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24 h活動行為與大學(xué)生體質(zhì)健康關(guān)系的成分分析

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年12月09日 09:02

體質(zhì)健康問題不僅關(guān)系到大學(xué)生當(dāng)前和未來的發(fā)展，更是影響國民健康素質(zhì)的提高。第八次全國學(xué)生體質(zhì)與健康調(diào)研結(jié)果顯示，大學(xué)生體質(zhì)健康水平整體呈現(xiàn)下降趨勢，身體素質(zhì)持續(xù)下滑[1]。研究表明，缺乏身體活動(physical activity，PA)是影響體質(zhì)健康的危險因素之一[2]。此外，長時間久坐和睡眠不足對體質(zhì)健康具有一定的消極影響[3-4]。以往研究主要關(guān)注單一行為對健康的獨(dú)立影響，事實(shí)上，特定活動行為組合(如充足的PA和睡眠、低久坐)與健康的關(guān)系更為密切[5]。從活動行為角度看，24 h活動可劃分為睡眠、久坐和身體活動，這些行為之間相互依存且有共線性，一種行為的改變必然會導(dǎo)致其他行為的相應(yīng)調(diào)整[6]。因此，一種整合24 h內(nèi)所有活動行為的成分分析方法被引入至身體健康促進(jìn)領(lǐng)域[7-10]。基于此，本研究使用成分分析探討大學(xué)生24 h活動行為與體質(zhì)健康的關(guān)系，為大學(xué)生身體活動促進(jìn)和體質(zhì)健康干預(yù)策略的制定提供參考。

1. 對象與方法

1.1 對象

采用方便抽樣方法，于2022年9月23日至11月12日在上海市、湖北省和浙江省各抽取1所綜合性高校進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。采用分層抽樣方法，按專業(yè)類型將大學(xué)所有學(xué)院分為文科(包括經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、法學(xué)、教育學(xué)、文學(xué)和歷史學(xué))和理科(包括理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)和醫(yī)學(xué))兩層。在每所學(xué)校每層采用直接抽取法選取1個學(xué)院，每個學(xué)院采用直接抽取法抽取2個班級，共計抽取453名全日制大一至大三年級學(xué)生(大四年級外出實(shí)習(xí)，參與有一定困難)，納入446名無運(yùn)動禁忌癥且自愿參與的學(xué)生，其中104名活動數(shù)據(jù)未達(dá)到有效標(biāo)準(zhǔn)，最終納入342名。其中，男生134名，女生208名；大一學(xué)生138名，大二134名，大三70名；被試平均年齡(19.49±1.04)歲。本研究所有學(xué)生均自愿參與且知情同意, 研究通過了浙江師范大學(xué)人體實(shí)驗倫理委員會的倫理審查(批號：ZSRT2022102)。

1.2 方法1.2.1 一般情況

采用自編問卷進(jìn)行調(diào)查，內(nèi)容包括年齡、性別、專業(yè)(文科類、理科類)、吸煙(是、否)和飲酒[從不，偶爾(≤2次/月)]，經(jīng)常(1≥次/周)。

1.2.2 24 h活動行為測量

使用ActiGraph wGT3X-BT加速度計對身體活動和久坐行為進(jìn)行連續(xù)一周的測量，除涉水活動外，受試者需全時佩戴。此外，受試者填寫睡眠日志以確定睡眠時間。測試前指導(dǎo)受試者加速度計的使用方法及注意事項，要求將加速度計放置在右側(cè)髖部。加速度計采樣頻率為30 Hz，以60 s的間隔時間在ActiLife 6.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性篩選，計量單位為每分鐘計數(shù)(counts per minute, CPM)?；顒訌?qiáng)度界定：久坐行為為0~99 CPM，低強(qiáng)度身體活動(light physical activity, LPA)為100~1 951 CPM，中高強(qiáng)度身體活動(moderate to vigorous physical activity, MVPA)為≥1 952 CPM[11]。有效日定義為加速度計佩戴≥10 h的清醒時間，受試者需至少有3個有效日(包括2個工作日和1個休息日)的數(shù)據(jù)才被納入分析。連續(xù)60 min無數(shù)據(jù)被視為未佩戴。

