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有氧踏板操對輕度睡眠障礙女大學(xué)生睡眠質(zhì)量及能量代謝的影響

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月23日 18:15

睡眠是人的高級活動之一，也是人體生命活動所必需的生理過程[1]。高質(zhì)量的睡眠可以促進(jìn)身體生長發(fā)育、恢復(fù)精神并消除疲勞，對維持能量平衡與身心健康有著重要作用。調(diào)查顯示，我國大學(xué)生睡眠障礙發(fā)生率達(dá)40.2%[2]，睡眠不足帶來的情緒波動和認(rèn)知功能低下[3]，可對大學(xué)生日間的學(xué)習(xí)和生活造成負(fù)面影響。能量代謝作為運(yùn)動的內(nèi)在本質(zhì)[4]，在失眠等神經(jīng)系統(tǒng)疾病病理基礎(chǔ)中起著關(guān)鍵作用，清醒時(shí)的體力活動增加能夠提高身體能量消耗并調(diào)節(jié)代謝能力，睡眠時(shí)間和慢波睡眠的數(shù)量會隨著能量代謝的增加而增加[5]。以往研究發(fā)現(xiàn)，與無運(yùn)動習(xí)慣的低體力活動水平大學(xué)生相比，經(jīng)常參加體育鍛煉的大學(xué)生睡眠質(zhì)量問題發(fā)生率更低[6]，推測低體力活動水平導(dǎo)致的低能量消耗是大學(xué)生睡眠障礙產(chǎn)生的重要原因。

科學(xué)規(guī)律的有氧運(yùn)動對大學(xué)生睡眠質(zhì)量和能量代謝的改善具有積極影響。當(dāng)前，針對女大學(xué)生睡眠改善，多采用瑜伽、太極拳等舒緩的有氧運(yùn)動形式[7-8]，通過減緩抑郁、焦慮情緒等心理健康問題，改善睡眠質(zhì)量[9]。有氧踏板操是一種在音樂伴奏下，運(yùn)用健美操基本步伐、手臂操化動作，以踏板為特定器材，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行成套動作展示的運(yùn)動項(xiàng)目。本研究通過觀察8周有氧踏板操運(yùn)動干預(yù)對輕度睡眠障礙女大學(xué)生睡眠質(zhì)量和能量代謝的影響，從能量代謝的角度探討有氧踏板操改善女大學(xué)生睡眠質(zhì)量的可能機(jī)制，為豐富有氧踏板操健身效果提供理論依據(jù)。

1. 對象與方法

1.1 對象

按照自愿參與的原則，于2020年秋季學(xué)期在北京師范大學(xué)招募18歲以上全日制在校女大學(xué)生。使用問卷篩查出匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)≥4，近3個(gè)月未參加規(guī)律運(yùn)動且無助眠藥物依賴的45名輕度睡眠障礙女大學(xué)生為研究對象。受試者在實(shí)驗(yàn)前經(jīng)功能性動作篩查(functional movement screen，F(xiàn)MS)測試無運(yùn)動功能障礙，并簽署知情同意書，研究通過北京師范大學(xué)體育與運(yùn)動學(xué)院委員會審查。采用隨機(jī)化軟件GraphPad將受試者隨機(jī)分成實(shí)驗(yàn)組(30名)和對照組(15名)，實(shí)驗(yàn)過程中由于身體健康和測試無效等原因，實(shí)驗(yàn)組流失1名，對照組流失3名，最終共有41人完成實(shí)驗(yàn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及干預(yù)方案

