(dú)立影響，以及兩大行為要素與腰背痛發(fā)生之間的聯(lián)合關(guān)系，為行為健康研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究數(shù)據(jù)來(lái)源于2018年CHARLS項(xiàng)目，此項(xiàng)目由北京大學(xué)國(guó)家發(fā)展研究院實(shí)施，調(diào)查對(duì)象為中國(guó)45歲以上中老年人，涵蓋中國(guó)150個(gè)縣級(jí)單位，450個(gè)村級(jí)單位，項(xiàng)目基線(xiàn)調(diào)查起始于2011年，每2年追蹤1次，調(diào)查內(nèi)容主要包括中老年人基本信息、健康狀況、家庭結(jié)構(gòu)、醫(yī)療保險(xiǎn)等內(nèi)容［6］。本研究以2018年CHARLS項(xiàng)目45～69歲中老年人為研究對(duì)象，該項(xiàng)目于2018年全國(guó)追蹤完成時(shí)，共有1.9萬(wàn)人參與此項(xiàng)目。根據(jù)研究需要，排除以下受訪(fǎng)者：一般人口學(xué)特征、健康、行為和身體活動(dòng)以及睡眠相關(guān)信息缺失，最終共納入13 496名研究對(duì)象。CHARLS數(shù)據(jù)倫理審核號(hào)為IRB00001052-11015。

1.2 指標(biāo)選擇

根據(jù)研究需要，一般人口學(xué)特征包括性別、年齡、居住地、教育情況、婚姻情況等，行為相關(guān)信息包括吸煙、飲酒、睡眠時(shí)間、1周身體活動(dòng)情況等。

1.3 相關(guān)定義

1.3.1 腰背痛：腰背痛來(lái)自CHARLS問(wèn)卷中的問(wèn)題選項(xiàng)“您是否經(jīng)常因?yàn)樘弁炊y受？”“身體哪些部位感到疼痛？”將腰背部和/或腰骶部疼痛癥狀定義為腰背痛。

1.3.2 睡眠時(shí)間：睡眠時(shí)間來(lái)自CHARLS問(wèn)卷中的問(wèn)題選項(xiàng)“過(guò)去1個(gè)月內(nèi)，您平均每天晚上真正睡著的時(shí)間大約是幾小時(shí)？”根據(jù)馬冠生等［7］研究，將夜睡眠時(shí)間＜7 h定義為睡眠不足，夜睡眠時(shí)間≥9 h定義為睡眠過(guò)量，結(jié)合本研究需要，將夜間睡眠時(shí)間分為5組，分別為＜6、6～＜7、7～＜8、8～＜9、≥9 h。

1.3.3 身體活動(dòng)：CHARLS問(wèn)卷使用國(guó)際身體活動(dòng)量表（International Physical Activity Questionnaire，IPAQ）短卷，調(diào)查參與者在過(guò)去1周的身體活動(dòng)情況，包含3種強(qiáng)度：低強(qiáng)度身體活動(dòng)（light physical activities，LPA）、中強(qiáng)度身體活動(dòng)（moderate physical activity，MPA）和高強(qiáng)度身體活動(dòng)（vigorous physical activity，VPA）的活動(dòng)頻率以及持續(xù)時(shí)間。并對(duì)身體活動(dòng)情況以梅脫值（metabolic equivalent of energy，MET）為單位進(jìn)行能量消耗的計(jì)算，其中1 MET是指靜息時(shí)消耗的氧氣量（單位：mL·min-1·kg-1）。梁崎等［8］檢驗(yàn)IPAQ短卷在國(guó)人身體活動(dòng)測(cè)量中具有良好的重測(cè)信度和結(jié)構(gòu)效度，其中LPA的MET賦值為3.3，MPA賦值為4.0，VPA賦值為8.0。根據(jù)代謝當(dāng)量計(jì)算公式得出該身體活動(dòng)對(duì)應(yīng)的每周能量消耗=MET賦值×每周頻率×每天時(shí)間，根據(jù)每周身體活動(dòng)總能量消耗將身體活動(dòng)水平分為L(zhǎng)PA（＜600 METs/周）、MPA（600～3 000 METs/周）、VPA（＞3 000 METs/周）［9］。為了體現(xiàn)運(yùn)動(dòng)對(duì)健康的最大收益，加入中高強(qiáng)度身體活動(dòng)（moderate to vigorous physical activity，MVPA），MVPA定義為MPA與VPA的合計(jì)。