1.2.3 體質(zhì)健康測量

根據(jù)教育部發(fā)布的《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)(2014年修訂)》中規(guī)定的儀器和方法對大學(xué)生身體形態(tài)、身體功能和身體素質(zhì)進(jìn)行測量[12]。身體形態(tài)的測量指標(biāo)為體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)=體重(kg)/[身高(m)]2；身體功能指標(biāo)為肺活量；身體素質(zhì)指標(biāo)為50 m跑、立定跳遠(yuǎn)、坐位體前屈、仰臥起坐(女)、引體向上(男)、800 m跑(女)和1 000 m跑(男)。總分由標(biāo)準(zhǔn)分與附加分之和構(gòu)成，滿分為120分，標(biāo)準(zhǔn)分為各單項指標(biāo)得分與權(quán)重乘積之和，滿分為100分。附加分根據(jù)成績超過100分的加分項目進(jìn)行加分，滿分為20分。加分項目為男生引體向上和1 000 m跑，女生為仰臥起坐和800 m跑，各指標(biāo)加分幅度均為10分。根據(jù)學(xué)生總分評定為優(yōu)良(≥80分)，及格(60~79.9分)和不及格(≤59.9分)[12]。

1.3 質(zhì)量控制

正式測試前，所有測試人員均接受統(tǒng)一培訓(xùn)，并進(jìn)行小樣本的預(yù)測試與預(yù)分析。施測過程中，由測試人員向參與者說明本次研究的目的和意義，獲得知情同意后，指導(dǎo)參與者進(jìn)行測試，測試過程由測試人員和教師監(jiān)督。測試結(jié)束后，測試人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、校對，對缺失數(shù)據(jù)者進(jìn)行補(bǔ)測或不納入統(tǒng)計分析，以確保數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

使用SPSS 27.0和R 3.6.3軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計分析。計數(shù)資料(性別、年級)描述其頻數(shù)和構(gòu)成比，計量資料(年齡、體質(zhì)健康總分)滿足正態(tài)分布，描述其(x±s)。使用R軟件中“Compositions”包進(jìn)行成分?jǐn)?shù)據(jù)分析。采用幾何均值描述各活動變量的集中趨勢，使用變異方差矩陣描述各活動變量間的離散趨勢，其中方差越接近0，兩個行為之間依賴性越強(qiáng)。采用成分多元線性回歸分析探討24 h活動行為與體質(zhì)健康之間的關(guān)聯(lián)，在回歸分析前將活動行為數(shù)據(jù)進(jìn)行等距對數(shù)比(isometric log ratio, ILR)轉(zhuǎn)換，獲得每種活動行為的ILR坐標(biāo)[13-14]。以每種行為的ILR坐標(biāo)為自變量，以體質(zhì)健康總分為因變量，協(xié)變量為年齡、性別、專業(yè)、吸煙和飲酒，建立成分多元線性回歸模型?；跀M合的成分多元線性回歸模型，采用等時替代方法，以15 min為替代時間，將某一行為重新分配給另一種行為，總時間保持不變，以預(yù)測體質(zhì)總分發(fā)生的變化。并針對具有顯著替代效應(yīng)的活動行為，以5 min為一個單位，持續(xù)增加至60 min，以探討不同替代時間與體質(zhì)健康的“劑量—效應(yīng)”關(guān)系。檢驗水準(zhǔn)α=0.05。

