陳慶果 彭彪

四川師范大學(xué)體育學(xué)院（成都610101）

靜坐少動(dòng)行為被認(rèn)為是預(yù)測(cè)健康風(fēng)險(xiǎn)的獨(dú)立因素[1，2]，對(duì)久坐行為的干預(yù)研究逐漸成為學(xué)界的熱點(diǎn)，越來(lái)越多的學(xué)者關(guān)注在日常生活中融入低強(qiáng)度的體力活動(dòng)來(lái)間斷靜坐行為，例如健身操[3]、步行[4]和原地踏步[5]等，其中站立被視為是一種最便利的降低久坐行為風(fēng)險(xiǎn)的干預(yù)手段[6]，相關(guān)研究從能量消耗的角度認(rèn)為穿插在靜坐中斷斷續(xù)續(xù)的站立能夠增加能量消耗[7，8]，然而這些研究中往往要求受試者保持完全的靜止，有意識(shí)地避免晃動(dòng)，并且該類研究中往往沒(méi)有去剝離站-坐轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的額外能耗，缺乏對(duì)站立穩(wěn)定狀態(tài)下能量消耗的測(cè)評(píng)。

隨著該領(lǐng)域研究的不斷深入，Chan等[9]率先發(fā)現(xiàn)了站立能耗反應(yīng)的個(gè)體間差異，提出了站立能耗經(jīng)濟(jì)性概念。后續(xù)研究[10]根據(jù)站立時(shí)能耗的增幅（相對(duì)于靜坐）和站立時(shí)能耗的動(dòng)態(tài)變化情況將個(gè)體分為能耗節(jié)約型和能耗耗費(fèi)型，并且對(duì)能耗分型的原因進(jìn)行了初步的分析，提出了晃動(dòng)假設(shè)，認(rèn)為分型與個(gè)體無(wú)意識(shí)的晃動(dòng)有關(guān)，但研究結(jié)果并不支持該假設(shè)，不過(guò)值得注意的是該研究中采用兩個(gè)體重秤組成的簡(jiǎn)易裝置，只進(jìn)行了一維測(cè)量，與實(shí)際情況有較大偏差，從該研究中指標(biāo)的顯著性概率，結(jié)合神經(jīng)疾病與康復(fù)方面對(duì)無(wú)意識(shí)的晃動(dòng)的研究成果[11-13]，推測(cè)陰性的結(jié)果可能是由于測(cè)量工具造成的。而在跑步經(jīng)濟(jì)性的研究中，Heise[14]等發(fā)現(xiàn)跑步經(jīng)濟(jì)性與下肢肌電特征密切相關(guān)，另外一項(xiàng)研究則發(fā)現(xiàn)，氧耗和能耗與跑速存在線性關(guān)系，隨跑速的增加而增加，研究發(fā)現(xiàn)股二頭肌活動(dòng)增加，并與能量消耗相關(guān)[15]，而站立與跑步的肌肉工作性質(zhì)、工作條件完全不同，同樣的現(xiàn)象是否也出現(xiàn)在站立中目前還缺乏相關(guān)的研究。

鑒于此，有必要從站立的能耗分型的機(jī)制入手，利用氣體代謝分析系統(tǒng)、三維測(cè)力臺(tái)和表面肌電遙測(cè)系統(tǒng)收集相關(guān)數(shù)據(jù)，深入探討身體無(wú)意識(shí)晃動(dòng)、肌肉肌電以及一些生理指標(biāo)與能耗分型的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，延伸站立的形式，將個(gè)體站立時(shí)出現(xiàn)的緩慢原地踱步、原地單腳移步和雙腳移步等情況納入到能耗考察中，提高站立能耗測(cè)量的生態(tài)效度，為后續(xù)相關(guān)研究提供實(shí)證基礎(chǔ)，為久坐行為的干預(yù)提供實(shí)證依據(jù)，

1 對(duì)象與方法

為了更為全面地考察青年人站立時(shí)的能量消耗特征，本次研究共分為2個(gè)部分，第一部分為站立時(shí)能耗分型的研究，總計(jì)招募和測(cè)試了42 個(gè)受試者，每個(gè)受試者正式測(cè)試時(shí)間為39 分鐘；第二部分是對(duì)站立的4種形式進(jìn)行能量消耗的探究，18名受試者分別進(jìn)行59分鐘的測(cè)量。