1.3.4 吸煙和飲酒：吸煙和飲酒來(lái)自CHARLS問(wèn)卷中的問(wèn)題選項(xiàng)“您吸過(guò)煙嗎？包括香煙、旱煙、用煙管吸煙或咀嚼煙草?！币曰卮馂椤笆恰倍x為吸煙；“在過(guò)去的一年，您喝酒嗎，包括啤酒、葡萄酒、米酒、黃酒或白酒等。喝酒頻率如何？”以“喝酒，每月超過(guò)1次”定義為飲酒。

1.4 模型構(gòu)建與統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

本研究主要目的是檢驗(yàn)身體活動(dòng)、睡眠時(shí)間對(duì)腰背痛的獨(dú)立影響與聯(lián)合影響。其中獨(dú)立影響，使用Logistic回歸和多元線(xiàn)性回歸對(duì)身體活動(dòng)、睡眠時(shí)間與腰背痛的關(guān)系進(jìn)行解釋?zhuān)髯兞抠x值見(jiàn)表1。聯(lián)合影響為構(gòu)建睡眠時(shí)間對(duì)身體活動(dòng)與腰背痛的中介效應(yīng)模型，即身體活動(dòng)是否通過(guò)睡眠時(shí)間影響腰背痛患病。根據(jù)研究目的和數(shù)據(jù)類(lèi)型，參考方杰等［10］和IACOBUCCI［11］提出的中介效應(yīng)檢驗(yàn)流程進(jìn)行檢驗(yàn)。

通過(guò)以下方程描述中介效應(yīng)各變量之間的關(guān)系：

其中，Y為因變量腰背痛，X為自變量身體活動(dòng)，M為中介變量睡眠時(shí)間。方程（1）中c為自變量身體活動(dòng)對(duì)因變量腰背痛的總效應(yīng)，方程（2）中a為自變量身體活動(dòng)對(duì)中介變量睡眠時(shí)間的影響效應(yīng)，方程（3）中c'為自變量對(duì)因變量的直接效應(yīng)，b為中介變量對(duì)因變量的影響效應(yīng)，ab為自變量對(duì)因變量的間接效應(yīng)；e1、e2、e3表示回歸殘差。

對(duì)方程（1）～（3）進(jìn)行估計(jì)，首先檢驗(yàn)身體活動(dòng)對(duì)腰背痛的回歸系數(shù)c是否顯著，其次檢驗(yàn)身體活動(dòng)對(duì)睡眠時(shí)間的回歸系數(shù)a是否顯著，以及身體活動(dòng)對(duì)腰背痛患病的回歸系數(shù)b的顯著性，最后根據(jù)直接效應(yīng)c'的顯著性，進(jìn)一步推斷睡眠時(shí)間在身體活動(dòng)和腰背痛患病之間是否存在中介作用。

因腰背痛為二分變量，故采用方程（4）與方程（5）代替方程（1）和方程（3），同時(shí)中介變量睡眠時(shí)間為5分類(lèi)有序變量，因此方程（2）仍可使用線(xiàn)性回歸。在具有二分類(lèi)變量的中介效應(yīng)模型中，由于a×b不等于c-c'，a×b的值更接近中介效應(yīng)的真值，且具有很好的穩(wěn)健性，故應(yīng)通過(guò)方程（6）中的Z值來(lái)檢驗(yàn)文中的中介效應(yīng)，其中Za=a/SE（a）、Zb=b/SE（b），SE為標(biāo)準(zhǔn)誤。

上述統(tǒng)計(jì)學(xué)分析均采用SPSS 26.0（IBM SPSS，IBM Corp，Armonk，NY，USA）軟件進(jìn)行處理，顯著性水平P＜0.05。

