应用三轴加速度计(GT3X+)监测广州高中生日常体力活动的研究*

朱琳，陈佩杰

(1.广州体育学院运动与健康系，广东广州 510500;2.上海体育学院运动科学学院，上海 200438)

儿童和青少年时期，充分参与体力活动被认为是对身体健康、正常生长和发育至关重要的［1］。儿童和青少年时期参与身体活动对预防慢性疾病的发生有重要的作用;研究表明有规律的身体活动可以预防包括肥胖，血脂升高，高血压等，并可增加心肺健康，提高高密度脂蛋白(HDL)胆固醇，增加骨质量等［2］。此外，通过规律的体力活动获得的某些健康结果往往可以从童年期延伸到成年期［3］。因此，准确测量儿童和青少年时期的日常体力活动是关键。国内运用相关仪器对儿童青少年全天的日常体力活动的研究鲜见报告，本文通过三轴加速度计对高中男生全天的体力活动进行监测，同时探讨年级间和不同活动日间体力活动行为习惯、日常体力活动类型及能量消耗量等方面的差异，全面了解高中男生的日常体力活动状况。

1 研究对象

研究选取广州一一三中学(高中部)高一、高二、高三年级男生共18人，每个年级各6人，平均年龄17.3±1.35岁。要求生长发育正常，近期无疾病或发烧等不良健康情况，在测试时间无请假情况。

2 研究方法

2.1 ActiGraPh GT3X－Plus三轴运动加速度计

ActiGraPh GT3X－Plus(ActigraPh LLC，Fort Walton Beach，FL)是一款三轴加速度计(以下简称GT3X+)，重19g，能够提供活动计数，能量消耗，步数，活动强度水平，身体姿势等多个身体活动数据，是目前常用的体力活动监测仪器［4］。GT3X+通过自带分析软件 ActiLife v5.6.1(ActiGraPh R＆D and Software DePartments)，在测试前进行初始化设置，并在测试后通过该软件采集和分析研究所需数据。

2.2 测试方案

测试于2011/4/12统一发放仪器，2011/4/20统一回收仪器。测试时通过弹性尼龙带将GT3X+固定在受试者右腋窝中线和髂嵴水平线的交界处，采用1min时间间隔采样模式，让受试者连续佩戴7天，除洗澡和游泳外需全天佩戴。测试过程中，请老师和家长督促和监督学生坚持佩戴GT3X+;要求学生记录每天没有佩戴GT3X+的时间和原因。限定所有受试者的全天没佩戴仪器的时间小于10%。

2.3 统计学分析

测试过程中的周一至周四定义为平时日、周五为周末日、周六至周日和节假日等无需返校的日期为休息日。根据本研究仪器的实际发放和回收情况，选取周二和周三代表平时日，选取周六和周日代表休息日。所有数据均用mean±SD表示，数据采集、统计分析均用 ActiLife v5.6.1、EXCEL 2007和 SPSS 16.0完成。相同活动日各指标间的差异性检验采用单因素方差分析;年级和活动日对测试指标的共同影响采用双因素方差分析;P＜0.05为有统计学意义。

3 研究结果

3.1 高中生日常体力活动行为习惯的分析

研究将活动状态分为三类，从表1可知，总体上，从不同的活动日期来看，平时日和周末日以坐为主(坐的时间＞躺的时间＞站的时间)，而休息日则以躺为主(躺的时间＞坐的时间＞站的时间)，均超过全天总时间的40%以上;不同活动日中全天站的时间均最短，只有全天总时间的20%左右，特别是休息日，站的时间仅占全天总时间的19.9%。经单因素方差分析显示，学生在平时日/周末日/休息日，三个姿势两两间均有差异，P＜0.001，具有统计学意义。此外，相同姿势在不同测试日间的分析发现，站的时间最长的是周末日，最少的是休息日;躺的时间休息日＞周末日＞平时日;坐的时间平时日＞周末日＞休息日，但经分析并不存在显著性差异，P＞0.05。

表1 高中男生全天身体活动状态的分析

因考虑年级和活动日可能对被试的体力活动状态产生影响，因此对活动状态的三种姿势进行双因素方差分析(见表2)。经分析，活动日期对躺的时间有显著的影响P＜0.001，具有统计学意义。

表2 高中男生各测试指标的双因素方差分析结果

3.2 高中生日常体力活动水平的分析

从表3可知，平时日和周末日静态活动时间＞中等强度时间＞轻体力活动时间＞大强度时间＞剧烈活动时间，休息日为静态活动时间＞轻体力活动时间＞中等强度时间＞大强度时间＞剧烈活动时间，经检验不同强度的活动时间之间均有非常显著性差异，P＜0.001。通过Post Hoc检验，除周末日和休息日的轻体力活动时间与中等强度活动时间无显著差异外(P＞0.05)，其它活动强度间均有显著性差异，P＜0.01。从各活动类型的分析可见(见表3)，静态活动时间最长在休息日，最短在周末日，经单因素方差分析，P＜0.01;轻体力活动时间，周末日＞休息日＞平时日(P＞0.05);中等强度活动时间，周末日＞平时日＞休息日(P＜0.01);大强度和剧烈活动时间均为平时日＞周末日＞休息日，但并无显著性差异，P＞0.05。通过Post Hoc检验，休息日与周末日(P＜0.01)、休息日与平时日(P＜0.05)间的静态活动时间和中等强度活动时间均有显著性差异。此外，研究中还发现，平时日中仅有33.3%的学生(6人)参与过剧烈强度的体力活动，而周末日有88.9%(16人)的学生从未参加过剧烈活动，休息日分别有5.6%(1人)和72.2%(13人)的人没有参加过大强度活动和剧烈活动。

