Summary
本研究提出了一种基于加速度计的客观测量中国儿童在俱乐部接受乒乓球训练的体力活动（PA）和闲暇时间体力活动（LTPA）的方法。
Abstract
越来越多的证据表明，中国大多数儿童的身体活动（PA）水平低于推荐指南。乒乓球是在中国流行的复合且技术难度较高的运动;在俱乐部进行乒乓球训练可以帮助孩子提高他们的PA水平。鉴于儿童无法自己完成自我评估问卷，并且基于照顾者的观察不适合儿童，我们假设基于活动记录仪的方法可以成为测量PA的客观方法。在本研究中，我们描述了一种可用于使用活动记录仪设备和软件评估PA水平的程序。此外，由于已知髋关节佩戴设备会降低依从性，我们试图评估髋关节佩戴和腕戴设备数据之间的一致性。总的来说，我们的结果表明，这些设备适用于测量PA和休闲时间身体活动（LTPA）水平。结合主观问卷调查，髋关节和腕戴式设备都非常适合评估在俱乐部接受乒乓球训练的中国儿童的PA。
Introduction
身体活动（PA）在儿童时期非常重要，与身心健康呈正相关。有充分的证据表明，PA在肥胖，骨骼健康，心理健康，认知功能和学业成就方面与学龄儿童的有益影响有关1，2，3。然而，中国大多数儿童的PA水平仍然低于4岁推荐的水平;此外，久坐时间会随着年龄的增长而增加。根据中国学生的全国体质与健康监测研究，在21世纪的前二十年中，肥胖学生的数量仍然很高5。
国际儿童和青少年 PA 指南建议每天至少进行 60 分钟的中度至剧烈体育活动 （MVPA），每周 3 天进行剧烈体育活动 （VPA）6，以获得健康益处。同样，根据国际PA指南，最新版本的《中国人体育活动指南》（2021）7强调，累积久坐行为时间不应超过60分钟。参加体育俱乐部或学校活动是儿童满足 PA 准则8 的一种非常有益的方式。乒乓球是一项在中国流行的复合且技术难度高的运动。最近的研究证实，定期的乒乓球训练对儿童和青少年的健康相关身体健康有积极影响9，10。因此，乒乓球俱乐部/学校培训是儿童提高PA11水平的非常合适的方法。
重要的是要考虑可能妨碍执行国际保护区准则所提建议的几个问题。例如，大多数儿童PA调查基于父母报告的问卷12;中国严重缺乏通过客观方法获得的数据。此外，儿童的活动模式的特征是相对较短的自发但强烈的PA13，14。这种模式很难仅通过观察来总结和报告;此外，问卷或家长报告容易出现错误15。其次，儿童在家中度过大量的闲暇时间，例如，在晚上和周末，并且倾向于在家庭环境中积累大部分日常PA。很难收集或估计儿童在课余时间的闲暇时间体育活动（LTPA）。LTPA对健康至关重要，是总PA16中最重要的组成部分之一。第三，儿童的PA可能受到性别差异和父母生活方式的影响8.总的来说，这些信息强调了获得PA的准确测量值的必要性，以评估整体健康状况，其社会影响及其在政策制定中的使用。如果特定亚人群（例如，接受乒乓球训练的儿童）的活动水平没有得到正确估计，数据甚至可能误导政策和公共卫生优先事项12。
作为青少年PA模式最广泛使用的客观测量方法，加速度计已被公认为测量17，18，19，20儿童PA的黄金标准。随着技术的进步，活动记录仪已经发展成为具有成本效益的电容式传感器。在大多数情况下，这些装置需要连接到右髋关节21，这可能是一个潜在的风险因素，并降低了顺应性22。近年来，一些研究表明，当设置适当时，从其他解剖位置佩戴的设备中获得的PA数据可以进行比较23，24。
在本研究中，我们旨在开发一种基于腕戴式活动记录仪加速度计的方法来评估接受乒乓球训练的儿童的PA。
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Protocol
这项研究得到了中国呼和浩特内蒙古医科大学学术伦理委员会的批准。本研究中所有儿童的父母都提供了签署和知情同意书。在这项研究中，我们使用了Actigraph GT3X +设备，它被称为加速度计。
1. 方法开发的一般方面
- 获取加速度计以评估 PA。加速度计是一种小型（3.3 cm x 4.6 cm x 1.5 cm，19 g）类似手表的不显眼设备，可测量三个轴的加速度：垂直、前后和中侧。
- 使用 USB 电缆将设备连接到笔记本电脑。使用专用软件进行数据记录、处理和分析。
- 根据以下纳入/排除标准选择参与者。
- 包括20名接受乒乓球训练的7-12岁儿童作为运动组。包括定期参加乒乓球俱乐部的儿童，每周进行三到五次训练，每次训练持续 2 小时。包括主要与父母一起住在房子或租来的公寓里的孩子，家庭到俱乐部的距离很短。
