袁 川，陳慶果

(四川師范大學(xué) 體育學(xué)院，成都 610101)

基于ActiGraph GT3X監(jiān)測網(wǎng)球運(yùn)動能量消耗的研究

袁 川，陳慶果

(四川師范大學(xué) 體育學(xué)院，成都 610101)

目的：應(yīng)用ActiGraph GT3X對網(wǎng)球運(yùn)動等非周期性運(yùn)動能量消耗進(jìn)行測評，建立適合網(wǎng)球運(yùn)動能耗預(yù)測的回歸方程，從而豐富ActiGraph測量體系。方法：以K4b2測量值作為校標(biāo)，分別在拍柄、持拍手手腕外側(cè)、腰部髂肌外側(cè)、大腿中央前側(cè)和腳踝外側(cè)(持拍手同一側(cè)肢體)各佩戴一個加速度計(jì)(ActiGraph GT3X)，同步對網(wǎng)球運(yùn)動中不同球速下(30 km/h、60 km/h)的原地正、反手擊球，側(cè)向移動正、反手擊球，向前移動正、反手擊球，側(cè)向移動正反手交替擊球和模擬自由單打的運(yùn)動過程進(jìn)行監(jiān)測。結(jié)果：腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)部位GT3X的 EE和MET預(yù)測值存在明顯低估，與K4b2測量值一致性較低；手腕和拍柄部位GT3X的EE和MET預(yù)測值存在明顯高估，與K4b2測量值一致性較低；研究建立了2個網(wǎng)球運(yùn)動能耗預(yù)測回歸方程，經(jīng)檢驗(yàn)其預(yù)測值與實(shí)測值沒有顯著性差異。結(jié)論：運(yùn)用ActiGraph GT3X對網(wǎng)球等隔網(wǎng)對抗運(yùn)動項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測存在顯著誤差，EE和MET的預(yù)測存在明顯高估或低估的現(xiàn)象；基于ActiGraph GT3X所建立的能耗預(yù)測方程能對網(wǎng)球運(yùn)動進(jìn)行有效的運(yùn)動監(jiān)測。

ActiGraph GT3X；網(wǎng)球；能量消耗；K4b2；回歸方程

隨著近年來我國慢性疾病患病率急劇增長，越來越多的人們認(rèn)識到了體力活動對預(yù)防和治療諸多慢性疾病(如冠心病、肥胖等)的重要性[1-2]。網(wǎng)球運(yùn)動具有健身功能、娛樂功能、教育功能和商業(yè)功能等，且作為世界第二大球類運(yùn)動深受廣大體力活動參與者的喜愛[3-5]。因而準(zhǔn)確簡便地對網(wǎng)球運(yùn)動進(jìn)行監(jiān)測和干預(yù)對體力活動的開展和運(yùn)動健身具有重要意義。目前國內(nèi)對體力活動測量的方法主要有：雙標(biāo)水法(doubly labeled water)、運(yùn)動傳感器(motion sensors)、間接熱量測定法(indirect calorimetry)、心率表(heart rate monitors)、體力活動問卷(physical activity questionnaires)等。這些方法各有其優(yōu)點(diǎn)與不足，其中間接測熱法被視為精確且常用的測量方法[6]，并且作為各種測量的金標(biāo)準(zhǔn)[7-9]，但其操作較為復(fù)雜，儀器設(shè)備昂貴，不適合大樣本量研究；加速度傳感器由于使用方便、輕巧、價(jià)格相對廉價(jià)、對體力活動監(jiān)測性效度較高而被廣泛用于體力活動能量消耗的監(jiān)測[10-11]。但是不同型號加速度計(jì)的評估結(jié)果具有差異性[12]，而且其測量結(jié)果也會因不同的佩戴位置和佩戴方法而存在差異[13]，基于不同活動方式建立的能耗評估方程對其他類型的體力活動的評估會出現(xiàn)高估或低估的現(xiàn)象[14-16]。網(wǎng)球運(yùn)動是一種運(yùn)動軌跡無規(guī)律，多急停急起、轉(zhuǎn)身、側(cè)向移動、前后移動，以大幅度揮臂動作完成擊球?yàn)橹鞯倪\(yùn)動。國內(nèi)對加速度計(jì)評估周期性運(yùn)動，如慢走、慢跑等運(yùn)動能量消耗研究較多[17-18]，但使用加速度計(jì)對諸如網(wǎng)球類非周期性運(yùn)動的研究較少。

