上海市儿童青少年步行活动水平——基于加速度传感器的调查研究

全明辉，陈佩杰，庄 洁，王 超，朱 政，张文杰，何晓龙

上海市儿童青少年步行活动水平
——基于加速度传感器的调查研究

全明辉1,2，陈佩杰1，庄 洁1，王 超1，朱 政1，张文杰1，何晓龙1

目的：应用GT3X加速度传感器测量上海儿童青少年步行活动水平，调查上海儿童青少年体力活动现状。方法：采用分层随机抽样原则，抽取上海市369名儿童青少年(男189名，女180名；9～17岁,平均12.81±2.60岁)。以ActiGraph GT3X为测量工具，步数为主要观测指标。受试者连续佩戴GT3X 7天(周一～周日)，每天自早晨起床后开始，直到晚上睡觉前摘除。结果：一周中步行活动量最多的是周五(9 031±3 148步/天)，紧接着依次是周四(8 199±2 406步/天)、周一(8 053±2 561步/天)、周二(7 630±2 104步/天)、周三(7 413±2 449步/天)、周六(6 187±3 297步/天)和周日(5 858±3 169步/天)。平时日步行数显著高于周末日(t=12.31,P<0.01,Effect size=0.86),分别为8 099±1 915步和6 006±2 869步；男生日常步行数显著多于女生(t=4.59,P<0.01,Effect size=0.73)，分别为7 948±1 780步和7 048±1 618步。结论：上海儿童青少年日常步行数显著性低于欧美发达国家的体力活动指南推荐量。

步行活动；儿童青少年；加速度传感器

：Objective:To assess ambulatory physical activity (PA) behavior of the Shanghai children and youth.Method:Daily steps of 369 children and youth (189 boys,180 girls;9-17 yr.old,mean age 12.81±2.60 yr.old),with a stratified random sampling method,determined by wearing a GT3X accelerometer for 7 consecutive days except sleep.Result:The most active walking day is Friday (Mean±SD:9 031±3 148 steps),followed by Thursday(8 199±2 406),Monday (8 053±2 561),Tuesday (7 630±2 104),Wednesday (7 413±2 449),Saturday (6 187±3 297) and Sunday (5 858±3 169);They walked more steps during week than weekend days (t=12.31,P<0.01,Effect size=0.86),8 099±1 915 and 6 006±2 869 steps,respectively;Boys 7 948±1 780 walked more steps than girls 7 048±1 618 (t=4.59,P<0.01,Effect size=0.73).Conclusion:According to commonly used health-related evaluation criteria,few children and youth of Shanghai met the recommendation of needed PA.

大量的流行病学研究已经证实，体力活动不足是健康的重要独立危险因素之一，体力活动不足与心血管疾病、2型糖尿病、结肠癌和其他一些重要疾病的发生密切相关[11,28]。因此，增加体力活动成为提高人们健康水平和预防慢性疾病的重要措施。研究体力活动对健康的意义取决于发展客观、精确、重复性高的体力活动测量方法。目前常用的体力活动测量技术包括：双标水法、间接热量测定法、体力活动问卷、心率、加速度传感器和计步器等。

加速度传感器和计步器，作为客观的体力活动测量工具，因其体积小、精度较高、价格相对低廉等优点，受到越来越广泛的关注。同时，这些新型的体力活动测量仪的出现，也使得大规模人群体力活动调查研究成为可能。如2007—2009年的加拿大全国健康测量调查(Canadian Health Measures Survey)[6]、2003—2004年[22]和2005—2006年[25]的美国国家健康与营养调查(National Health and Nutrition Examination Survey)都是以加速度传感器为测量工具，调查大规模人群的体力活动现状。儿童青少年体力活动的监测与干预已成为公共卫生领域的一个研究热点，因为儿童青少年时期的体力活动行为方式和习惯，与成年后的行为方式和习惯存在重要关联[19]。同时，因为步行作为体力活动的一项重要特征，大多数测量工具对任何形式的步行敏感度较高[23]，所以，越来越多的研究利用步行数为主要指标反映受试者体力活动水平[16]。本研究以加速度传感器为测量工具，以每日步行数为主要指标，调查上海市儿童青少年体力活动水平现状。此外，以最新的体力活动推荐量研究成果为标准，判断上海市儿童青少年达到推荐量的比例。

