青少年“黃金日”活動行為推薦量研究：基于成分最佳時區分析法

中圖分類號：G807 文獻標志碼：A文章編號：1006-7116（2025）04-0129-08

A study on activity behavior referrals for teenagers' “Golden Day\"： Based on method analysis of optimal component time zone

SONG Yunfeng1，QI Yugang2，TAN Sijie3，LI Kaixin4，LU Donglei3，XUChil （1.KeyLaboratory of Scientific Selection and Functional Evaluationof Athletes， General Administration of Sport of China，Hubei Institute of Sports Science，Wuhan 430205，China；2. Departmentof Physical Education，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300222，China; 3.SchoolofSports and Health，Tianjin Universityof Sport，Tianjin 301617，China；4.SchoolofPhysical Education，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou 450o01，China）

Abstract：Examining theoptimal 24-hour activityrecommendations foradolescents based onoptimal time zone analysisand validating their impactonphysiological，psychological，and social adaptationhealth.Atotal of 837 adolescents aged 12～17 （403 males， 434 females） were randomly recruited from Tianjin， Wuhan，and Zhengzhou. Triaxial accelerometers were also used to measure24-hour activities，including moderate-to-vigorous physical activity （MVPA），light-intensity physical activity （LPA），sedentarybehavior （SB），and sleep （SLP）.Theself-rated health assessment scale was employed to evaluate teenagers' physilogical， psychological，and social health levels.

Regression models were constructed to analyze 24-hour activity combinations，to predict outcome variables，and to identify optimal duration and ranges for 24-hour activities，and linear regression models were used to assess the relationship between meting activity recommendations and health outcomes.The results showed that teenagers' 24-houractivity behavior exhibited significant positive correlations with physiological health （Plt;0.001） ） psychological health （Plt;0.001 ），and social health （Plt;0.001 ），and based on those，the optimal 24-hour activity duration and ranges for teenagerswere determinedas follows： MVPA 65min 0 40～70min LPA 320min （220～370 min），SB 440min 1 （240～600min） ，andSLP632min ）.Thestudy highlightsthe significanceof establishing 24-hour activity recommendations for Chinese teenagers across physiological， psychological， and social health dimensions.Compared to intemational guidelines，the MVPA recommendationaligns closely，while the SLP recommendation is higher，and also provides specific guidance for LPA and SB.Meeting these recommendations correlates withenhanced physiological，psychological，and social health，oering critical insights for developing 24-hour activity guidelines and fostering healthy lifestyles among Chinese teenagers.

Keywords： 24h activity behavior； component analysis； optimal time zone； self-test health； teenagers

低強度體力活動（light-intensityphysical activity，LPA）、中高強度體力活動（moderate-to-vigorous physicalactivity，MVPA）、久坐行為（sedentarybehavior，SB）以及睡眠（sleep，SLP）是影響青少年身心健康的4種行為，這4種行為貫穿一天 24h ，因此被統稱為 24h 活動行為。連續不同活動行為的相互作用，使得對健康的綜合影響超出每種行為的單獨作用，因為一種“不健康”的活動行為可以減少另一行為的健康益處。隨著全球青少年靜態生活方式愈發普遍，其潛在的健康風險明顯增加，致使各國政府高度重視身體活動指南的制定與實施3。自2016年起，加拿大和澳大利亞相繼推出針對兒童及青少年的24小時活動指南，為優化兒童青少年生活模式提供全面指導4。但值得商榷的是，加澳兩國指南制定的依據均是在單個行為健康效益基礎上的組合，本質上這種組合式的指南嚴重忽略各種行為的共變性]。

Chastin等采用成分數據分析方法來研究身體活動，該方法將一天中的所有活動視為一個整體，充分考慮不同活動間時間分配的共變性，為推薦量的研究提供一種創新路徑。Dumuid等在此基礎上進一步發展，提出 24h 活動的最佳時區分析法。基于此方法，已有學者在這方面進行初步探索。Dumuid等以10～12歲青少年為研究對象，提出促進澳大利亞青少年骨骼健康的 24h 活動建議。隨后，該研究者還針對最大攝氧量、立定跳遠成績和身體成分等健康指標，制定體能與身體成分優化的活動推薦方案。Rasmussen等應用相同方法，提出改善捷克9～13歲青少年肥胖狀況的最佳推薦量，這些研究為探索適合我國青少年 24h 活動推薦量提供重要參考。值得注意的是，由于文化背景和教育體系的差異，西方國家制定的 24h 活動推薦量未必完全適用于我國青少年[。因此，為了有效調整我國青少年各類活動行為的時間分配，形成積極健康的生活方式，迫切需要制定符合我國國情的青少年 24h 活動指南。