表3 高中男生不同活动强度时间的分析

双因素方差分析(见表2)显示，年级因素(P＜0.05)、活动日期因素(P＜0.01)及年级*活动日期双重因素(P＜0.05)均显著影响学生的静态活动时间，经检验均有显著性差异。年级因素显著影响学生进行轻体力活动的时间，经检验P＜0.05，有统计学意义;活动日期因素及年级*活动日期因素对学生的轻体力活动时间虽有影响，但并无统计学意义，P＞0.05。活动日期因素则显著影响学生的中等强度活动时间，经检验P＜0.05，具有统计学意义。学生的大强度活动时间不受年级、测试日期和年级*活动日期因素的影响，P＞0.05。年级因素对于剧烈活动时间的影响非常显著，P＜0.05，具有统计学意义。

3.3 高中生日常体力活动能量消耗的分析

调查的学生在平时日、周末日和休息日全天的总能耗分别是 515.3 ±166.0kcal、510.9 ±164.6kcal、339.3±145.7kcal，经方差分析，不同测试日能量消耗间具有非常显著性差异，P＜0.01。Post Hoc检验显示，休息日与平时日、休息日与周末日间能量消耗均有非常显著性差异，P＜0.01。通过双因素方差分析(见表2)，活动日因素对学生的能量消耗有显著影响，经检验P＜0.05，具有统计学意义，其它因素对全天总能耗影响不显著，P＞0.05。

4 讨论

目前加速度计应用于成人、儿童、青少年的体力活动的研究已经非常广泛，在青春期人群中，加速度计是最常用的客观测量身体活动的方法，与其它客观方法相比，加速度计普遍适用于所有年龄人群［5－7］。GT3X+三轴运动加速度计因其轻便、存贮量大，具有连续监测、记录和存贮数据的优点，已经开始用于儿童青少年体力活动的监测［8，9］。本研究采用的三轴加速度计，它通过水平轴的倾斜度来确定人体所处的活动状态;通过仪器获得垂直轴counts的值来确定被试身体活动强度水平，具体划分标准是静态活动counts为0～149、轻体力活动为150～499、中等强度活动为500～3999、大强度活动为4000～7599、剧烈活动为7600及以上。本研究发现，目前学生体力活动行为习惯多以静态生活方式为主，总体上全天有四成以上的时间为坐或躺。平时日和周末日与上课时间有关的上学日，则以坐的时间偏长;而非上学日即休息日则主要以躺为主。经双因素方差分析，活动状态并不受年级或活动日期因素的影响，即全天活动状态并不会因为年级或活动日期的不同而有太大的差异，也就是说目前学生处于静止的活动状态是学生的一个普遍现象。因此在今后的学生体力活动研究中，可以将不同年级学生作为一个整体来研究。

研究还发现，学生活动强度以静态活动时间以主，大强度及以上活动时间极少，其中全天剧烈活动时间仅有1min左右的时间，大强度活动时间也不足30min。因此，总体上学生的全天能量消耗较少，平均能耗在339.3～515.3kcal/d之间。2008美国健康与人类服务部出版的体力活动推荐指南中明确规定［10，11］，儿童青少年应每天进行不少于 60 min 的中等或大强度的有氧体力活动;每周至少3天的大强度体力活动等。研究中虽然学生全天中等强度活动时间能够达到60min以上，但多数是零散的，而且大强度活动时间远远达不到相应的次数和时间的要求。因此，锻炼的效应也不会很理想。

研究还发现，平时日和周末日的活动状态、能量消耗等差异不显著，但休息日能量消耗明显减少，并与平时日和周末日有显著性差异。个别的访谈中发现，休息日学生自由支配的时间增多了，但在这些时间里，更多的学生并不是走出屋子，到户外进行运动，反而是把更多的时间用来睡觉或坐着看电视、玩电脑等。换言之，学生从事活动更多的是在学校的监管下进行，而自觉从事运动的情况较少。从学校层面，课题组走访部分中小学的体育科组长，访谈中发现多数学校都能按教育部的要求保证体育课的开课时间，但教学内容却差异较大，有些学校担心学生在体育课中出危险，因此对于一些体育项目不敢进行教学。

2006年在北京举行的“首届中国青少年体质健康论坛”中，中国教育部体育卫生与艺术教育司司长杨贵仁出示了一组数据:自1985年，我国进行的4次全国青少年体质健康调查显示，最近20年我国青少年体质在持续下降，表现为:视力不良检出率居高不下，超重及肥胖检出率呈上升趋势，反映肺功能的肺活量和部分体能指标继续下降。他认为，体力活动不足和体育锻炼不够是造成当前国内青少年体质下降的普遍问题。据2005年有关部门对全国10多万名学生的调查表明，2/3(66%)的学生每天锻炼时间不足1h，近1/4(24.8%)的学生每天基本不锻炼。李海燕［11］等人的研究也发现，11－18岁青少年参与中等强度(69.86±27.52min/d)和大强度活动强度时间(36.42±28.07 min/d)较少。

因此，笔者认为，预增强学生体质，一方面要加强学生在校的体育锻炼;另一方面社会应建立起社区、家庭和学校三位一体的健康促进干预模式。使体育锻炼成为学生的一种生活方式，真正增加学生体质及未来国家的全民素质。

致谢:在课题实施过程中，课题组得到了广州一一三中学李其雄校长和曾素珍副校长的大力支持，同时也得到了调查班级班主任的积极配合，以及参与调查的学生及其家长的认同和支持，为课题的顺利完成做出了重要的贡献。在此一并感谢!

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