祝芳芳，徐 凱

(南京體育學院，江蘇南京210014)

1 身體活動

1．1 身體活動的概念

關(guān)于身體活動的概念有很多，之前被學者廣泛接受的有Caspersen的定義，即由骨骼肌收縮引起的任何能導致能量消耗的身體運動。Bouchhard等人后來又提出身體活動的新定義，把身體活動定義為在基礎(chǔ)代謝水平上，任何由骨骼肌產(chǎn)生的身體移動并能引起身體能量消耗增加的活動。Sirad在2001再次給出了新定義，認為身體活動是骨骼肌收縮產(chǎn)生的導致能量消耗的身體移動，包括日常身體活動、競技運動和休閑活動。雖然對身體活動有進一步的解釋，但是現(xiàn)在被人廣泛接受應用比較多的還是1996年美國CDC提出的認為身體活動是指由骨骼肌收縮產(chǎn)生的身體活動，也是指在基礎(chǔ)代謝(BMR)的水平上，身體能量消耗增加的活動。

1．2 身體活動與健康的關(guān)系

大量的流行病學研究已經(jīng)證實，身體活動不足是健康的重要獨立危險因素之一，身體活動不足與肥胖、心血管疾病、Ⅱ型糖尿病、結(jié)腸癌和其他一些重要疾病的發(fā)生密切相關(guān)。

墨西哥學者對2 367名十二歲至四十九歲的女性身體活動進行了研究，發(fā)現(xiàn)二十歲以上且受教育水平較低的女性參加體育活動次數(shù)較少，明顯增加了其肥胖及慢性疾病的易感性。雖然有很多先天因素會影響兒童青少年的身體素質(zhì)，但是后天的環(huán)境和身體活動卻起著關(guān)鍵性的作用。有研究表明，有規(guī)律的身體活動可以降低肥胖、心血管疾病、糖尿病、乳腺癌、結(jié)腸癌、糖尿病及精神性疾病發(fā)生的危險性，身體活動水平和疾病之間存在著明顯的劑量—效應關(guān)系。適量的身體活動對兒童青少年在其未來成年期中易患的慢性疾病和流行性疾病，包括心血管疾病、糖尿病，甚至是某些類型的腫瘤起著極其重要的預防作用。

身體活動不足是造成我國兒童青少年體質(zhì)下降、體重超重或肥胖的重要原因之一。在當今社會，生存的壓力已經(jīng)間接的影響到了青少年。升學壓力的增大造成了學生睡眠不足、精神緊張、各種身體活動減少，尤其是越來越多的青少年兒童花費較多的時間在電子游戲、上網(wǎng)、電視上，很少參加戶外運動和體育活動，因此其形態(tài)、生理機能和身體素質(zhì)沒有得到較好的發(fā)展。身體活動對兒童青少年的生長發(fā)育和身心健康起著重要的作用。大量的研究表明，兒童青少年時期經(jīng)常參加體育活動不僅促進它們的生長發(fā)育和健康，而且這個時期形成的身體活動模式可以持續(xù)到成年期。

1．3 身體活動的測定方法

身體活動作為一種特定的人體生理活動和生活行為方式，它與健康的關(guān)系越來越受到重視。無論是要研究身體活動與健康或疾病的關(guān)系，還是要進行身體活動促進和開展個性化健身指導，首要任務都是對身體活動進行測量和評價。所以如何更好測量身體活動水平是亟待解決的重要問題。因此，關(guān)于身體活動測量方法學的研究一直是重要的研究命題。目前應用最為廣泛的身體活動測量方法是問卷，但由于問卷本質(zhì)是一種主觀評價，容易受到回憶精確度和認知能力影響而產(chǎn)生偏倚，研究表明，身體活動錯誤差率介于35% ～50%。因此，人們一直試圖尋找客觀身體活動測量方法，這些方法包括間接熱量測定法、雙標水法、心率法、計步器、加速度傳感器、復合型運動傳感器等。

