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學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)采樣間隔和強(qiáng)度分界值的適用性研究

2022-07-01 03:49常振亞王樹明
中國體育科技 2022年6期
關(guān)鍵詞:加速度計(jì)切點(diǎn)校驗(yàn)

常振亞,王樹明

近年,伴隨《3—6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南》《幼兒園工作規(guī)程》《全民健身計(jì)劃(2016—2020年)》《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》等文件的相繼頒布,學(xué)齡前兒童的健康狀況尤其是體質(zhì)健康狀況越來越受到重視。身體活動(dòng)(physical activity,PA)作為促進(jìn)學(xué)齡前兒童體質(zhì)健康的重要手段,在體育學(xué)領(lǐng)域、學(xué)前教育領(lǐng)域以及公共衛(wèi)生等領(lǐng)域不斷被提及。身體活動(dòng)又被稱為體力活動(dòng),是指由于骨骼肌收縮產(chǎn)生的機(jī)體能量消耗增加的活動(dòng)。其不僅包含傳統(tǒng)意義上的體育鍛煉,如跑步、游泳、球類運(yùn)動(dòng);也包括日常生活中的身體活動(dòng),如步行、上下樓梯、休閑活動(dòng)等(中華人民共和國衛(wèi)生部疾病預(yù)防控制局,2012)。

當(dāng)前,在以身體活動(dòng)水平為主要內(nèi)容的研究中,都會(huì)使用加速度計(jì)來測量學(xué)齡前兒童(3~6歲,又稱幼兒)一周內(nèi)的活動(dòng)水平。獲得數(shù)據(jù)之后如何評(píng)價(jià)幼兒身體活動(dòng)水平,需要相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn);同樣,對(duì)于選用采樣間隔的時(shí)間亦需要相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),但目前國內(nèi)外尚未達(dá)成一致意見。具體來說,分為以下兩個(gè)方面。

1)身體活動(dòng)強(qiáng)度分界值(又稱“切點(diǎn)”)的標(biāo)準(zhǔn)。伴隨兒童活動(dòng)評(píng)級(jí)量表(Children’s Activity Rating Scale,CARS)的信效度得到廣泛認(rèn)可,相關(guān)研究開始以CARS為工具建立切點(diǎn),如以3~5歲兒童為被試建立的Sirard切點(diǎn)(Sirard et al.,2005)和以4~6歲兒童為被試建立的Cauwenberghe切點(diǎn)(Cauwenberghe et al.,2010)。雖然以量表為工具建立的切點(diǎn)生態(tài)效度較高,但其可能不夠客觀、準(zhǔn)確。因此,相關(guān)研究開始探索以便攜代謝測量系統(tǒng)(VO2)為校驗(yàn)工具建立切點(diǎn),如以3~5歲兒童為被試建立的Pate切點(diǎn)(Pate et al.,2006)。迄今為止,Pate切點(diǎn)在世界范圍內(nèi)被引用的次數(shù)最多(全明輝,2015)。還有研究綜合運(yùn)用VO2測試和心率記錄法以5~8歲兒童為被試建立切點(diǎn),稱為Everson切點(diǎn)(Evenson et al.,2008)。相比Pate切點(diǎn),Everson切點(diǎn)的校驗(yàn)活動(dòng)類型更加豐富,但該切點(diǎn)和Pate切點(diǎn)一樣需要較為嚴(yán)格地控制兒童,使得兒童的參與完成難度較高,一定程度上會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。其在學(xué)齡兒童中運(yùn)用較多,在學(xué)齡前兒童中運(yùn)用比較有限。Buttle等(2013)綜合心率記錄法、雙標(biāo)水法和室內(nèi)量熱法以3~5歲兒童為被試同時(shí)建立了兩個(gè)切點(diǎn):Buttle切點(diǎn)(垂直軸)和ButtleVM切點(diǎn)(三軸)。Buttle切點(diǎn)不僅運(yùn)用了客觀的校驗(yàn)工具,而且生態(tài)效度較高。綜上發(fā)現(xiàn),這些切點(diǎn)均是基于國外學(xué)齡前兒童為被試建立的。國內(nèi)研究運(yùn)用CARS和心率帶以中國5~6歲兒童為被試建立的切點(diǎn),其被稱為李堃切點(diǎn)(李堃等,2017)。