1.1 研究1：站立時(shí)能量消耗的分型研究

（1）測(cè)試對(duì)象

受試者為42名青年人（男性19名，女性23名），年齡均在18～29 歲之間。測(cè)試前通過(guò)電話或者微信進(jìn)行問(wèn)詢，保證受試者肢體健康、無(wú)孕婦或哺乳狀況、無(wú)吸煙史、無(wú)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練史、無(wú)任何代謝類疾病且近7天內(nèi)未服用任何藥物，并且確定女性受試者測(cè)試時(shí)均處于卵泡期。為確定能耗測(cè)量的穩(wěn)定性，其中的8 名受試者進(jìn)行了2次測(cè)量。

表1 研究1中受試者人體測(cè)量特征

（2）測(cè)量?jī)x器

采用恒康佳業(yè)HK-6000身高體重儀測(cè)量受試者身高和體重，使用韓國(guó)VIVENTE-GOLD 體成分儀測(cè)量體脂率。

受試者氣體代謝指標(biāo)的收集采用美國(guó)AEI公司生產(chǎn)的MAX-Ⅱ氣體代謝分析儀，該設(shè)備采用混合氣箱法（高速、低阻抗4.2L小混合室法），目前在國(guó)內(nèi)廣泛使用，其氧氣和二氧化碳的測(cè)量精度均在±0.03%之間，測(cè)量的準(zhǔn)確性得到了廣泛驗(yàn)證[16]。每天測(cè)試前均對(duì)儀器進(jìn)行預(yù)熱和定標(biāo)。測(cè)試中，測(cè)試人員在每一分鐘第一秒開(kāi)始正式記錄數(shù)據(jù)，確保各儀器設(shè)備之間數(shù)據(jù)的同步。VCO2、VO2、呼吸頻率和心率等數(shù)據(jù)被MAX-Ⅱ系統(tǒng)同步監(jiān)測(cè)和記錄；呼吸商是VCO2和VO2的比值；心率監(jiān)測(cè)使用的是系統(tǒng)自帶的心率帶Polar-T31。

采用足底壓力中心點(diǎn)的移動(dòng)距離（distance of center of pressure，簡(jiǎn)稱D-COP）來(lái)反映受試者站立時(shí)無(wú)意識(shí)的晃動(dòng)，COP 的測(cè)量采用美國(guó)產(chǎn)AMTI 三維測(cè)力臺(tái)，尺寸為60 cm*60 cm，測(cè)量精度為±0.1%，采樣頻率為10 Hz，獲取的原始數(shù)據(jù)為二維的位置數(shù)據(jù)，通過(guò)編寫公式計(jì)算D-COP，測(cè)試時(shí)受試者赤足站立于測(cè)力臺(tái)上。

采用美國(guó)產(chǎn)NORAXON 表面肌電儀收集與維持站立姿勢(shì)相關(guān)的下肢脛骨前肌、內(nèi)側(cè)腓腸肌和股直肌的肌電信號(hào)，在粘貼電極前對(duì)皮膚表面進(jìn)行打磨，而后用酒精擦干凈皮膚。采用雙極記錄方式，避開(kāi)神經(jīng)支配區(qū)域，將2個(gè)電極置肌腹最隆起處，2個(gè)電極之間2 cm，其連線與肌纖維平行，采樣頻率為1500 Hz。因?yàn)槭艿阶藸顟B(tài)下座椅的影響，本研究未收集臀大肌、股二頭肌和豎脊肌的肌電信號(hào)。

（3）測(cè)試方案

正式測(cè)試之前的24個(gè)小時(shí)內(nèi)，受試者避免中到大強(qiáng)度的體力活動(dòng)，禁止食入咖啡、刺激性飲料和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑；測(cè)試前8個(gè)小時(shí)內(nèi)不再進(jìn)食。測(cè)試時(shí)，首先進(jìn)行形態(tài)學(xué)指標(biāo)的測(cè)量，然后戴上呼吸面罩熟悉設(shè)備、黏貼肌電電極和佩戴心率帶，20 min 后將面罩連接上MAX-Ⅱ主機(jī)，準(zhǔn)備開(kāi)始進(jìn)行測(cè)量。

