加速度計(jì)和體力活動(dòng)日記監(jiān)測日常體力活動(dòng)的效度研究

向劍鋒，李之俊

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加速度計(jì)和體力活動(dòng)日記監(jiān)測日常體力活動(dòng)的效度研究

向劍鋒1，李之俊2

目的：驗(yàn)證Actigraph GT3X型加速度計(jì)和Bouchard體力活動(dòng)日記在日常體力活動(dòng)監(jiān)測中的效度，為今后開展大樣本量日常體力活動(dòng)調(diào)研提供理論依據(jù)。方法：20名受試者分別進(jìn)行連續(xù)約4 h的日常體力活動(dòng)，其中各項(xiàng)體力活動(dòng)的時(shí)間比例與日常生活相似。以間接測熱法(IC法)實(shí)測值為標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)2種工具對4 h體力活動(dòng)總能耗(PAEE4h)、體力活動(dòng)水平(PAL)和中高強(qiáng)度體力活動(dòng)(MVPA)時(shí)間等指標(biāo)的測量效度。結(jié)果：1)Bouchard體力活動(dòng)日記的PAL預(yù)測值與IC法實(shí)測值的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，該日記會在一定程度上高估PAEE4h(誤差百分比為12.81%±17.02%，P<0.05)，并明顯高估MVPA時(shí)間(P<0.01)；2)GT3X明顯低估PAEE4h和PAL(P<0.01),采用騎車時(shí)間校正后，GT3X的VM切點(diǎn)2 690 counts/min的MVPA時(shí)間預(yù)測值與實(shí)測值的差異較小(P=0.04)；3)Bland-Altman散點(diǎn)圖顯示Bouchard體力活動(dòng)日記對PAEE4h和PAL的測量誤差以及GT3X對MVPA時(shí)間的測量誤差均在95%置信區(qū)間內(nèi)。結(jié)論：GT3X監(jiān)測MVPA時(shí)間的效度較高，Bouchard體力活動(dòng)日記監(jiān)測PAL和PAEE4h的效度較高。

體力活動(dòng)；加速度計(jì)；日記；效度

大量研究證實(shí)，體力活動(dòng)與健康之間存在明確的量效關(guān)系，體力活動(dòng)不足是健康的主要危險(xiǎn)因素之一，因此，體力活動(dòng)的監(jiān)測與干預(yù)成為健康促進(jìn)工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在體力活動(dòng)監(jiān)測中，直接測熱法、間接測熱法(IC法)和雙標(biāo)水法是普遍認(rèn)同的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但每種“金標(biāo)準(zhǔn)”都有其局限性[2]。雙標(biāo)水法無法實(shí)時(shí)測量短時(shí)間體力活動(dòng)的能耗和強(qiáng)度，直接測熱法和IC法的儀器設(shè)備具有一定局限性，難以應(yīng)用于大樣本、長時(shí)間的日常體力活動(dòng)監(jiān)測。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，加速度計(jì)的開發(fā)與應(yīng)用成為體力活動(dòng)研究的熱點(diǎn)，加速度計(jì)體積小、重量輕、電池使用時(shí)間長，其測量所得原始數(shù)據(jù)的信度已得到驗(yàn)證[2,16]。體力活動(dòng)日記也是一種常用的體力活動(dòng)監(jiān)測工具，其中Bouchard[5]體力活動(dòng)日記將24 h劃分為96個(gè)時(shí)間段，并將體力活動(dòng)能耗劃分為9檔供受試者選擇，既有利于受試者較準(zhǔn)確地記錄體力活動(dòng)，又便于測量人員計(jì)算體力活動(dòng)的能耗。以上2種工具都可便捷地監(jiān)測體力活動(dòng)，在我國大樣本量體力活動(dòng)調(diào)查與干預(yù)中具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，這2種工具的開發(fā)和驗(yàn)證研究主要都以國外受試者為對象，國內(nèi)同類研究較少。而且，雖然加速度計(jì)對步行、慢跑等中高強(qiáng)度常規(guī)體力活動(dòng)的監(jiān)測準(zhǔn)確性較明確，但在長時(shí)間綜合性日常體力活動(dòng)監(jiān)測中的效度還有待驗(yàn)證。因此，本研究以氣體代謝儀、加速度計(jì)和Bouchard體力活動(dòng)日記監(jiān)測連續(xù)約4 h的日常體力活動(dòng)，并以IC法為標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證加速度計(jì)和Bouchard體力活動(dòng)日記對體力活動(dòng)總耗能(PAEE4h)、體力活動(dòng)水平(PAL)和中高強(qiáng)度體力活動(dòng)(MVPA)時(shí)間等指標(biāo)的監(jiān)測效度，以期為今后國內(nèi)有效開展大樣本量體力活動(dòng)調(diào)查與干預(yù)提供理論依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以20名在校大學(xué)生為研究對象(表1)，受試者均為志愿參加本項(xiàng)研究，研究期間身體健康，并在參加實(shí)驗(yàn)前簽署知情同意書。