為了提高對網(wǎng)球運(yùn)動能量消耗評估的準(zhǔn)確性，本研究以間接測熱法為校標(biāo)，驗(yàn)證ActiGraph GT3X對網(wǎng)球運(yùn)動能量消耗評估的效度，并利用加速度計(jì)數(shù)值建立適合網(wǎng)球運(yùn)動能耗預(yù)測的回歸方程。為評估網(wǎng)球運(yùn)動能量消耗、從事網(wǎng)球運(yùn)動健身和運(yùn)動訓(xùn)練以及合理使用加速度傳感器提供理論支撐。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究選取年齡在18—26歲且有網(wǎng)球運(yùn)動基礎(chǔ)(專業(yè)網(wǎng)球訓(xùn)練或?qū)W習(xí)一年及以上)的健康運(yùn)動者作為受試者，其中，實(shí)驗(yàn)組女性8名，男性13名；驗(yàn)證組女性3名，男性5名(表1)。研究方案經(jīng)受試者同意在知情同意書上簽字，在測試正式開始前對受試者進(jìn)行培訓(xùn)，使其了解整個測試的注意事項(xiàng)和流程，對其身體狀況進(jìn)行評估，要求無運(yùn)動禁忌，生理、心理無異常。

表1 受試者基本信息一覽表

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備

本研究在正式測試之前采用身高體重儀(HK-6000)對受試者身高、體重進(jìn)行測量。正式測試時(shí)讓每個受試者分別在拍柄、持拍手手腕外側(cè)、腰部髂肌外側(cè)、大腿中央前側(cè)和腳踝外側(cè)(持拍手同一側(cè)肢體)各佩戴一個加速度計(jì)(ActiGraph GT3X)，同時(shí)佩戴便攜式氣體代謝分析儀(cosmed K4b2，以下簡稱K4b2)，對其能量消耗進(jìn)行監(jiān)測。在實(shí)驗(yàn)測試前嚴(yán)格按照使用說明書對K4b2進(jìn)行預(yù)熱和校檢，對加速度計(jì)基本信息(受試者身高、體重、年齡和測試時(shí)間等，其采樣頻率為30 Hz)進(jìn)行設(shè)定，并與K4b2時(shí)間進(jìn)行同步處理；被試和測試員嚴(yán)格按使用說明書進(jìn)行佩戴和運(yùn)動過程監(jiān)測。測試過程中網(wǎng)球落點(diǎn)、運(yùn)行軌跡、球速采用斯波爾斯ss-8000網(wǎng)球發(fā)球機(jī)進(jìn)行控制。測試所用網(wǎng)球均為Teloon Rising球。

1.2.2 測試方案與內(nèi)容

如圖1所示，A1、B1為原地正手、反手擊球；A2、A3為向前、側(cè)向移動正手擊球，B2、B3為向前、側(cè)向移動反手擊球，受試者根據(jù)預(yù)定的來球落點(diǎn)向前或向側(cè)移動2—3 m完成擊球；C1為側(cè)向移動正反手交替擊球，受試者在不同來球方向之間(跑動距離為4—6 m)來回移動完成擊球，所有反手擊球都采用雙手反手技術(shù)。每個方案分別在低球速(30 m/h)和高球速(60 km/h)各進(jìn)行2 min測試(A2、B2只在低球速進(jìn)行一次測試)，每個測試間隔1 min，所有測試完畢后模擬自由單打比賽2 min。能耗預(yù)測回歸方程的檢驗(yàn)：驗(yàn)證組采用8位受試者單打比賽10 min，用來模擬網(wǎng)球運(yùn)動，與實(shí)驗(yàn)組一樣同步佩戴ActiGraph GT3X和K4b2。具體擊球方式、擊球位置、球落點(diǎn)，以及發(fā)球機(jī)擺放位置如圖1所示，發(fā)球機(jī)調(diào)頻12 s，其中底線O點(diǎn)作為受試者準(zhǔn)備位置。

在進(jìn)行測試前對受試者身高、體重進(jìn)行測試并輸入到電腦上K4b2和ActiGraph GT3X執(zhí)行軟件中，同時(shí)要求受試者在2 h前沒有大量進(jìn)食，身體和心理上無異常。本研究的全部運(yùn)動過程均在室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)硬地網(wǎng)球場進(jìn)行。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