- 从与体育组相同的班级中选择 20 名儿童作为年龄和性别匹配的对照组。对照组的孩子不参加任何体育俱乐部。
- 排除父母在学校和家中不知道孩子 PA 信息的参与者。
- 排除被诊断患有任何神经发育障碍的参与者，例如注意力缺陷和多动障碍（ADHD），自闭症，发育协调障碍（DCD）等。
2. 使用加速度计初始化数据收集
- 下载并运行设备的软件。
- 通过单击 按钮选择开始 时间并输入日期（例如，2022/2/9）和时间（例如，13：00）来输入收集数据的持续时间。
- 点击按钮 输入主题信息 进入有关人口统计信息设置的下一步。输入参与者的人口统计信息，包括姓名、性别、身高、体重、出生日期、种族、侧面（右）、肢体（腰部）和优势（主要）。
注意：对于左撇子参与者，在步骤 2.4 中选择另一侧。 - 通过单击 初始化 1 个设备来初始化数据收集。确保电池电量超过80%，否则初始化将失败。初始化以记录频率为 30 Hz 的原始加速度。
- 指导参与者将加速度计戴在右臀部，并带有弹性腰带。确保加速度计位于髂嵴水平的右侧腋窝中线。
- 重复步骤 2.2。设置相同的开始日期（例如 2022/2/9）和时间（例如 13：00），以确保同时从两个设备收集数据。
- 重复 2.4 进行以下修改：侧面（左）、肢体（手腕）、优势（非优势）。
注意：对于左撇子参与者，在步骤 2.8 中选择另一侧。 - 指导参与者将加速度计戴在表带上非惯用手的手腕上。
- 提醒参与者整天佩戴设备，除了洗澡、游泳和淋浴时。
注意：数据收集的持续时间不应短于 7 天。（例如，2022/2/9 13：00 至 2022/2/16 12：59）。 - 对于收集的原始数据，根据 VM 图表和计数获取由医生、机构研究人员或专业教练确认的数据（图 1）。
- 删除任何无法解释的极端数据（例如，从 2022/2/12 21：41 到 2022/2/12 22：07，数据为零，无法解释）。从收集的原始数据中删除此类数据。
3. 从日记条目中收集数据
- 要求参与者整天佩戴该设备。要求教练保持乒乓球训练日记，包括确切的时间表。对于对照组的孩子，不需要训练日记。
- 确保参与者在数据收集期间执行了他们的日常工作。
- 请父母在家保持闲暇时间的日记。指导父母在日记中收集睡眠、睡觉时间和醒来时间的数据。
4. 加速度计数据输出
- 从右臀部取下设备，然后使用 USB 电缆将其连接到笔记本电脑/PC。运行设备的软件。
- 通过单击 下载下载参与者的加速度计数据。分析 60 秒时期的原始加速度计数据。
- 从非惯用手上取下设备，然后使用 USB 电缆将其连接到笔记本电脑/PC。重复步骤 4.2。
- 加速度计的原始加速度结果变量基于矢量幅度 （VM） 计数。根据训练、闲暇、睡眠日记确认LTPA的加速度计数据。
5. 对数据进行评分
- 打开软件的评分页面（图2）。
- 选择 >切割点算法和 MVPA > Puyau Children （2002） 在页面左侧。
注意：如有必要，可以选择PA切割点的其他算法。 - 单击“ 计算 ”，然后单击 “导出”，将自动显示评分输出，包括SB（久坐行为）、LPA（轻度体力活动）、MPA（中等体力活动）和MVPA（中度至剧烈体力活动）。
- 通过添加日记时间和定义闲暇时间来获取每日 LTPA（例如，根据日记，2022/2/9 的闲暇时间为 2022/2/9 至 2022/2/6 的 19：00）。然后，将这段时间内的平均虚拟机计数定义为 715.75，并将此纪元的 LTPA 定义为 715.75。
- 平均所有日常 LTPA，以获得参与者的 LTPA。
6. 统计分析
- 使用学生 t 检验测量 P 值小于 0.05 且具有统计显著性的组差异。使用市售的统计软件包进行所有统计。
- 使用 Bland-Altman 程序根据原始数据和计数评估髋关节佩戴和腕戴设备之间每个 PA（包括 MPA、VPA 和 MVPA）的一致性。计算两种测量方法之间的平均差和计算的平均差值的95%一致性限。
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Representative Results