2. 結(jié)果

2.1 研究對象基本情況與24 h活動行為特征

大學(xué)生睡眠、久坐行為、LPA、MVPA的幾何均值和構(gòu)成比分別為515.89，678.88，196.30，48.92 min/d和35.83%，47.14%，13.63%，3.40%。體質(zhì)健康綜合評分為(73.09±8.55)分，及格率為72.51%(248名)，優(yōu)良率為20.76%(71名)，不及格率為6.73%(23名)。活動行為間方差均大于0，說明行為之間存在不同程度的依賴性。其中，久坐行為與睡眠的ILR方差最小(ln睡眠/久坐行為=0.05)，說明這兩種行為的相互依賴性最高，最有可能發(fā)生轉(zhuǎn)換。MVPA與其他3種行為均存在較高的ILR方差(ln MVPA/睡眠=0.39，ln MVPA/久坐行為=0.39，ln MVPA/LPA=0.43)，說明MVPA時間較為穩(wěn)定，相對其他行為更不容易發(fā)生轉(zhuǎn)換。

2.2 大學(xué)生24 h活動行為與體質(zhì)健康的成分線性回歸分析

結(jié)果顯示，大學(xué)生MVPA(β=2.55)、LPA(β=5.88)與體質(zhì)健康總分呈正相關(guān)(t值分別為2.58，2.66，P值均＜0.05)；睡眠(β=-5.18)、久坐行為(β=-3.24)與體質(zhì)健康總分的關(guān)聯(lián)無統(tǒng)計學(xué)意義(t值分別為-1.62，-0.99，P值均＞0.05)。

2.3 大學(xué)生24 h活動行為15 min等時替代與體質(zhì)健康總分的預(yù)測值變化

以15 min為替代時間，探討不同行為之間相互替代對體質(zhì)健康總分的影響。結(jié)果顯示，用MVPA替代睡眠和久坐行為，學(xué)生體質(zhì)健康總分分別增加0.71，0.64分；用LPA替代睡眠和久坐行為體質(zhì)健康總分分別增加0.50，0.43分；用睡眠時間等時替代LPA和MVPA，體質(zhì)健康總分分別下降0.50和0.91分；久坐時間替代LPA和MVPA，體質(zhì)健康總分下降0.43和0.84分。睡眠和久坐行為以及LPA和MVPA之間的相互替代無統(tǒng)計學(xué)意義(P值均＞0.05)。見表 1。

表 1 大學(xué)生睡眠、久坐行為和身體活動之間15 min等時替代與體質(zhì)健康總分的預(yù)測值變化(n=342)

Table 1. Predicted changes in 15-min isotemporal substitution between sleep, sedentary behavior, and PA with the total scores of physical fitness among college students(n=342)

變量睡眠↑ 久坐行為↑ LPA↑ MVPA↑ 睡眠↓ — 0.07(-0.19~0.33) 0.50(0.15~0.90)* 0.71(0.18~1.24)* 久坐行為↓ -0.07(-0.33~0.20) — 0.43(0.09~0.78)* 0.64(0.13~1.15)* LPA↓ -0.50(-0.90~-0.15)* -0.43(-0.78~-0.10)* — 0.17(-0.41~0.75) MVPA↓ -0.91(-1.60~-0.22)* -0.84(-1.51~-0.17)* -0.41(-1.13~0.31) —注： ↑表示該活動行為時間增加15 min，↓表示該活動行為減少15 min；*P＜0.05。()內(nèi)數(shù)據(jù)為95%CI。2.4 大學(xué)生24 h活動行為重新分配時間與體質(zhì)健康總分的劑量—效應(yīng)關(guān)系

以5 min為增量，逐漸增加分配時間至60 min，探討體質(zhì)健康總分可能發(fā)生的變化。如圖 1所示，LPA和睡眠、久坐行為之間的相互替代呈現(xiàn)線性關(guān)系且具有對稱性，即在重新分配的60 min內(nèi)，LPA每增加5 min，睡眠和久坐行為減少，體質(zhì)健康總分分別提高0.16，0.14分，反之，睡眠和久坐行為每增加5 min，LPA減少，體質(zhì)健康總分分別下降0.16，0.14分。

圖 1 LPA與其他活動行為相互替代對大學(xué)生體質(zhì)健康的影響

Figure 1. Impacts of mutual substitution between LPA and other movement behaviors on physical fitness among college students