表 1 本研究受試者基本情況一覽表

1.2 研究方法

1.2.1 測量工具

以意大利產(chǎn)Cosmed K4b2(簡稱K4b2)氣體代謝儀實(shí)時(shí)監(jiān)測受試者每分鐘的體力活動(dòng)能耗，每日測試前均采用標(biāo)準(zhǔn)氣體對K4b2進(jìn)行氣體校正。以美國Actigraph公司生產(chǎn)的GT3X型三軸加速度計(jì)(簡稱GT3X)監(jiān)測受試者身體活動(dòng)狀況，以三軸綜合矢量計(jì)數(shù)(Vector magnitude，簡稱VM，單位:counts/min)和垂直軸計(jì)數(shù)(Z軸Accelerometer Counts簡稱ACz，單位:counts/min)為主要監(jiān)測指標(biāo)。測試前使用配套的Actilife 5.0軟件將GT3X采樣時(shí)間設(shè)置為5 s，使用專用彈性腰帶將GT3X固定在受試者右側(cè)髖部、肚臍水平高度。以中文版Bouchard體力活動(dòng)日記記錄受試者測試中的體力活動(dòng)情況。

1.2.2 測試流程

體力活動(dòng)測試前，采用自制體力活動(dòng)問卷調(diào)查受試者過去1周的體力活動(dòng)情況，根據(jù)調(diào)查結(jié)果計(jì)算出受試者一周內(nèi)主要的12～15種體力活動(dòng)(睡覺除外)的時(shí)間比例，研究人員根據(jù)上述比例為每位受試者制定約4 h的日常體力活動(dòng)。為做好測試準(zhǔn)備，受試者需在測試前初步了解體力活動(dòng)測試的方法和內(nèi)容。

所有測試均在同一個(gè)綜合訓(xùn)練館的跑道、辦公室、球場等場所進(jìn)行，測試時(shí)間統(tǒng)一安排在上午8:00～12:30或下午13:00～17:30，測試場所溫度范圍為18℃～25℃，濕度范圍為50%～80%。受試者需在測試前1 h完成就餐，身著輕便運(yùn)動(dòng)服參加測試。測試前先進(jìn)行身高和體重測量，隨后用15 min佩戴K4b2、GT3X、計(jì)步器和心率計(jì)等儀器并進(jìn)行預(yù)測試。預(yù)測試通過后，研究人員看準(zhǔn)電腦時(shí)間中某一分鐘第一秒按壓K4b2主機(jī)上的“Enter”鍵開始正式測試，以確保GT3X和K4b2的監(jiān)測時(shí)間與電腦時(shí)間基本同步(誤差不超過1 s)。測試中研究人員每2 h為K4b2更換一次電池，所需時(shí)間為1 min。受試者需根據(jù)研究人員的指令變換活動(dòng)內(nèi)容，并盡量模擬日常生活中的活動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行活動(dòng)。在測試當(dāng)晚22:00，受試者根據(jù)Bouchard日記所推薦的9檔能耗參考值，記錄測試中每個(gè)時(shí)段(15 min)的體力活動(dòng)能耗。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

測試后在儀器的配套軟件內(nèi)將K4b2和GT3X測得的原始數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)換為“1 min”采樣頻率的數(shù)據(jù)，然后導(dǎo)出GT3X和K4b2的測試數(shù)據(jù)并將每分鐘的數(shù)據(jù)一一對應(yīng)，更換K4b2電池期間的數(shù)據(jù)不納入統(tǒng)計(jì)分析。采用SPSS 15.0統(tǒng)計(jì)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。以3 METs和6 METs為切點(diǎn)將體力活動(dòng)劃分為低強(qiáng)度體力活動(dòng)(light physical activity,LPA)、中等強(qiáng)度體力活動(dòng)(moderate physical activity,MPA)和高強(qiáng)度體力活動(dòng)(vigorous physical activity,VPA)，并將≥3 METs的體力活動(dòng)統(tǒng)稱為MVPA。以IC法實(shí)測值為標(biāo)準(zhǔn)，通過PAEE4h(kcal)、PAL(MET)和MVPA時(shí)間(min)等指標(biāo)驗(yàn)證加速度計(jì)和體力活動(dòng)日記的測量效度。

