王超 陳佩杰 莊潔 陽國誠 陳榮

1上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院（上海200438）2首都體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)科學(xué)與健康學(xué)院3華東交通大學(xué)體育學(xué)院

加速度計(jì)能較準(zhǔn)確測量自由生活狀態(tài)下的體力活動(dòng)總量、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，且小巧輕便、佩戴舒適性高，在兒童青少年體力活動(dòng)研究中被廣泛應(yīng)用［1］。它通過記錄特定采樣間隔 （epoch）內(nèi)的加速度計(jì)數(shù)（counts），依據(jù)已建立的劃分體力活動(dòng)強(qiáng)度的界值（cut-points），將所對應(yīng)的采樣間隔內(nèi)的體力活動(dòng)劃分為低強(qiáng)度體力活動(dòng) （Light Physical Activity，LPA）、中等強(qiáng)度體力活動(dòng)（Moderate Physical Activity，MPA）和高強(qiáng)度體力活動(dòng) （Vigorous Physical Activity，VPA）等。現(xiàn)有兒童青少年體力活動(dòng)研究采用的采樣間隔從15秒到60秒不等［2-5］，有研究［6，7］指出，采用不同采樣間隔會(huì)影響測量的體力活動(dòng)水平。Vale等［8］針對學(xué)齡前兒童開展的研究顯示，采用5秒采樣間隔所測量的中等及高強(qiáng)度體力活動(dòng)（Moderate-to-Vigorous Physical Activity，MVPA）時(shí)間比60秒采樣間隔多62%。但目前較少有研究探討加速度計(jì)不同采樣間隔測量兒童青少年日常體力活動(dòng)時(shí)間的一致性。因此，本研究通過比較采用1秒、5秒、15秒、30秒、60秒五種加速度計(jì)采樣間隔測量兒童青少年日常體力活動(dòng)時(shí)間的一致性，探討不同采樣間隔的研究結(jié)果是否可比，并確定適宜兒童青少年體力活動(dòng)研究的采樣間隔。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選取江西省贛州市興國縣一所小學(xué)、一所中學(xué)（包括初中、高中）的296名9～18歲在校生進(jìn)行本研究。研究對象身體健康、發(fā)育健全，活動(dòng)正常，能夠正確理解測試要求并配合完成測試。本課題獲得上海體育學(xué)院道德倫理委員會(huì)支持，按照自愿參加原則，測試前向小學(xué)4～6年級、初中1～3年級、高中1～2年級所有在校生及其監(jiān)護(hù)人發(fā)放知情同意書，詳細(xì)介紹本研究目的、過程、獲益、可能帶來的危害及不便，最終296名在校生的監(jiān)護(hù)人簽署了自愿參加測試的同意書。

1.2 測試內(nèi)容

1.2.1 人口統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)

人口統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)包括性別、年齡。依據(jù)研究對象完成體力活動(dòng)測試的時(shí)間及其出生日期計(jì)算年齡，對于測試完成當(dāng)天已過生日者（含當(dāng)天），年齡=測試年－出生年；測試完成當(dāng)天未過生日者，年齡 =測試年－出生年－1。

1.2.2 身高、體重和身高體重指數(shù)（BMI）

采用校正后的電子身高體重計(jì)測量身高、體重。身高以厘米（cm）為單位，體重以千克（kg）為單位，均精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。采用公式體重（kg）/身高平方（m2）計(jì)算BMI。

1.2.3 不同強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間

采用ActiGraph GT3X+型加速度計(jì)（ActiGraph，F(xiàn)t.Walton Beach，USA）測量不同強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間。該型加速度計(jì)體積?。?.6 cm×3.3 cm×1.5 cm），重量輕（19 g），方便攜帶，不影響研究對象的日?；顒?dòng)，且同廠生產(chǎn)的上一代產(chǎn)品（ActiGraph 7164）已經(jīng)過信效度檢驗(yàn)［9］，被證實(shí)能夠捕捉兒童青少年復(fù)雜多變的體力活動(dòng)，是目前廣泛應(yīng)用于兒童青少年體力活動(dòng)評價(jià)的一種傳感器。