ActiGraph GT3X在測量完畢后通過電腦的Actilife6.1.4軟件以10 s為單位下載，并通過自帶的計(jì)算公式計(jì)算出能量消耗值(下文統(tǒng)一用EE表示，F(xiàn)reedson VM3 Combination 2011)和梅脫值(下文統(tǒng)一用METs表示，Crouter Adult 2010)，同時(shí)導(dǎo)出counts值至Excel2007。K4b2的測量數(shù)據(jù)通過無線遙控裝置傳輸?shù)诫娔X上cosmed K4b2軟件中，以10 s為單位導(dǎo)出至Excel2007當(dāng)中，并對每個運(yùn)動階段數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，選取第30 s到90 s的數(shù)據(jù)作為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；所得GT3X和K4b2數(shù)據(jù)通過SPSS22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，包括對K4b2和GT3X的EE、MET值均數(shù)統(tǒng)計(jì)，對K4b2測量值和GT3X預(yù)測值進(jìn)行配對T檢驗(yàn)，并用Bland-Altman Plot統(tǒng)計(jì)方法驗(yàn)證其差異性或一致性，對GT3X的count值和K4b2的EE、MET測量值進(jìn)行Pearson相關(guān)分析。回歸模型建立采用經(jīng)典逐步線性回歸，同時(shí)采用配對T檢驗(yàn)、Pearson相關(guān)分析和Bland-Altman Plot分析對所建回歸方程有效性進(jìn)行驗(yàn)證。

圖1 運(yùn)動方案圖[19]

2 研究結(jié)果

2.1 不同佩戴部位ActiGraph GT3X的MET預(yù)測值與K4b2測量值的比較

本研究分別在低球速(30 km/h)、高球速(60 km/h)及模擬自由單打情況下對不同擊球方式進(jìn)行測試。研究結(jié)果表明，各階段綜合和自由單打的K4b2實(shí)測MET值平均為9.3和 9.6，兩者并沒有明顯差異；而不同部位GT3X的MET預(yù)測值之間存在明顯差異(表2)，其中腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)三個部位在兩個模式下的預(yù)測值均明顯低于手腕和拍柄部位的預(yù)測值，小于實(shí)測值；而手腕和拍柄的預(yù)測值則明顯大于實(shí)測值。配對T檢驗(yàn)結(jié)果表明(表3)，不同部位GT3X在各階段和自由單打模式下MET預(yù)測值與K4b2測量值之間均存在非常顯著性差異(P<0.01)。

表2 GT3X的MET預(yù)測值與K4b2的MET測量值一覽表±s)

表3 GT3X的MET預(yù)測值與K4b2的MET測量值配對T檢驗(yàn)分析結(jié)果一覽表

注：P<0.05表示具有顯著性差異，P<0.01表示非常顯著性差異。下表同。

其中踝關(guān)節(jié)MET預(yù)測的誤差程度明顯低于其他部位，同時(shí)拍柄和手腕(高估)誤差程度明顯大于腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)(低估)；腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)預(yù)測值之間差異性較小，而手腕和拍柄預(yù)測值之間差異性較大，拍柄預(yù)測值明顯比手腕預(yù)測值高估程度更大(表2)。

2.2 不同佩戴部位ActiGraph GT3X的EE預(yù)測值與K4b2測量值的比較

統(tǒng)計(jì)分析表明，自由單打和各階段綜合的K4b2實(shí)測EE值平均為10.8 kcals/min和10.6 kcals/min，兩者并沒有明顯差異；而不同部位GT3X的EE預(yù)測值之間存在明顯差異(表4)。其中腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)在兩個模式下的預(yù)測值明顯低于手腕和拍柄部位的預(yù)測值，且小于實(shí)測值；而手腕和拍柄兩個部位預(yù)測值則明顯大于實(shí)測值。配對T檢驗(yàn)結(jié)果表明(表5)，不同佩戴部位GT3X在各階段和自由單打模式下的EE預(yù)測值與K4b2測量值之間均存在非常顯著性差異(P<0.01)。

其中踝關(guān)節(jié)在EE預(yù)測上誤差程度明顯低于其他部位，同時(shí)拍柄和手腕(高估)誤差程度明顯大于腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)(低估)；腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)預(yù)測值之間差異性較小，而手腕和拍柄預(yù)測值之間差異性較大，拍柄預(yù)測值明顯比手腕預(yù)測值高估程度更大(表4)。