我國青少年面臨著獨特的健康挑戰，不僅在生理健康方面存在諸多問題，心理健康狀況也逐漸成為社會關注的焦點，而且社會適應能力作為青少年未來發展的重要組成部分[13]，同樣受到國家、社會和家長的高度關注。由此，基于青少年全面發展的指導性原則，以提升其生理、心理和社會健康為目標，本研究目的為：（1）構建適合我國青少年并促進其生理、心理和社會健康發展的 24h 活動推薦量；（2）驗證該推薦量對青少年生理、心理及社會健康的實際影響；（3）以此推薦量為標準，分析我國青少年 24h 活動的達標情況。根據以往研究和本研究目的擬驗證以下研究假設：通過成分最佳時區分析法，本研究提出的 24h 活動推薦量能夠顯著改善我國青少年的生理健康、心理健康及社會健康，并為制定符合我國國情的青少年 24h 活動指南提供科學依據。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

使用GPower3.1.9.7計算所需樣本量，確定研究類型為橫斷面研究，變量均為連續型變量，假設本研究的I類錯誤概率不超過 5% ，即 α=0.05 （雙側），效應量f²=0.15 ；設 β=0.10 ，把握度 （Power=1-β）=0.9 ，得到最低樣本量為108人。于2024年4—6月，在天津、武漢、三地招募12～17歲青少年參與本研究。采用分層整群抽樣方法，從每個城市隨機選取2個區，從每個區隨機抽取1所初中、1所高中，共抽取12所學校。隨后，從調查學校中以年級分層，每所學校每個年級抽取1～2個班級，共邀請42個班級1681名受試者參與本研究。受試者納入標準：（1）12～17歲；（2）身體健康無重大疾病，且自愿參加本實驗；（3獲得學生本人、學校和家長的知情同意并簽署知情同意書。排除標準：最近1周內不能進行身體活動者。最終納入有效樣本837人，將青少年隨機平均分為推薦量組和驗證組，推薦量組419人，驗證組418人，研究所需樣本量滿足統計分析要求。研究得到天津體育學院倫理委員會批準（TJUS2024-021）。

1.2 研究方法

1）身體活動、久坐行為及睡眠時長的測量。本研究采用三維加速度計（ActiGraph GT3X+Δ 測量受試者的MVPA、LPA和SB時長。受試者將加速度計佩戴在腰部右側7天（d），除去游泳、洗澡等活動時均佩戴。青少年身體活動強度分類標準4]： 0?counts/min?SB? 99counts/min、 。睡眠時間以問卷形式進行收集，要求填報人回憶工作日和周末兩個時間段的白天和晚上睡眠時間。每天總睡眠時間 白天睡眠總時間 + 晚上睡眠總時間。具體為：（工作日白天睡眠 ×5+ 周末白天睡眠 ×2）/7+ （工作日晚上睡眠×5+ 周末晚上睡眠 ×2）17 。

2）生理、心理及社會適應測試。為了評估受試者的整體健康狀態，研究采用自測健康評定量表（self-rated health measurement scale，SRHMS）[5]。該量表涵蓋生理、心理和社會健康3個主要維度，共包含48項具體指標。生理維度健康得分170分，心理維度健康得分150分，社會維度健康得分120分，總分共計440分，最低皆為0分。得分越高，代表健康狀況越佳。先前研究已證實其信度和效度，可為評估青少年健康水平提供可靠工具。為便于計算與比較，將量表評分轉換為百分制]。

3）控制變量。研究表明，性別、年齡、父母受教育程度、家庭經濟情況會對青少年 24h 活動水平產生影響。因此，本研究通過問卷調查的方式收集相關信息，并在統計分析過程中將這些因素作為協變量予以控制。

4）質量控制。為確保本研究的準確性與可靠性，測試儀器經過嚴格校準，測試人員接受專業培訓以保證操作的一致性。數據收集后，進行多次檢查以確保數據的準確無誤。對所有問卷進行核對與審查，對漏項、規律作答等填寫不合格者予以剔除，符合排除標準者予以排除；數據錄入采用“雙人雙錄人”方式，數據錄人完畢后再三核對。