測試于2012年3月進(jìn)行。測試前將已完成初始化的加速度計(jì)發(fā)放給研究對象，由研究人員現(xiàn)場指導(dǎo)，用一個(gè)有彈性的帶子戴在右髖部［7］。研究對象被告知需連續(xù)佩戴儀器7天 （包括5個(gè)上學(xué)測試日和2個(gè)周末測試日），除洗澡、游泳、睡覺外不能取下，可進(jìn)行正常學(xué)?；顒?dòng)和日常生活［1］。加速度計(jì)從發(fā)放的第二天凌晨開始記錄數(shù)據(jù)，于第八天由研究人員收回。通過加速度計(jì)自身軟件ActiLife Version 5.5.5下載原始數(shù)據(jù)。

原始數(shù)據(jù)下載后首先對其進(jìn)行有效性篩選：一個(gè)有效的研究數(shù)據(jù)應(yīng)至少包括3個(gè)有效的上學(xué)測試日和1個(gè)有效的周末測試日；一個(gè)有效的上學(xué)測試日或周末測試日指測試當(dāng)天至少有10個(gè)有效佩戴小時(shí)；而有效的佩戴小時(shí)指該小時(shí)內(nèi)無連續(xù)20分鐘及以上的加速度計(jì)零計(jì)數(shù)［10，11］。篩選后的有效原始數(shù)據(jù)應(yīng)用ActiLife Version 5.5.5軟件整合為1秒、5秒、15秒、30秒、60秒五種采樣間隔的加速度計(jì)數(shù)。設(shè)定LPA、MPA、VPA的MET界值分別是2METs、3METs、6METs［12］，依據(jù)Freedson等用ActiGraph加速度計(jì)發(fā)展的兒童青少年能量方程［13］計(jì)算不同年齡研究對象不同強(qiáng)度體力活動(dòng)的加速度計(jì)數(shù)界值。依據(jù)此界值，應(yīng)用ActiLife Version 5.5.5軟件分別將1秒、5秒、15秒、30秒、60秒五種采樣間隔的加速度計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的平均每天LPA、MPA、VPA時(shí)間，并計(jì)算平均每天MVPA時(shí)間（MVPA時(shí)間=MPA時(shí)間+VPA時(shí)間）。

1.2.4 對達(dá)到體力活動(dòng)推薦量的判定

按照世界衛(wèi)生組織（WHO）推薦的兒童青少年每天應(yīng)進(jìn)行不少于60分鐘MVPA的標(biāo)準(zhǔn)［14］，依據(jù)加速度計(jì)測量的MVPA時(shí)間，確定研究對象是否達(dá)到體力活動(dòng)推薦量。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS18.0 for Windows統(tǒng)計(jì)軟件包（SPSS Inc.，Chicago，IL）對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用均數(shù)）和標(biāo)準(zhǔn)差（s）進(jìn)行研究對象的描述性統(tǒng)計(jì)，顯著性水平定為P<0.05。采用單因素重復(fù)測量方差分析 （one-way repeated measures analysis of variance，RMANOVA）比較不同采樣間隔測量的平均每天LPA、MPA、VPA、MVPA時(shí)間的差異，采用Bonferroni事后檢驗(yàn)方法（Bonferroni post hoc）進(jìn)行方差分析后的多重比較，按照Cohen標(biāo)準(zhǔn)［15，16］，確定效應(yīng)量η2達(dá)到0.16、0.06、0.01時(shí)，分別屬于強(qiáng)效應(yīng)、中等效應(yīng)、弱效應(yīng)。Bland-Altman方法［17］用于檢驗(yàn)不同采樣間隔測量的MVPA時(shí)間的一致性程度。采用Kappa檢驗(yàn)判斷不同采樣間隔對于判定研究對象平均每天MVPA時(shí)間是否滿足WHO推薦量的一致性，依據(jù)Kappa值將一致性程度分為極好 （Kappa=0.81～1.0）、良好（Kappa=0.61～0.80），中等（Kappa=0.41～0.60），較差（Kappa=0.21～0.40）和差（Kappa=0.00～0.20）［18］。