表4 GT3X的EE預(yù)測值與K4b2的EE實(shí)測值一覽表 kcals/min

表5 GT3X的EE預(yù)測值與K4b2的測量值配對T檢驗(yàn)分析結(jié)果一覽表

2.3 不同佩戴部位ActiGraph GT3X的EE、MET預(yù)測值與K4b2測量值一致性分析

通過Bland-Altman Plot統(tǒng)計(jì)方法對不同佩戴部位GT3X的EE、MET預(yù)測值與K4b2測量值的一致性作進(jìn)一步比較，以K4b2與GT3X和平均值為橫坐標(biāo)，K4b2與GT3X差值為縱坐標(biāo)，其中散點(diǎn)落在置信區(qū)間內(nèi)越接近0差值均數(shù)線的，其一致性越好。

圖2 自由單打各部位GT3X的EE預(yù)測值與K4b2測量值一致性散點(diǎn)圖

圖3 自由單打各部位GT3X的MET預(yù)測值與K4b2測量值一致性散點(diǎn)圖

圖4 各階段各部位GT3X的EE預(yù)測值與K4b2測量值一致性散點(diǎn)圖

圖5 各階段各部位GT3X的MET預(yù)測值與K4b2測量值一致性散點(diǎn)圖

研究結(jié)果表明，無論是在自由單打還是綜合運(yùn)動模式下，腰部、踝關(guān)節(jié)和大腿部位GT3X的EE、MET預(yù)測值散點(diǎn)在95%的置信區(qū)間內(nèi)明顯落在0值的上方區(qū)域，說明其與K4b2一致性較低，三者都存在明顯的低估；拍柄、手腕部位GT3X的EE、MET預(yù)測值散點(diǎn)在95%的置信區(qū)間內(nèi)明顯落在0值的下方區(qū)域，而且明顯比上方區(qū)域更遠(yuǎn)，說明其與K4b2一致性較低，二者都存在明顯的高估，且拍柄預(yù)測值高估程度更高；同時(shí)拍柄和手腕預(yù)測值誤差程度明顯大于腰部、踝關(guān)節(jié)和大腿部位預(yù)測值的誤差程度(圖2—圖5，其中圖2、圖3是自由單打EE、MET分析結(jié)果，圖4、圖5是綜合運(yùn)動EE、MET分析結(jié)果)。

2.4 ActiGraph GT3X count值與K4b2測量值的相關(guān)性

有研究表明，適合佩戴加速度計(jì)的部位是腰髖部[20-21]，但是本研究結(jié)果(表6)表明，腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)GT3X VM項(xiàng)量軸counts值與K4b2測量值Pearson相關(guān)系數(shù)明顯高于手腕和拍柄部位，相關(guān)系數(shù)在0.4到0.7左右，其中以踝關(guān)節(jié)相關(guān)系數(shù)最高，呈中度相關(guān)，而手腕GT3X和拍柄GT3X相關(guān)系數(shù)不到0.3。

表6 不同部位GT3X VM軸count值與K4b2測量值Pearson相關(guān)分析一覽表

注：**/*表示Pearson相關(guān)分析在0.01/0.05上具有非常顯著性/顯著性。

2.5 ActiGraph GT3X能耗方程回歸模型

2.5.1 回歸模型變量的選擇及模型建立

研究試圖通過加速度計(jì)count值、BMI指數(shù)和年齡等變量建立適用于評估網(wǎng)球運(yùn)動的能耗預(yù)測方程。

通過因子分析對相關(guān)變量進(jìn)行篩選，結(jié)果從元件矩陣中選取了踝關(guān)節(jié)和腰部GT3X VM軸counts值、BMI、年齡、性別作為變量主要成分，同時(shí)結(jié)合本研究2.4的研究結(jié)果，采用分層回歸的方法建立能耗預(yù)測回歸模型。研究依次選取踝關(guān)節(jié)GT3X VM軸counts值、腰部GT3X VM軸counts值、性別、BMI、年齡進(jìn)入方程，分別建立了EE預(yù)測能耗回歸方程1，調(diào)整后R2為0.719；MET預(yù)測回歸方程2，調(diào)整后R2為0.690(表7)，所建方程1、方程2均為有效方程。