1 对象和方法

1.1 研究对象

1.2 研究方法

步行活动测量利用ActiGraph GT3X (GT3X;Actigraph LLC,Pensacola,FL)加速度传感器，要求受试者连续佩戴GT3X 7天，其中5个工作日和2个周末日。测试开始前由工作人员对测试内容进行详细讲解，并指导受试者如何佩戴和摘除传感器，并告知除洗澡、游泳和睡觉外，其它时间都应佩戴。工作人员在7天测试结束后的第8天收回仪器，利用Actilife(5.5.5版本)对数据进行处理。采用日本COMBI WELLNESS公司的COMBI综合体质评估系统中的身高体重测量仪完成身高、体重测量，并根据公式计算体重指数(BMI)=体重(kg)/身高2(m2)，BMI评价标准参考“中国肥胖问题工作组”制定的中国学龄儿童青少年超重、肥胖分类标准[2]。将研究对象按照年级分为小学、初中和高中3类。

GT3X传感器将记录每日佩戴时间及步行数，依据下列原则对所采集数据进行筛选：1)每天佩戴仪器的时间不少于10 h(≥10 h)[22]，认为当天记录数据为有效数据。如佩戴时间少于10 h，则当天数据视为无效数据不进入统计分析(<10 h共704天，占总数的28.78%)；2)根据Rowe[17]原则，每日步行数<1 000步或者>30 000步的将被视为异常数据，也将被排除不进入统计分析(<1 000步共15天，占总数的0.86%;>30 000步为0天)。

步行数统计原则：1)每日步数：分别统计周一至周日每日平均步行数，除7天数据全部缺乏的受试者外，其余全部受试者每日步行数均纳入统计分析(n=355)；2)工作日步数：周一～周五，至少有两天有效数据的受试者步行数被纳入统计分析(n=320);3)周末日步数：周六、日至少有一天有效数据的受试者步行数被纳入统计分析(n=302)；4)一周步数：至少满足有2个平时日+1个周末日有效数据的受试者步行数被纳入统计分析(n=302)。

1.3 统计方法

2 研究结果

2.1 受试者基本情况

受试者共369名，其中男生189名，女生180名。身高、体重、年龄、BMI男生都显著高于女生(表1)。

表1本研究受试者基本情况一览表

男生(n=189)女生(n=180)身高(cm)160．62±14．01155．4±9．9∗∗体重(kg)55．93±16．3448．4±12．5∗∗年龄(岁)13．00±2．6012．8±2．6∗∗BMI21．20±4．2019．7±3．7∗∗

注：*P<0.05, **P<0.01,vs 男生。

2.2 上海市儿童青少年步数统计分析结果

周一至周日每天平均步行数统计结果显示，周六、日平均步行数明显少于平时日。步行数最多为周五，最少为周日。一周7天步行数从多到少依次为：周五、周四、周一、周二、周三、周六和周日。

由于受试者未佩戴仪器或者测量工具出现故障等原因，会使得部分数据缺失而得不到完整的数据。表3、表4统计的是本次研究中数据缺失的特征。表3显示，周四数据缺失率最高，达46.07%;表4统计结果表明，有332(占总数的89.97%)名受试者在7天监测中至少缺失1天的数据。

将受试者按照性别、年级、BMI分类，经3因素方差分析探讨不同分类的步行活动水平，各因素间无交互效应，性别主效应(F(1,300)=4.50,P<0.05,η2=0.015)和年级主效应(F(2,299)=4.28,P<0.05,η2=0.029)均达到显著性水平(表5)。

表2本研究上海青少年儿童每日平均步数一览表

Mondayn=295Tuesdayn=204Wednesdayn=319Thursdayn=199Fridayn=301Saturdayn=237Sundayn=225X8053763074138199903161875858SD256121042449240631483297316995%CIaLow7759734071437862867457655441High8346792176838535938866096274ES(d)Monday———————Tuesday0．18——————Wednesday0．260．09—————Thursday-0．06-0．25-0．32————Friday-0．34-0．51-0．58-0．29———Saturday0．640．510．430．690．89——Sunday0．770．650．560．831．010．10—