2 結(jié)果

2.1 研究對象基本情況

參加本研究的296名學(xué)生，1人因身體原因退出，3人數(shù)據(jù)因加速度計(jì)故障被排除。在292名完成測試的學(xué)生中，251人提供了有效數(shù)據(jù)，被納入最終的數(shù)據(jù)分析。研究對象的基本情況描述見表1，平均年齡13.06歲，男女生人數(shù)相近。其中小學(xué)生96人，初中生98人，高中生57人。

2.2 不同采樣間隔測量的不同強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間的差異

采用1秒、5秒、15秒、30秒、60秒五種加速度計(jì)采樣間隔測量小學(xué)生、初中生、高中生不同強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間的結(jié)果見圖1A-D。

單因素重復(fù)測量方差分析發(fā)現(xiàn)，采樣間隔對于小學(xué)生LPA （F（1.17，111.43）=2277.04，P<0.05，偏η2= 0.96）、MPA （F（1.29，122.85）=266.02，P<0.05， 偏η2= 0.74）、VPA（F（1.62，154.06）=868.92，P<0.05，偏η2=0.90）和MVPA（F（1.47，139.20）=90.10，P<0.05，偏η2=0.49）時(shí)間均有顯著主效應(yīng)，顯示出很強(qiáng)的效應(yīng)作用。事后檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對于LPA、MPA和VPA時(shí)間，五種采樣間隔之間均具有顯著性差異（P<0.05）；對于MVPA時(shí)間，除15秒和60秒、30秒和60秒兩種采樣間隔比較無顯著性差異外，其余各采樣間隔之間具有顯著性差異（P<0.05）。

表1 研究對象的基本情況（±s）

表1 研究對象的基本情況（±s）

???n = 251? ????n = 96? ????n = 98? ????n = 57? ????? 13.06–2.68 12.71–2.36 13.82–1.20 16.49–0.89 ???cm? 150.01–11.85 139.02–7.36 154.40–7.42 160.96–8.77 ???kg? 42.23–10.33 33.69–7.31 44.61–7.35 52.54–6.98 BMI?kg/m? 18.48–2.58 17.27–2.51 18.62–2.18 20.28–2.21 ???%? 51 47.9 49 59.6 ???%? 49 52.1 51 40.4

采樣間隔對于初中生LPA（F（1.05，101.47）=1486.17，P<0.05，偏η2=0.94）、MPA （F（1.14，110.31）=24.02，P< 0.05，偏η2=0.20）、VPA（F（1.19，115.50）=465.92，P<0.05，偏η2=0.83）和MVPA（F（1.16，112.81）=33.86，P<0.05，偏η2=0.26）時(shí)間均具有顯著主效應(yīng)，并且呈現(xiàn)很強(qiáng)的效應(yīng)作用。事后檢驗(yàn)揭示，對于LPA、VPA時(shí)間，五種采樣間隔之間均具有顯著性差異（P<0.05）；對于MPA時(shí)間，除5秒與60秒、15秒與30秒、15秒與60秒、30秒與60秒四種采樣間隔比較無顯著性差異外，其余各采樣間隔之間均有顯著性差異（P<0.05）；對于MVPA時(shí)間，除1秒與5秒、1秒與15秒兩種采樣間隔比較無顯著性差異外，其余各采樣間隔之間均有顯著性差異（P<0.05）。

