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方法文章

接受乒乓球训练儿童的身体活动测量

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DOI：

10.3791/63937

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2022年7月27日

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Sport, Inner Mongolia Medical University, 2Department of Neurology, The Seventh Medical Center of PLA General Hospital, 3Department of Neurology, NO 984 Hospital of PLA

* These authors contributed equally

本文内容

摘要

本研究提出一种基于加速度计的方法，用于客观测量在俱乐部接受乒乓球训练的中国儿童的身体活动（PA）和闲暇时间身体活动（LTPA）。

摘要

越来越多的证据表明，中国大多数儿童的身体活动（PA）水平低于推荐指南所建议的标准。乒乓球是一项在中国广受欢迎的复合型且技术难度较高的运动；在俱乐部参加乒乓球训练有助于提高儿童的身体活动水平。鉴于儿童无法自行完成自评问卷，而基于照护者的观察又不适用于儿童，我们假设基于加速度测量仪（actigraphy）的方法可作为一种客观测量身体活动的手段。在本研究中，我们描述了一种利用加速度测量设备及其配套软件评估身体活动水平的操作流程。此外，由于佩戴在髋部的设备已知会降低依从性，我们尝试评估髋部佩戴与腕部佩戴设备数据之间的一致性。综合结果表明，这两种设备均适用于测量身体活动及闲暇时间身体活动（LTPA）水平。结合主观问卷，髋部和腕部佩戴的设备均非常适合用于评估在中国俱乐部接受乒乓球训练的儿童的身体活动水平。

引言

体力活动（PA）在儿童期非常重要，与身心健康呈正相关。已有充分证据表明，体力活动对学龄儿童在肥胖、骨骼健康、心理健康、认知功能及学业成就等方面均具有有益影响。1,2,3然而，中国大多数儿童的身体活动水平仍低于其年龄推荐标准4此外，久坐时间已知会随年龄增长而增加。根据中国学生体质与健康全国调研数据显示，在21世纪的前二十年中，肥胖学生人数一直保持在较高水平。st 世纪5.

针对儿童和青少年的国际体力活动指南建议，每天至少进行60分钟的中等到高强度体力活动（MVPA），并且每周应有3天进行高强度体力活动（VPA），以获得健康益处6。同样，最新版《中国人群身体活动指南（2021年）》7也强调，应基于国际体力活动指南，避免单次久坐行为时间超过60分钟。参加体育俱乐部或学校活动是儿童达到体力活动指南推荐量的一种极为有益的方式8。乒乓球是一项在中国广受欢迎的复合性、技术难度较高的运动项目。近期研究已证实，规律的乒乓球训练对儿童和青少年的健康相关体能具有积极影响9,10。因此，以乒乓球俱乐部或学校为基础的训练是儿童提高体力活动水平的一种非常适宜的方法11。

在落实国际身体活动指南所提建议时，需考虑若干可能影响其实施效果的问题。例如，目前大多数针对儿童身体活动的调查依赖于家长自填问卷12，而在中国，通过客观方法获取的数据严重不足。此外，儿童的身体活动模式通常表现为短暂、自发但强度较高的活动片段13,14。此类活动模式仅靠观察难以准确归纳和报告；同时，问卷或家长报告本身也容易产生误差15。其次，儿童在家中度过大量闲暇时间，例如晚间和周末，并倾向于在家庭环境中完成其每日身体活动的相当一部分。因此，很难在学校以外的时间段收集或估算儿童的闲暇时间身体活动（LTPA）。而LTPA对健康至关重要，是总体身体活动最重要的组成部分之一16。第三，儿童的身体活动水平可能受到性别差异和父母生活方式的影响8。综上所述，这些信息凸显了准确测量身体活动的必要性，以评估整体健康状况、社会影响以及为政策制定提供依据。如果特定亚人群（例如接受乒乓球训练的儿童）的身体活动水平未能被正确评估，则相关数据甚至可能误导公共卫生政策和优先事项的制定12。