2)采樣間隔的標(biāo)準(zhǔn)。最初,由于加速度計(jì)存儲(chǔ)空間的限制,研究者一般采用60 s采樣間隔記錄加速度計(jì)數(shù)(賀剛等,2011;王超等,2012)。后來,相關(guān)研究開始傾向于在學(xué)齡前兒童中選用15 s采樣間隔。2005—2010年間以學(xué)齡前兒童為研究對(duì)象的相關(guān)研究中使用15 s采樣間隔和60 s采樣間隔的比例相同,均為42.9%(Cain et al.,2013)。其中,使用15 s采樣間隔的重要原因是,相比60 s采樣間隔,15 s采樣間隔可以監(jiān)測到更高的中高強(qiáng)度身體活動(dòng)(moderate-to-vigorous physical activity,MVPA)(Colley et al.,2014)。選用15 s采樣間隔的同時(shí),有研究在學(xué)齡前兒童研究中使用5 s及5 s以下的采樣間隔(常振亞等 ,2020;王玉龍 ,2019;Cain et al.,2013;Vale et al.,2009),且采樣間隔選用呈現(xiàn)越來越短的趨勢。國內(nèi)學(xué)者在研究中開始選用1 s的采樣間隔(方慧等,2018;趙廣高等,2017,2019;Fang et al.,2017;Quan et al.,2018,2019;Xu et al.,2018)。

綜上,運(yùn)用加速度計(jì)開展研究時(shí)要厘清這些切點(diǎn)和采樣間隔對(duì)數(shù)據(jù)采集的影響,以獲取更可靠的結(jié)果。已有研究比較了不同切點(diǎn)和采樣間隔在國外學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)數(shù)據(jù)采集中的適用性(Colley et al.,2014;Janssen et al.,2012;Kim et al.,2013;Scott et al.,2015)。然而,這些研究結(jié)果在我國學(xué)齡前兒童中的適用性尚未可知。國內(nèi)雖有研究基于加速度計(jì)比較了1 s、5 s、10 s、30 s和60 s 5種采樣間隔對(duì)兒童身體活動(dòng)數(shù)據(jù)采集的影響,但其研究對(duì)象是兒童青少年(9~18歲)(王超等,2012)。因此,本研究旨在上述研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步系統(tǒng)探究以ActiGraph加速度計(jì)為工具的7個(gè)切點(diǎn)(李堃切點(diǎn)、ButtleVM切點(diǎn)、Buttle切點(diǎn)、Cauwenberghe切點(diǎn)、Evenson切點(diǎn)、Pate切點(diǎn)和Sirard切點(diǎn))及不同采樣間隔(1 s、5 s、10 s、15 s、30 s和60 s)在我國學(xué)齡前兒童中的適用性,了解42種組合條件下身體活動(dòng)推薦量的滿足程度差異狀況,以更好地促進(jìn)加速度計(jì)在學(xué)齡前兒童測評(píng)中的規(guī)范運(yùn)用,增加相關(guān)研究間的可比性,進(jìn)而最終促進(jìn)學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)健康效益的提升。身體活動(dòng)推薦量主要參考《學(xué)齡前兒童(3~6歲)運(yùn)動(dòng)指南》(關(guān)宏巖 等,2020)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究以班為單位隨機(jī)選取長沙市6所幼兒園的360名學(xué)齡前兒童作為研究對(duì)象。數(shù)據(jù)采集后,有效數(shù)據(jù)回收率約為81.4%,即本研究最后實(shí)際樣本量為293,包括198名5~6歲兒童(男童96名,女童102名)和95名3~4歲兒童(男童50名,女童45名)(表1)。

表1 被試的基本信息Table 1 Basic Information for Subjects

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)測試法

使用ActiGraph GT3X-BT三軸加速度計(jì)測量兒童的身體活動(dòng)。該工具可以測量冠狀軸、矢狀軸和垂直軸3個(gè)方向的加速度。內(nèi)芯片感知傳感器將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào),再由電信號(hào)轉(zhuǎn)換為Counts值進(jìn)行結(jié)果輸出(全明輝,2015)。學(xué)齡前兒童連續(xù)7天(5個(gè)工作日和2個(gè)周末日)佩戴加速度計(jì)。每個(gè)加速計(jì)有一個(gè)識(shí)別號(hào)碼,分配給有相應(yīng)識(shí)別符的幼兒,佩戴部位是右側(cè)髂嵴上部。設(shè)備測試后,利用ActiLife v6.13.3下載數(shù)據(jù)并進(jìn)行初步分析(表2),對(duì)于測量數(shù)據(jù)不符合要求或者有缺失的部分及時(shí)安排被試進(jìn)行補(bǔ)測。加速度計(jì)主要測評(píng)學(xué)齡前兒童的以下指標(biāo):1)靜坐行為(sedentary behavior,SB);2)低強(qiáng)度身體活動(dòng)(light physical activity,LPA);3)中等強(qiáng)度身體活動(dòng)(moderate physical activity,MPA);4)高強(qiáng)度身體活動(dòng)(vigorous physical activity,VPA)。在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步計(jì)算出中高強(qiáng)度身體活動(dòng)(moderate-to-vigorous physical activity,MVPA;MVPA=MPA+VPA)和總身體活動(dòng)(the total of physical activity,TPA;TPA=LPA+MPA+VPA)等指標(biāo)。