在IC法數(shù)據(jù)分析中，由于受試者背負(fù)的儀器總重量約為1 kg，因此，特對IC法測得的PAEE4h和PAL進(jìn)行校正，校正方法為：校正后能耗=IC法測量結(jié)果×原始體重/(原始體重+1 kg)[14]。校正后，將測試中每分鐘能耗的總值計(jì)為PAEE4h，將每分鐘活動(dòng)強(qiáng)度的均值計(jì)為PAL，根據(jù)每分鐘的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算出LPA時(shí)間、MPA時(shí)間、VPA時(shí)間和MVPA時(shí)間。

在加速度計(jì)數(shù)據(jù)分析中，以VM、ACz和體重為自變量，以Actigraph官方網(wǎng)站推薦的Freedson VM Combination方程推算每分鐘的絕對能耗(kcal/min)[4]。該方程是分段方程：當(dāng)VM>2 453 counts/min時(shí)，PAEE(kcal/min)=0.001 064×VM+0.087 512×體重-5.500 229；當(dāng)VM≤2 453 counts/min時(shí)，PAEE(kcal/min)=0.000 0191×ACz×體重。根據(jù)Sasaki等[13]所建方程推算每分鐘的相對能耗(METs=0.000 863×VM+0.668 876)，以Sasaki等[13]所建體力活動(dòng)強(qiáng)度VM切點(diǎn)(2 690 counts/min和6 167 counts/min)將體力活動(dòng)劃分為LPA、MPA和VPA。

研究證實(shí)佩戴在腰部的加速度計(jì)會顯著低估騎車和上樓梯的能耗，對騎車、上樓梯的低估幅度分別約為3 METs和2 METs，且會將騎車由MPA誤判為LPA[6,8]。因此，本研究參考劉愛玲[1]的研究方法，首先記錄每位受試者騎車和上樓梯的時(shí)間，推算其被低估的能耗，然后，對GT3X所監(jiān)測的各強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間和PAEE4h預(yù)測值進(jìn)行校正，最后以校正后的GT3X預(yù)測值與IC法實(shí)測值進(jìn)行對比分析。

對GT3X的校正方法為： 校正后PAEE4h=原PAEE4h預(yù)測值+∑騎車、上樓梯所低估能耗；校正后LPA時(shí)間=原LPA時(shí)間預(yù)測值-騎車時(shí)間；校正后MPA時(shí)間=原MPA時(shí)間預(yù)測值+騎車時(shí)間；校正后MVPA時(shí)間=原MVPA時(shí)間預(yù)測值+騎車時(shí)間。

在Bouchard體力活動(dòng)日記的數(shù)據(jù)分析中，以該工具所標(biāo)注的9檔體力活動(dòng)能耗參考值推算每段時(shí)間的PAEE和METs值，進(jìn)而計(jì)算出測試全程的PAEE4h和PAL。將體力活動(dòng)日記中第1～4檔、第5～8檔和第9檔分別劃為LPA、MPA和VPA。

采用配對t檢驗(yàn)、Person相關(guān)分析和Bland-Altman散點(diǎn)圖分析各指標(biāo)預(yù)測值與IC法實(shí)測值之間的差異。統(tǒng)計(jì)分析中顯著性水平定義為P<0.05，高度顯著性水平定義為P<0.01。

2 研究結(jié)果

2.1 測量所得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

所有受試者均順利完成規(guī)定的體力活動(dòng)測試，受試者實(shí)際測試時(shí)間為235.45±2.76 min(230～240 min)，其中騎車時(shí)間為1.35±2.34 min，上樓梯時(shí)間為1.85±1.08 min。測試中GT3X所記錄的VM均值為558.83±201.25 counts/min，ACz均值為347.25±126.46 counts/min。受試者采用日記記錄的體力活動(dòng)時(shí)間均值為238.5±1.58 min，但該數(shù)據(jù)與實(shí)際測試時(shí)間的差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

2.2 PAEE4h測量準(zhǔn)確性分析

如表2所示，GT3X和體力活動(dòng)日記的PAEE4h預(yù)測值與IC法實(shí)測值的差異都具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，體力活動(dòng)日記的PAEE4h預(yù)測誤差較小(P<0.05)，而GT3X的PAEE4h預(yù)測誤差較大(P<0.01)。根據(jù)Bland-Altman散點(diǎn)圖可知，體力活動(dòng)日記的PAEE4h測量誤差在95%置信區(qū)間內(nèi)(圖1)。

表 2 本研究所測得的PAEE4h一覽表Table 2 Measured PAEE4h in This Study

注：*表示預(yù)測值與實(shí)測值的差異具有顯著意義(P<0.05)，**表示預(yù)測值與實(shí)測值的差異具有高度顯著意義(P<0.01)；下同。

圖 1 本研究體力活動(dòng)日記PAEE4h預(yù)測值與IC法實(shí)測值的Bland-Altman散點(diǎn)圖Figure 1. Bland-Altman Plot of PAEE4h Measured by Diary and IC