圖1 采用五種加速度計(jì)采樣間隔測量兒童青少年LPA（A）、MPA（B）、VPA（C）和MVPA（D）時(shí)間的差異

采樣間隔對于高中生LPA（F（1.20，67.32）=896.19，P< 0.05，偏η2=0.94）、MPA（F（1.25，69.85）=6.47，P<0.05，偏η2=0.10）、VPA（F（1.29，72.26）=248.03，P<0.05，偏η2= 0.82）和MVPA（F（1.34，74.94）=9.15，P<0.05，偏η2=0.14）時(shí)間均具有顯著主效應(yīng)，但對MPA時(shí)間和MVPA時(shí)間呈現(xiàn)中等效應(yīng)作用。事后檢驗(yàn)揭示，對于LPA、VPA時(shí)間，五種采樣間隔之間均具有顯著性差異 （P< 0.05）；對于MPA時(shí)間，只有1秒與5秒、1秒與15秒、1秒與30秒三種采樣間隔的比較具有顯著性差異（P< 0.05）。對于MVPA時(shí)間，除1秒與5秒、5秒與60秒、15秒與60秒、30秒與60秒四種采樣間隔比較無顯著性差異外，其余各采樣間隔之間均有顯著性差異（P< 0.05）。

不同采樣間隔之間兩兩比較，與短的采樣間隔相比，長的采樣間隔低估所有研究對象的VPA時(shí)間、高估LPA和MPA時(shí)間，高估小學(xué)生的MVPA時(shí)間，低估初中生及高中生的MVPA時(shí)間。

2.3 不同采樣間隔測量MVPA時(shí)間的一致性檢驗(yàn)

采用Bland-Altman方法分析不同采樣間隔測量小學(xué)生、初中生、高中生MVPA時(shí)間的一致性程度，偏倚 （Bias）和95%一致性界限 （95%limits of agreement）見圖2。對于小學(xué)生，15秒與30秒、15秒與60秒、30秒與60秒的偏倚接近0，95%一致性界限較小。對于初中生和高中生，1秒與5秒、5秒與15秒、15秒與30秒、30秒與60秒的偏倚接近0，95%一致性界限較小。

2.4 不同采樣間隔對于判定研究對象是否達(dá)到MVPA推薦量的一致性檢驗(yàn)

Kappa檢驗(yàn)結(jié)果（表2）顯示，五種采樣間隔兩兩配對，在依據(jù)MVPA時(shí)間判定研究對象是否達(dá)到WHO推薦量方面，對小學(xué)生的判定完全一致；對初中生的判定，除1秒與30秒、1秒與60秒、5秒與30秒、5秒與60秒呈一致性中等，其余均呈一致性極好；對高中生的判定，1秒與5秒、15秒與30秒、30秒與60秒呈一致性極好，1秒與60秒、5秒與60秒呈一致性中等，其余均呈一致性良好。

3 討論

3.1 不同采樣間隔測量LPA、MPA、VPA、MVPA時(shí)間的差異

有研究［9］顯示，加速度計(jì)數(shù)與間接測熱法測得的能量消耗具有中到高度相關(guān)性，證實(shí)加速度計(jì)是測量兒童青少年自由生活狀況下體力活動(dòng)的理想工具。由于早期加速度計(jì)存儲(chǔ)空間的限制，一般采用60秒采樣間隔記錄加速度計(jì)數(shù)，再轉(zhuǎn)化為不同強(qiáng)度體力活動(dòng)持續(xù)時(shí)間。但研究顯示，兒童青少年體力活動(dòng)具有自身的特點(diǎn)，主要由不定時(shí)發(fā)生、間斷性的短期高頻活動(dòng)組成，并且這種活動(dòng)短時(shí)間內(nèi)在高強(qiáng)度和低強(qiáng)度之間轉(zhuǎn)換［19，20］。Bailey等的觀察研究［21］發(fā)現(xiàn)，6～10歲兒童低到中強(qiáng)度的簇集性活動(dòng)平均持續(xù)6秒，高強(qiáng)度的簇集性活動(dòng)平均持續(xù)3秒，并且這兩種活動(dòng)形式中95%的持續(xù)時(shí)間不超過15秒。如果采樣間隔比簇集性活動(dòng)持續(xù)時(shí)間長，或者簇集性活動(dòng)被采樣間隔割裂為兩部分，每一部分有不同強(qiáng)度的活動(dòng)形式，就會(huì)將不同強(qiáng)度體力活動(dòng)的計(jì)數(shù)在采樣間隔內(nèi)進(jìn)行平均，從而可能將高強(qiáng)度體力活動(dòng)錯(cuò)劃為較低強(qiáng)度的體力活動(dòng)，導(dǎo)致簇集性的高強(qiáng)度體力活動(dòng)未被捕捉到，該部分體力活動(dòng)水平被低估。因此，有學(xué)者［7，22］質(zhì)疑采用60秒采樣間隔評估兒童青少年VPA的準(zhǔn)確性，建議采用更短的采樣間隔。