表2 ActiGraph GT3X-BT身體活動(dòng)測量參數(shù)設(shè)置Table 2 ActiGraph GT3X-BT Physical Activity Measurement Parameter Setting List

1.2.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

1)將采集到的數(shù)據(jù)在ActiLife v6.13.3中轉(zhuǎn)換為1 s、5 s、10 s、15 s、30 s和60 s的數(shù)據(jù)集。2)在“Wear time Validation”中根據(jù)表1剔除無效數(shù)據(jù)。3)采用重復(fù)測量方差分析探究7個(gè)切點(diǎn)下6種采樣間隔(42種組合)測量SB、LPA、MVPA和TPA的差異性。4)采用頻數(shù)分析探究42種組合條件下學(xué)齡前兒童的身體活動(dòng)推薦量滿足程度。

2 結(jié)果

2.1 不同切點(diǎn)與采樣間隔下5~6歲兒童的身體活動(dòng)測評(píng)情況

同一切點(diǎn)條件下,以1 s采樣間隔為參照,SB隨著采樣間隔的增加而下降(η2=0.84~0.97),TPA隨著采樣間隔的增加而上升(η2=0.84~0.94)。但Cauwenberghe切點(diǎn)和Sirard切點(diǎn)隨著采樣間隔的增加SB先減后增,而TPA先增后降,且變化幅度相比其他切點(diǎn)均較小。同一切點(diǎn)條件下,以1 s采樣間隔為參照,LPA隨著采樣間隔增加而上升(η2=0.75~0.97),但Sirard切點(diǎn)隨著采樣間隔的增加先增后降。同一切點(diǎn)條件下,以1 s采樣間隔為參照,MVPA均隨著采樣間隔的增加而下降(η2=0.75~0.94),但Pate切點(diǎn)隨著采樣間隔的增加先增后降且相比其他切點(diǎn)變化幅度較?。ū?)。

表3 不同切點(diǎn)與采樣間隔下5~6歲兒童身體活動(dòng)的測評(píng)情況Table 3 Evaluation of Physical Activity of Children Aged5 to6 Years under Different Cut-Points and Sampling Intervals

同一采樣間隔條件下,7個(gè)切點(diǎn)測量的SB之間均存在顯著性差異(η2=0.96~0.97);除1 s采樣間隔時(shí)Buttle切點(diǎn)和李堃切點(diǎn)外,本研究其他切點(diǎn)測評(píng)的LPA之間均存在顯著性差異(η2=0.95~0.97);除1 s采樣間隔時(shí)Cauwenberghe切點(diǎn)和Everson切點(diǎn)以及60 s采樣間隔時(shí)ButtleVM切點(diǎn)和Buttle切點(diǎn)外,本研究其他切點(diǎn)測評(píng)的MVPA之間均存在顯著性差異(η2=0.86~0.94);除15 s采樣間隔時(shí)ButtleVM切點(diǎn)和Everson切點(diǎn)外,本研究其他切點(diǎn)測評(píng)的TPA之間均存在顯著性差異(η2=0.96~0.97)。