2 結(jié)果

2.1 研究對(duì)象基本特征

本研究在2018年CHARLS項(xiàng)目中篩選45～69歲人群，在排除身體活動(dòng)、睡眠時(shí)間、人口學(xué)特征等信息不全者后，最終共納入樣本量13 496例。其中男6 584例（48.8%），女6 912例（51.2%）；平均年齡（60.6±8.9）歲，男性（60.9±8.8）歲，女性（60.3±8.9）歲；5 269人患腰背痛，腰背痛患病率為39.0%，其中男性2 077例（31.5%），女性3 192例（46.2%）；1 561人（11.6%）每周身體活動(dòng)被定義為L(zhǎng)PA組；11 935人（88.4%）每周身體活動(dòng)被定義為MVPA組；7 704人（57.1%）每晚睡眠時(shí)間＜7 h。

患腰背痛者和無(wú)腰背痛者性別、教育情況、居住地、婚姻情況、吸煙、飲酒、睡眠時(shí)間比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；患腰背痛者和無(wú)腰背痛者身體活動(dòng)量比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見(jiàn)表2。

表2 患腰背痛者和無(wú)腰背痛者基本情況比較［例（%）］Table 2 Comparison of basic information between low back pain and nonlow back pain

2.2 中老年人身體活動(dòng)、睡眠時(shí)間與腰背痛的關(guān)系

運(yùn)用二元Logistic回歸和多元線(xiàn)性回歸的逐步回歸方法，構(gòu)建身體活動(dòng)、睡眠時(shí)間、腰背痛三者之間的相關(guān)模型，結(jié)果表明，身體活動(dòng)、睡眠時(shí)間、腰背痛三者之間顯著相關(guān)（表3）。此外，多重共線(xiàn)診斷結(jié)果顯示，方差膨脹因子＜5，小于臨界值10，排除模型中存在多重共線(xiàn)性問(wèn)題。

表3 中老年人身體活動(dòng)、睡眠時(shí)間與腰背痛回歸分析Table 3 Regression analysis of physical activity，sleep duration and low back pain in middle-aged and elderly people

模型1以二元Logistic回歸檢驗(yàn)各個(gè)控制變量與腰背痛發(fā)病之間的關(guān)系，結(jié)果表明性別、吸煙、居住地和教育程度均與腰背痛發(fā)生有關(guān)（P＜0.01）。模型2以腰背痛為因變量，除了原有控制變量以外，將自變量身體活動(dòng)加入二元Logistic回歸模型中，結(jié)果表明，身體活動(dòng)對(duì)腰背痛的回歸系數(shù)為0.120（P＜0.05），即身體活動(dòng)對(duì)腰背痛發(fā)生具有顯著正向影響。由于睡眠時(shí)間為5分類(lèi)變量，可以視作連續(xù)性變量處理，因此采用多元線(xiàn)性回歸檢驗(yàn)身體活動(dòng)和所有控制變量對(duì)睡眠時(shí)間的影響，以睡眠時(shí)間為因變量，身體活動(dòng)和控制變量為自變量，在考慮控制變量的情況下，身體活動(dòng)對(duì)睡眠時(shí)間的回歸系數(shù)為-0.081（P＜0.05），即身體活動(dòng)對(duì)睡眠時(shí)間具有顯著負(fù)向影響。模型3采用二元Logistic回歸檢驗(yàn)身體活動(dòng)、睡眠時(shí)間以及其他控制變量對(duì)腰背痛的影響，在考慮控制變量的情況下，結(jié)果表明，睡眠時(shí)間對(duì)腰背痛的回歸系數(shù)為-0.220（P＜0.01），即睡眠時(shí)間對(duì)腰背痛有顯著負(fù)向影響。根據(jù)中介效應(yīng)檢驗(yàn)公式，計(jì)算可得Za=-2.250、Zb=-15.714，進(jìn)而得出Z=2.223＞1.96，表明此模型中介效應(yīng)顯著。參考溫忠麟等［12］中介效應(yīng)檢驗(yàn)流程，中介效應(yīng)顯著，但c'不顯著（c'=0.105，P＞0.05），證明睡眠時(shí)間在身體活動(dòng)與腰背痛發(fā)揮中介效應(yīng)，且為完全中介作用。

