采用ROC曲线法建立大学生健康步行量参考标准研究

向剑锋，李之俊

近几年的大学生体质健康测试结果显示，大学生体质状况不容乐观，大学生身体机能和身体素质均有下降的趋势，体力活动不足是影响大学生体质的重要因素［6］。步行是最具代表性的中等强度体力活动，其健身功能已得到广泛的认可［7，22］。计步器可准确监测步行量，研究已证实，日均步行量与心率法、调查问卷法、双标水法（DLW）等方法所测得的日均体力活动量存在中度正相关关系，可通过调查大学生的步行量来分析大学生体力活动水平［2，15］。日本、欧美等国家和地区已使用计步器开展了多项步行调查，并建立了普通成人、儿童等人群的步行量参考标准［10，18，20］。国内已有少数学者使用计步器调查普通成人的步行量，但专门针对大学生步行量的调查研究极少［2－4］。本研究采用计步器调查大学生步行量，并对大学生进行体质健康测试，采用接受者工作特征曲线（ROC曲线）分析大学生步行量与体质状况的关系，建立大学生健康步行量参考标准，以期为指导大学生日常健身、增强大学生体质提供理论依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

随机抽取302名非体育专业在校大学生作为研究对象，其中，男生145人，女生157人。受试者年龄20.7± 0.7岁，身高165.1±7.7 cm，体重57.9±9.4 kg。受试者自愿参加本项研究，研究期间身体健康。

1.2 研究方法

1.2.1 步行量数据采集

采用Omron HJ－113型计步器监测受试者步行量，该计步器是一款压电型计步器，可同时感应身体在垂直轴和水平轴上的震动。研究显示，不同速度步行中该计步器的测量误差始终低于1.5％，步行时，两个计步器同步测量所得数据的组内相关系数（ICC）为0.98，提示该计步器可较好地监测步行量［11］。本研究中，统一将计步器垂直放置在右腿前上方的裤袋中或采用弹性腰带和卡扣将其垂直固定在右髋裤袋高度。受试者需连续佩戴计步器7天，每日起床后即佩戴计步器直至晚上睡觉时取下，研究人员每日采用短信、电话等方式督促受试者按要求佩戴计步器。受试者每日睡觉前须按时间顺序详细记录当日各项体力活动的时间和佩戴计步器的时间段。除洗澡、游泳、午睡等不便佩戴计步器的活动外，若受试者某日在其他低强度活动（如坐着听课）中未佩戴计步器的时间超过1 h，或在其他中、高强度活动（如步行、打球等）中未佩戴计步器的时间超过20 min，则该日的数据无效。每名受试者的无效数据不得超过2天，其中，周末的无效数据不得超过1天，否则该受试者的所有数据均被视为无效。

1.2.2 体质健康测试

在回收计步器的该周周末统一对受试者进行体质健康测试，测试项目包括体型（身高、体重）、肺活量、台阶试验、握力和立定跳远，测试仪器为北京华夏汇海科技有限公司生产的大学生体质健康测试仪，该仪器通过教育部、国家体育总局国体认证中心（NSCC）体育用品质量认证，符合《国家学生体质健康标准》（以下简称《标准》）的器材要求。为保证测试结果的有效性，测试前对测试人员进行统一培训，各测试项目由专人负责测试。学生持各自的体质健康测试IC卡在对应仪器上进行测试，在测试肺活量、握力和立定跳远时，各项目测试3次，两次之间间隔30 s以上；在台阶试验中，受试者测试2次，两次之间至少间隔30 min。仪器自动将各单项最好成绩确定为最终成绩，体质健康测试软件根据相应的评分标准自动计算出各项得分和总分，并划分为不及格、及格、良好和优秀4个等级。评分的等级划分方法如下：59分及以下为不及格，60～74分为及格，75～89分为良好，90分以上为优秀。当台阶指数不及格时，总分最高只有59分。

1.3 数据处理

采用SPSS 15.0统计学软件对数据进行分析处理。以性别、步行量、体质健康测试成绩等参数进行分组，采用独立样本t检验对比各组别之间的步行量和体质水平，采用Pearson相关法分析步行量与体质健康测试结果的相关性，显著性水平为P＜0.05。采用ROC曲线法建立大学生步行量参考标准。

2 研究结果

2.1 大学生步行量概况

统计分析显示，全体受试者的数据均有效，大学生步行量为11 528.9±3 188.4步／天，男、女生步行量之间无显著性差异（P＞0.05）。参考Tudor－Locke等［18］对步行量的分级可见，69.9％的大学生的步行量达到10 000步／天（表1）。