能耗測(cè)試時(shí)受試者首先以自認(rèn)為舒適的坐姿靜坐15 min，間歇2分鐘后光足站立在測(cè)力臺(tái)上10 min，站立時(shí)要求受試者自然、放松的同時(shí)又要避免刻意的晃動(dòng)，站立完成后經(jīng)兩分鐘間歇后再次靜坐10 min。測(cè)試流程見(jiàn)圖1，所有姿態(tài)的轉(zhuǎn)換在間歇期內(nèi)的頭10 s完成。為緩解測(cè)試時(shí)枯燥，為受試者播放平緩的紀(jì)錄片《植物王國(guó)》。

8名受試者重復(fù)測(cè)量時(shí)的流程與上述流程完全一致。

圖1 研究1測(cè)試流程

（4）數(shù)據(jù)的處理與分析

將前期從MAX-Ⅱ中導(dǎo)出的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)制為每分鐘的數(shù)據(jù)，通過(guò)指標(biāo)VCO2和VO2計(jì)算呼吸商（簡(jiǎn)稱RQ），能量消耗（energy exPenditure，簡(jiǎn)稱EE）的計(jì)算采用 經(jīng) 典 的Weir 公 式[17]，EE（kcal/day）= 5.68VO2+1.59VCO2-2.17Nu，Nu 為總尿氮，用一次性收集的尿液測(cè)量出的總氮并不能反映測(cè)量這段時(shí)間內(nèi)的蛋白質(zhì)氧化情況，因此本研究未予以測(cè)量，參考Charriere 等[18]和Fares等[19]的研究，將其設(shè)置為常量13g/24h。

依據(jù)Miles-Chan 等[9]提出的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)受試者站立時(shí)的能耗進(jìn)行分型。能量節(jié)約型受試者需滿足下列2個(gè)條件之一：（1）相對(duì)于靜坐，站立時(shí)的平均能量消耗的增幅小于5%；（2）相對(duì)于靜坐，站立時(shí)第1 個(gè)5 min 平均能耗增幅大于5%，但站立階段第2個(gè)5 min比第1個(gè)5 min 能耗的降幅大于前期增幅（第1 個(gè)5 min 相對(duì)于靜坐）的30%。如果條件2中第2個(gè)站立階段的降幅小于30%，則劃定受試者為能量耗費(fèi)型。

采用SPSS22.0 統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算各指標(biāo)的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)誤；獨(dú)立t檢驗(yàn)進(jìn)行能量節(jié)約型和能耗消耗型受試者之間多個(gè)指標(biāo)的橫向比較，配對(duì)樣本t檢驗(yàn)比較第1 階段靜坐和第2 階段站立之間多個(gè)指標(biāo)的均數(shù)的顯著性差異；復(fù)測(cè)量方差分析中的Bonferroni 比較分析各時(shí)間點(diǎn)生理指標(biāo)兩兩之間的顯著性差異；采用Matlab7.0 編寫專門語(yǔ)言對(duì)D-COP 的時(shí)域數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換，將其轉(zhuǎn)換頻譜圖；采用logistic 回歸篩選出能耗分型的相關(guān)影響因素。取P＜0.05 為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.2 研究2 ：多種站立形式的能量消耗研究

（1）測(cè)試對(duì)象

受試者為18 名青年人，年齡18～29 歲之間，男女各半，受試者要求與測(cè)試1相同，形態(tài)學(xué)特征見(jiàn)表2。

表2 研究2中受試者人體測(cè)量特征

（2）測(cè)量?jī)x器

身高、體重、身體成分、心率、呼吸頻率以及呼吸商等指標(biāo)測(cè)量所需的儀器設(shè)備和測(cè)試要求與研究1相同。

（3）測(cè)試流程

除了測(cè)試前讓受試者熟悉不同類型站立的動(dòng)作要求和整個(gè)能耗測(cè)試流程外，其它測(cè)試前的準(zhǔn)備工作、形態(tài)學(xué)指標(biāo)的測(cè)量與儀器設(shè)備的熟悉過(guò)程均與研究1相同。