實(shí)驗(yàn)流程由前測、中測、后測3部分組成，實(shí)驗(yàn)開始前一周內(nèi)對受試者睡眠質(zhì)量、體力活動水平和形態(tài)功能指標(biāo)進(jìn)行前測，并對兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行同質(zhì)性檢驗(yàn)。運(yùn)動干預(yù)第4周進(jìn)行中測，8周結(jié)束后進(jìn)行后測。要求兩組受試者維持原有的正常學(xué)習(xí)生活習(xí)慣，并保證除運(yùn)動干預(yù)外其他體力活動行為無明顯變化。有研究顯示，中等及以上強(qiáng)度的有氧健身操能有效改善女大學(xué)生的睡眠質(zhì)量，每次運(yùn)動時(shí)長多在35~90 min，干預(yù)持續(xù)時(shí)間從6~12周不等[10]。因此，本研究以結(jié)合在校女大學(xué)生身心發(fā)展特征，選用有氧踏板操的運(yùn)動形式，以動作技能學(xué)習(xí)的生理過程為依據(jù)制定運(yùn)動干預(yù)方案。實(shí)驗(yàn)組于10月12日—12月6日進(jìn)行每周一、四、六傍晚3次，55 min/次，持續(xù)8周的運(yùn)動干預(yù)，對照組不進(jìn)行任何干預(yù)。

為確保干預(yù)方案實(shí)施過程中達(dá)到設(shè)定的運(yùn)動強(qiáng)度，采用無線遙測可視化設(shè)備Sunfitlink心率監(jiān)控臂帶=(207-0.7×年齡)×(70%~80%)，并設(shè)置臂帶個(gè)人信息和警戒心率，干預(yù)時(shí)統(tǒng)一佩戴在右臂肱動脈處，對受試者運(yùn)動過程中心率的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證運(yùn)動強(qiáng)度的控制及運(yùn)動中的安全。

1.3 睡眠質(zhì)量指標(biāo)監(jiān)測1.3.1 主觀睡眠質(zhì)量評估

使用匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)量表(Pittsburgh Sleep Quality Index，PSQI)測量女大學(xué)生的主觀睡眠質(zhì)量[11]，包括睡眠質(zhì)量、入睡時(shí)長、睡眠時(shí)長、睡眠效率、睡眠障礙、助眠藥物依賴和日間功能障礙7個(gè)因子，每個(gè)因子按0~3計(jì)分，累計(jì)各因子得分為PSQI總分，得分越高說明睡眠質(zhì)量越差。本研究中該量表的Cronbach α系數(shù)為0.80。因樣本納入標(biāo)準(zhǔn)中排除了助眠藥物依賴者，且在實(shí)驗(yàn)過程中禁止受試者服用助眠類藥物，因此本研究不分析助眠藥物依賴因子。

1.3.2 客觀睡眠質(zhì)量評估

使用智柔·夢享家便攜式睡眠監(jiān)測儀測量客觀睡眠質(zhì)量。該儀器基于生理傳感技術(shù)，采用柔性芯片設(shè)備收集睡眠過程中的生理信號，通過對相關(guān)指標(biāo)的分析得出睡眠得分，生成睡眠報(bào)告，本研究選取睡眠得分、睡眠效率、清醒比、淺睡比、深睡比5項(xiàng)測試指標(biāo)，其監(jiān)測結(jié)果與測試期間受試者通過睡眠日志報(bào)告的睡眠情況高度一致。

1.4 能量代謝指標(biāo)監(jiān)測

使用Actigraph-GT3X(GT3X)加速度計(jì)測量有氧踏板操干預(yù)期間的能量消耗[12]。提前在配套的Actilife 6.11軟件中設(shè)置測試時(shí)間和錄入受試者基本信息，采樣頻率設(shè)置為30 Hz，運(yùn)動干預(yù)開始前將加速度計(jì)佩戴在受試者的髖部右側(cè)，將綁帶調(diào)整至舒適位置。測試完成后導(dǎo)出收集的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分別采用Freedson VM3 Combination(2011)算法和Crouter Adult(2010)計(jì)算每次運(yùn)動干預(yù)時(shí)的能量消耗和代謝當(dāng)量值(METs)。測量結(jié)果作為受試者通過有氧踏板操運(yùn)動干預(yù)增加的能量消耗指標(biāo)。使用韓國Inbody BSM 330站立式人體成分分析儀測量身體形態(tài)指標(biāo)[13]。要求受試者在晨起空腹靜息狀態(tài)下完成測量，并選取基礎(chǔ)代謝率、基礎(chǔ)能量消耗、蛋白質(zhì)、瘦體重等指標(biāo)，監(jiān)測受試者能量代謝的變化情況。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS 24.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，數(shù)據(jù)結(jié)果以(x±s)表示。采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)驗(yàn)證各組基線同質(zhì)性；配對樣本t檢驗(yàn)和雙因素重復(fù)測量方差分析比較8周有氧踏板操對女大學(xué)生睡眠質(zhì)量和能量代謝的影響。Mauchly球形檢驗(yàn)檢測方差齊性，當(dāng)結(jié)果不符合球形檢驗(yàn)時(shí)，采用Greenhouse-Geisser方法進(jìn)行校正，利用LSD進(jìn)行事后檢驗(yàn)。使用Pearson相關(guān)分析探討能量代謝與睡眠質(zhì)量之間的相關(guān)性。以P < 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2. 結(jié)果