作为青少年体力活动（PA）模式最广泛使用的客观测量工具，加速度计已被公认为测量儿童体力活动的金标准17,18,19,20。随着技术的进步，活动记录仪已发展为成本较低的电容式传感器。大多数情况下，这些设备需佩戴于右侧髋部21，而这一要求可能构成潜在风险因素并降低依从性22。近年来，多项研究表明，若设置得当，从其他解剖部位佩戴设备所获取的体力活动数据亦具有可比性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，用于评估接受乒乓球训练的儿童的身体活动水平。

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方案

本研究经中国呼和浩特内蒙古医科大学学术伦理委员会批准。所有参与研究儿童的家长均签署了知情同意书。在本研究中，我们使用了Actigraph GT3X+设备，下文将其简称为加速度计。

1. 方法开发的一般方面

  1. 获取加速度计以评估身体活动（PA）。加速度计是一种小型（3.3 cm x 4.6 cm x 1.5 cm，19 g）、类似手表且不易引起干扰的设备，可测量三个轴向的加速度：垂直、前后和内外侧方向。
  2. 使用USB线缆将设备连接至笔记本电脑。使用专用软件进行数据记录、处理和分析。
  3. 根据以下纳入/排除标准选择受试者。
    1. 纳入20名年龄在7至12岁之间、接受乒乓球训练的儿童作为运动组。纳入定期参加乒乓球俱乐部活动的儿童，每周训练3至5次，每次训练持续2小时。纳入主要与父母同住在住宅或租赁公寓中、且家到俱乐部距离较近的儿童。
    2. 从与运动组同班的学生中选择20名儿童作为年龄和性别匹配的对照组。对照组儿童不参加任何体育俱乐部。
  4. 排除其父母不了解其子女在学校和家庭中身体活动情况的参与者。
  5. 排除已被诊断患有任何神经发育障碍（如注意缺陷多动障碍（ADHD）、自闭症、发育性协调障碍（DCD）等）的参与者。

2. 使用加速度计初始化数据采集

  1. 下载并运行设备的软件。
  2. 通过点击 选择开始时间 按钮并输入日期（例如：2022/2/9）和时间（例如：13:00），设置数据采集的持续时间。
  3. 点击 输入受试者信息 按钮，进入人口统计学信息设置的下一步。输入受试者的人口统计学信息，包括姓名、性别、身高、体重、出生日期、民族、侧别（右侧）、身体部位（腰部）和优势手（优势侧）。
    注意：对于左利手受试者，在步骤 2.4 中应选择相反的一侧。
  4. 通过点击 初始化 1 个设备 开始初始化数据采集。确保电池电量高于 80%，否则初始化将失败。初始化将以 30 Hz 的频率记录原始加速度数据。
  5. 指导受试者使用弹性腰带将加速度计佩戴在右侧髋部。确保加速度计位于髂嵴水平的右侧腋中线上。
  6. 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），以确保两个设备的数据同步采集。
  7. 重复步骤 2.4，但进行如下修改：侧别（左侧）、身体部位（手腕）、优势手（非优势侧）。
    注意：对于左利手受试者，在步骤 2.8 中应选择相反的一侧。
  8. 指导受试者将加速度计佩戴在非优势手的手腕上，使用表带固定。
  9. 提醒受试者全天佩戴设备，仅在洗澡、游泳和淋浴时取下。
    注意：数据采集的持续时间不应少于 7 天（例如：从 2022/2/9 13:00 至 2022/2/16 12:59）。
  10. 对于采集的原始数据，应根据 VM 图表和计数值（图 1）由医生、机构研究人员或专业教练进行确认。
  11. 删除任何无法解释的极端数据（例如：2022/2/12 21:41 至 2022/2/12 22:07 的数据为零，且无法解释）。从采集的原始数据中删除此类数据。

3. 从日记条目中收集数据

  1. 要求参与者全天佩戴设备。要求教练记录乒乓球训练日记，包括确切的时间安排。对于对照组的儿童，无需记录训练日记。
  2. 确保参与者在数据采集期间正常进行日常活动。
  3. 要求家长记录在家休闲时间的日记。指导家长在日记中记录睡眠情况、上床时间和起床时间。