隨著采樣間隔的增加,不同切點(diǎn)評(píng)估的MVPA最大值和最小值之差即極差逐漸變小,SB、LPA和TPA極差逐漸變大。

2.2 不同切點(diǎn)與采樣間隔下3~4歲兒童的身體活動(dòng)測評(píng)情況

以往比較兒童身體活動(dòng)測評(píng)情況在不同切點(diǎn)與采樣間隔下的差異時(shí),容易忽略具體校驗(yàn)時(shí)對(duì)兒童年齡的嚴(yán)格限制(Colley et al.,2014;Scott,2015;Vale et al.,2009)。本研究以切點(diǎn)建立時(shí)所含對(duì)象的年齡范圍為依據(jù),對(duì)5~6歲學(xué)齡前兒童的國內(nèi)切點(diǎn)適用性進(jìn)行了探究。然而,5~6歲兒童的相關(guān)結(jié)果不一定適用于3~4歲兒童。對(duì)于3~4歲兒童主要有4個(gè)切點(diǎn):Pate切點(diǎn)、Siard切點(diǎn)、Buttle切點(diǎn)和ButtleVM切點(diǎn)。本研究按照上述對(duì)5~6歲兒童的探究思路對(duì)3~4歲兒童不同切點(diǎn)與采樣間隔條件下的差異進(jìn)行探究,結(jié)果相近(表4)。

表4 不同切點(diǎn)與采樣間隔下3~4歲兒童身體活動(dòng)的測評(píng)情況Table 4 Evaluation of Physical Activity of Children Aged 3 to 4 Years under Different Cut-Points and Sampling Intervals

同一切點(diǎn)條件下,以1 s采樣間隔為參照,SB隨著采樣間隔的增加而下降(η2=0.83~0.96),TPA隨著采樣間隔的增加而上升(η2=0.83~0.96),但Sirard切點(diǎn)隨著采樣間隔的增加SB先減后增而TPA先增后降,變化幅度相比其他切點(diǎn)均較??;以1 s采樣間隔為參照,LPA隨著采樣間隔增加而上升(η2=0.69~0.94),MVPA隨著采樣間隔的增加而下降(η2=0.81~0.93),但Pate切點(diǎn)隨著采樣間隔的增加先增后降,且相比其他切點(diǎn)變化幅度較小。

同一采樣間隔條件下,采用7個(gè)切點(diǎn)測量的SB(η2=0.95~0.96)、LPA(η2=0.96)和 TPA(η2=0.95~0.96)之間均存在顯著性差異;除30 s以及60 s采樣間隔時(shí)ButtleVM切點(diǎn)和Buttle切點(diǎn)外,本研究其他切點(diǎn)測評(píng)的MVPA之間均存在顯著性差異(η2=0.81~0.89)。

隨著采樣間隔的增加,不同切點(diǎn)評(píng)估的MVPA最大值和最小值之差即極差逐漸變小,SB、LPA和TPA極差卻逐漸變大。

2.3 不同切點(diǎn)與采樣間隔下的5~6歲兒童身體活動(dòng)推薦量滿足情況

MVPA推薦量滿足情況隨著采樣間隔變長而下降,但李堃切點(diǎn)(0~5.1%)和Sirard切點(diǎn)(0~1%)由于測量數(shù)據(jù)過低,均未達(dá)到推薦量;TPA推薦量滿足情況隨著采樣間隔變長而上升,但Cauwenberghe切點(diǎn)(0~0.5%)和Sirard切點(diǎn)(0~0.5%)由于測量數(shù)據(jù)過低,均未達(dá)到推薦量,ButtleVM切點(diǎn)測量數(shù)據(jù)由于測量數(shù)據(jù)過高均達(dá)到推薦量(98.5%~99.5%)(表5)。

表5 不同切點(diǎn)與采樣間隔下的5~6歲兒童體力活動(dòng)推薦量滿足情況Table 5 Recommended Amount of Physical Activity for Children Aged 5 to 6 Years under Different Cut Points and Sampling Intervals

2.4 不同切點(diǎn)與采樣間隔下的3~4歲兒童身體活動(dòng)推薦量滿足情況

MVPA推薦量滿足情況隨著采樣間隔變長而降低,TPA則隨采樣間隔減短而提高。MVPA滿足量由高到低依次為ButtleVM切點(diǎn)、Pate切點(diǎn)、Buttle切點(diǎn)和Siard切點(diǎn)。TPA滿足量由高到低依次為ButtleVM切點(diǎn)、Buttle切點(diǎn)、Pate切點(diǎn)和Siard切點(diǎn)(表6)。

表6 不同切點(diǎn)與采樣間隔下的3~4歲兒童體力活動(dòng)推薦量滿足情況Table 6 Recommended Amount of Physical Activity for Children Aged 3 to 4Years under Different Cut Points and Sampling Intervals