2.1 兩組女大學(xué)生干預(yù)前后睡眠質(zhì)量比較

基線時(shí)，實(shí)驗(yàn)組PSQI總分和睡眠監(jiān)測評分(7.21±0.43，83.45±7.23)與對照組(6.83±1.52，84.43±4.93)相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t值分別為1.09，-0.42，P值均>0.05)。干預(yù)4周后，實(shí)驗(yàn)組睡眠質(zhì)量因子、睡眠效率因子和PSQI總分較實(shí)驗(yàn)前改善；睡眠障礙因子和日間功能障礙因子在干預(yù)8周后較實(shí)驗(yàn)前改善，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均 < 0.05)。見表 1。睡眠監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，實(shí)驗(yàn)組干預(yù)4周后，睡眠評分(87.62±5.62)提高；干預(yù)8周后深睡比(31.79±12.20，38.32±10.19)、睡眠效率(73.99±7.91，78.68±5.12)增加，清醒比(25.54±7.86，20.85±5.13)下降(t值分別為-2.12，-2.39，-2.29，P值均 < 0.05)。

表 1 兩組女大學(xué)生干預(yù)前后睡眠質(zhì)量得分比較(x±s)

Table 1. Comparison of scores of sleep quality before and after intervention of female college students between two groups(x±s)

組別測試時(shí)間人數(shù) 統(tǒng)計(jì)值睡眠質(zhì)量入睡時(shí)長睡眠時(shí)長睡眠效率睡眠障礙日間功能障礙 PSQI總分實(shí)驗(yàn)組前測 29 1.24±0.43 1.14±0.51 1.03±0.56 0.66±0.67 1.24±0.51 1.90±0.86 7.21±1.85 中測 29 0.86±0.63* 0.86±0.74 1.03±0.49 0.07±0.25** 1.03±0.49 1.83±0.80 5.69±1.75* 后測 29 0.86±0.58** 1.41±1.05 0.83±0.53 0.07±0.25** 1.03±0.18* 1.48±0.82* 5.66±2.09** F值 4.46 3.44 1.44 7.14 2.28 2.06 6.26 P值 0.01 0.04 0.24 0.00 0.11 0.13 < 0.01 對照組前測 12 1.17±0.38 1.08±0.66 0.92±0.51 0.75±0.62 0.92±0.28 2.00±0.60 6.83±1.52 中測 12 1.25±0.62 0.92±0.79 0.92±0.51 0.50±0.52 0.75±0.62 1.92±0.90 6.17±1.16 后測 12 1.00±0.85 1.58±0.56 1.00±0.60 0.42±0.51 0.83±0.38 1.58±0.99 6.42±3.67 F值 0.46 1.23 0.32 1.17 0.40 0.81 0.23 P值 0.64 0.31 0.73 0.32 0.87 0.46 0.80注：與前測相比，*P < 0.05，**P < 0.01。2.2 有氧踏板操對女大學(xué)生能量代謝的影響

根據(jù)加速度計(jì)測量結(jié)果，中高強(qiáng)度有氧踏板操干預(yù)能量消耗為(348.42±55.11)kcal(1 kcal=4.18 kJ)，代謝當(dāng)量為(5.05±0.51)METs。實(shí)驗(yàn)組平均每周增加能量消耗1 045.26 kcal。與實(shí)驗(yàn)前相比，8周有氧踏板操干預(yù)后，實(shí)驗(yàn)組瘦體重、蛋白質(zhì)和基礎(chǔ)代謝率均提高，且在時(shí)間主效應(yīng)上均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均 < 0.05)；體重和基礎(chǔ)能量消耗在干預(yù)前后差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均>0.05)。見表 2。