加速度傳感器是目前應用最為廣泛的運動傳感器，它能夠測量身體活動時的加速度。它通過壓電陶瓷產(chǎn)生的形變轉(zhuǎn)化為電信號這一原理工作的。根據(jù)壓電陶瓷的數(shù)量和方向，加速度傳感器可以測量單軸或三軸的活動。單軸加速度傳感器可以感應一個軸(通常是垂直軸)上的加速度，多軸加速度傳感器則可以感應三個軸上的加速度。加速度傳感器同計步器一樣通常固定在腰間或皮帶上，其輸出結(jié)果——“counts”實際上記錄的是以一定時間間隔采樣的活動的頻率和強度。加速度傳感器的優(yōu)點是可以把數(shù)據(jù)下載到電腦，借助軟件分析活動強度、持續(xù)時間、頻率方面的信息。根據(jù)年齡、性別、身高、體重等個人信息，預測能量消耗。目前越來越多的加速度傳感器被投放到商業(yè)市場，常見的加速度傳感器包括 Caltrac、CSA、Tritrac2R3D、Kenz、Brotrainer、ActiGraph系列等。與計步器相比，加速度傳感器的優(yōu)點主要體現(xiàn)在它可以反映活動度、頻率等與身體活動模式有關(guān)的信息。ActiGraph系列加速度計是當前世界范圍內(nèi)應用最為廣泛的加速度計，目前正在被使用的包括GT1M和較新型的GT3X、GT3X+等多個型號，一些研究就該系列儀器的使用進行了探討。目前國際上用于大樣本的身體活動測量主要為Actigraph GT3X。

2 Actigraph GT3X

2．1 Actigraph GT3X 原理介紹

GT3X系列加速度傳感器是由美國Actigraph公司生產(chǎn)的用于測量研究對象的日常身體活動量的。GT3X重量為27克，尺寸為 3．8 ×3．7 ×1．8(cm)，十分輕便，見圖1、圖2。

圖1、圖2分別為GT3X外觀與其內(nèi)部壓電傳感器的結(jié)構(gòu)圖，壓電傳感器感應裝置由一個壓電元件(Plezoelectric Element)和一個振動體(Seismic Mass)組成，當傳感器感應軸方向承受加速度時，振動體導致壓電元件彎曲變形，形變轉(zhuǎn)化為電壓信號，電信號的強弱即代表加速度的大小，再經(jīng)模擬數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換產(chǎn)生數(shù)字信號，數(shù)字信號再通過不同的運算法則和途徑轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K的加速度計數(shù)(counts)。最后通過Counts值來分析日常身體活動的強度和時間。

圖1 GT3X外觀

圖2 GT3X內(nèi)部壓電傳感器的結(jié)構(gòu)圖

2．2 國內(nèi)外Actigraph GT3X的應用領(lǐng)域

加速度傳感器技術(shù)在過去幾十年取得一系列進展，并成為目前唯一一種應用于大樣本人群身體活動研究的客觀測量方法。

2．2．1 國內(nèi)對于Actigraph GT3X的應用 目前國內(nèi)對于Actigraph GT3X的應用領(lǐng)域主要是應用于學校里大樣本學生的身體活動能量消耗測量。朱琳、王哲、黃海雄等人應用GT3X客觀的體力測量法調(diào)查了不同地區(qū)的普通中小學生的身體活動現(xiàn)狀，分析和縱向比較了學習日和周末，男生和女生身體活動的特點以及其與身體形態(tài)的關(guān)系，同時分析造成縱向差異的原因，然后發(fā)現(xiàn)普遍女生的身體活動少于男生且靜坐時間明顯超過國家身體活動標準、中等強度和大強度的身體活動嚴重不足。建議應采取措施增加青少年中等強度和大強度的身體活動，以增強其體質(zhì)。

趙鵬將GT3X應用于肥胖小學生運動干預的監(jiān)測領(lǐng)域。通過對小學生的運動干預實驗，阻止了肥胖學生體重的進一步加重，學生的身體形態(tài)指標有了明顯的變化，尤其是運動干預的學生體重有了明顯的下降，體脂率有了一定的降低。身體素質(zhì)也有很大的提高。當然除了簡單的用于身體活動的測量以外，也有學者將其與間接測熱法結(jié)合推算能耗方程，尋求不同強度身體運動的counts切點，有效提高了counts預測能耗的準確性，為以后的研究提供參考依據(jù)。朱為模等人應用GT3X客觀性測量方法測量中高強度身體活動量與青少年肥胖風險之間的“劑量—效應”關(guān)系，采用 Fractional polynomial回歸模型分析中高強度身體活動量與肥胖風險的關(guān)系，并擬合出它們之間的“劑量—效應”關(guān)系曲線。結(jié)果發(fā)現(xiàn)青少年肥胖風險隨著中高強度身體活動量的增加而呈曲線下降的趨勢，根據(jù)結(jié)果然后確定預防青少年肥胖的身體活動推薦量?？偟膩碚f，國內(nèi)應用Actigraph GT3X對于身體活動的研究，不管是對于研究的人群還是研究的領(lǐng)域已經(jīng)取得一系列的進展，但是相對于國外來說還是相當?shù)挠邢蕖?/p>

