ACTIGRAPH傳感器在青少年體育活動能量消耗測試中的應用

李泰武

（陜西交通職業(yè)技術學院,西安,710018）

0 引言

相關資料顯示，經(jīng)常參加體育活動的青少年明顯比參加體育活動較少的青少年健康水平要高。研究分析青少年體育活動與其健康成長有著密切的關系。而Actigraph傳感器是一種用來測量體育活動的工具。近年來，在歐美等國家的應用比較廣泛，它小巧便攜，能夠準確的評估青少年在體育活動中消耗的能量。

1 Actigraph傳感器及其原理

Actigraph傳感器由美國研制開發(fā)，De Vries指出Actigraph系列 (GT1M、GT3X、GT3X+、Actitrainer等 )傳感器目前在研究領域應用的比較廣泛。Actigraph傳感器能夠同步監(jiān)測體育活動中垂直軸AC(ACZ)、矢狀軸AC(ACy)和冠狀軸AC(ACx)，并能夠轉換成綜合矢量計數(shù)（Vector Magnitude，VM）和水平軸計數(shù)（horizontal AC，ACh），其中VM和ACh的計算方法分別為本文主要以Actigraph三軸加速傳感器中的GT3X為例研究其在青少年體育活動能量消耗的測試。

GT3X三軸加速傳感器是目前應用領域最廣的，內存為16MB，電池能夠使用長達20天，30Hz的采樣頻率，采樣范圍達到0.05～2.5g，s。在進行實驗時，將GT3X三軸加速傳感器放置于這些青少年的右邊髖部，與肚臍的水平高度差不多的位置。通過Actilife 6.0軟件完成校對、設置和數(shù)據(jù)處理等任務，以間接測熱法實時監(jiān)測參加實驗的青少年體育活動能量消耗為標準，采用Cosmed k4b2氣體代謝能耗分析儀進行分析，實驗中的青少年要掌握好時間，在規(guī)定的時間快速按下Cosmed k4b2上的開始鍵，確保k4b2與GT3X的監(jiān)測數(shù)據(jù)一致，保障實驗的準確定和精確度。

2 研究對象與研究方法

2.1 研究對象

本次研究主要選取的是20歲左右的身體健康的青少年，將其隨機劃分為兩個小組，一組由30名男、女生組成，另一組由10名男、女生組成，總共80人參與實驗。這兩組的人體測量特征并沒有十分明顯的不同（P＞0.05），具體參見表1。參加實驗研究的青少年前一天不能參加強度較大的體育活動，全部實驗活動都需在飯后1小時進行。

表1 實驗中人體測量特征一覽表

2.2 實驗方案

為得到最佳的實驗目的，首先做好如下準備：

①實驗時間：定為上午的8點到12點半和下午的1點到5點半。

②試驗場地：校園的體育場館

③實驗環(huán)境溫度：18℃～25℃，溫度范圍控制在50%～80%。

④實驗青少年著裝：輕便運動服

實驗中的青少年進入實驗場地后，首先要測量其身高、體重、體脂率，接下來按照要求佩戴GT3X三軸加速傳感器，并熟悉k4b2的使用過程。在本次實驗中，80名青少年要完成兩大類共七項體育活動，分別為：第一類是走跑類體育活動，包括慢走、慢跑和快走，時速分別為4千米小時、8千米小時、6千米小時；第二類是非走跑類體育活動，包括靜坐、整理書桌（站姿）、看書（坐姿）和掃地。

為了更好的驗證GT3X三軸加速傳感器在體育活動中能耗的監(jiān)測，整個實驗活動持續(xù)4小時。在這時開始實驗之前，這些青少年要先填寫一份周體育活動報告，我們可以根據(jù)這份報告了解一周內實驗者的體育活動所占時間，并據(jù)此將實驗者一周內主要的幾種體育活動組成在本次實驗中的綜合體育活動，然后就可以正式開始本次試驗了。因為實驗中使用的Cosmed k4b2氣體代謝能耗分析儀的電池續(xù)航時間只有2小時，所以需要在實驗中途更換電池，所需時間大致為1～2分鐘，這段時間內的數(shù)據(jù)將不被數(shù)據(jù)庫采納。在本次4小時的實驗中，實驗者消耗能量的時間大致為230～240分鐘。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

本次試驗進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計的過程采用的是統(tǒng)計軟件SPSS 15.0。借助Pearson相關分析法為方法，準確的對GT3X三軸加速傳感器與Cosmed k4b2氣體代謝能耗分析儀產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分析，此次分析中將P＞0.05定義為顯著水平，將P＜0.01定義為高度顯著水平。

3 研究結果

通過以上方案的實驗研究，得出了實驗小組青少年體育活動能量消耗與AC的相關性（如表2）。AC與青少年體育活動能量消耗的P＜0.01，即呈現(xiàn)出高度顯著性水平，但是ACh與體育活動能量消耗的相關性與具體的體育活動關系比較密切，在走／跑類體育活動中，VM和ACZ與體育活動能量消耗的相關性都很大，而ACh與體育活動能量消耗相關性不大，其中，VM與能量消耗的相關性變化最小，這說明我們可以將VM作為推算能耗的最佳自變量。從實驗中七項體育活動的綜合數(shù)據(jù)來看，VM與能耗的P＜0.01，即呈現(xiàn)出高度正相關關系（如圖1）。

表2 實驗小組青少年體育活動能量消耗與AC的相關性

圖1 實驗中VM與能耗相關性的散點圖

4 實驗分析與討論

Actigraph三軸加速傳感器已經(jīng)在很多體育活動中應用，并收到了良好的效果，是所有加速傳感器中在體育活動監(jiān)測中應用最多的一種監(jiān)測儀器，能夠很好地監(jiān)測體育活動中消耗的能量。本文在前人研究的基礎上將實驗分為非走／跑類體育活動和走／跑類體育活動進行研究，建立以VM為自變量的Actigraph三軸加速傳感器能量消耗方程，以最大限度降低誤差為原則，更加準確的監(jiān)測了體育活動中的能量消耗情況。

5 結論

本次實驗以GT3X為代表的Actigraph三軸加速傳感器為例，將VM作為推算能耗的最佳自變量，分析評估了青少年體育活動能量消耗，為通過合理手段更加準確的監(jiān)測青少年體育活動消耗能量提供了方案。此外，在日后的研究中，筆者認為可以擴大年齡范圍以及研究領域，將更多地體育活動加入到研究當中，從而研究出適合各個人群各個領域的能量消耗監(jiān)測方案，更加全面的保障人民的健康，提高國民身體素質。

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