2.3 PAL測量準(zhǔn)確性分析

如表3所示，體力活動(dòng)日記的PAL預(yù)測值與IC法實(shí)測值無顯著性差異(P>0.05)，而GT3X所測PAL與實(shí)測值的差異具有高度顯著性(P<0.01)。從圖2可見，體力活動(dòng)日記的PAL測量誤差位于95%置信區(qū)間范圍。

表 3 本研究所測得的體力活動(dòng)PAL一覽表Table 3 Measured PAL in This Study

圖 2 本研究體力活動(dòng)日記PAL預(yù)測值與IC法實(shí)測值的Bland-Altman散點(diǎn)圖Figure 2. Bland-Altman Plot of PAL Measured by Diary and IC

2.4 體力活動(dòng)時(shí)間的測量準(zhǔn)確性分析

從表4可知，體力活動(dòng)日記對4個(gè)體力活動(dòng)時(shí)間指標(biāo)的預(yù)測誤差都具有高度顯著性意義(P<0.01)。GT3X的預(yù)測誤差較小，但其MVPA時(shí)間預(yù)測值與IC法實(shí)測值的差異仍具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.04)。從Bland-Altman散點(diǎn)圖可知，GT3X的MVPA時(shí)間測量誤差在-6～2 min區(qū)間，未超出95%置信區(qū)間范圍(圖3)。

2.5 2種工具的測量數(shù)據(jù)與IC法實(shí)測數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析

從表5可見，GT3X所監(jiān)測的6個(gè)數(shù)據(jù)與IC法實(shí)測值的相關(guān)性都具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其中LPA時(shí)間和MVPA時(shí)間與實(shí)測值的相關(guān)性最高(P<0.01)。體力活動(dòng)日記的PAEE4h和PAL和預(yù)測值與IC法實(shí)測值的相關(guān)性具有中度相關(guān)性(P<0.01)，但所測得的各項(xiàng)體力活動(dòng)時(shí)間與實(shí)測值無顯著相關(guān)性。

圖 3 本研究GT3X的MVPA時(shí)間預(yù)測值與IC法實(shí)測值的Bland-Altman散點(diǎn)圖Figure 3. Bland-Altman Plot of MVPA Time Measured by GT3X and IC

LPA時(shí)間MPA時(shí)間VPA時(shí)間MVPA時(shí)間K4b2211．70±5．6920．85±3．862．90±1．2523．75±3．57GT3X213．45±8．8319．95±5．122．05±1．05??22．00±2．98?體力活動(dòng)日記203．22±16．75??34．5±13．51??2．25±5．36??36．75±16．76??

表 5 本研究2種工具的測量數(shù)據(jù)與IC法實(shí)測數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)一覽表Table 5 Correlation Coefficient of Measured Indexes between 2 Methods and IC

3 討論

3.1 研究方案分析

在大樣本、長時(shí)間的體力活動(dòng)監(jiān)測中，加速度計(jì)和體力活動(dòng)日記具有較高的應(yīng)用價(jià)值。GT3X可同步監(jiān)測垂直軸、矢狀軸和冠狀軸的加速度數(shù)據(jù)，是目前體力活動(dòng)監(jiān)測中應(yīng)用最廣的運(yùn)動(dòng)傳感器之一，在我國也逐漸開始推廣應(yīng)用[3,4]。研究已證實(shí)，GT3X的能耗預(yù)測效度優(yōu)于早期的Actigraph單軸加速度計(jì)，但大部分效度驗(yàn)證性研究僅采用了步行、慢跑等特定活動(dòng)，以自由活動(dòng)為基礎(chǔ)的效度研究較少[2-4]。Bouchard體力活動(dòng)日記則是另一種較成熟的問卷式體力活動(dòng)監(jiān)測工具，但多數(shù)研究在探討該工具的準(zhǔn)確性時(shí)主要以運(yùn)動(dòng)傳感器的測量值為參考標(biāo)準(zhǔn)，缺乏以IC法等精確度較高的方法為標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)證性研究[9,10]。

為了客觀驗(yàn)證2種工具在長時(shí)間日常體力活動(dòng)監(jiān)測中的效度，為國民體力活動(dòng)促進(jìn)工作的科學(xué)開展提供依據(jù)，本研究特進(jìn)行連續(xù)約4 h的體力活動(dòng)測量，以IC法所測得的數(shù)據(jù)作為效度驗(yàn)證的參考標(biāo)準(zhǔn)。由于4 h活動(dòng)中包括了十余種日常體力活動(dòng)，并且各項(xiàng)活動(dòng)的時(shí)間比例與日常生活相似，因此，本研究的驗(yàn)證結(jié)果可良好地反映2種工具對PAEE、PAL及MVPA時(shí)間等日常體力活動(dòng)指標(biāo)的測量效度，Rowlands等[11]學(xué)者也曾采用此類方法開展研究。