人口统计数据如表1所示，包括性别、年龄、身高、体重、种族和惯用手。如表1所示，两组之间在性别、年龄、身高、体重和惯用手方面没有显著差异。此外，来自体育组的参与者在久坐行为（SB; 441.05 ± 31.80 vs 442.25 ± 30.74， P = 0.904）、LPA （213.10 ± 15.00 vs 215.65 ± 17.41， P = 0.623）、MPA（42.55 ± 3.80 vs 40.70 ± 2.85， P = 0.090）以及LTPA（1514.20 ± 146.10 vs 1587.70 ± 182.25， P = 0.167）方面没有表现出任何显着差异的参数。相比之下，运动组的儿童表现出明显高于对照组的儿童VPA（21.65±3.43 vs 17.15±4.01，P = 0.0001）和MVPA（64.20 ± 2.33 vs 57.85±3.36，P < 0.001）。
Bland-Altman 图最初是为了将数据与一组测量值进行比较而开发的。预计两种测量方法之间95%的差异将落在95%的一致范围内。 如图 3 所示，Bland-Altman 图表明，髋关节佩戴式加速度计和腕戴式加速度计数据之间的一致性对于 MPA、VPA 和 MVPA 是可以接受的。MPA、VPA 和 MVPA 的 1.96 标准差值分别有两个 （10%）、零 （0%） 和三个 （15%） 异常值。
图 1：矢量幅度计数（原始数据）表示为绘图。 左侧的图表显示了每天的矢量幅度计数。右表提供了每个纪元（60 s）的确切矢量幅度计数。VM 的四个图形被放大并显示在底部。 请点击此处查看此图的大图。
图 2：设备软件中显示的评分页面。 Puyau Children （2002） 的切割点和 MVPA 选项可在左侧的算法部分访问。评分输出可以通过单击“ 计算 ”和 “导出 ”按钮自动获得。 请点击此处查看此图的大图。
图 3：使用髋关节佩戴和腕戴式活动记录仪设备进行体育活动的布兰德-奥特曼图。 （A） 使用髋关节和腕戴式活动记录仪设备绘制的 MPA 的布兰德-奥特曼图。（B） 使用髋关节和腕戴式活动记录仪设备绘制 VPA 的布兰德-奥特曼图。（C） 使用髋部佩戴和腕戴式活动记录仪的 MVPA 的布兰德-奥特曼图。请点击此处查看此图的大图。
| 体育组 | 控制组 | P 值 | |
| 性别（男/女） | 10名男性/10名女性 | 8 男性/ 12 女性 | 0.537 |
| 年龄（岁） | 9.85±1.34 | 9.80±1.36 | 0.908 |
| 高度（厘米） | 135.3±9.41 | 135.8±9.43 | 0.881 |
| 重量（公斤） | 36.65±7.25 | 35-10±4.84 | 0.432 |
| 惯用手（右%） | 15% | 10% | 0.643 |
| SB（分钟） | 441.05±31.80 | 442.25±30.74 | 0.904 |
| LPA （分钟） | 213.10±15.00 | 215.65±17.41 | 0.623 |
| MPA （分钟） | 42.55±3.80 | 40.70±2.85 | 0.090 |
| VPA（分钟） | 21.65±3.43 | 01±17-15 | 0.001 |
| MVPA（分钟） | 64.20±2.33 | 57.85±3.36 | <0.000 |
| LTPA （虚拟机计数/） | 1514.20±146.10 | 1587.70±182.25 | 0.167 |
表1：人口统计和活动记录数据。 该表提供了从体育组和对照组收集的人口统计和活动记录数据。缩写：cm = 厘米;公斤 = 公斤;SBs = 久坐行为;LPA = 轻度体力活动;MPA = 适度的体力活动;VPA = 剧烈的体育锻炼;MVPA = 中度至剧烈的体育活动;LTPA = 闲暇时间的身体活动;VM = 矢量大小。
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Discussion
如 表1所示，与对照组相比，运动组儿童的VPA和MVPA（64.20±2.33 vs 57.85±3.36，P<0.001）显着更高。根据以前在青少年25 和年轻人26中报告的结果，相对于主观调查，加速度计设备代表了一种准确的PA估计方法。