能量消耗的測(cè)量分為8 個(gè)階段，依次為靜坐、站立、靜坐、原地踱步、靜坐、站立原地單腳移步、靜坐和站立原地雙腳移步，每個(gè)階段均為5 min，階段之間間隔2 min，整個(gè)測(cè)試需要59 min，在間隔的頭10 s內(nèi)完成站坐的轉(zhuǎn)換。測(cè)試流程見(jiàn)圖2。原地踱步、站立原地單腳移步和站立原地雙腳移步都是模擬人體自然放松站立時(shí)的情景，每1 min 內(nèi)執(zhí)行動(dòng)作30 s，站立休息30 s，執(zhí)行動(dòng)作頻率為40次/分，每次動(dòng)作需1.5 s，按照節(jié)拍器的指示來(lái)完成，原地踱步要求受試者腳離地，原地單腳或原地雙腳移步的動(dòng)作順序見(jiàn)圖3，單腳移步時(shí)人體重心基本不動(dòng)，雙腳移步時(shí)人體重心有小范圍的移動(dòng)。

圖2 研究2測(cè)試流程

圖3 原地單腳移步和原地雙腳移步示意圖

（4）數(shù)據(jù)的整理與分析

將從MAX-Ⅱ中導(dǎo)出的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)制為30 s的數(shù)據(jù)，采用SPSS22.0 統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算各指標(biāo)的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)誤，采用重復(fù)測(cè)量方差分析中的Bonferroni比較分析各組別之間的差異。

2 結(jié)果

2.1 不同能量消耗類型受試者能量消耗水平及生理指標(biāo)變化（研究一）

（1）能量消耗

42名受試者中有30名為站立能耗節(jié)約型，占比為71.4%，站立時(shí)每一分鐘的能量消耗均值與基線數(shù)據(jù)（第1階段靜坐的均值）相比差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。受試者中有12人為能量耗費(fèi)型，占比為28.6%，在整個(gè)站立階段，能耗增加11.6%[0.14（0.07，0.20）kcal/min]，增加的幅度具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見(jiàn)圖4A、4B）。

42名受試者中有8名受試者進(jìn)行了重復(fù)測(cè)量以驗(yàn)證站立時(shí)人體能耗反應(yīng)的穩(wěn)定性，結(jié)果顯示只有16號(hào)受試者站立時(shí)每分鐘能耗增幅的均值前后兩次存在顯著性差異（t=12.734，P=0.000），其它7 名受試者增幅均值的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見(jiàn)圖5），也僅有16 號(hào)受試者前后的站立能耗分型不一致。

靜坐時(shí)，女性的能量消耗顯著低于男性[女性：1.01（0.95，1.07） kcal/min；男 性：1.23（1.15，1.31） kcal/min]。但兩個(gè)群體在站立時(shí)能量消耗的增幅百分比上差異并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.782，P=0.439），卡方檢驗(yàn)顯示不同性別的受試者在站立能耗的分型上也無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=0.487，P=0.472）。

在體重、身高、坐高、骨骼肌含量這些形態(tài)學(xué)指標(biāo)上，兩種能量耗費(fèi)類型的受試者之間的差異并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，同時(shí)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)站立時(shí)能量改變的百分比與上述指標(biāo)存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

（2）呼吸商（respiratory quotient，RQ）

站立時(shí)每分鐘的呼吸商見(jiàn)圖4C，靜坐時(shí)呼吸商為0.849，95%CI 為0.825～0.870，站立時(shí)呼吸商為0.842，95%CI為0.820～0.864，兩階段均值之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.823，P=0.415）。能量耗費(fèi)型和能量集約型在站立呼吸商的降幅百分比上差異也無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.623，P=0.536）。以受試者個(gè)體為統(tǒng)計(jì)單位，相對(duì)于第一階段靜坐，站立時(shí)呼吸商的變化和能量消耗量的變化之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的關(guān)聯(lián)關(guān)系（r=-0.246，P=0.207）。

（3）心率（heart rate，HR）

受試者靜坐時(shí)平均心率為69次，站立時(shí)心率為84次，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=13.82，P=0.000）。安靜時(shí)的心率以及站立時(shí)心率的增加值在能量消耗的不同類型受試者之間無(wú)顯著性差異（t=0.460，P=0.648 和t=0.505，P=0.616），站立時(shí)能量消耗的改變和心率的變化之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（r=0.041，P=0.838）。

（4）呼吸頻率（ breathing rate，BR）

靜坐和站立時(shí)呼吸頻率差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=3.452，P=0.001），分別為16.4和17.4次。在站立能量消耗的增幅上和靜坐時(shí)能量消耗上，能量節(jié)約型受試者和能量耗費(fèi)型受試者之間的差異均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=1.758，P=0.086和t=1.920，P=0.062）。