MVPA與久坐行為和睡眠之間的相互替代具有明顯的不對稱性，即MVPA替換久坐和睡眠對體質(zhì)健康總分的提升效果低于睡眠和久坐替代MVPA對體質(zhì)健康總分的降低效果。用5 min的MVPA時間替代睡眠和久坐行為時，體質(zhì)健康總分分別增加0.25，0.23分；在隨后的10~60 min，體質(zhì)健康總分的上升速度逐漸減慢，分別為0.15~0.23，0.13~0.21分。用5 min的睡眠和久坐行為等時替代MVPA時，體質(zhì)健康總分分別下降0.27，0.25分。隨后的10~25 min時間內(nèi)，體質(zhì)健康總分逐漸下降0.30~0.44，0.28~0.41分。在睡眠和久坐替代MVPA時間為30~45 min時，體質(zhì)健康總分驟降0.53~1.51，0.51~1.49分。見圖 2。

圖 2 MVPA與其他活動行為相互替代對大學(xué)生體質(zhì)健康的影響

Figure 2. Impacts of mutual substitution between MVPA and other movement behaviors on physical fitness among college students

3. 討論

本研究中，大學(xué)生24 h時間分布主要集中在久坐行為和睡眠，其中久坐時間在24 h活動中占比為47.14%，而MVPA僅占3.40%，總體呈現(xiàn)“靜坐少動”的活動模式。變異矩陣數(shù)據(jù)表明，睡眠與久坐行為之間依賴程度最高，最容易發(fā)生轉(zhuǎn)換，與譚健怡等[15]的分析結(jié)果一致。可能是由于睡眠和久坐都是相對靜態(tài)的活動，需要較少的身體活動量和能量消耗，在進(jìn)行這類活動時，身體狀態(tài)相對穩(wěn)定，容易發(fā)生轉(zhuǎn)換。而MVPA需要較高的能量消耗、心肺負(fù)荷和肌肉功能，不容易與其他活動行為發(fā)生轉(zhuǎn)換。

線性回歸分析結(jié)果顯示，增加MVPA時間有利于大學(xué)生體質(zhì)健康，與目前學(xué)界的觀點(diǎn)一致[16-17]。MVPA能夠促進(jìn)能量消耗和脂肪氧化，產(chǎn)生更大的負(fù)能量平衡以及改善神經(jīng)募集運(yùn)動單元能力[18]，增加肌纖維維度[19]，提高身體供能系統(tǒng)的效率[20]，從而有助于改善身體形態(tài)，增加肌肉力量和爆發(fā)力。LPA對體質(zhì)健康的影響尚存爭議。本研究中，LPA的增加與大學(xué)生體質(zhì)健康呈正相關(guān)，而張婷等[10]的研究發(fā)現(xiàn)LPA與體質(zhì)健康存在負(fù)相關(guān)。研究結(jié)果的不一致可能源于結(jié)局指標(biāo)和身體活動強(qiáng)度切點(diǎn)值的差異。首先，張婷等[10]對體質(zhì)健康評分細(xì)則進(jìn)行了部分修訂，且排除了BMI和引體向上2個項目。本研究則是按照《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)(2014年修訂)》[12]對所有測試項目進(jìn)行加權(quán)和統(tǒng)計，且有研究揭示LPA的健康效應(yīng)主要體現(xiàn)在改善身體成分和提高心肺功能[21-22]，從而使得研究結(jié)果之間存在不一致。其次，不同研究者建立的身體活動強(qiáng)度切點(diǎn)值差異較大。本研究中LPA的切點(diǎn)值為100~1 951 CPM，張婷等[10]則為101~2 295 CPM，切點(diǎn)值的差異導(dǎo)致LPA和MVPA水平劃分不同，從而導(dǎo)致LPA對體質(zhì)健康影響的結(jié)果不一致。提示LPA對體質(zhì)健康的影響需要更多的研究進(jìn)一步驗證。此外，線性回歸分析顯示睡眠和久坐時間的增加與體質(zhì)健康之間關(guān)聯(lián)無統(tǒng)計學(xué)意義。然而，等時替代分析表明，睡眠和久坐行為與MVPA、LPA之間的相互替代對體質(zhì)總分產(chǎn)生了顯著的效益。每天15 min的睡眠替代相同時長的MVPA對體質(zhì)健康的效應(yīng)最高，其次為LPA；久坐行為替代MVPA、LPA同樣會產(chǎn)生不利影響。提示應(yīng)該鼓勵不活躍或不夠活躍的大學(xué)生參與任何強(qiáng)度的身體活動，與《中國人群身體活動指南(2021)》提倡“動則有益”的原則一致[23]?？紤]到充足的睡眠對大學(xué)生健康的重要性[24-25]，不宜犧牲睡眠時間來增加身體活動，應(yīng)盡可能減少久坐時間，增加PA，尤其是MVPA，從而達(dá)到增進(jìn)體質(zhì)健康的效果。