圖2 不同采樣間隔測量小學(xué)生、初中生、高中生MVPA時(shí)間的偏倚和95%一致性界限

本研究發(fā)現(xiàn)，采用加速度計(jì)測量兒童青少年日常生活狀態(tài)下的體力活動(dòng)水平，不同采樣間隔測量的小學(xué)生、初中生、高中生的不同強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間確有差異。與較短采樣間隔相比，較長采樣間隔低估了所有研究對象的VPA時(shí)間，高估了LPA和MPA時(shí)間，高估了小學(xué)生的MVPA時(shí)間，低估了初中生及高中生的MVPA時(shí)間。Nilsson等［7］報(bào)告了與本研究相似的結(jié)果，采用ActiGraph 7164型加速度計(jì)以5秒、10秒、20秒、40秒、60秒五種采樣間隔測量了16名7歲兒童的體力活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)VPA時(shí)間被較長采樣間隔低估，但不同采樣間隔測量的MPA時(shí)間無顯著差異。相反，Rowlands等［6］用RT3型加速度計(jì)采用1秒和60秒兩種采樣間隔，研究了25名7～11歲兒童測量結(jié)果的差異，發(fā)現(xiàn)與1秒采樣間隔比較，60秒采樣間隔高估了MPA和VPA時(shí)間，而LPA和MVPA時(shí)間則無差異，這可能是其研究對象簇集性VPA較多，且強(qiáng)度較大，在一個(gè)采樣間隔內(nèi)雖然與MPA或LPA時(shí)間平均，但因?yàn)閺?qiáng)度較大，所以仍屬于VPA范疇，從而拉長了VPA時(shí)間。需要注意的是，上述研究樣本量均較小（分別為16人和25人），其結(jié)論可能有偏差。本研究在較大樣本量的基礎(chǔ)上，針對小學(xué)生、初中生、高中生三類研究對象的測試結(jié)果基本一致，不同采樣間隔對LPA、MPA、VPA時(shí)間均具有顯著主效應(yīng)，提示欲采用加速度計(jì)準(zhǔn)確測量兒童青少年不同強(qiáng)度體力活動(dòng)水平，宜采用較短采樣間隔，如1秒。McClain等［23］采用ActiGraph加速度計(jì)測量MVPA時(shí)間，以直接觀察作為體力活動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)方法，發(fā)現(xiàn)短采樣間隔產(chǎn)生較小的個(gè)體誤差，推薦采用較短的采樣間隔，所得結(jié)論與本研究一致。

表2 不同采樣間隔判定兒童青少年是否達(dá)到MVPA推薦量的一致性檢驗(yàn)

3.2 不同采樣間隔測量MVPA時(shí)間的一致性

MPA和VPA與健康的關(guān)系較為密切，在體力活動(dòng)研究中，常將MPA與VPA時(shí)間合并為MVPA時(shí)間，作為體力活動(dòng)研究的關(guān)注點(diǎn)。因此，本研究著重分析不同采樣間隔測量MVPA時(shí)間的一致性。Bland-Altman分析發(fā)現(xiàn)，部分采樣間隔（如對于小學(xué)生，15秒與30秒、15秒與60秒、30秒與60秒；對于初中生及高中生，1秒與5秒、5秒與15秒、15秒與30秒、30秒與60秒）在測量MVPA時(shí)間時(shí)雖有差異，但偏差接近0，說明兩種采樣間隔測量的數(shù)據(jù)結(jié)果差異不大，同時(shí)95%一致性界限也比較小，提示上述采樣間隔測量兒童青少年MVPA時(shí)間的一致性較好，采用上述采樣間隔測量的體力活動(dòng)數(shù)據(jù)之間可以進(jìn)行比較分析。小學(xué)生表現(xiàn)為較長采樣間隔測量的數(shù)據(jù)之間具有可比性，而較短采樣間隔測量的數(shù)據(jù)之間不具有可比性，推測可能是由于小學(xué)生相同強(qiáng)度體力活動(dòng)持續(xù)時(shí)間短、不同強(qiáng)度體力活動(dòng)類型轉(zhuǎn)化頻率快；而初中生及高中生相鄰采樣間隔測量的數(shù)據(jù)具有可比性，可能是由于初中生及高中生體力活動(dòng)趨于穩(wěn)定，不同強(qiáng)度體力活動(dòng)類型轉(zhuǎn)化頻率低，采樣間隔對測量初中生及高中生MVPA時(shí)間的影響較小。