表8顯示了構(gòu)建方程模型過程中分層納入變量時(shí)R2變化情況，方程1中所選變量在納入過程中其R2變化均具有顯著性差異，故全部作為變量進(jìn)入最終回歸方程；而方程2中在年齡變量納入時(shí)其R2沒有顯著性差異，故不納入最終回歸方程。研究結(jié)果表明，采用多個加速度計(jì)建立的聯(lián)合回歸模型能有效提高利用單個加速度計(jì)所建模型的R2。

表7 EE能耗、MET預(yù)測回歸模型

注：VM(counts/min)，性別(1=男，2=女)，EE(kcal/min)。

表8 回歸模型構(gòu)建過程R2變化值一覽表

2.5.2 回歸模型的檢驗(yàn)

研究通過10 min的模擬網(wǎng)球自由單打比賽對所建立的能耗預(yù)測回歸模型的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。該階段測試結(jié)果表明，所建立方程1和方程2預(yù)測值與實(shí)測值之間沒有顯著性差異，且與實(shí)測值相關(guān)性較高(表9)，因此能有效地對網(wǎng)球運(yùn)動能量消耗進(jìn)行預(yù)測。同時(shí)對方程1、方程2預(yù)測值和實(shí)測值的Bland-Altman Plot分析顯示(圖6)，各散點(diǎn)均落在±SD之間，進(jìn)一步證明其具有良好的預(yù)測能力。

表9 本研究能耗預(yù)測方程驗(yàn)證結(jié)果一覽表

注：P>0.05表示不具備顯著性差異。

圖6 研究所建方程預(yù)測值與實(shí)測值Bland-Altman Plot散點(diǎn)圖

3 討論與分析

IC法被廣泛應(yīng)用于安靜和運(yùn)動過程中的能量代謝測定，并被眾多研究證明是可靠的[7-9]，因此被選為本研究的校標(biāo)。比較了GT3X在不同佩戴部位測量網(wǎng)球運(yùn)動的效度，同時(shí)確定適合預(yù)測網(wǎng)球運(yùn)動能量消耗的回歸方程。目前國內(nèi)外利用加速度計(jì)對走、跑、日常生活的相關(guān)研究日漸成熟[18，22-23]，但對諸如網(wǎng)球等隔網(wǎng)對抗的非周期性運(yùn)動的研究較少。為了充分反映網(wǎng)球的運(yùn)動特點(diǎn)，本研究設(shè)置了13個運(yùn)動階段(低球速/高球速原地正手、反手擊球，低球速/高球速側(cè)向移動正手、反手擊球，低球速向前移動正手、反手擊球，低球速/高球速側(cè)向移動正反手交替擊球，自由單打)。同時(shí)，有研究發(fā)現(xiàn)在不同佩戴部位、加速度計(jì)佩戴個數(shù)也是影響測量準(zhǔn)確性的重要因素[24-25]，因此由于網(wǎng)球運(yùn)動的特殊性，本研究分別在同側(cè)肢體的拍柄、持拍手手腕外側(cè)、腰部髂肌外側(cè)、大腿中央前側(cè)和腳踝外側(cè)各佩戴一個加速度計(jì)，并采用了目前國內(nèi)外常用且比較準(zhǔn)確的配對T檢驗(yàn)和Bland-Altman Plot統(tǒng)計(jì)方法對變量進(jìn)行分析[26-28]。

3.1 加速度計(jì)對能耗的預(yù)測

盡管眾多研究證明加速度計(jì)在評估體力活動中具有較好的信效度[29-30]，但國內(nèi)在運(yùn)用加速度計(jì)監(jiān)測體力活動時(shí)發(fā)現(xiàn)存在明顯誤差[10，16]。本研究結(jié)果也顯示，五個加速度計(jì)對測量網(wǎng)球運(yùn)動EE能量消耗和MET值時(shí)存在明顯高估或低估現(xiàn)象，其中腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)GT3X的EE、MET預(yù)測值明顯低估，而手腕和拍柄部位明顯高估，且高估程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低估程度。本研究采用加速度計(jì)自帶的計(jì)算方程計(jì)算出EE(Freedson VM3 Combination 2011)和METs值(Crouter Adult 2010)，其能耗方程建立的人口的人體生理學(xué)基礎(chǔ)與我國人口情況具有顯著性差異[31]，而且ActiGraph公司推薦的能耗方程建立的基礎(chǔ)大多都是跑臺上走、跑等周期性較強(qiáng)的運(yùn)動形式，然而現(xiàn)實(shí)運(yùn)動種類多樣，規(guī)律性難以把握，從而在體力活動監(jiān)測過程中存在一系列誤差現(xiàn)象。同時(shí)，網(wǎng)球運(yùn)動既有腳步的大范圍無規(guī)律移動，又有大幅度的上臂運(yùn)動，本研究結(jié)果也表明了該方程在能耗預(yù)測上存在的局限性；因此簡單運(yùn)用加速度計(jì)來監(jiān)測網(wǎng)球運(yùn)動是行不通的，需要作進(jìn)一步的研究，如一些研究根據(jù)不同的運(yùn)動特點(diǎn)和適應(yīng)條件建立能耗方程[32-33]。