（5）肌肉積分積電（integrate electromyography，IMEG）

能量耗費(fèi)型受試者在脛骨前肌、內(nèi)側(cè)腓腸肌和股直肌上積分肌電的增加值（相對(duì)于基線數(shù)據(jù)）分別為1.4、1.13 和7.36，能耗節(jié)約型分別為0.95、0.45 和4.34（見(jiàn)圖6），兩種類型的受試者在內(nèi)側(cè)腓腸肌和股直肌上的差異均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=2.194，P=0.034 和t=2.720，P=0.009），在脛骨前肌上的差異不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=1.505，P=0.140）。

圖4 各階段能量及生理指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化

圖5 8名受試者前后兩次測(cè)量站立能耗增加值比較

圖6 不同類型受試者站立時(shí)積分肌電變化

2.2 不同類型受試者站立時(shí)身體無(wú)意識(shí)的晃動(dòng)情況（研究1）

盡管D-COP 在個(gè)體間存在較大的變異（SD=0.587），但兩種站立能耗類型受試者在整個(gè)10 分鐘內(nèi)的D-COP存在著顯著性的差異（t=2.232，P=0.032）。

為更好地從D-COP 的時(shí)域信號(hào)中解析D-COP 和能耗分型的關(guān)系，使用快速傅里葉變換（FFT），分別將不同能耗類型前10 分鐘內(nèi)D-COP 的時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域信號(hào)，從圖7可見(jiàn)，在絕大多數(shù)的頻譜上，能量耗費(fèi)者頻率的振幅均較能量節(jié)約者更大，這提示該類型受試者無(wú)意識(shí)晃動(dòng)時(shí)往往幅度更大，這提示無(wú)意識(shí)的晃動(dòng)可能是影響站立能耗分型的因素。

圖7 不同類型受試者D-COP頻域圖

2.3 站立能耗分型的原因分析（研究1）

對(duì)因變量進(jìn)行編碼，1 代表能量耗費(fèi)型、2 代表能量節(jié)約型，將心率、呼吸頻率、積分肌電等指標(biāo)站立與靜坐的差值以及站立時(shí)的D-COP 作為自變量，進(jìn)行二元logistic 回歸，從表3回 歸結(jié)果看，D-COP（OR=13.029、P=0.027和）和ΔIMEG股直?。∣R=15.75、P=0.013）的OR 值均大于10，并且P值小于0.05，95%CI 均橫跨過(guò)1，根據(jù)判斷標(biāo)準(zhǔn)，其與站立能量消耗的分型存在著很強(qiáng)的聯(lián)系。ΔIMEG內(nèi)側(cè)腓腸肌的OR 為1.892，大于1，P=0.025，表明該指標(biāo)也與站立能耗分型有關(guān)。

表3 站立能耗分型因素的logistic檢驗(yàn)

2.4 多種站立形式的能量消耗水平及生理指標(biāo)變化（研究2）

（1）能量消耗

站立、原地踱步、原地單腳移步和原地雙腳移步時(shí)候能量消耗（kcal/min）分別為1.27、1.62、1.69 和1.80，與基線數(shù)據(jù)（第一階段靜坐）相比，分別增加了6.7%、36.2%、42.0 和51.3%（見(jiàn)圖8A）。采用重復(fù)測(cè)量方差分析中的Bonferroni 多重比較，結(jié)果顯示站立與踱步、原地單腳移步、原地雙腳移步之間均存在顯著性差異（P=0.017、P=0.004 和P=0.001）。由圖8B 可見(jiàn)，四種站立形式的METs 分別為1.23、1.45、1.59 和1.67，在1.5 METs 的靜休活動(dòng)與小強(qiáng)度體力活動(dòng)的分界點(diǎn)附近。

（2）呼吸商

四種形式的站立呼吸商分別為0.854、0.849、0.848和0.849（見(jiàn)圖8C），與基線數(shù)據(jù)相比差異均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.041、P=0.024、P=0.026 和P=0.024），踱步、單腳移步和雙腳移步與站立在呼吸商上無(wú)顯著性差異（P=0.564、P=0.605和P=0.511）。

（3）心率

四種站立形式每分鐘的心率分別為80.25 次、81.5次、81.8 次和82.8 次，兩兩之間均無(wú)顯著性差異（見(jiàn)圖8D），但與基線數(shù)據(jù)（68.8次）相比，心率均提高11次以上，差異均具有非常顯著性，P值均為0.000。