劑量—效應(yīng)分析顯示，MVPA與睡眠和久坐行為之間的替代效益不對稱，即睡眠和久坐行為替代MVPA對體質(zhì)健康的負(fù)面影響遠(yuǎn)大于反向替代的積極作用。Chastin等[13]指出不對稱性可能與分配時間占活動行為時間的比例有關(guān)，一般情況下，MVPA時間比久坐和睡眠時間短得多，因此這些活動行為任一時間的重新分配都會造成每個行為占比之間的巨大差異。本研究中大學(xué)生MVPA時間為48.92 min，占總時間的3.40%；而久坐時間為678.88 min，占總時間的47.14%。就MVPA時間而言，5 min約占本研究大學(xué)生MVPA時間的1/10，MVPA時間大比例的減少勢必會引起較大的變化，而對久坐行為而言，5 min的占比不超過1/100，微小的變化帶來的影響也較小。表明MVPA水平越低的個體可以從分配給MVPA時間的小幅增加中獲得更顯著的益處。此外，劑量—效應(yīng)曲線還觀察到，在60 min內(nèi)，MVPA時間替代睡眠和久坐行為對體質(zhì)健康的益處呈遞減趨勢，而用睡眠或久坐行為替代MVPA的不利影響隨時間延長而遞增。根據(jù)可逆性和超負(fù)荷的運(yùn)動生理學(xué)原理，身體活動缺乏到某一程度時身體代謝和身體素質(zhì)會迅速下降，而增加身體活動時身體功能的逐漸適應(yīng)使增益變慢[26]。因此，大學(xué)生在日?；顒又袘?yīng)盡可能增加MVPA時間，如果增加MVPA時間具有挑戰(zhàn)性，那么保持現(xiàn)有MVPA水平同樣重要。

LPA與睡眠和久坐行為的劑量—效應(yīng)分析表明，LPA替代睡眠和久坐同樣能對體質(zhì)健康產(chǎn)生積極影響。相對于將久坐行為轉(zhuǎn)換為MVPA而言，LPA與久坐行為的依賴程度更高，在日?；顒又懈菀装l(fā)生轉(zhuǎn)換，如在學(xué)習(xí)或使用電子設(shè)備時，可進(jìn)行走動、伸展等低強(qiáng)度身體活動，不僅減少了久坐，同時增加了身體活動量。此外，通過多次短時間LPA間斷久坐行為也被證明具有一定的健康效益[27]。建議大學(xué)生將LPA穿插在日常的生活中，如每隔30~45 min進(jìn)行5~10 min的伸展、散步或做簡單的體操等[28-29]，降低久坐帶來的危害。

本研究在整體視角下探討了24 h活動行為與大學(xué)生體質(zhì)健康的關(guān)系，同時結(jié)合等時替代和劑量—效應(yīng)分析，預(yù)測了不同活動行為之間的相互替代對體質(zhì)健康的影響。但本研究的抽樣方法可能對樣本的代表性造成一定的限制，未來的研究可選取大范圍、具有代表性的樣本進(jìn)行分析。

志謝:感謝上海財經(jīng)大學(xué)和長江大學(xué)文理學(xué)院師生對本次研究測試提供的支持與幫助。

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