注：a.95% CI,95% confidence interval(95%可信区间)。

表3本研究每日数据缺失量及百分比一览表

Table3DataMissingPercentbyEachDay

MondayTuesdayWednesdayThursdayFridaySaturdaySunday总计缺失人数741655017068132144803总人数3693693693693693693692583缺失百分比(%)20．0544．7213．5546．0718．4335．7739．0231．09

表4本研究缺失不同天数数据的人数及百分比一览表

Table4TheNumberandPercentageofMissingDatawithDifferentDays

1天2天3天4天5天6天7天总计缺失人数11398622314814332总人数369369369369369369369369缺失百分比(%)30．6226．5616．806．233．792．173．7989．97

表5本研究上海青少年儿童不同性别、年级、BMI平时日、周末日及一周平均步数一览表

n工作日步数周末日步数一周步数(95%CI)性别男生1518753±19395921±26667948±1780(7661，8234)女生1517445±1655∗∗6091±30657048±1618∗∗(6788，7309)ES(d)-0．73a—-0．53a年级小学1318037±18466355±33097557±1736(7257，7857)初中1118617±1822＄5599±23597745±1640(7436，8053)高中607275±1949#&5996±26266912±1904#&&(6420，7404)ES(d) 0．32b-0．41c-0．72d-0．36c-0．48dBMI正常1957932±18995917±29687354±1804(7099，7608)超重628261±18826133±29057594±1656(7174，8015)肥胖458600±19646216±23797992±1617(7506，8477)总计(95%CI)3028099±1915(7882，8316)6006±2869(5681，6331)7498±1757(7299，7697)

注： *P<0.05,**P<0.01,vs 男生；$P<0.05，vs 小学； #P<0.05，vs 小学；&P<0.05，vs 初中； &&P<0.01，vs 初中；ES (d): a,vs 男生；b,初中vs小学；c,高中vs小学；d,高中vs初中。

3 分析与讨论

3.1 上海市儿童青少年步行活动水平

本研究以步行为主要指标，调查上海市儿童青少年体力活动水平现状。此次研究结果将有助于我们以国际的视野比较中、外儿童青少年体力活动水平。在以往的国家健康调查研究中，美国6～19岁男生每日平均步数为12 023步，女生为10 342步[25]；加拿大6～19岁男生每日平均步数为12 100步，女生为10 300步[6]。相比较而言，上海9～17岁男生每日平均步数为7 948步，女生为7 048步，显然与欧美发达国家相比存在不小的差距。

本次调查研究显示，上海儿童青少年每日步行活动量最多和最少的分别是周五和周日，每日步行数分别为9 031和5 858步。“一天应当走多少步”关于这一论题最知名的推荐量即每日步行10 000步，这个为大家所熟知的每日步行推荐量最早可追溯到20世纪60年代，当时日本“健康走俱乐部”将自己旗下的一款计步器产品昵称为manpo-kei(万步走)，随后日本学者Hatano博士研究发现,每天步行10 000步约能消耗能量300～400kcal[12]。尽管每日步行10 000步没有得到任何权威部门的认可[24]，但这个标准却常常与健康的体力活动水平关联起来[18,20]。此外，美国知名学者、步行相关体力活动领域专家——Tudor-Locke联合多国学者，以美国、澳大利亚和瑞典1 954名6～12岁儿童为研究对象，BMI分类为切点推断保持正常体重每日所需最少步行数[26]。根据研究结果，Tudor-Locke推荐6～12岁女生应达到12 000步/天，男生应达到15 000步/天。在随后的研究中，该研究成果被视为“标准”，广泛应用于判断受试者每日步行数是否达标[3,10]。

近年来，学术界越来越强调体力活动的运动强度，即体力活动的剂量-效应要以一定的运动强度为基础。在美国、加拿大和世界卫生组织(World health organization,WHO)最新的体力活动指南中[21,27,29]，都推荐学龄儿童及青少年每天至少累积60 min的中～大强度运动(Moderate-to-vigorous physical activity,MVPA)。Colley[7]以体力活动指南推荐的每日60 minMVPA为基础，研究与之等值的每日步行数为多少。根据研究结果，Colley推荐6～19岁的儿童青少年(男和女)，要达到每日60 minMVPA的体力活动量，每日步行数至少累积12 000步。根据调查结果不难发现，无论参照哪个步行推荐量为标准，上海儿童青少年的步行活动水平都与之有不小的差距。以最新公布的12 000步/天为标准，仅有3名达到此推荐量，仅占总数的0.99%；若以10 000步/天为标准，也仅有28名达到此推荐量，占总数的9.3%。因此，怎么样切实提高上海儿童青少年的体力活动水平，确保儿童青少年体质健康状态，相关干预政策的制定和有效实施刻不容缓。