（4）呼吸頻率

與基線安靜時(shí)的呼吸頻率（16.6 次/分）相比，站立與原地踱步的呼吸頻率分別為17.6次/分和18.2次/分，差異均不具有顯著性（P=0.832 和P=0.106），而原地單腳移步（19.1 次/分）和原地雙腳移步（19.3 次/分）與基線安靜時(shí)的呼吸頻率差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.021和P=0.010）。

圖8 不同自然站立形式的能量消耗與生理指標(biāo)變化

3 討論

3.1 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)分析

研究1的方案設(shè)計(jì)主要為探討站立能耗經(jīng)濟(jì)性的因素，研究2 的方案主要為考量各種站立形式的能量消耗，無(wú)論是研究1 還是研究2，每個(gè)階段之間均設(shè)計(jì)了2 min 的間歇時(shí)間，并規(guī)定在間歇期起始段完成各動(dòng)作的轉(zhuǎn)換，這主要是為了測(cè)量靜坐和站立穩(wěn)定階段的能耗情況和各種生理指標(biāo)，避免動(dòng)作轉(zhuǎn)換而額外產(chǎn)生能量消耗。

本研究讓受試者佩戴面罩收集代謝氣體進(jìn)行分析，為讓受試者適應(yīng)新的呼吸環(huán)境，減少應(yīng)激，測(cè)試前均先佩戴面罩20 min。此外，在本研究中每個(gè)受試者均完成各個(gè)階段的實(shí)驗(yàn)，即使產(chǎn)生應(yīng)激現(xiàn)象，也會(huì)貫穿于整個(gè)測(cè)試中，對(duì)站立能耗的變化的影響很有限。因此，站立時(shí)能量消耗的分型不是因?yàn)槭茉囌叩男睦響?yīng)激。并且實(shí)驗(yàn)1 中從生理指標(biāo)上看，呼吸頻率和心率在3 個(gè)階段內(nèi)均相對(duì)穩(wěn)定，這也表明實(shí)驗(yàn)的結(jié)果受到心理因素的干擾較少。為探究站立能耗分型測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，本研究還對(duì)實(shí)驗(yàn)1中的8名受試者進(jìn)行了重復(fù)測(cè)量，結(jié)果也顯示其中7 名受試者站立能耗結(jié)果前后兩次是一致的，表明了個(gè)體站立能耗分型具有一定的穩(wěn)定性。

本領(lǐng)域過(guò)往對(duì)站立能耗的測(cè)量往往都要求受試者站立時(shí)處于絕對(duì)的靜止，腳和手臂做了嚴(yán)格的限制，不能有絲毫的移動(dòng)，這顯然與實(shí)際情況有一定的出入。因此，實(shí)驗(yàn)2 中站立時(shí)腳步移動(dòng)的動(dòng)作設(shè)計(jì)和頻率限定是模擬常人自然站立時(shí)的腳步狀態(tài)，動(dòng)作頻率為每分鐘40 次，非常緩慢，旨在提高站立能耗測(cè)量結(jié)果的生態(tài)效度。

3.2 個(gè)體站立時(shí)能量消耗分型的影響因素解析

本研究的結(jié)果顯示42 名受試者中有30 名受試者為能耗節(jié)約型，相對(duì)于靜坐，在穩(wěn)定站立階段并沒(méi)有持續(xù)增加EE。這與Miles-Chan 等[9]的研究結(jié)果是一致的，并且還得到相關(guān)研究的支持。在對(duì)低強(qiáng)度活動(dòng)能耗經(jīng)濟(jì)性的研究中，Jones 等[20]和Maloiy 等[21]發(fā)現(xiàn)非洲的婦女頭頂20%體重的水無(wú)需消耗額外的能量，Lloyd等[22]對(duì)此進(jìn)行了系統(tǒng)研究后發(fā)現(xiàn)這種人體載荷情況下的能耗經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象也存在著較大的個(gè)體差異，但這種差異與人體的形態(tài)學(xué)指標(biāo)幾乎沒(méi)有關(guān)系，這與本研究的結(jié)果有相似之處。此外，在對(duì)步行經(jīng)濟(jì)性的探討中，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)人體能夠連續(xù)地、自發(fā)地調(diào)整和優(yōu)化運(yùn)動(dòng)，從而使能量成本最小化，通過(guò)短暫地?cái)_亂正常的步態(tài)模式，在幾分鐘內(nèi)快速調(diào)整步頻就能達(dá)到節(jié)約能量的目的[23]，而個(gè)體在維持站立姿態(tài)時(shí)是否也存在這種自我調(diào)整與適應(yīng)的過(guò)程值得研究。