3 討論與分析

3.1 活動(dòng)強(qiáng)度分界值的選擇問題

基于加速度計(jì)的身體活動(dòng)強(qiáng)度分界值通常是由ROC曲線切割出個(gè)體運(yùn)動(dòng)能量消耗狀況和加速度計(jì)監(jiān)測的活動(dòng)計(jì)數(shù)值的最佳臨界值獲得。加速度計(jì)監(jiān)測個(gè)體活動(dòng)的計(jì)數(shù)值是客觀固定的,活動(dòng)強(qiáng)度分界值的變化主要取決于個(gè)體運(yùn)動(dòng)能量消耗的評(píng)估狀況。換言之,基于加速度計(jì)的身體活動(dòng)強(qiáng)度分界值問題從根本上是人體運(yùn)動(dòng)能量消耗測量的方法學(xué)問題。個(gè)體能量消耗測量的方法有很多,如雙標(biāo)水技術(shù)、心率記錄法、氣體濃度呼吸測量法、室內(nèi)量熱法等,甚至加速度計(jì)本身也逐步成為個(gè)體能量消耗測量的方法之一。這些方法各有其優(yōu)缺點(diǎn),導(dǎo)致基于這些方法建立的切點(diǎn)具有不同的特征。

早期的Sirard切點(diǎn)雖然沒有直接運(yùn)用上述技術(shù)與方法,但是該切點(diǎn)的校驗(yàn)工具——CARS的效度估算是基于人體運(yùn)動(dòng)能耗建立的。CARS將兒童活動(dòng)分為5個(gè)等級(jí):水平1為休息,水平2為低速或低強(qiáng)度活動(dòng)(容易),水平3為中速或中等強(qiáng)度活動(dòng)(難度適中),水平4為中高速或中高強(qiáng)度活動(dòng)(有一定難度),水平5為高速和極速或高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度活動(dòng)(費(fèi)勁和非常費(fèi)勁);水平1活動(dòng)代表安靜代謝率,水平2至水平5代表能量消耗情況的依次提升。CARS自提出后得到廣泛的運(yùn)用,且被證明與個(gè)體實(shí)際的能量消耗狀況顯著相關(guān)(Finn et al.,2000)。然而,從校驗(yàn)工具等級(jí)來說,CARS的科學(xué)程度最低,在實(shí)際運(yùn)用過程中可能會(huì)受到觀察者主觀偏向的影響。從本研究來看,7個(gè)切點(diǎn)中,Sirard切點(diǎn)評(píng)估的SB是最高的,評(píng)估的MVPA和TPA卻是最低的,3~4歲兒童LPA最低水平基本也為Sirard切點(diǎn)。相應(yīng)地,不同采樣間隔條件下,Sirard切點(diǎn)評(píng)估的MVPA和TPA推薦量滿足率基本為0,說明Sirard切點(diǎn)在身體活動(dòng)和靜坐行為中易出現(xiàn)極端現(xiàn)象(地板效應(yīng)或天花板效應(yīng))。Sirard切點(diǎn)在早期沒有單獨(dú)的學(xué)齡前兒童切點(diǎn)時(shí)的確具有一定的積極作用,但從目前測評(píng)情況來看不提倡選用Sirard切點(diǎn)。Cauwenberghe修訂和完善了CARS,并以此為工具在更豐富的活動(dòng)類型基礎(chǔ)上建立新的學(xué)齡前兒童切點(diǎn)。李堃等(2017)以Cauwenberghe修訂后的CARS為校驗(yàn)工具,結(jié)合心率記錄法建立了我國學(xué)齡前兒童切點(diǎn)。從本研究來看,Cauwenberghe切點(diǎn)和李堃切點(diǎn)尤其是李堃切點(diǎn)評(píng)估的身體活動(dòng)水平出現(xiàn)極端現(xiàn)象的頻率相比Sirard切點(diǎn)明顯減少,與純粹采用客觀測評(píng)工具為校驗(yàn)工具的切點(diǎn)相比,其差異變小??傊琒irard切點(diǎn)、Cauwenberghe切點(diǎn)和李堃切點(diǎn)三者屬于同一類切點(diǎn),后兩個(gè)切點(diǎn)相比Sirard切點(diǎn)在類型或校驗(yàn)手段上更加豐富,評(píng)估的準(zhǔn)確度更高。

