加速度計在測量青少年身體活動中的使用

周譽

青少年身體活動水平客觀測量是研究青少年體質健康促進中的重要部分。隨著科學技術的發展，越來越多的研究開始使用加速度計來測量受試者的身體活動水平。本研究主要從佩戴位置、佩戴時間、佩戴天數、界值點選擇四個方面論述應用加速度計在測量青少年身體活動中所需要注意的問題。

青少年身體活動水平客觀測量是研究青少年體質健康促進中的重要部分。隨著科學技術的發展，客觀測試身體活動的設備變得更為精準和先進。在早期的研究中，多使用計步器反映受試者在日常生活中的身體活動水平，現在，越來越多的研究開始使用加速度計來測量受試者的身體活動水平。

目前，廣泛應用于科研的是三軸加速度計。加速度計的優點是實用性強、能長時間佩戴、方便攜帶、對日常生活影響較小，能客觀測量自由生活狀態下的身體活動情況（包括強度和持續時間），適用于大樣本人群的身體活動研究。在使用加速度計測量身體活動時，主要有佩戴位置、佩戴時間、佩戴天數、界值點選擇等方面的問題。

1 佩戴位置

通常，加速度計應佩戴在接近受試者重心的位置，以監測自由生活狀態下的身體活動，大多數研究都要求將加速度計佩戴在右髖，因為這比較能代表全身的活動。研究發現，在使用單軸加速度計時，佩戴在手腕和髖部相比，后者測得計數值和能量消耗之間的相關性明顯高于前者。

2 佩戴時間

有效佩戴時間的界定會對身體活動測量結果產生影響。目前，對于將佩戴多久加速度計視為有效尚沒有一致接受的結論，也沒有判斷部分不依從性的標準，即在一天中因為特定或非特定原因摘下加速度計的情況。Herrmann等人發現，與每天佩戴14h相比，每天佩戴10h或11h所獲得的中等強度身體活動顯著降低，但在較大強度活動中沒有差異;佩戴時間為10-13h/d所測得的靜坐少動行為和低強度身體活動顯著較低;佩戴時間為10-12h/d在總計數值上顯著較低;佩戴時間越短，絕對百分比誤差越大。這提示，采用每天佩戴時間低于12h的加速度計數據可能會低估總計數值和用于各個強度身體活動的時間。但目前大部分研究普遍采用一天至少佩戴10h的納入標準。

對部分不依從性的判斷會影響每日佩戴時間。將部分不依從性（如摘下加速度計）定義為持續一段時間count值為0。將持續10、15、20、30和60分鐘視為未佩戴加速度計在不同研究中均有采用。然而，如果采用較短的持續時間，那么一些真正的靜坐少動行為可能會由于被視為未佩戴時間而被排除;如果使用較長的持續時間，那么一些未佩戴時間也有可能被視為靜坐少動行為。要解決這一問題，可采用身體活動日記來幫助判斷，但目前尚沒有推薦使用的身體活動日記。

3 佩戴天數

Jerome等人發現，測量肥胖人群身體活動時，佩戴加速度計6h/d和10h/d在評估MVPA時間上是相似的，因此認為每天佩戴6h的數據即可視為有效。隨后使用Spearman-Brown校正公式，推算要達到可接受信度水平所需要的有效天數。如果使用6h/d的納入標準，需要佩戴16-35天才能在測量MVPA時間上達到0.80的信度。Matthews等人納入一日佩戴時間超過12h的數據，發現要達到0.80以上的信度，只需佩戴加速度計3-4天即可。在現有的研究中，最少佩戴3天、4天包含1個休息日、5天包含1個休息日和7天都見于兒童和成年人的研究。當前的研究一般要求成年人至少佩戴3-7天加速度計，兒童至少佩戴3-8天加速度計，以較為全面地反映日常身體活動水平。

4 界值點選擇

使用界值點分析加速度計測得的原始數據是目前最為常用的方法。根據一些學者建立的劃分身體活動強度的界值點（cut-point），將所采集到的身體活動劃分為靜坐少動行為、輕身體活動、中等強度至較大強度身體活動及大強度身體活動。

關于界值點的選擇目前并沒有定論，而且現有的界值點都是針對單軸加速度計在垂直方向上的計數制定的。在研究中廣泛使用的是Freedson于1998年提出的界值點：靜坐少動行為是0-99 cpm（counts/min），輕身體活動是100-1951 cpm，中等強度至較大強度身體活動是1952-5723 cpm，大強度身體活動則是≥5724 cpm。

不同人群的界值點選擇存在差異。兒童和成年人的界值點有所不同，有研究將兒童靜坐少動行為、輕身體活動、中等強度到較大強度身體活動的界值點分別定為<100、100-2296和≥2296cpm。在歐洲青少年健康生活方式與營養研究（Health Lifestyle in Europe by Nutrition in Adolescence， HELENA）中，研究人員將不活動、中等強度活動和大強度活動的界值點分別定為<100、2000-3999和≥4000 cpm。

界值點的選擇會對身體活動測量結果產生較大的影響。以HELENA研究中通過單軸加速度計獲得的青少年身體活動數據為研究對象，研究人員采用6種不同的界值點分析數據，按照靜坐少動行為、輕身體活動、中等強度身體活動和較大強度身體活動的順序。結果顯示，使用不同界值點得出的結果差異非常大，靜坐少動行為存在38%的差異（p<0.001），輕身體活動存在的差異高達207%（p<0.001），較大強度身體活動存在的差異高達30倍（p<0.001），在中等強度活動時間上也存在明顯差異（p<0.001），進而在判斷達到身體活動推薦量的人數百分比上從5.9%（使用Mattocks界值點）到37%不等（使用Vanhelst界值點）。這些研究提示，在閱讀、比較客觀測量身體活動的文章時，應關注不同研究中所采用的界值點。

目前尚沒有針對三軸加速度計在三個方向上的計數而制定的界值點。一份最近的研究報道，垂直軸上的計數與三軸使用矢量得到的綜合計數值強烈相關，因此矢量數據可能并不會在垂直軸計數的基礎上多提供更多的額外信息。另外，使用界值點分析只是利用了龐大加速度計數據中的一小部分，未來需要深入探討如何分析這些有價值的數據，如區分姿勢、分辨特定活動等。

基金資助：中國教育科學研究院中央級公益性科研院所基本科研業務費專項資助《促進青少年身體活動策略的國際比較研究》（GYJ2020042）。

（作者單位：中國教育科學研究院）