在本研究中，內(nèi)側(cè)腓腸肌和股直肌站立時(shí)積分肌電的增加值與能耗分型相關(guān)，消耗型受試者的積分肌電的增幅顯著高于節(jié)約型，這表明能量耗費(fèi)型受試者維持站立姿態(tài)所需動(dòng)員的肌纖維更多。目前，對(duì)于站立姿態(tài)維持時(shí)的肌電研究探究更多集中在康復(fù)患者與健全人之間的比較，李卓等[24]等發(fā)現(xiàn)腦卒中患者站姿和坐姿之間的健側(cè)肢體脛骨前肌和腓腸肌積分肌電的差值都遠(yuǎn)大于正常人，國(guó)外在對(duì)神經(jīng)性疾病的類似研究中也得出相似的結(jié)論[12，13]。但這些研究都沒(méi)有考察肌電變化差異與攝氧量變化之間的關(guān)系，也就無(wú)法為本研究的結(jié)論提供直接的證據(jù)。而對(duì)跑步經(jīng)濟(jì)性的研究中，多探討能量消耗和下肢肌電的關(guān)系，認(rèn)為下肢肌肉支撐階段的預(yù)激活，能夠提高肌肉-肌腱聯(lián)合體的儲(chǔ)能能力，從而提高跑步經(jīng)濟(jì)性[25]，兩者之間存在正向關(guān)聯(lián)關(guān)系，與本研究的結(jié)果相反，但也表明兩者之間存在聯(lián)系，并且表明能耗經(jīng)濟(jì)性與關(guān)節(jié)附近肌肉的激活模式有關(guān)，關(guān)聯(lián)關(guān)系的方向不同是因?yàn)榧∪夤ぷ鞯男再|(zhì)和條件不同。

本研究的結(jié)果還顯示，站立時(shí)能耗分型還與受試者身體無(wú)意識(shí)的晃動(dòng)相關(guān)，這與Chen 等[10]的研究結(jié)果有所不同，這可能是由于Chan在研究中使用一維重心測(cè)量的簡(jiǎn)易儀器進(jìn)行測(cè)量，不能反映矢狀軸上的重心投影變化情況所致。從本研究結(jié)果看，身體無(wú)意識(shí)的晃動(dòng)與下肢肌肉肌電之間存在共變趨勢(shì)，但兩者之間是否存在因果關(guān)系，哪個(gè)是因，哪個(gè)是果，都值得未來(lái)研究進(jìn)一步的深入探討。

能耗經(jīng)濟(jì)性涉及環(huán)境因素、生理學(xué)因素、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)因素和遺傳因素等，是一個(gè)綜合性復(fù)雜系統(tǒng)，目前還主要集中在體能類、周期性項(xiàng)目的探討，對(duì)于靜力性、姿態(tài)維持中的能耗探究較少，特別是對(duì)其影響因素的探討還處于起步階段。