Pate切點(diǎn)運(yùn)用氣體濃度呼吸測量法建立了學(xué)齡前兒童的身體活動(dòng)強(qiáng)度分界值,它是第一個(gè)采用客觀測評(píng)工具作為校驗(yàn)工具的學(xué)齡前兒童切點(diǎn)。當(dāng)前國內(nèi)研究大多選用Pate切點(diǎn)作為學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)強(qiáng)度的最佳臨界值(方慧 等,2018;路飛揚(yáng),2014;全明輝 等,2017;趙廣高等 ,2017,2019;趙 星 等 ,2016;Fang et al.,2017;Quan et al.,2018,2019;Xu et al.,2018),主要基于以下理由:1)Pate切點(diǎn)將加速度計(jì)所得計(jì)數(shù)值與耗氧量進(jìn)行相關(guān),校驗(yàn)工具更加客觀、科學(xué)(趙星等,2016);2)通過甄別與比較學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)測量方法學(xué)綜述,相比其他切點(diǎn),Pate切點(diǎn)更具適用性(趙廣高等,2017;全明輝等,2017;Quan et al.,2018,2019;Xu et al.,2018);3)相比其他切點(diǎn),Pate切點(diǎn)在世界范圍內(nèi)被引用次數(shù)最多(全明輝,2015);4)選用Pate切點(diǎn)監(jiān)測學(xué)齡前兒童的身體活動(dòng)水平,可以保證研究的準(zhǔn)確性及與同類研究的可比性(方慧等,2018;Fang et al.,2017)?,F(xiàn)有研究雖然均選用Pate切點(diǎn)監(jiān)測學(xué)齡前兒童的身體活動(dòng)水平,但在運(yùn)用方式上并不一致,其中有兩位學(xué)者(路飛揚(yáng),2014;趙星等,2016)選用Pate切點(diǎn)的所有強(qiáng)度分界值,其他研究雖選用了Pate切點(diǎn)的MVPA強(qiáng)度分界值卻沒有選用其SB和LPA強(qiáng)度分界值,而選用的是Treuth切點(diǎn)和Evenson切點(diǎn)的SB與LPA強(qiáng)度分界值。原因可能是發(fā)現(xiàn)單獨(dú)采用Pate切點(diǎn)時(shí)LPA數(shù)據(jù)或TPA結(jié)果存在明顯異常。具體來說,利用Pate切點(diǎn)分析我國學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)水平時(shí),LPA小于或略高于MVPA,不符合國際公認(rèn)的學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)以LPA為主的身體活動(dòng)特點(diǎn),由此導(dǎo)致TPA推薦量滿足情況很低。因此,當(dāng)前研究MVPA時(shí)可選用Pate切點(diǎn),但要全面探究不同強(qiáng)度身體活動(dòng)或靜坐行為時(shí)不建議使用該切點(diǎn)。

近年來,國內(nèi)有研究認(rèn)為應(yīng)選擇Buttle切點(diǎn)作為學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)強(qiáng)度的最佳臨界值(徐鳳婭,2017)。與Pate切點(diǎn)相比,Buttle切點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)間較晚。Buttle等(2013)系統(tǒng)運(yùn)用室內(nèi)量熱法、雙標(biāo)水法和心率記錄法等校驗(yàn)了學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)的強(qiáng)度分界值,校驗(yàn)手段豐富,生態(tài)效度高。但有研究持不同意見,認(rèn)為應(yīng)該選用ButtleVM切點(diǎn)而不是Buttle切點(diǎn),因?yàn)槿S的綜合向量(vector magnitude,VM)比垂直軸能更好地測量學(xué)齡前兒童的身體活動(dòng)(王玉龍,2019;楊文賢等,2019)。從本研究來看,不同強(qiáng)度PA在ButtleVM切點(diǎn)上均是最高的,相反SB在ButtleVM切點(diǎn)上均是最低的,從而佐證了這一觀點(diǎn)。然而,ButtleVM切點(diǎn)在TPA推薦量上呈現(xiàn)天花板效應(yīng),參與測試的學(xué)齡前兒童均達(dá)到相應(yīng)的推薦量,不利于在實(shí)踐中有效辨別學(xué)齡前兒童的身體活動(dòng)水平,未來要加以注意。另外,部分研究雖然使用加速度計(jì)對(duì)學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)特征進(jìn)行探究,但沒有報(bào)告其選用的切點(diǎn)(羅冬梅等,2019a,2019b;龐家祺 等,2014;屈莎 等,2016)??梢姡瑖鴥?nèi)研究基于加速度計(jì)對(duì)學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)進(jìn)行研究時(shí),在切點(diǎn)選擇上并不一致,甚至有些研究尚未認(rèn)識(shí)到切點(diǎn)對(duì)身體活動(dòng)數(shù)據(jù)采集的影響。