3.2 数据缺失特征

试验过程中由于受试者疏忽未佩戴加速度传感器，或因仪器出现故障，或者因其他一些原因会使调查研究的数据不完整。了解这些缺失数据的特征，有助于我们在今后的研究中有针对性的进行干预，尽可能的减少数据的缺失，保证数据的完整性。表3、表4即反映利用加速度器采集步行活动的数据缺失特征。表3统计周一～周日7天中，每天数据缺失的人数。结果显示，周四、二、日、六这4天的数据缺失率较高，分别达到46.07%、44.72%、39.02%、35.77%。从统计结果分析，平时日5天基本呈现出缺失率一天高、一天低的趋势。可能是前一天忘记佩戴仪器，第二天经提醒又记得佩戴的原因。统计结果提示，在数据缺失率较高的这几天，研究人员应提高警惕，及时提醒受试者佩戴加速度传感器。同时，应提醒受试者如果出现传感器工作不正常等情况，应及时反映，以便于研究人员尽可能快的做出相应调整，尽量减少数据缺失。表4统计结果显示，缺失1天数据至缺失全部7天数据的各自人数，结果表明，有89.97%的受试者至少有1天的数据缺失，仅有37(占总数的10.0%)人能保持7天测试完整数据。提示我们在今后类似的研究中，应制定相应的措施从而最大程度的保证数据的完整性。此外，制定出一套合理、有效的缺失数据填充算法，也是弥补缺失数据的一个有效方法[31]。

3.3 上海青少年儿童不同性别、年级、BMI步行活动水平

与之前的研究结果相似[25]，我们的研究也发现了男生的步行活动水平要高于女生(t=4.59,P<0.01,d=0.73)，这应该与男生更热衷于体育活动有关。当我们以不同的年级分为小学、初中和高中这3个小组时，研究结果基本上呈现出年龄越大，每日步行数越少的趋势。特别是高中组的每日步行数，显著少于初中组和小学组。可能与高年级同学学业较重，学习压力大，无暇顾及体育活动有关。有趣的是，当根据BMI分为正常、超重、肥胖3类时，虽然数据间并没有出现统计学差异，但却呈现出每日步行数越多，BMI值越高的趋势(表5)。这似乎有悖于常理且与目前大多数的研究报道结论不符，即每日体力活动多者应更有利于保持正常或较低的体重指数。这一有趣的结果提示我们，对于BMI值的高低、肥胖发生与否，体力活动可能不是唯一的影响因素。事实上当我们强调体力活动对于减少肥胖发生率、降低BMI有着“剂量—效应”作用的同时，也不应该忽视饮食习惯和静坐行为对于身体形态的影响。Mushtaq的研究表明[15]，饮食习惯、体力活动和静坐行为方式，对于超重和肥胖来说都是独立的危险因素。相对于各自的参考基线，每日静坐超过3～6 h或不吃早餐者，超重及肥胖的危险性甚至超过了每周体力活动不足3次者。现行的儿童青少年推荐指南更多的强调每日或每周应保证足够的中～大强度体力活动(Moderate-Vigorous Physical Activity,MVPA)时间(如60min/day)，而对控制静坐时间没有明确的界定。而事实上，即使较多的体力活动也不能抵消由久坐行为方式(如看电视、玩电脑游戏等)给体重造成的负面影响[14]。因此，鉴于本研究未对饮食[13]和行为方式等BMI重要影响因素加以控制，应理性看待调查结果。