3.3 不同采樣間隔對判定兒童青少年是否達(dá)到體力活動(dòng)推薦量的一致性

鑒于體力活動(dòng)與健康的密切關(guān)系，包括我國在內(nèi)的多個(gè)國家均提出了體力活動(dòng)的推薦量。WHO建議兒童青少年每天參加MVPA不少于60分鐘，我國亦在全國范圍內(nèi)推行“陽光體育運(yùn)動(dòng)”，提倡在校學(xué)生每天鍛煉1小時(shí)。能否達(dá)到體力活動(dòng)推薦量，成為衡量一個(gè)國家或地區(qū)體力活動(dòng)水平的重要指標(biāo)。而在我國目前開展的陽光體育運(yùn)動(dòng)中，由于不同地區(qū)、學(xué)校安排“陽光體育1小時(shí)”的內(nèi)容、形式不盡相同，很多學(xué)校將“陽光體育1小時(shí)”分散在早操、課間操、體育課、課外體育活動(dòng)等多個(gè)活動(dòng)時(shí)間，有的學(xué)校甚至連眼保健操也包括在陽光體育中，因此雖然有些學(xué)校聲稱學(xué)生的體育鍛煉時(shí)間達(dá)到了1小時(shí)，但與健康關(guān)系密切的中等及高強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間是否達(dá)到1小時(shí)，難以確定。加速度計(jì)的應(yīng)用為準(zhǔn)確評估兒童青少年體力活動(dòng)達(dá)標(biāo)情況提供了可靠工具。本研究采用Kappa檢驗(yàn)，證實(shí)五種采樣間隔對于判定兒童青少年體力活動(dòng)是否達(dá)到每天1小時(shí)MVPA推薦量的一致性程度較好：其中，小學(xué)生體力活動(dòng)水平比較高，全部達(dá)到每天1小時(shí)MVPA的推薦量，五種采樣間隔對其是否達(dá)到體力活動(dòng)推薦量的判定完全一致；五種采樣間隔對于判定初中生和高中生是否達(dá)到體力活動(dòng)推薦量的一致性亦達(dá)到中等以上。這表明，不同采樣間隔未對兒童青少年是否達(dá)到體力活動(dòng)推薦量的判定產(chǎn)生顯著影響，故在以了解兒童青少年是否達(dá)到體力活動(dòng)推薦量為目的的大范圍調(diào)查中，或者在以加速度計(jì)客觀評價(jià)兒童青少年參與陽光體育運(yùn)動(dòng)的實(shí)施情況時(shí)，可采用較長的采樣間隔（如60秒），以簡化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理。

4 總結(jié)

4.1 測量小學(xué)生體力活動(dòng)時(shí)間，采用15秒與30秒、15秒與60秒、30秒與60秒采樣間隔的研究結(jié)果具有可比性；測量初中生和高中生體力活動(dòng)時(shí)間，采用1秒與5秒、5秒與15秒、15秒與30秒、30秒與60秒采樣間隔的研究結(jié)果具有可比性；判斷研究對象是否滿足體力活動(dòng)推薦量，五種采樣間隔的研究結(jié)果均具有可比性。

4.2 精確測量兒童青少年不同強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間宜采用較短采樣間隔（如1秒），調(diào)查兒童青少年體力活動(dòng)時(shí)間達(dá)到推薦量的情況可采用較長采樣間隔 （如60秒）。

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