因此,有必要在已有研究的基礎(chǔ)上,從實(shí)用主義角度出發(fā),對(duì)這些切點(diǎn)在國內(nèi)的適用性進(jìn)行探究,更好地推動(dòng)以加速度計(jì)為測評(píng)工具的相關(guān)研究的發(fā)展。具體來說,可以從以下4方面考量:1)LPA要顯著大于MVPA。對(duì)學(xué)齡前兒童公認(rèn)的身體活動(dòng)特點(diǎn)要予以優(yōu)先考慮,如果身體活動(dòng)切點(diǎn)測量出的數(shù)據(jù)LPA十分接近或小于MVPA,則應(yīng)當(dāng)予以排除。從本研究來看,可排除Sirard、Pate和Cauwenberghe切點(diǎn)。2)為了更好地辨別學(xué)齡前兒童不同水平的身體活動(dòng),應(yīng)盡量選擇身體活動(dòng)測量水平區(qū)分度好的切點(diǎn),避免選用易出現(xiàn)天花板效應(yīng)或地板效應(yīng)的切點(diǎn)。從本研究來看,可排除SB、MVPA和TPA中的Siard切點(diǎn)和ButtleVM切點(diǎn)、LPA中的ButtleVM和Cauwenberghe切點(diǎn)。3)要優(yōu)先選擇更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆绞剑玳g接測熱法校驗(yàn)的切點(diǎn)。以此為據(jù),建議開展研究時(shí)選擇Buttle切點(diǎn)、Evenson切點(diǎn)或Pate切點(diǎn)。4)要優(yōu)先選擇專門針對(duì)學(xué)齡前兒童尤其是國內(nèi)學(xué)齡前兒童為研究對(duì)象的切點(diǎn)。以此為據(jù),建議選用Buttle切點(diǎn)和李堃切點(diǎn)??傊?,基于上述4個(gè)要點(diǎn)和國內(nèi)研究的切點(diǎn)運(yùn)用情況,本研究推薦在我國學(xué)齡前兒童研究中使用Buttle切點(diǎn),其對(duì)上述4個(gè)條件的滿足程度最佳。

3.2 采樣間隔的選擇

加速度計(jì)記錄的是一定采樣間隔時(shí)間內(nèi)的加速度計(jì)數(shù)。較長的采樣間隔相比較短的采樣間隔會(huì)將采樣時(shí)間段內(nèi)的高強(qiáng)度身體活動(dòng)和低強(qiáng)度身體活動(dòng)進(jìn)行平均,從而把兒童的高強(qiáng)度身體活動(dòng)錯(cuò)劃為低強(qiáng)度身體活動(dòng)(賀剛等,2011)。綜觀采樣間隔選擇發(fā)展史,其顯然是由長到短的發(fā)展史,從最初的60 s到如今的1 s,跨越了完整的采樣間隔區(qū)間。目前,在學(xué)齡前兒童中應(yīng)選用較短的采樣間隔,基于MVPA對(duì)健康的效益基本已得到公認(rèn),而以更短的采樣間隔可以發(fā)現(xiàn)更多的MVPA。研究發(fā)現(xiàn),同一切點(diǎn)條件下,3 s采樣間隔監(jiān)測的MVPA比15 s、30 s和60 s采樣間隔分別高2.9 min、9.0 min和16.7 min(Obeid et al.,2011),5 s采樣間隔監(jiān)測的MVPA比60 s采樣間隔高17 min(Vale et al.,2009)。

然而,當(dāng)前較短的采樣間隔焦點(diǎn)主要集中于15 s和5 s以下。1)有研究認(rèn)為應(yīng)選用15 s采樣間隔(羅冬梅等,2019a,2019b;趙星 等,2016)。選擇15 s的理由之一是學(xué)齡前兒童切點(diǎn)建立時(shí)的采樣間隔即15 s,后續(xù)亦應(yīng)選用15 s采樣間隔(趙星等,2016)。另一個(gè)非常重要的理由可能是依據(jù)以往文獻(xiàn)的選用情況而定。學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)測量方法學(xué)綜述表明,選用15 s采樣間隔和選用60 s采樣間隔的比例一樣多,均為42.9%(Cain et al.,2013)。2)還有研究認(rèn)為應(yīng)選用5 s以下采樣間隔,尤其是1 s(方慧 等 ,2018;趙廣高 等,2017,2019;Fang et al.,2017;Quan et al.,2018,2019;Xu et al.,2018)。學(xué)齡前兒童采樣間隔的選擇,實(shí)質(zhì)是對(duì)學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)時(shí)間特征規(guī)律的把握和尊崇。只有充分解析學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)的時(shí)間特征,才能綜合確定最適宜的采樣間隔。以此為據(jù),有研究以客觀測量的學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)水平為基礎(chǔ),分析了不同持續(xù)時(shí)間或其占總活動(dòng)時(shí)間的比例,從而掌握學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)的簇集特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn),學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)以持續(xù)時(shí)間較短的零星活動(dòng)為主,建議學(xué)齡前兒童身體活動(dòng),尤其是MVPA,宜采用較短的采樣間隔,如3 s或更短時(shí)間(全明輝等,2020)。