3.2 GT3X加速度計(jì)效度分析

加速度計(jì)可實(shí)時(shí)監(jiān)測到單位時(shí)間內(nèi)(如1 min)的加速度計(jì)數(shù)，從而間接推算出PAEE和MVPA時(shí)間等指標(biāo)，這是加速度計(jì)的一大優(yōu)勢。但是，大部分加速度計(jì)都佩戴在腰部，所感應(yīng)到的加速度主要來自于軀干部位，因而會明顯低估騎車、上樓梯等特殊活動(dòng)的能耗，從而導(dǎo)致高估LPA時(shí)間、低估MVPA時(shí)間以及低估總能耗，這是使用加速度計(jì)監(jiān)測體力活動(dòng)的局限性之一。為克服這一局限性，本研究借鑒其他學(xué)者的研究方法，在進(jìn)行效度驗(yàn)證之前，首先以騎車、上樓梯的時(shí)間及能耗對GT3X的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行校正[1]。

驗(yàn)證結(jié)果表明，以騎車時(shí)間加以校正之后，VM切點(diǎn)2 690 counts/min對MVPA時(shí)間的低估程度由3.1±3.06 min降至1.75±2.25 min。t檢驗(yàn)顯示，校正后該切點(diǎn)測得的LPA時(shí)間、MPA時(shí)間與IC法實(shí)測值無顯著性差異(P>0.05)，相關(guān)系數(shù)分別為0.86和0.82(P<0.01)，說明校正后GT3X可較準(zhǔn)確地監(jiān)測LPA時(shí)間和MPA時(shí)間。盡管校正后MVPA時(shí)間預(yù)測值與IC法實(shí)測值之間的差異仍存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.04)，但二者具有高度相關(guān)性(r=0.85，P<0.01)，Bland-Altman散點(diǎn)圖也顯示MVPA時(shí)間的測量誤差在可接受范圍，提示，今后可通過時(shí)間校正的辦法以2 690 counts/min為VM切點(diǎn)較好地監(jiān)測LPA時(shí)間和MVPA時(shí)間。此外，本研究顯示，VM切點(diǎn)6 167 counts/min會低估VPA時(shí)間，但由于4 h體力活動(dòng)中VPA所占時(shí)間很低，今后還需采用更長時(shí)間的體力活動(dòng)對該指標(biāo)加以驗(yàn)證。

本研究對GT3X能耗監(jiān)測的效度驗(yàn)證顯示，以騎車和上樓梯的能耗校正方程的能耗預(yù)測值之后，F(xiàn)reedson VM Combination[4]方程仍會大幅低估PAEE4h(P<0.01)，說明該方程對體力活動(dòng)總能耗的預(yù)測效度較低。本研究中，在VM>2 453 counts/min期間受試者VM均值約為3 816.67 counts/min，該方程的能耗預(yù)測均值約為3.94 kcal/min，與IC法實(shí)測均值(約3.98 kcal/min)相似?？梢姡摲匠炭奢^好地推算MVPA能耗，這與其他以走跑類活動(dòng)的驗(yàn)證性研究結(jié)果相似[3,4]。當(dāng)VM≤2 453 counts/min時(shí)，該方程以ACz為自變量推算能耗。本研究顯示，體力活動(dòng)測試中約81%時(shí)間內(nèi)VM都低于2 453 counts/min,該期間的ACz均值為118.93 counts/min，所推算出的能耗均值約為0.14 kcal/min，而IC法實(shí)測能耗均值約為1.36 kcal/min，可見該方程在推算LPA能耗時(shí)存在巨大誤差，王歡等[3]對看書、站立和擦桌子等活動(dòng)的能耗監(jiān)測研究中也發(fā)現(xiàn)了同樣的問題。由于LPA往往具有大量水平軸向的身體活動(dòng)，此時(shí)ACz數(shù)值與能耗的相關(guān)性較低[10]，因此，在監(jiān)測此類活動(dòng)時(shí)以ACz作為獨(dú)立自變量推算能耗并不科學(xué)?？紤]到VM是一個(gè)垂直軸、矢狀軸和冠狀軸的綜合計(jì)數(shù)，今后的研究中可將VM作為自變量開發(fā)新的LPA能耗預(yù)測方程，提高GT3X的能耗監(jiān)測準(zhǔn)確性。