3 討論

本研究使用2018年CHARLS數(shù)據(jù)分析我國(guó)45～69歲中老年人身體活動(dòng)、睡眠時(shí)間與腰背痛發(fā)病之間的關(guān)系。本研究顯示2018年我國(guó)中老年人群腰背痛患病率為39.0%，高于國(guó)內(nèi)其他研究結(jié)果，如張硯卓等［13］對(duì)2011年CHARLS數(shù)據(jù)分析得出45歲以上中國(guó)人腰痛患病率為18.6%、李巧梅等［14］對(duì)2011年、2013年、2015年CHARLS數(shù)據(jù)追蹤調(diào)查顯示我國(guó)45歲以上人群腰背痛患病率為14.42%，這可能和研究時(shí)間段以及研究對(duì)象年齡段等有關(guān)。此外，研究顯示我國(guó)中老年人群LPA組占比為11.6%、MVPA組占比為88.4%，與王世強(qiáng)等［15］利用2018年CHARLS數(shù)據(jù)調(diào)查我國(guó)老年人LPA組占比14.85%相似。我國(guó)中老年人群睡眠不足占比超過(guò)一半（57.1%），其中時(shí)間＜7 h、6～＜7 h占比分別為33.1%和24.0%，與何向陽(yáng)等［16］基于2015年CHARLS數(shù)據(jù)得出該睡眠時(shí)間占比相似。

身體活動(dòng)與腰背痛的分析結(jié)果表明，身體活動(dòng)強(qiáng)度越大腰背痛患病風(fēng)險(xiǎn)越高。關(guān)于腰背痛與身體活動(dòng)的研究較少，得出的結(jié)論也不盡相同，一項(xiàng)日本研究表明，自報(bào)身體活動(dòng)與腰背痛發(fā)病無(wú)關(guān)［17］；但也有另外兩項(xiàng)研究表明，身體活動(dòng)水平與腰背痛之間遵循U型曲線(xiàn)，身體活動(dòng)過(guò)多或過(guò)少兩個(gè)極端值均會(huì)增加腰背痛的患病風(fēng)險(xiǎn)［18-19］。大強(qiáng)度身體活動(dòng)與高風(fēng)險(xiǎn)腰背痛患病的可能關(guān)聯(lián)因素包括以下2個(gè)可能的原因：（1）郭凱林等［20］基于2011—2018年CHARLS數(shù)據(jù)分析得出，我國(guó)中年人身體活動(dòng)量呈歷年增加的趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)通常被認(rèn)為是健康的保護(hù)因素，許多人把鍛煉作為一種策略來(lái)緩解他們的疼痛，中老年人每天鍛煉量超過(guò)身體活動(dòng)的總負(fù)荷，進(jìn)而會(huì)增加腰背痛的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。（2）中老年群體隨著年齡的增加，伴隨著生理老化表現(xiàn)出最常見(jiàn)的退化性肌肉骨骼疾病，如骨質(zhì)疏松癥、關(guān)節(jié)炎和肌肉減少癥，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可能發(fā)生的損耗，也會(huì)增加腰背痛的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)［21］。

睡眠時(shí)間與腰背痛的分析結(jié)果表明，睡眠時(shí)間與腰背痛呈負(fù)相關(guān)。與KELLY等［22］研究得出的結(jié)果一致，也與國(guó)內(nèi)李巧梅等［15］基于CHARLS數(shù)據(jù)的研究結(jié)果相似。CAMPANINI等［23］研究提出腰背痛與睡眠質(zhì)量呈雙向相關(guān)，腰背痛會(huì)導(dǎo)致睡眠問(wèn)題，進(jìn)而會(huì)增加疼痛，同樣睡眠問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致腰背痛，而疼痛又會(huì)加劇睡眠問(wèn)題。針對(duì)睡眠時(shí)間與腰背痛的可能發(fā)病機(jī)制，現(xiàn)有研究表明，睡眠時(shí)間不足可能導(dǎo)致對(duì)潛在有害刺激的敏感性增加，其機(jī)制是睡眠不足會(huì)誘發(fā)低水平的全身炎癥，而這反過(guò)來(lái)又會(huì)增加敏感性，加劇疼痛和疼痛的維持［24］。