2．2．2 國外對于Actigraph GT3X的應用 相對于國內(nèi)，國外除了做了大樣本人群的本國學生的身體活動外，也應用GT3X根據(jù)國際身體活動指導標準作了不同國家的學生的身體活動水平的對比研究及周末和周中身體活動模型的對比研究。除了學生外，歐美國家也將GT3X更多的應用于不同病理狀態(tài)人群身體活動的研究，例如 García等人應用GT3X對手動輪椅使用者的脊髓損傷者的能量消耗評估進行了驗證以及確定了儀器佩戴的最佳位置，GINGRAS等人利用GT3X研究了妊娠糖尿病后身體活動與炎癥的關(guān)系，將患帕金森病和骨質(zhì)疏松的老年人在休閑條件下的計步器和加速度器導出步數(shù)的進行了對比研究。除此之外，還有人對運動會中運動員的身體活動水平也做了相應的研究。

不少學者對不同人群應用GT3X的可靠性及有效性進行了檢驗與驗證，如孕婦、二至三歲兒童、慢性腎臟疾病者、慢性阻塞性肺疾病人等等。

Santos等人直接應用GT3X研究了GT3X的技術(shù)變化及呈現(xiàn)了GT3X等常用活動檢測器的不同機制方面的信息。也有將不同代的傳感器同時應用在不同人群上進行了對比研究及效度檢測，并發(fā)展了三軸矢量等級切點去分類身體活動的強度及不同姿勢時的效度，還有休閑實驗室等不同條件下的對比研究，對比不同的傳感器發(fā)展新的解析方程及不同計步器步數(shù)的精確度。

大部分學者是應用GT3X對研究對象做了橫向調(diào)查研究，然而已經(jīng)有部分學者應用GT3X對不同人群進行了縱向追蹤調(diào)查，例如Edwards等人以加速度計追蹤了372名兒童由三至七歲的身體活動變化，發(fā)現(xiàn)在三歲時身體活動水平高的兒童，在四至七歲時其身體活動水平亦高于同齡者，提示了在早期養(yǎng)成身體活動習慣的重要性。

所以說國外應用GT3X已經(jīng)做了更廣領(lǐng)域的相關(guān)研究。已廣泛應用于不同人群能量消耗研究，不僅客觀評估了日常身體活動量，也進一步在過程中檢驗了加速度傳感器的有效度與可行性，對其能量消耗方程也有進一步的優(yōu)化。

3 小結(jié)

身體活動對健康的益處明顯，也越來越受到全民的重視，相關(guān)研究已經(jīng)充分證實身體活動水平與健康指標具有一定的量效關(guān)系，其中與心肺體適能關(guān)系最為密切，所以準確測量身體活動是身體活動與健康促進研究的關(guān)鍵所在，準確地測量日常生活狀態(tài)下的身體活動對于了解身體活動與健康的關(guān)系、監(jiān)控身體活動狀況的變化趨勢、評價干預措施的效果等都具有非常重要的意義。

許多國家針對本國國情頒布了本國的身體活動指南，用于評價居民身體活動水平，制定身體活動推薦量，以增加人們的身體活動，促進健康。目前，我國關(guān)于大眾身體活動的相關(guān)研究較少，還沒有自己的身體活動指南，這直接影響了對國民身體活動的科學評價和具體量化性指導。其中，身體活動強度是身體活動指南中一個非常重要的身體活動量化指標，是指單位時間內(nèi)不同身體活動項目消耗的能量。在我國，由于缺乏居民各種身體活動能量消耗的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，評價身體活動水平只能使用國外的數(shù)據(jù)，鑒于國情與體質(zhì)的差異，存在問題較多。所以為了更深入準確的研究，有必要加快以加速度傳感器為代表的客觀身體活動方法研究，從而為更科學深入地開展身體活動流行病學研究和制訂中國人群身體活動指南奠定基礎(chǔ)。

［1］ Caspersen CJ，Powell KE，Christenson GM．Physical activity，exercise，and physical fitness:definitions and distinctions for health－ related research［J］．Public Health Rep．，1985，Mar-Apr，100(2):126～131．

［2］ US．Department of Health and Human Service．Physical Activity and Health:a Report of the Surgeon General［M］．Atlanta，GA:U．S．Department of Health and Human Service，Center for Disease Control and Prevention，National Center for Chronic Disease Prevention and Health Promotion，1996．

［3］ JO HNSTEPHENSON，ADRIANBAUM AN，TIMARMST2RONG，etal．The Cost of Illness Attributable to Physical Inactivity in Australia:a Report Prep a red for the Common wealth Depart ment of Health and Aged Care and the Australian Sports Commission［M］，PHD publications，2000．