4. 加速度计数据输出

  1. 从右侧髋部取下设备，并使用 USB 数据线将其连接到笔记本电脑/台式机。运行该设备的配套软件。
  2. 点击 下载 按钮，下载受试者的加速度计数据。以 60 秒为一个时间段分析原始加速度计数据。
  3. 从非优势手取下设备，并使用 USB 数据线将其连接到笔记本电脑/台式机。重复步骤 4.2。
  4. 加速度计的原始加速度结果变量基于矢量幅值（VM）计数。根据训练、闲暇时间和睡眠日记，核对 LTPA 的加速度计数据。

5. 数据评分

  1. 打开软件的评分页面（图2）。
  2. 在页面左侧选择 算法 > 活动强度切点与多变量模式分析 > Puyau儿童法（2002年）。
    注意：如有需要，也可选择其他用于体力活动切点的算法。
  3. 点击 计算 ，然后点击 导出，评分结果将自动显示，包括静坐行为（SBs）、轻度体力活动（LPAs）、中等强度体力活动（MPAs）以及中高强度体力活动（MVPAs）。
  4. 通过整合日记记录的时间来获取每日闲暇时间体力活动（everyday-LTPA），并定义闲暇时段（例如，根据日记记录，2022年2月9日的闲暇时间为2022年2月9日19:00至21:00）。然后将该时段内的平均VM计数定义为715.75，并将此时间段的LTPA设为715.75。
  5. 对所有每日-LTPA值取平均，得到该参与者的LTPA。

6. 统计分析

  1. 采用学生 t 检验评估组间差异，以 P 值小于 0.05 为具有统计学意义。使用商用的统计软件包进行所有统计分析。
  2. 采用 Bland-Altman 方法评估基于原始数据和计数的髋部佩戴与腕部佩戴设备在每种体力活动（PA）指标（包括中等强度体力活动 [MPA]、高强度体力活动 [VPA] 和中高强度体力活动 [MVPA]）上的一致性。计算两种测量方法之间的平均差异及该平均差异的 95% 一致性界限。

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结果

人口统计学数据见表1，包括性别、年龄、身高、体重、种族和惯用手。如表1所示，两组在性别、年龄、身高、体重和惯用手方面均无显著差异。此外，运动组参与者在久坐行为（SB；441.05 ± 31.80 vs 442.25 ± 30.74，P = 0.904）、轻度体力活动（LPA；213.10 ± 15.00 vs 215.65 ± 17.41，P = 0.623）、中等强度体力活动（MPA；42.55 ± 3.80 vs 40.70 ± 2.85，P = 0.090）以及休闲时间体力活动（LTPA；1514.20 ± 146.10 vs 1587.70 ± 182.25，P = 0.167）方面也未表现出显著差异。相比之下，运动组儿童的高强度体力活动（VPA；21.65 ± 3.43 vs 17.15 ± 4.01，P = 0.0001）和中高强度体力活动（MVPA；64.20 ± 2.33 vs 57.85 ± 3.36，P < 0.001）显著高于对照组。<...

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讨论

如图所示 表1，体育组儿童的中高强度体力活动（VPA）和中等至高强度体力活动（MVPA）显著更高（64.20 ± 2.33 与 57.85 ± 3.36，P < 0.001），相较于对照组。根据以往在青少年群体中的研究报道结果25 青少年和年轻成年人26加速度计设备相对于主观调查而言，是估计身体活动（PA）的准确方法。

Bland-Altman 图显示，髋部佩戴与腕部佩戴加速度计数据在中等强度体力活动（MPA）、高强度体力活动（VPA）以及中高强度体力活动（MVPA）之间具有较高的一致性（见图3）。该结果表明，这些设备也可佩戴于腕部用于评估体力活动（PA）。然而，必须指出的是，髋部与腕部加速度计在 MPA 上的一致性低于 VPA。这是因为，在低强度体力活动中（例如在教室中静坐或做作业），髋部佩戴的加速度计主要反映身体重心的移动，而腕部佩戴的加速度计则主要反映非优势侧上肢的...

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披露

作者无任何利益冲突需要披露。

致谢

感谢田硕女士提供的数字技术支持。本研究由吴阶平基金会（项目编号：320.6750.18456）资助。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
加速度计 ActiGraph Corp GT3X+设备
ActiLifeActiGraph Corp v6.13.3软件
SPSS 22.0 软件统计分析软件

参考文献

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