從本研究來看,學(xué)齡前兒童SB、MVPA隨著身體活動(dòng)采樣間隔的增加而減少,LPA和TPA則隨著采樣間隔的增加而增加。5 s或5 s以下的采樣間隔雖然提高了學(xué)齡前兒童MVPA的監(jiān)測水平,卻嚴(yán)重低估了學(xué)齡前兒童的TPA水平,實(shí)質(zhì)是低估了LPA水平。由此在分析身體活動(dòng)對(duì)學(xué)齡前兒童身心健康的效益時(shí),往往只能發(fā)現(xiàn)MVPA的效益,相對(duì)低估LPA對(duì)學(xué)齡前兒童身心健康效益的實(shí)際價(jià)值。對(duì)于SB則相對(duì)被高估,由此可能導(dǎo)致關(guān)于學(xué)齡前兒童SB水平過高的系列研究以及過分夸大SB的負(fù)面健康效益,究其原因可能是選用了較短的采樣間隔。這就意味著,雖然5 s或5 s以下的采樣間隔毫無疑問能準(zhǔn)確測評(píng)學(xué)齡前兒童的MVPA,但可能大大降低SB、LPA測評(píng)結(jié)果的準(zhǔn)確性。從這一角度來看,15 s采樣間隔雖然使MVPA的測評(píng)結(jié)果受到一定的影響,但總體來說,其測評(píng)效率更高,也更準(zhǔn)確。另外,從邏輯上和更看重MVPA結(jié)果同時(shí)兼顧TPA的角度來分析,10 s采樣間隔似乎優(yōu)于15 s采樣間隔。然而相關(guān)研究表明,10 s采樣間隔在2005—2010年尚未得到相關(guān)研究的關(guān)注與運(yùn)用,在0~6歲兒童中運(yùn)用的比例為0,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于15 s采樣間隔42.9%的運(yùn)用比例(Cain et al.,2013)?;诖?,本研究以該研究方法進(jìn)一步檢索了2011—2019年9月的國內(nèi)外文獻(xiàn),僅發(fā)現(xiàn)1篇碩士學(xué)位論文運(yùn)用了10 s的采樣間隔(Scott,2015)。因此,本研究建議應(yīng)優(yōu)先選擇與切點(diǎn)建立時(shí)相同的采樣間隔,即15 s,以保證不同強(qiáng)度身體活動(dòng)和靜坐行為測量結(jié)果的全面準(zhǔn)確性,進(jìn)而便于不同研究之間進(jìn)行比較。當(dāng)然,以往研究中較少運(yùn)用10 s采樣間隔并不是后續(xù)測評(píng)中不加以運(yùn)用的充分條件,一個(gè)不常用的采樣間隔被接受可能需要一個(gè)長期的過程,未來研究可嘗試進(jìn)一步解析10 s采樣間隔在學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)強(qiáng)度測評(píng)中的適用性,以更好地促進(jìn)學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)測評(píng)方法的發(fā)展。

3.3 研究的局限性與不足

本研究雖然探討了以ActiGraph加速度計(jì)為工具評(píng)估的學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)水平在不同切點(diǎn)和采樣間隔上的差異性,但不能從根本上解決我國學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)強(qiáng)度分界值和采樣間隔的選擇問題。今后研究應(yīng)選擇合理的校驗(yàn)工具及更加科學(xué)的校驗(yàn)程序建立適用于我國學(xué)齡前兒童的身體活動(dòng)強(qiáng)度分界值及采樣間隔。

4 結(jié)論

不同強(qiáng)度分界值和采樣間隔會(huì)顯著影響基于Acti-Graph加速度計(jì)測量的學(xué)齡前兒童身體活動(dòng)水平,建議國內(nèi)研究選擇Buttle2013切點(diǎn)和15 s的采樣間隔。

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