表1 大学生步行量分布情况一览表

2.2 大学生步行量与体质的关系

本研究中，大学生体质健康测试总分为66.7±10.4分，不及格学生占25.2％（76人），男生的体质健康测试成绩略低于女生（P＝0.046）。各单项测试中，握力的不及格率仅为2％，体型、肺活量、台阶试验和立定跳远的不及格率分别为11.9％、28.5％、10.9％和31.1％。

表2显示，大学生步行量与BMI、台阶指数、肺活量体重指数和体质健康测试总分之间存在低度相关性，与握力体重指数和立定跳远成绩无显著相关性。《标准》将大学生体型分为营养不良、较低体重、正常体重、超重和肥胖5个组别，按其他项目的测试成绩将受试者分为不及格、及格、良好和优秀4个组别。统计分析可知，肥胖组步行量明显低于其他组别（P＜0.01，表3）；台阶指数、肺活量体重指数和体质健康测试总分中，不及格组的步行量均明显低于其他组别（P＜0.01，图1）。

表2 步行量与体质健康测试数据之间相关性一览表

表3 不同体型者步行量一览表 （步／天）

2.3 ROC曲线法建立大学生步行量参考标准

本研究采用ROC曲线法分析大学生步行量与各项体质健康测试成绩的关系，根据《标准》对不同项目测试成绩的分级建立步行量切点（单位：步／天）。为保证所建切点的有效性，步行量切点需满足以下条件：1）曲线下面积（AUC）大于0.7；2）特异性大于敏感度；3）Youden指数（敏感度＋特异性－1）达到最大值［8］。ROC曲线分析结果显示，可分别建立台阶指数及格、肺活量体重指数及格和体质健康测试总分及格所对应的步行量切点（表4）。

图1 台阶指数、肺活量体重指数和体质健康测试总分各组别步行量示意图

表4 ROC曲线分析结果一览表

图2 ROC曲线法建立台阶指数及格步行量切点示意图

图3 ROC曲线法建立肺活量体重指数及格步行量切点示意图

图4 ROC曲线法建立体质健康测试总分及格步行量切点示意图

3 分析与讨论

体力活动与健康的关系是近年体质健康促进的研究热点之一，步行是最具代表性的体力活动，多个研究证实，采用计步器所监测的日均步行量与日均体力活动量存在中度正相关，与每日静坐时间存在中度负相关，步行量可在一定程度上反映日常体力活动量［2，15］。国内部分学者曾使用计步器进行步行量调查，雒生杰等［4］的调查显示，男性中青年平均步行量为9 281步／天，女性中青年为10 511步／天；李之俊的调查显示［3］，上海市企事业单位男、女青年的平均步行量分别为7 866.5步／天和7 554.1步／天。本次步行量调查显示，大学生的平均步行量达11 528.9步／天，提示大学生具有较高的体力活动水平，这可能与大学生群体独特的生活行为习惯有关。

为调查大学生体质健康状况，督促大学生参加运动锻炼，教育部、国家体育总局共同开发研制了《标准》，并要求大学生每年参加一次体质健康测试。《标准》较科学地评价体质健康测试结果，较好地反映大学生体质水平［9］。本研究中，大学生体质健康测试总分均值仅为66.7，肺活量和立定跳远的不及格率最高，体型和台阶试验次之。这一结果提示，大学生体质状况不容乐观，心肺机能和下肢爆发力是大学生体质的薄弱环节。对步行量与体质健康测试各项目成绩的相关性分析显示，步行量与BMI、肺活量体重指数、台阶指数和体质健康测试总分都存在显著相关性，总体上看，有“步行量较低者体质健康测试成绩较差”的趋势。可见，步行等体力活动不足是部分大学生体质较差的重要因素。

体力活动不足是超重和肥胖的重要致病因素，步行等日常体力活动可增加机体的能量消耗，有效控制体重的增长［7］。有研究证实，步行量与BMI存在一定程度的负相关，相关系数介于－0.25～－0.50［4，19，21］。本研究发现，肥胖组的步行量明显低于其他组别，男、女大学生步行量与BMI的相关系数分别为－0.20和－0.16（P＜0.05），与上述研究结果相似。Tudor－Locke等［19］曾以BMI＝25为切点建立预防超重的步行量标准，结果显示，10 000步／天和12 000步／天可分别作为50～59.9岁女性和青年人预防超重的最低步行量标准，但这些参考标准的预测准确率不足20％。由于大学生体型与步行量的相关性较低，本研究无法根据大学生的体型建立健康步行量标准。