本研究结果显示，平时日的步行活动量显著性高于周末(t=12.31,P<0.01,d=0.86)，平时日平均步行数为8 099步，但到周末日骤降为6 006步。原因可能是，周一至周五孩子在学校有更多的进行体力活动的机会，如每周固定的体育课、课间操、课后的兴趣班等等；而到了周末，大多数家长会给孩子安排兴趣班、辅导课程等等，从而减少了进行体力活动的时间。以往研究证实，家长对于孩子，特别是年龄较小的学龄儿童从事体力活动的态度和意识，对于孩子体力活动水平有着重要影响[4]。而在现实情况中，大多数家长会高估了孩子的体力活动水平[8,9]，即家长认为孩子的体力活动已经足够多，已达到相关的活动指南标准，但事实上却恰好相反。结果提示我们，改善和增强家长对于体力活动的态度和意识，也许是提高儿童青少年体力活动水平的关键因素。而究其根本，国家层面对体力活动的重视、切实关注儿童青少年体质健康水平、减轻学生升学压力及合理分配教育资源，或许才是解决问题的根本之道。

4 结论

综上所述，上海儿童青少年日常步行数为7 498步，男生与女生分别为7 948和7 048步。虽然男生活动量高于女生，但仍与欧美发达国家体力活动指南推荐每日步行数存在较大差距。

[1]冯士雍，倪加勋，邹国华.抽样调查理论与方法(第二版)[M].北京：中国统计出版社,2012:372.

[2]中国肥胖问题工作组.中国学龄儿童青少年超重、肥胖筛查体重指数值分类标准[J].中华流行病学杂志.2004,25(2):97-102.

[3]BELTON S,BRADY P,MEEGAN S,etal.Pedometer step count and BMI of Irish primary school children aged 6～9 years[J].Preventive Med,2010,50:182-192.

[4]BENTLEY GF,GOODRED JK,JAGO R,etal.Parents' views on child physical activity and their implications for physical activity parenting interventions:a qualitative study[J].BMC Pediatr,2012,12:180.

[5]COHEN J.A power primer.[J].Psychological bulletin,1992,112(1):155-159.

[6]COLLEY RC,GARRIGUET D,JANSSEN I,etal.Physical activity of Canadian children and youth:accelerometer results from the 2007 to 2009 Canadian health measures survey[J].Health Rep,2011,22(1):15-23.

[7]COLLEY R C,JANSSEN I,TREMBLAY M S.Daily step target to measure adherence to physical activity guidelines in children[J].Med Sci Sports Exe,2012,44(5):977-982.

[8]CORDER K,CRESPO N C,VAN SLUIJS E M,etal.Parent awareness of young children's physical activity[J].Prev Med,2012,55(3):201-205.

[9]CORDER K,VAN SLUIJS E M,MCMINN A M,etal.Perception versus reality awareness of physical activity levels of British children[J].Am J Prev Med,2010,38(1):1-8.

[10]DUNCAN M J,AL-NAKEEB Y,WOODFIELD L,etal.Pedometer determined physical activity levels in primary school children from central England[J].Prev Med,2007,44(5):416-420.

[11]HASKELL W L,LEE IM,PATE R R,etal.Physical activity and public health:updated recommendation for adults from the American College of Sports Medicine and the American Heart Association[J].Med Sci Sports Exe,2007,39(8):1423-1434.

[12]HATANO Y.Use of the pedometer for promoting dailiy walking exercise[J].ICHPER-SD J,1993,29:4-8.

[13]ITOI A,YAMADA Y,WATANABE Y,etal.Physical activity,energy intake,and obesity prevalence among urban and rural schoolchildren aged 11-12 years in Japan[J].Appl Physiol Nutr Metab,2012,37(6):1189-1199.

[14]MAZUR J,TABAK I,GAJEWSKI J,etal.Overweight and obesity in lower-secondary school students in relation to selected behavioural factors.Changes in 2006-2010[J].Przegl Epidemiol,2012,66(3):503-508.

[15]MUSHTAQ M U,GULL S,MUSHTAQ K,etal.Dietary behaviors,physical activity and sedentary lifestyle associated with overweight and obesity,and their socio-demographic correlates,among Pakistani primary school children[J].Int J Behav Nutr Phys Act,2011,8:130-142.

[16]RICHARDSON C R,NEWTON T L,ABRAHAM J J,etal.A meta-analysis of pedometer-based walking interventions and weight loss[J].Ann Fam Med,2008,6(1):69-77.