身體活動(dòng)和睡眠是24 h生命周期的兩個(gè)核心生活方式組成部分，也是目前行為學(xué)研究的關(guān)注點(diǎn)。研究結(jié)果表明，高強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)間的身體活動(dòng)會(huì)造成夜晚睡眠時(shí)間縮短，本研究與瑞典一項(xiàng)基于12 638名受試者的研究［25］結(jié)果相似，美國(guó)一項(xiàng)研究也證實(shí)日間更高水平的身體活動(dòng)與晚上更少的睡眠時(shí)間有關(guān)［26］。本研究進(jìn)一步對(duì)兩者與腰背痛的聯(lián)合影響發(fā)現(xiàn)，睡眠時(shí)間在身體活動(dòng)與腰背痛患病中發(fā)揮完全中介效應(yīng)，即高強(qiáng)度身體活動(dòng)所帶來(lái)的腰背痛風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)由睡眠時(shí)間銳減所完全傳遞，充足的睡眠時(shí)間在降低高強(qiáng)度身體活動(dòng)所帶來(lái)的腰背痛發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)中發(fā)揮重要作用。因此，中老年人應(yīng)保持良好的生物節(jié)律，避免熬夜，睡前避免過(guò)度用腦，以及避免濃茶、咖啡等飲品攝入，以保證充足的睡眠時(shí)間降低腰背痛發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。此外運(yùn)動(dòng)是把“雙刃劍”，不足、過(guò)量和不適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)勢(shì)必會(huì)對(duì)身體造成損害。高強(qiáng)度身體活動(dòng)會(huì)引起睡眠時(shí)間減少，也會(huì)增加腰背痛患病風(fēng)險(xiǎn)，提示中老年人在進(jìn)行體育鍛煉時(shí)應(yīng)該根據(jù)自身情況合理安排運(yùn)動(dòng)量。

4 小結(jié)

我國(guó)中老年人中有超過(guò)1/3者患有腰背痛，身體活動(dòng)水平越高或睡眠時(shí)間越短，腰背痛患病風(fēng)險(xiǎn)越高。身體活動(dòng)與睡眠時(shí)間行為間存在此消彼長(zhǎng)的關(guān)系，在兩者與腰背痛的聯(lián)合關(guān)系分析中，睡眠時(shí)間在身體活動(dòng)與腰背痛的關(guān)系中發(fā)揮完全中介效應(yīng)，高強(qiáng)度身體活動(dòng)所帶來(lái)的腰背痛風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)由睡眠時(shí)間銳減所完全傳遞。本研究提示中老年人在進(jìn)行體育鍛煉時(shí)，應(yīng)該根據(jù)自身情況合理安排運(yùn)動(dòng)量，并保持充足睡眠時(shí)間，以降低腰背痛患病風(fēng)險(xiǎn)。本研究存在一定的局限性，首先自我報(bào)告的身體活動(dòng)量、睡眠時(shí)間以及腰背痛受社會(huì)期望和回憶性偏差的影響，會(huì)對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。此外，關(guān)于身體活動(dòng)、睡眠時(shí)間、腰背痛三者之間的機(jī)制以及具體量效關(guān)系尚不明確，在今后的研究中需要較長(zhǎng)時(shí)間隨訪(fǎng)和研究來(lái)探究三者之間的關(guān)系。

作者貢獻(xiàn)：李明哲、王晶晶負(fù)責(zé)本研究構(gòu)思與設(shè)計(jì)，并確定研究的可行性；李明哲、王成龍負(fù)責(zé)論文的撰寫(xiě)與數(shù)據(jù)收集；田一川負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的整理與統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，并對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行相關(guān)解釋?zhuān)煌蹙Ьж?fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校，對(duì)文章整體負(fù)責(zé)。

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