表 2 不同干預(yù)時(shí)間女大學(xué)生能量代謝相關(guān)指標(biāo)比較(n=29，x±s)

Table 2. Comparison of energy metabolism related indexes of female college students at different intervention times(n=29, x±s)

測試時(shí)間體重/kg 瘦體重/kg 蛋白質(zhì)/kg 基礎(chǔ)代謝率/kcal 基礎(chǔ)能量消耗/kcal 前測 57.56±9.05 38.55±2.95 8.44±0.53 1 257.45±41.17 1 937.93±63.63 中測 57.50±8.67 39.00±3.00 8.54±0.55 1 261.24±41.17 1 942.38±63.27 后測 57.30±8.67 39.07±2.94 8.56±0.55 1 262.66±42.22 1 943.21±64.57 F值 0.40 5.95 8.38 3.49 1.51 P值 0.67 0.01 < 0.01 0.04 0.232.3 女大學(xué)生有氧踏板操能量消耗量與睡眠質(zhì)量的相關(guān)性分析

結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組通過運(yùn)動干預(yù)增加的總能量消耗與主觀睡眠質(zhì)量、睡眠效率以及PSQI總分均呈負(fù)相關(guān)(r值分別為-0.26，-0.44，-0.33，P值均 < 0.05)，與入睡時(shí)間、睡眠時(shí)間、睡眠障礙、日間功能障礙相關(guān)性均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(r值分別為-0.06，-0.07，-0.21，-0.15，P值均>0.05)。

3. 討論

本研究表明有氧踏板操干預(yù)8周，對輕度睡眠障礙女大學(xué)生的睡眠質(zhì)量有改善效果。有氧運(yùn)動改善睡眠的途徑包括心理和生理兩個(gè)方面：心理上緩解抑郁、焦慮情緒，降低心理應(yīng)激水平[14]，提高睡眠質(zhì)量；生理上通過對體溫調(diào)節(jié)、內(nèi)分泌、自主神經(jīng)調(diào)節(jié)和代謝功能等生理活動的影響促進(jìn)睡眠[15-16]。慢跑、太極拳、健身操等運(yùn)動形式的干預(yù)對大學(xué)生睡眠質(zhì)量有改善效果[17-18]，但由于大多有氧運(yùn)動形式單一枯燥、動作學(xué)習(xí)困難、能耗水平難以維持等，限制了女大學(xué)生參與的積極性和連續(xù)性。在校女大學(xué)生由于課程學(xué)業(yè)的需求和參與體育運(yùn)動的主觀性較弱，體力活動水平普遍偏低，造成腦力勞動多、靜坐時(shí)間長、缺乏體育鍛煉的現(xiàn)象，易導(dǎo)致肥胖、睡眠障礙和慢性疾病的發(fā)生[1]，因此通過運(yùn)動干預(yù)增加女大學(xué)生的能量代謝是改善睡眠質(zhì)量的有效途徑。

PSQI量表反映的主觀睡眠質(zhì)量結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組在運(yùn)動干預(yù)4周后主觀睡眠質(zhì)量、睡眠效率和PSQI總分顯著改善，并在之后的運(yùn)動干預(yù)中持續(xù)維持，睡眠障礙和日間功能障在運(yùn)動干預(yù)8周后顯著改善。一次性運(yùn)動和短期運(yùn)動可能是有效改善睡眠質(zhì)量的非藥物手段之一[19]，中高強(qiáng)度有氧踏板操運(yùn)動干預(yù)產(chǎn)生的能量消耗增加使肌肉產(chǎn)生適度疲勞感，對睡眠效率和睡眠質(zhì)量因子有直接影響。規(guī)律性有氧運(yùn)動能夠提高女大學(xué)生的心肺功能和體質(zhì)健康，有效緩解因呼吸和身體不適導(dǎo)致的睡眠障礙，還能通過提高夜間睡眠的效率，使大腦在清醒時(shí)消耗的能量儲備得到充分的補(bǔ)充和恢復(fù)，進(jìn)而提高日間學(xué)習(xí)工作效率和情緒狀態(tài)，降低日間功能紊亂。