有研究表明，無規(guī)律的生活活動，其運(yùn)動信號在多個方向上的無規(guī)律震動使得加速度計(jì)對信號的識別變異性大，不易準(zhǔn)確捕捉其原始真實(shí)信號[34]，網(wǎng)球運(yùn)動與之類似，其運(yùn)動方式復(fù)雜多樣，導(dǎo)致加速度計(jì)對于其震動信號的捕捉存在較大的變異性。在使用GT3X對腰部、大腿、踝關(guān)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測時(shí)忽略了上臂的活動，測量結(jié)果失真，同時(shí)網(wǎng)球運(yùn)動在擊球瞬間以肩的扭轉(zhuǎn)帶動上臂的揮動，這是其能量消耗的主要來源，也是本研究中腰部、大腿、踝關(guān)節(jié)GT3X低估能耗的重要原因。然而在上肢佩戴的GT3X，其測量結(jié)果仍然存在較大誤差，可能與運(yùn)動過程中震動頻率過大有關(guān)，但具體原因還有待深入研究。與此同時(shí)，研究在算法的選擇上沿用的是ActiGraph公司推薦的能耗方程EE(Freedson VM3 Combination 2011)和METs值(Crouter Adult 2010)，而其他方程在同樣條件下的測量結(jié)果也待后續(xù)研究。

3.2 加速度計(jì)能耗預(yù)測方程

本研究結(jié)果表明，在不同強(qiáng)度或不同活動類型情況下，加速度計(jì)counts值計(jì)數(shù)與實(shí)測EE和MET值相關(guān)性存在明顯差異，對較大強(qiáng)度敏感度更高，而對較低強(qiáng)度敏感度較低，說明GT3X效度受運(yùn)動強(qiáng)度影響，這與一些研究結(jié)果類似：小強(qiáng)度和劇烈強(qiáng)度下加速度計(jì)測量效度較低[35]。由于揮拍過程較快，手腕和拍柄部位震動劇烈，加速度計(jì)本身承受了快速揮拍和擊球瞬間所帶來的高頻率震動，因而影響了加速度計(jì)對信號的記錄，這應(yīng)該是研究結(jié)果中手腕和拍柄部位GT3X運(yùn)動監(jiān)測過程中出現(xiàn)較大誤差的原因之一。根據(jù)網(wǎng)球運(yùn)動的特點(diǎn)，多急停急起，在運(yùn)動停滯的短暫階段，加速度計(jì)的信號捕捉是空白的，即counts值沒有記錄，該階段能量消耗值缺失，實(shí)際運(yùn)動過程中盡管在停滯階段沒有身體活動，但由于運(yùn)動后一段時(shí)間內(nèi)機(jī)體仍然處于較高代謝水平而出現(xiàn)過量氧耗[36]，此時(shí)K4b2仍然持續(xù)對機(jī)體能量消耗進(jìn)行測量，這應(yīng)該是ActiGraph GT3X對網(wǎng)球運(yùn)動能量消耗評估效度較低的原因之一。

研究以VM軸counts值、性別、年齡、BMI等為變量進(jìn)行逐步回歸分析，建立了兩個能耗預(yù)測回歸方程，通過檢驗(yàn)表明兩個方程均能對網(wǎng)球運(yùn)動進(jìn)行有效的能耗預(yù)測，方程R2能到達(dá)0.7左右，且配對T檢驗(yàn)以及Bland-Altman Plot分析結(jié)果均表明該方程具有較好的預(yù)測能力。網(wǎng)球?yàn)榉侵芷谛赃\(yùn)動，一般能耗方程在使用時(shí)存在明顯誤差，本研究在原有方程建立的基礎(chǔ)上通過增加加速度計(jì)的佩戴個數(shù)來建立聯(lián)合方程，以彌補(bǔ)非周期性運(yùn)動監(jiān)測的不足。同時(shí)該方程是通過加速度活動計(jì)數(shù)等個人生理指標(biāo)來進(jìn)行能耗預(yù)測，VM軸counts值作為X、Y、Z三軸合成軸，相比單軸或兩軸能更好地反映網(wǎng)球運(yùn)動的特點(diǎn)，真實(shí)記錄其活動計(jì)數(shù)，這也是最終建立的能耗方程能有效預(yù)測網(wǎng)球運(yùn)動能量消耗的原因之一。然而本研究所建立的方程是否對其他非周期性運(yùn)動，如羽毛球、籃球等同樣具備有效性還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