［4］ 吳萍．中外國民體質(zhì)研究的歷史、現(xiàn)狀及展望［J］．沈陽體育學院學報，2009，28(3):70 ～73．

［5］ 楊錫讓．實用運動生理學［M］．北京:北京體育大學出版社，2007．

［6］ 汪之頊，馬愛勤，徐大勇，等．青春期后男女學生血紅蛋白及貧血狀況的比較［J］．衛(wèi)生研究，2003，32(2):144 ～146．

［7］ 江崇民，林莉萍．中日兩國國民身高的比較研究［J］．北京體育大學學報，2001，24(2):208 ～211．

［8］ LAGERROS YT，LAGIOU P．Assessment of physical activity and energy expenditure in epidemiological research of chronic disease［J］．Eur J Epidemiology，2007，22(6):353 ～362．

［9］ Welk G．Physical activity assessmens for health－related Rsearch［J］．Champaign，IL:Human Kinetics，2002:107 － 108．

［10］ 李松?。眉铀俣葌鞲衅鲗χ袑W生身體活動及相關(guān)因素的分析研究 ——以南通市通州區(qū)兩所中學為例［D］．南京:南京體育學院，2012．

［11］ 戴劍松．加速度傳感器測量身體活動的應用綜述［J］．中國運動醫(yī)學雜志，2009，11，28(6):720 ～727．

［12］ 黃海雄．2011年深圳市中小學學生身體活動情況調(diào)查［J］．職業(yè)與健康，2012，12，28(23):2961 ～2962．

［13］ 趙鵬．肥胖小學生的運動干預實驗研究［D］．北京:首都體育學院，2013．

［14］ 管培培．三維加速度counts估算不同步速能量消耗應用初探［J］．山東體育科，2013，35(1):72 ～75．

［15］ 關(guān)尚一，朱為模．身體活動與青少年肥胖風險的“劑量—效應”關(guān)系［J］．上海體育學院學報，2013，37(4):68 ～72．

［16］ Aibar，Alberto，Bois，Julien E．A cross－ cultural study of adolescents＇physical activity levels in France and Spain［J］．European Journal of Sport Science，2013(5):551 ～558．

［17］ Aibar，Alberto，Bois，Julien E．2．Weekday and weekend physical activity patterns of French and Spanish adolescents［J］．European Journal of Sport Science，2014(5):500 ～509．

［18］ García-Massó，X Serra-A?ó，P García-Raffi LM．Validation of the use of Actigraph GT3X accelerometers to estimate energy expenditure in full time manual wheelchair users with spinal cord injury［J］．Spinal Cord，2013(12):898 ～ 903．

［19］ GINGRAS，VéRONIQUE，VIGNEAULT．Accelerometry － Measured Physical Activity and Inflammation after Gestational Diabetes［J］．Medicine ＆ Science in Sports＆ Exercise，2013(7):1307 ～1312．

［20］ GUAGLIANO，JUSTIN M．ROSENKRANZ，RICHARD R．Girls＇Physical Activity Levels during Organized Sports in Australia［J］．Medicine＆ Science in Sports＆ Exercise，2013(1):116～122．

［21］ Connolly，Christopher，Coe，Dawn，Kendrick．Accuracy of Physical Activity Monitors in Pregnant Women［J］．Medicine ＆ Science in Sports＆ Exercise，2011(6):1100 ～1105．

［22］ Hans Van Remoortel，Yogini Raste，Zafeiris Louvaris．Validity of six activity monitors in chronic obstructive pulmonary disease:a comparison with indirect calorimetry［J］．2012，7(6):e39 ～e98．

［23］ Ried-Larsen，F(xiàn)roberg．Physical activity intensity and subclinical atherosclerosis in Danish adolescents:The European Youth Heart Study［J］．Scandinavian Journal of Medicine ＆ Science in Sports，2013(3):168～177．

［24］ Santos-Lozano A，Torres-Luque G，Garatachea N．Inter-trial variability of GT3X accelerometer［J］．Science ＆ Sports，2014(3):e7～e10．

［25］ Santos-Lozano A，Torres-Luque G，Marín PJ．Intermonitor Variability of GT3X Accelerometer［J］．International Journal of Sports Medicine，2012(12):994 ～999．

［26］ JOHN，DINESH．ActiGraph and Actical Physical Activity Monitors:A Peek under the Hood［J］．Medicine ＆ Science in Sports ＆Exercise，2012(44):S86 ～ S89．

［27］ Edwards NM，Khoury PR，Kalkwarf HJ，etal．Is physical activity set in stone?tracking of accelerometer measured activity in early childhood［J］．Medicine ＆ Science in Sports ＆ Exercise，2012，44(5):S473．

［28］ 王超．中國兒童青少年身體活動推薦量研究［D］．上海:上海體育學院，2013．