心肺机能是体质的重要组成部分，《标准》中台阶指数和肺活量体重指数的成绩在体质健康测试总分中的权重较大。体力活动不足是心肺机能水平较低的重要原因，长期进行步行等有氧锻炼可提高最大摄氧量（˙VO2max），降低安静心率，增强心力储备，提高心肌收缩能力和心脏的工作效率［1，5］。美国运动医学学院（ACSM）建议，成年人每周至少5天参加30 min中等强度体力活动以提高心肺功能，折合为步行量约为3 000～4 000步／天［12］。本研究发现，大学生心肺机能水平较低，台阶指数和肺活量体重指数不及格组的步行量均明显低于及格组、良好组和优秀组。可见，对于体力活动较少的大学生，增加步行量是一个提高心肺机能的有效途径。

建立健康步行量标准可增强人们的步行意识，提高体力活动量，对增强国民体质有益。日行1万步已经成为一个被广泛认同的步行量标准，但这一标准并不一定适宜于所有人群。Tudor－Locke等［18］曾指出，“日行1万步”的标准对老年人可能要求过高，但对儿童和青少年而言要求太低。美国医学学会（IOM）也建议，成人每天需进行至少60 min中等强度运动，折算为步行量大约为11 000～13 000步［17］。从大学生步行量分布上看，70％的大学生步行量达到10 000步／天，接近50％的大学生步行量超过12 500步／天。对大学生体质健康测试总分进行分组比较可见，及格组、良好组和优秀组的平均步行量都高于12 000步／天。可见，将10 000步／天作为大学生步行量参考标准似乎要求太低，有必要建立符合大学生自身特点的步行量参考标准。

考虑到大学生步行量与台阶指数、肺活量体重指数等体质指标仅具有低度相关性，在建立步行量标准时不宜简单地采用线性回归等方法。ROC曲线法是一种确定诊断切点的方法，该方法已被广泛用于临床医学研究中，在部分体质与健康促进研究中也有较好的应用效果［8，14，16］。ROC曲线法可设定多个可能的切点，计算各切点的敏感度和特异性并绘制曲线，敏感度和特异性都较高时，切点的辨别能力最佳。敏感度也叫真阳性率，是指阳性受检者中被查出阳性者所占百分比；特异性也叫真阴性率，是指阴性受检者中被查出阴性者所占百分比。变量的诊断价值主要依靠AUC来判断，AUC在0.5～0.69之间时诊断价值较低，在0.7～0.89之间时诊断价值中等，达到0.9则诊断价值较高。Youden指数是另一个筛选临界点的重要指标，Youden指数越接近1说明切点的辨别能力越高［8］。此外，在最佳切点的选取中，还需根据不同的研究目的对敏感度和／或特异性进行设定。Rowe等［16］曾采用ROC曲线法分析60岁以上人群的步行量，并发现10 000步／天可作为每天中、高强度活动达30min的参考标准。

本研究采用ROC曲线法建立大学生健康步行量参考标准，在确定步行量切点时不仅根据AUC和Youden指数来筛选切点，还要求切点的特异性高于敏感度，即切点对体质健康测试不及格者的识别准确率高于对及格者的识别准确率，这样可保证切点对体质较差者具有较高的指导意义。根据ROC曲线分析可知，11 060步／天、11 220步／天和10 925步／天可分别作为台阶指数及格、肺活量体重指数及格和体质健康测试总分及格所对应的步行量切点，3个切点的AUC分别为0.869、0.703和0.803，提示切点具有中等诊断价值。由于3个步行量切点都接近11 000步／天，为便于指导大学生日常健身，我们可将11 000步／天作为大学生健康步行量参考标准。这一参考标准是通过分析步行量与多个体质参数的关系所建立的，对大学生日常健身具有较高的指导意义。但是，3个步行量切点的AUC均未达到0.9，其诊断价值不高，因此，该标准不宜用于评估大学生体质水平。此外，由于研究对象的地域、人数等较为局限，本研究所建标准还需在更多大学生中加以验证。

使用计步器进行体力活动干预是一种较好的增强体质的方法，研究表明，设定步行量目标（如达到10 000步／天或在原步行量的基础上增加2 000步／天）可有效提高体力活动量［13］。上述分析显示，对步行量较低的大学生，可将11 000步／天作为其步行目标，以提高其体力活动量从而达到增强体质的目的。

4 小结

综上所述，大学生步行量与BMI、台阶指数、肺活量体重指数和体质健康测试总分之间存在低度相关性。本研究采用ROC曲线法建立了11 000步／天的大学生健康步行量参考标准，该标准对大学生日常健身具有较大的指导意义，但该标准在不同地区、不同学校大学生中的适用性及其应用价值还有待进一步研究。

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