便攜式睡眠監(jiān)測儀評估的客觀睡眠質(zhì)量結(jié)果顯示，8周有氧踏板操運(yùn)動干預(yù)能提高女大學(xué)生的深睡比、降低睡眠后的清醒比，進(jìn)而提高睡眠效率，改善睡眠質(zhì)量。這一變化趨勢與主觀睡眠質(zhì)量結(jié)果相同，也與以往學(xué)者采用多導(dǎo)睡眠儀評估有氧運(yùn)動對睡眠質(zhì)量干預(yù)效果的結(jié)果基本一致[19]。睡眠并非是一個(gè)穩(wěn)定不變的狀態(tài)，而是由不同的睡眠時(shí)期以一定的周期性重復(fù)出現(xiàn)的過程，完整的睡眠由清醒期起止、深睡和淺睡交替進(jìn)行，而睡眠質(zhì)量實(shí)際上是由不同睡眠時(shí)相分布決定的，取決于深度睡眠時(shí)間的長度，而非整夜睡眠的總時(shí)長。實(shí)驗(yàn)組在參與有氧踏板操運(yùn)動干預(yù)后深睡比逐漸提升。以往研究顯示，運(yùn)動后身體疲勞感可以使人快速進(jìn)入睡眠狀態(tài)，加深睡眠深度[20]。運(yùn)動干預(yù)使肌肉活動增加、肌糖原消耗導(dǎo)致機(jī)體能量儲備大量減少，產(chǎn)生疲勞和困倦感，身體為維持能量平衡狀態(tài)，需要在夜間睡眠中通過更多的深睡眠以緩解疲勞，恢復(fù)能量儲備。由此可見，中高強(qiáng)度的有氧踏板操運(yùn)動干預(yù)能夠在基礎(chǔ)代謝水平上增加女大學(xué)生的日間能量消耗，提高夜間深睡比和睡眠效率，改善睡眠質(zhì)量。

有氧踏板操運(yùn)動不僅有效提高了睡眠質(zhì)量，也改善了女大學(xué)生的體成分和基礎(chǔ)代謝率水平。實(shí)驗(yàn)組在有氧踏板操干預(yù)后瘦體重和基礎(chǔ)代謝水平有所提高，一方面由于有氧踏板操是一種全身有氧運(yùn)動形式，練習(xí)過程中重心垂直位移較大，且在同等能耗水平上能夠消耗更多的能量；另一方面，操化動作中踏板的使用能夠充分動員下肢大肌肉群，增加運(yùn)動時(shí)能量消耗的同時(shí)還可增強(qiáng)臀腿肌肉力量，促進(jìn)基礎(chǔ)代謝水平提高。提示中高強(qiáng)度的有氧踏板操運(yùn)動能產(chǎn)生較高的能量消耗，對瘦體重和基礎(chǔ)代謝的增加有一定促進(jìn)作用。相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，在控制干預(yù)外體力活動水平和飲食習(xí)慣不變的情況下，踏板操干預(yù)后的總能量消耗與主觀睡眠質(zhì)量、睡眠效率和PSQI總分相關(guān)。可能是因?yàn)檫\(yùn)動過程中隨著肌肉收縮和大腦神經(jīng)元活動增強(qiáng)，基底前腦皮層中的腺苷濃度升高，夜間代謝酶活性增強(qiáng)時(shí)神經(jīng)元活性產(chǎn)生抑制作用[21]，進(jìn)而提高慢波睡眠和睡眠質(zhì)量。

本研究從主客觀兩方面證實(shí)了有氧踏板操運(yùn)動干預(yù)對輕度睡眠障礙女大學(xué)生睡眠質(zhì)量和能量代謝的改善效果。實(shí)驗(yàn)過程中僅控制了干預(yù)外其他體力活動的能量消耗，未來研究還需充分考慮飲食和生活重大事件的影響，結(jié)合相關(guān)代謝產(chǎn)物指標(biāo)的分析，進(jìn)一步探討能量代謝在運(yùn)動改善睡眠中的作用機(jī)制。

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