同樣，本研究顯示，校正后Sasaki等[13]提出的方程仍會大幅低估PAL(P<0.01)。根據(jù)該方程推導(dǎo)可知，只有當(dāng)VM≥383 counts/min時(shí)，該方程推導(dǎo)出的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度才能達(dá)到1 MET，但本研究顯示，日常生活中約70%的時(shí)間內(nèi)受試者VM值都低于383 counts/min，約52%的時(shí)間內(nèi)VM低于100 counts/min。以該方程推算，當(dāng)VM=100 counts/min時(shí)PAL僅為0.76 MET。可見，該方程在大部分時(shí)間內(nèi)都會低估PAL，這是該方程低估PAL的主要原因。

從方程的建模方法分析可知，上述2個(gè)方程都僅建立在跑臺運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)之上，有研究證實(shí)以此類活動(dòng)建立的方程僅在監(jiān)測步行、慢跑等中高強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)效度較高，在監(jiān)測低強(qiáng)度非走跑類活動(dòng)時(shí)效度較低[3,8,12,16]。因此，有學(xué)者提出在建模實(shí)驗(yàn)中應(yīng)包含不同強(qiáng)度、不同類型的多種活動(dòng)，才能有效避免加速度計(jì)對非走跑類活動(dòng)的能耗低估[8]。此外，上述2個(gè)方程的建模實(shí)驗(yàn)中都以歐美人種為受試者，其體格特征與我國國民存在明顯差異，這也可能是本實(shí)驗(yàn)中2個(gè)方程誤差較大的另一個(gè)重要原因。

總之，GT3X的VM切點(diǎn)2 690 counts/min對監(jiān)測LPA時(shí)間和MVPA時(shí)間的效度較高，而Freedson VM Combination[4]方程和Sasaki等[13]的方程效度較低。這一結(jié)果提示，盡管加速度計(jì)是一種客觀的體力活動(dòng)監(jiān)測工具，但其能耗預(yù)測方程對其效度影響巨大。因此，今后在應(yīng)用已有的加速度計(jì)能耗預(yù)測模型之前，有必要以我國國民為受試者，以多種日常體力活動(dòng)的方式預(yù)先進(jìn)行驗(yàn)證或采用合理的實(shí)驗(yàn)方案新建適用于我國國民的能耗預(yù)測方程。

3.3 Bouchard體力活動(dòng)日記效度分析

Bouchard體力活動(dòng)日記常用于記錄3日體力活動(dòng)狀況，但由于缺乏準(zhǔn)確的參考標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)者們主要以加速度計(jì)的監(jiān)測結(jié)果來驗(yàn)證其效度[2,7,9]。例如，Machado等[9]研究表明，該日記與加速度計(jì)的PAEE監(jiān)測結(jié)果具有中度相關(guān)性，David等[7]研究顯示，該日記測得的MVPA時(shí)間高于加速度計(jì)的監(jiān)測結(jié)果。上述2項(xiàng)研究都以Actigraph GT1M的測量結(jié)果為參考標(biāo)準(zhǔn)，其前提假設(shè)是該加速度計(jì)的監(jiān)測結(jié)果客觀準(zhǔn)確。而本研究顯示，加速度計(jì)能耗預(yù)測方程僅在MVPA中具有較高效度，因此上述假設(shè)值得商榷。為此，本研究應(yīng)用IC法作為參考標(biāo)準(zhǔn)，確保了對PAEE、PAL等指標(biāo)的驗(yàn)證結(jié)果具有較高可靠性。

驗(yàn)證結(jié)果表明，Bouchard體力活動(dòng)日記會在一定程度上高估PAEE4h，但Bland-Altman散點(diǎn)圖顯示該工具的PAEE4h測量誤差在95%置信區(qū)間之內(nèi)，相關(guān)分析也顯示該工具的PAEE4h預(yù)測值與實(shí)測值之間具有中度相關(guān)性(r=0.59，P<0.01)，說明該日記具有較高的PAEE4h測量效度。本研究中，該日記的PAEE4h誤差百分比均值為12.81%±17.02%(P<0.05)，這可能與該工具的測量方式及本研究的方案設(shè)計(jì)都有關(guān)系。由于該工具是一個(gè)回憶性調(diào)查問卷，受試者在判斷體力活動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間的過程中都可能出現(xiàn)主觀誤差。有研究顯示，與雙標(biāo)水等客觀的體力活動(dòng)測量方法相比，問卷類監(jiān)測工具會在一定程度上高估體力活動(dòng)能耗，受試者記錄的MVPA時(shí)間和活動(dòng)強(qiáng)度都可能偏高[12,15]。此外，由于該日記以15 min為一個(gè)固定時(shí)間段，受試者填寫的總時(shí)間可能與實(shí)際體力活動(dòng)總時(shí)間存在差異。本研究中部分受試者實(shí)際測試時(shí)間略低于4 h，但在填寫日記時(shí)往往將其回憶為4 h，這也可能是導(dǎo)致該工具高估總能耗的另一個(gè)原因。