利用加速度計(jì)對體力活動進(jìn)行運(yùn)動監(jiān)測，其準(zhǔn)確性不僅與運(yùn)動類型和儀器本身性能有關(guān)，還與其能耗預(yù)測方程有關(guān)。加速度計(jì)的原理是利用其內(nèi)置傳感器所收集的某方向的加速度計(jì)數(shù)(counts值)，通過一定的預(yù)測方程計(jì)算出其能量消耗或MET值，而且現(xiàn)有關(guān)于加速度計(jì)評估體力活動的研究結(jié)果基本不能對所有運(yùn)動都進(jìn)行有效的評估[37-38]。因此，在未來運(yùn)用更先進(jìn)的研究方法或數(shù)學(xué)模型來完善加速度計(jì)有關(guān)的運(yùn)動過程監(jiān)測是非常有必要的。

4 研究結(jié)論

運(yùn)用ActiGraph GT3X對網(wǎng)球等隔網(wǎng)對抗非周期性運(yùn)動進(jìn)行監(jiān)測存在顯著誤差，能量消耗(EE)和MET的預(yù)測存在明顯高估或低估現(xiàn)象，其中腰部、大腿和踝關(guān)節(jié)GT3X的EE和MET預(yù)測值明顯低估，手腕和拍柄兩部位則明顯高估?；贏ctiGraph GT3X所建立的能耗預(yù)測方程1、方程2能對網(wǎng)球運(yùn)動進(jìn)行有效的運(yùn)動監(jiān)測。

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Research on Monitoring Energy Consumption of Tennis Based on ActiGraph GT3X

YUAN Chuan, CHEN Qing-guo

(School of Physical Education, Sichuan Normal University, Chengdu 610101, China)

Objective: To evaluate the energy consumption of tennis in non-periodic motion by ActiGraph GT3X, and to establish a regression equation suitable for predicting the energy consumption of tennis, which enriches the ActiGraph measurement system.Methods: Take K4b2measured value as a calibration, wear an accelerometer (ActiGraph GT3X)respectively on the racket handle, outside edge of the racket-holding wrist, iliac muscle lateral of waist, central front of thigh and ankle lateral (the same side of the racket-holding limbs) . In synchronization, measurement of the forehand stroke and backhand stroke without movement, the forehand stroke and backhand stroke with side movement, the forehand stroke and backhand stroke with forward movements, the stroke alternate from forehand to backhand with side movement, and simulation play of free singles are all made. Each activity respectively is at low velocity (30 km/h) and high velocity (60 km/h) separately.Results: The predicted value of EE and MET from GT3X of waist, GT3X of thighs and GT3X of ankles have been obviously underestimated, and have low consistency with K4b2; The predicted value of EE and MET from GT3X of wrist and racket handle have respectively overestimated, and have low consistency with K4b2. The two regression equations for predicting the energy consumption of tennis established in this study show that there is no significant difference between the predicted value and the measured value.Conclusion: ActiGraph GT3X has a significant error in the monitoring of energy consumption for the net-separation antagonistic sports like tennis, and the prediction of EE and MET is obviously overestimated or underestimated. The established prediction equation for energy consumption based on ActiGraph GT3X can conduct effective sport monitoring for tennis.

ActiGraph GT3X; tennis; energy consumption; K4b2; regression equation

2017-04-15

四川省科技廳項(xiàng)目“城市青少年體力活動建成環(huán)境測量關(guān)鍵技術(shù)研究”(2015ZR0214)

袁 川(1993-)， 男， 湖南株洲人，碩士，研究方向?yàn)轶w力活動測量與評價(jià)。

陳慶果(1981-)，男，四川瀘州人，副教授，博士，研究方向?yàn)轶w力活動與建成環(huán)境。

G845

A

1008-3596(2017)04-0083-09