3.3 站立能量消耗水平的分析

研究1 中測(cè)量結(jié)果顯示42 人中30 人均為能量節(jié)約型，占比為71.4%，如此大的比例與部分站立的能耗研究結(jié)果有悖。Saeidifard等[26]對(duì)46個(gè)站立能耗方面的研究進(jìn)行系統(tǒng)綜述，研究結(jié)果表明靜坐和站立的平均能耗差值為0.15 kcal/min，其中觀察性研究的差值為0.11 kcal，均高于本研究1 中的0.08 kcal。分析其中的原因，主要是由于考察目的不同，本研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要是為測(cè)量穩(wěn)定站立狀態(tài)下的能耗，而該綜述中的部分研究并沒(méi)有區(qū)分穩(wěn)定站立和站-坐轉(zhuǎn)換，沒(méi)有剝離出動(dòng)作轉(zhuǎn)化所產(chǎn)生的額外能耗[27，28]，所以該系統(tǒng)綜述的能耗數(shù)值較本研究高。本研究1 中，靜坐時(shí)能量消耗為1.11 kcal/min，站立時(shí)為1.19 kcal/min，增幅僅7.2%，沒(méi)有一個(gè)受試者穩(wěn)定站立時(shí)能量消耗增加超過(guò)25%。而在研究2中，相對(duì)于第一階段靜坐，站立、雙腳踱步、單腳移位和雙腳移步的能量消耗分別增加了6.7%、36.2%、42.0%和51.3%，METs 分別為1.23、1.45、1.59 和1.67，在1.5 METs 的靜休活動(dòng)與小強(qiáng)度體力活動(dòng)的分界點(diǎn)附近。按照李國(guó)強(qiáng)等[29]的研究結(jié)果：中國(guó)城區(qū)成年人每天靜坐時(shí)間為9.27 小時(shí)，即使把這些時(shí)間全用站立來(lái)替換，在其它能量因素恒定的情況下，額外多消耗1 kg 脂肪（7700 kcal 熱量），需要173 天的時(shí)間。也就是說(shuō)173 天里把靜坐都換為站立，只減1 kg脂肪。即使按照Saeidifard 系統(tǒng)綜述的能耗差值結(jié)果（0.15 kcal/min）來(lái)計(jì)算，也需要92 天才減1 kg 體重。因此，從能量消耗的角度來(lái)看，站立并不是一種高效的久坐少動(dòng)的干預(yù)策略。但是值得注意的是，本研究的結(jié)果顯示隨著站立時(shí)間的增加，呼吸商在緩慢走低，這表明底物氧化中脂質(zhì)氧化的比例在增加，碳水化合物的利用在降低。雖然說(shuō)站立階段能耗的增加很有限，但是能量消耗中這種底物利用的變化卻值得重視，也許在控脂、減重方面具有積極的效應(yīng)。

此外，本研究2 中三種腿部移步形式之間心率差值很小，心率并沒(méi)有與能量消耗同向變化，這表明在靜息類活動(dòng)中，利用心率來(lái)反映運(yùn)動(dòng)能耗會(huì)有較大的誤差，心率類的運(yùn)動(dòng)能耗監(jiān)測(cè)儀可能不適用于靜息行為的能耗監(jiān)測(cè)。

3.4 本研究的局限

盡管本研究的發(fā)現(xiàn)有助于更好地了解穩(wěn)定站立時(shí)的能量消耗情況，但是在研究設(shè)計(jì)、樣本含量等方面還是存在不足之處，具體如下：（1）研究1中，站立能耗分型影響因素的探討中，考慮到坐姿時(shí)座椅的影響，并未進(jìn)行臀大肌和豎脊肌的測(cè)量，只對(duì)維持肢體站立姿態(tài)中的下肢重要的肌肉進(jìn)行測(cè)量；（2）已有研究明確證實(shí)坐-站轉(zhuǎn)換能夠增加能量消耗，但并沒(méi)有去探究這種效應(yīng)的持續(xù)時(shí)間，盡管本研究要求在坐姿完成后立刻站起，經(jīng)過(guò)接近2分鐘的間歇期后才進(jìn)入站立測(cè)量程序，并且從研究1中前5分鐘內(nèi)生理指標(biāo)的變化上看，基本均屬于穩(wěn)定狀態(tài)，但仍然不能完全排除站-坐轉(zhuǎn)換的影響；（3）本研究只對(duì)18～29 歲健康的青年人進(jìn)行了探究，能耗分型現(xiàn)象是否同樣存在于其它年齡段群體中還需進(jìn)一步的研究。

4 結(jié)論與建議

（1）穩(wěn)定站立時(shí)能量消耗的分型與維持人體站立姿態(tài)的股直肌、內(nèi)側(cè)腓腸肌的肌肉響應(yīng)以及身體無(wú)意識(shí)的晃動(dòng)有關(guān)，未來(lái)研究應(yīng)該考察更多肌肉對(duì)站立姿態(tài)的肌電響應(yīng)，以及關(guān)注底物轉(zhuǎn)換中的血液標(biāo)志物等生化指標(biāo)。

（2）站立能耗分型中，大部分受試者屬于站立能耗節(jié)約者，從能量消耗的角度上看，站立并不是一種高效的久坐少動(dòng)的干預(yù)策略。

（3）相對(duì)于靜坐，穩(wěn)定站立時(shí)能量消耗的增幅有限，隨連續(xù)站立時(shí)間的增加，底物利用更趨向于脂肪代謝，未來(lái)應(yīng)該進(jìn)一步確定這種效應(yīng)，探討其在控脂、減脂中的作用。