Bland-Altman 图表明，髋关节佩戴和腕戴式加速度计数据之间 MPA、VPA 和 MVPA 的一致性很高（ 如图 3 所示）。这一结果表明，这些装置也可以戴在手腕上以评估PA。但是，我们必须强调，MPA 的髋关节佩戴式加速度计和腕戴式加速度计数据之间的一致性低于 VPA。这是因为在低强度PA中，例如坐在教室或做作业时，髋关节加速度计图主要反映身体重心的运动，而腕戴式加速度计图主要反映非优势上肢的运动。此外，考虑到髋关节佩戴和腕戴设备之间的依从性不同，对于在俱乐部接受乒乓球训练的儿童，选择最合适的设备来评估PA非常重要。
协议中的关键步骤是确认 LTPA 的原始虚拟机计数数据和加速计数据的可用性。换句话说，主要的挑战将是确保数据以严格的方式进行质量控制。强烈建议使用数据绘图来监视每个参与者的数据。未佩戴设备的时间段可以识别为零计数的长字符串，并且必须从最终数据集中删除，即使参与者未将此时间段报告为未佩戴设备的时间。闲暇时间和睡眠日记有助于识别 LTPA;因此，父母或看护人有必要以准确的方式承认孩子的日常信息。
加速度计使用的软件包含几种适合儿童的算法，包括Puyau Children（2002）算法，Freedson Children（2005）算法和Mattock Children（2007）算法。以前选择Everson Children（2008）算法来评估西藏儿童和青少年的PA27，而Pate Preschool（2006）算法用于评估居住在中国上海的学龄前儿童的PA28。在我们目前的研究中，我们使用了Puyau Children（2002）算法，因为它是根据体重指数和脂肪质量百分比对儿童进行分类的最有用的方法29。
此外，我们需要阐明要使用的确切方程;这是由用于获取原始数据的特定类型的加速度计设备决定的（参见下面的公式）。
虚拟机 = 
在方程中， X、 Y 和 Z 分别是 X 轴、Y 轴和 Z 轴的矢量幅度计数。LTPA 代表闲暇时间的平均 PA。
采用Puyau Children（2002）算法确定不同PA强度的每分钟三轴VM计数，如下：久坐行为<799;轻 PA = 800 至 3199;中度 PA = 3200 至 8199;活力PA >8200;和中度和活力PA >3200。未来，不同类型的算法将被修改，为受试者的特定特征提供优化的算法。
加速度计设备有三个需要考虑的主要限制。首先，髋关节佩戴法被认为是反射PA的最佳选择;然而，这种方法显示出相对于腕戴式设备的依从性较差，特别是对于30岁的幼儿。其次，设备（包括软件）的复杂性和高价格会阻碍加速度计设备和软件在家庭环境中的实用性。否则，临床工作人员、机构研究人员和体育俱乐部教练可以轻松管理这种方法，如果该设备被广泛重复使用，相关成本将降低。第三，加速度计设备只有基本的防水保证;因此，这些设备不应用于某些运动参与者，例如那些进行帆船、划船和游泳的参与者。
可以使用一些替代方法来代替加速度计。例如，许多手机具有类似的PA测量功能，尽管可靠性和有效性相对较低。其他研究报告了更具成本效益的计步器，适合个人31。进一步的研究需要确定所有替代方法的可靠性和有效性。
总之，我们的结果表明，髋关节和腕戴式加速度计都可以有效地测量PA，非常适合中国儿童在俱乐部进行乒乓球训练。这些方法也可用于评估健康个体和患有发育障碍（如脑瘫32，自闭症33和ADHD34）的儿童的PA。
如前所述，此处使用的设备被认为是测量PA的黄金标准。然而，初步报告表明，这些设备还可以在临床实践中测量睡眠质量、昼夜节律和休息活动节律35，36。现在需要进一步的研究来扩大这些设备的范围和应用。这些设备还有助于监测在俱乐部进行乒乓球训练的儿童的PA。结合主观问卷，如学龄儿童健康行为问卷和国际体育活动问卷，该方法能够以非常有效的方式展示儿童的PA。
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Disclosures
作者没有什么可透露的。
Acknowledgments
我们感谢朔天女士的数字技术支持。这项研究得到了吴结平基金会的支持（批准号：320.6750.18456）。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Actigraph | ActiGraph Corp | GT3X+ | device |
| ActiLife | ActiGraph Corp | v6.13.3 | software |
| SPSS 22.0 software | statistical analysis software |
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