[17]ROWE D A,MAHAR M T,RAEDEKE T D,etal.Measuring physical activity in children with pedometers:Reliability,reactivity,and replacement of missing data[J].Pediatr Exe Sci,2004,16:343-354.

[18]SWARTZ A M,STRATH S J,BASSETT D R,etal.Increasing daily walking improves glucose tolerance in overweight women[J].Prev Med,2003,37(4):356-362.

[19]THOMAS N E,BAKER J S,DAVIES B.Established and recently identified coronary heart disease risk factors in young people:the influence of physical activity and physical fitness[J].Sports Med,2003,33(9):633-650.

[20]THOMPSON D L,RAKOW J,PERDUE S M.Relationship between accumulated walking and body composition in middle-aged women[J].Med Sci Sports Exe,2004,36(5):911-914.

[21]TREMBLAY M S,WARBURTON D E,JANSSEN I,etal.New Canadian physical activity guidelines[J].Appl Physiol Nutr Metab,2011,36(1):36-46,47-58.

[22]TROIANO R P,BERRIGAN D,DODD KW,etal.Physical activity in the United States measured by accelerometer[J].Med Sci Sports Exe,2008,40(1):181-188.

[23]TUDOR-LOCKE C,HAM SA,MACERA CA,etal.Descriptive epidemiology of pedometer-determined physical activity[J].Med Sci Sports Exe,2004,36(9):1567-1573.

[24]TUDOR-LOCKE C,HATANO Y,PANGRAZI RP,etal.Revisiting "how many steps are enough?"[J].Med Sci Sports Exe,2008,40(7 Suppl):S537-S543.

[25]TUDOR-LOCKE C,JOHNSON WD,KATZMARZYK PT.Accelerometer-determined steps per day in US children and youth[J].Med Sci Sports Exe,2010,42(12):2244-2250.

[26]TUDOR-LOCKE C,PANGRAZI RP,CORBIN CB,etal.BMI-referenced standards for recommended pedometer-determined steps/day in children[J].Prev Med,2004,38(6):857-864.

[27]US DEPARTMENT OF HEALTH AND HUMAN SERVICES.2008 Physical Activity Guidelines for Americans[Z].Washington (DC):ODPHP Publication No.U0036,2008.

[28]WARBURTON D E,NICOL C W,BREDIN S S.Health benefits of physical activity:the evidence[J].CMAJ,2006,174(6):801-809.

[29]WORLD HEALTH ORGANIZATION.Global Recommendations on Physical Activity for Health[R].Geneva (Switzerland):WHO,2010.

[30]ZHU W.Sadly,the earth is still round(P<0.05)[J].J Sport Health Science,2012,01(1):9-11.

[31]ZHUANG J,CHEN P,WANG C,etal.Recovering physical activity missing data measured by accelerometers:a comparison of individual and group-centered recovery methods[J].Res Q Exe Sport,2013,84 Suppl 2:S48-S55.

ShanghaiChildrenandYouth’sDailyWalkingBehavior—SurveyBasedonAccelerometer

QUAN Ming-hui1,2,CHEN Pei-jie1,ZHUANG Jie1,WANG Chao1,ZHU Zheng1,ZHANG Wen-jie1,HE Xiao-long1

walkingbehavior;childrenandyouth;accelerometer

1000-677X(2014)05-0051-05

2013-05-16；

：2014-03-20

国家科技支撑计划(2009BAK62B01)；国家体育总局资助项目(2012B036)；上海市地方高校大文科研究生学术新人培育计划项目(xsxr2013026)；上海戏剧学院青年科研项目(STAGP13042)。

全明辉(1982-)，男，广西桂林人，助理研究员，在读博士研究生，主要研究方向为青少年体质健康，E-mail:quanminghui@163.com；陈佩杰(1962-)，男，浙江舟山人，教授，博士，博士研究生导师，主要研究方向为运动免疫学与青少年体质，E-mail:Chenpeijie@sus.edu.cn；庄洁(1972-)，女，上海人，副教授，博士，硕士研究生导师，主要研究方向为体质与健康,E-mail:zhuangjiesh@163.com。

1.上海体育学院，上海 200438；2.上海戏剧学院，上海 201102 1.Shanghai University of Sport,Shanghai 200438,China;2.Shanghai Theatre Academy,Shanghai 201102,China.

G804.49

：A