對體力活動(dòng)時(shí)間的分析表明，Bouchard體力活動(dòng)日記無法準(zhǔn)確區(qū)分各強(qiáng)度的體力活動(dòng)時(shí)間，表現(xiàn)為低估LPA時(shí)間、高估MVPA時(shí)間(高估幅度達(dá)65%)，各項(xiàng)時(shí)間的預(yù)測值與IC法實(shí)測值無顯著相關(guān)性，該驗(yàn)證結(jié)果與部分他人的研究結(jié)果相似[2,15]。分析本研究的記錄結(jié)果可知，對MVPA時(shí)間影響最大的測量誤差來自于個(gè)別受試者將能耗為第4檔的某時(shí)段記錄為第5檔，從而導(dǎo)致MVPA時(shí)間增加了15 min。由于第5檔的能耗參考值略高于第4檔，這一誤差又進(jìn)一步導(dǎo)致PAEE4h預(yù)測值的小幅增加。

盡管體力活動(dòng)日記在一定程度上高估了PAEE4h，但將PAEE4h除以受試者記錄的總時(shí)間得出PAL之后，其預(yù)測誤差降低至4.56%±8.05%，且PAL預(yù)測值與實(shí)測值之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，二者的相關(guān)系數(shù)為0.62(P<0.01)，Bland-Altman散點(diǎn)圖也顯示PAL測量誤差在95%置信區(qū)間之內(nèi)，可見該工具可較準(zhǔn)確地監(jiān)測長時(shí)間日常體力活動(dòng)的平均活動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也說明，通過計(jì)算單位時(shí)間的相對能耗可較好地避免因體力活動(dòng)總時(shí)間填寫錯(cuò)誤所導(dǎo)致的測量誤差。因此，總體上看Bouchard體力活動(dòng)日記在長時(shí)間日常體力活動(dòng)能耗監(jiān)測中具有良好的效度。

受實(shí)驗(yàn)方案的影響，本研究對Bouchard體力活動(dòng)日記的驗(yàn)證具有一定局限性。一方面，在填寫日記時(shí)，受試者既可能因?yàn)閷y試印象較深而提高了記錄的準(zhǔn)確性，又可能因測試中體力活動(dòng)較密集而增加了記錄誤差；另一方面，由于測試時(shí)間較短，本研究可能會在一定程度上放大該工具對MVPA時(shí)間和PAEE的測量誤差。例如，測試中只要有1個(gè)第4檔的時(shí)段被記錄為第5檔，就可能導(dǎo)致MVPA時(shí)間的預(yù)測誤差百分比大幅增加?？紤]到該日記在實(shí)際應(yīng)用中主要用于監(jiān)測3天的體力活動(dòng)，其監(jiān)測的總時(shí)段和MVPA時(shí)間都較長，個(gè)別時(shí)段的記錄誤差對總測量誤差的影響可能會相應(yīng)降低。因此，今后還需通過采用更長時(shí)間的體力活動(dòng)進(jìn)行更全面的驗(yàn)證。

4 小結(jié)

綜上所述，GT3X能耗預(yù)測方程的效度較低，但GT3X可較準(zhǔn)確地監(jiān)測MVPA時(shí)間和LPA時(shí)間，對應(yīng)的VM切點(diǎn)為2 690 counts/min，實(shí)際應(yīng)用中需通過記錄騎車時(shí)間來對其測量結(jié)果進(jìn)行校正。Bouchard體力活動(dòng)日記無法準(zhǔn)確監(jiān)測各強(qiáng)度體力活動(dòng)的時(shí)間，但監(jiān)測PAL和PAEE4h的效度較高。本研究采用IC法為標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)4 h體力活動(dòng)初步驗(yàn)證2種工具的效度，今后還需采用更長時(shí)間的體力活動(dòng)進(jìn)一步加以驗(yàn)證。

[1]劉愛玲，李艷平，宋軍，等.加速度計(jì)對成人日常體力活動(dòng)測量效度的研究[J].中華流行病學(xué)雜志，2005，26(3)：197-200.

[2]湯強(qiáng),王香生,盛蕾.體力活動(dòng)測量方法研究進(jìn)展[J].體育與科學(xué),2008,29(6):79-85.

[3]王歡，王馨塘，佟海青，等.三種加速度計(jì)測量多種身體活動(dòng)的效度比較[J].體育科學(xué)，2014，34(5)：45-50.

[4]王軍利，張冰，賈麗雅，等. Actigraph(GT3X)加速度計(jì)測量我國19～29歲人群身體活動(dòng)能耗的效度研究[J].體育科學(xué)，2012，32(12)：71-77.

[5]BOUCHARD C A,TREMBLA Y C,L EBLANC G.Bouchard three day physical activity record[J].Med Sci Sports Exe,1997,29(6):S19-S24.

[6]CROUTER S E,CHURILLA J R,BASSETT D R Jr.Estimating energy expenditure using accelerometers[J].Eur J Appl Physiol,2006,98(6):601-612.

[7]DAVID M G,JULIA W,GREGORY J W,etal.Validity of the bouchard activity diary in spanish adolescents[J].Public Health Nutr,2010,13(2):261-268.

[8]FREEDSON P,HR BOWELS,R TROIANO,etal.Assessment of physical activity using wearable monitors:Recommendations for monitor calibration and use in the field[J].Med Sci Sports Exe，2012，44(S1):S1-S4.

[9]MACHADO-RODRIGUES A M,FIGUEIREDOACHADO A J,MOTA J,etal.Concurrent validation of estimated activity energy expenditure using a 3-day diary and accelerometry in adolescents[J].Scand J Med Sci Sports，2012,22(2):259-264.

[10]MIDORIKAWA T，SHIGEHO T，KAYOKO K，etal.Evaluation of low-intensity physical activity by triaxial accelerometry[J].Obes，2007，15(12):3031-3037.

[11]ROWLANDS A V,POWELL S M,HUMPHRIES R,etal.The effect of accelerometer epoch on physical activity output measures[J].J Exe Sci Fit,2006,4(1):52-58.

[12]ROY J S,YUKITOSHI A.Measurement of human energy expenditure,with particular reference to field studies:An historical perspective[J].Eur J Appl Physiol,2012,112(8):2785-2815.

[13]SASAKI J E，JOHN D，F(xiàn)REEDSON P S.Validation and comparison of ActiGraph activity monitors[J].J Sci Med Sport，2011,14(5)：411-416.

[14]SCOTT J S,DAVID R B,JRANN M S,etal.Simultaneous heart rate-motion sensor technique to estimate energy expenditure[J].Med Sci Sports Exe,2001,33(12):2118-2123.

[15]STEPHANIE A P,KRISTI B A,MEGHAN E H,etal.A comparison of direct versus self-report measures for assessing physical activity in adults:A systematic review[J].Inter J Behav Nutr and Phy,2008,5(6):56-79.

[16]TROST S G,O’NEIL M.Clinical use of objective measures of physical activity[J].Br J Sports Med.2014,48(3):178-181.

Validation of Accelerometer and Activity Diary to Monitor Daily Physical Activity

XIANG Jian-feng1,LI Zhi-jun2

Objective:To test the validity of Actigraph GT3X accelerometer and Bouchard activity diary on monitoring daily physical activity of youth,and provide experimental evidence for large sample size physical activity investigation.Methods:20 participants took part in 4h physical activity similar to the percentage of their daily life,validities of the 2 methods to monitor PAEE4h,PAL and MVPA time were analyzed using the results of indirect calorimetry (IC) test as criterions.Results:1) The predicted PAL of Bouchard activity diary was not significantly different with IC test result (P>0.05),while the predicted PAEE4hwas mildly higher than IC test result (predicted error was 12.81±17.02%,P<0.05),the predicted MVPA time was significantly higher than IC test result(P<0.01);2) GT3X underestimated PAEE4hand PAL(P<0.01),there was small difference between the predicted MVPA time of GT3X and the IC test result after adjusted by bicycling time(P=0.04),the corresponding VM cut-point was 2690counts/min;3) Bland-Altman plots indicated that the predicted values were acceptable for Bouchard physical activity diary to monitor PAEE4hand PAL,as well as GT3X to monitor MVPA time.Conclusion:GT3X has good validity to monitor MVPA time,Bouchard activity diary has good validity to monitor PAL and PAEE4h.

physicalactivity;accelerometer;diary;validity

2015-02-26；

2015-10-11

國家社會科學(xué)基金青年項(xiàng)目(CLA140163)。

向劍鋒(1982-)，男，四川瀘州人，副教授，博士，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)與健康促進(jìn)，Tel：(028)83032151，E-mail：xjf@swpu.edu.cn；李之俊(1952-)，男，廣東三水人，研究員，博士研究生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員身體機(jī)能評定與訓(xùn)練負(fù)荷監(jiān)控，Tel：(021)54802341，E-mail：zhijl@sina.com。

1.西南石油大學(xué) 體育學(xué)院，四川 成都 610500；2.上海體育科學(xué)研究所，上海 200030 1.Southwest Petroleum University,Chengdu 610500,China；2.Shanghai Research Institute of Sports Science,Shanghai 200030,China.

1002-9826(2015)06-0128-06

10.16470/j.csst.201506018

G804.49

A