1.3 統計分析

采用Dumuid等提出的 24h 活動最佳時區分析方法，并運用R4.3.3軟件中的compositions包、car包對成分數據進行統計與分析，確定青少年活動行為推薦量。具體分析步驟如下：

1）構建成分回歸模型。使用等距對數比轉換（isometriclogratiotransformation，ilr）對成分數據進行多元回歸分析。ilr可以將成分數據從單形空間映射到歐式空間，消除成分數據之間的多重共線性問題。在調整性別、年齡等協變量后建立成分多元回歸模型，以整體角度考察各活動行為與青少年生理、心理和社會健康之間的關聯。

2）生成活動行為預測成分矩陣。以均值為基點，以 24h 活動行為各要素的3倍標準差為范圍，得到活動時長及時長區間。在此基礎上以 10min 為時間間隔，通過R軟件中的循環函數構建此范圍內所有的 24h 活動組合。最后，依據 95% 置信區間的統計學意義以及在臨床研究中的應用，確定排列于前 5% 第95百分位數及以上的結局指標分數所對應的 24h 活動組合。

3）確定最佳推薦量。針對生理健康、心理健康、社會健康不同的最佳時區，通過R軟件ggplot包繪制三維四元圖以確定3項指標所對應最佳時區的重疊部分，即為青少年總體健康的最佳時區。推薦量確定后針對驗證組樣本，通過線性回歸模型分析 24h 活動達標與生理健康、心理狀況及社會健康得分之間的關系，以驗證本研究中推薦量的健康效應。并結合驗證組的樣本，通過達標率分析受試者的 24h 活動水平。

2 結果與分析

2.1青少年 活動及生理健康、心理健康、社會健康水平

研究共納入受試者837人。其中，男生403人（2號 （48.15%） ）、女生434人 （51.85%） ，平均年齡 （14.84±1.56） 歲。MVPA、LPA、SB、SLP的成分均值及 24h 的時間占比分別為 31.69min（2.20%） 、 204.82min（14.22%）. （204號629.73min（43.71%） 、 574.05min（39.86%） ，算術均值及時間占比分別為 33.37min（2.32%） 人 211.32min（14.68%） 644.74min（44.77%） 、 550.57min（38.23%） 。生理健康、心理健康及社會健康總分均值分別為 （75.36±11.91） 分、 （59.60±12.50） 分、 （71.98±16.39） 分（見表1）。

2.2成分回歸模型的構建

1）使用等距對數比轉換（isometriclogratiotransformation，ilr）對成分數據進行轉換，將轉換后的時間變量作為自變量 ilr（comp） ，將生理健康（PH）、心理健康（MH）和社會適應（SA）作為因變量，將性別（sex）、年齡（age）、家庭經濟收入（eco）、父母受教育程度（fedu/medu）作為協變量，采用 lmrob 函數分別構建回歸

模型，模型代碼如下：

#PHlt;-lmer（scale（log（PH））～cbind（ilr1，ilr2，ilr3）+sex+ age+eco+fedu+medu，data=data1） #MHlt;-lmer（scale（logMH））～cbind（ilr1，ilr2，ilr3）+sex+ age+eco+fedu+medu，data=datal）

#SA ∴lt; -lmer（scale（logSA））～cbind（ilr1，ilr2，ilr3）+sex+a ge+eco+fedu+medu，data=data1）

2）在現有回歸模型的基礎上添加二次項I（ilr（comp）?2） ，形成兩個嵌套模型。如modPH、modPH_sq，通過anova函數對兩個嵌套模型進行比較。若二次項改善模型擬合 （Plt;0.05） ，則保留二次項并將其作為最佳模型進行回歸預測。模型對比結果發現，添加二次項的生理健康 （modPH_-sq） 、心理健康（modMH_sq）的模型擬合優于原始模型 （Plt;0.05） ，保留二次項，而社會健康（modSA_sq）的模型擬合并無顯著變化 （Pgt;0.05） ，保留原始模型。

3）通過方差分析計算模型的 F 統計量，根據顯著性水平來判斷經等距對數比轉換后的 24h 活動組合與結局變量之間是否存在顯著相關。結果顯示：生理健康 F=12.41 ， Plt;0.001 、心理健康 F=8.59 ， Plt;0.001 人社會健康（ F=9.78 ， Plt;0.001 均達到顯著性水平，表明 24h 活動組合與結局變量之間顯著相關，即 24h 活動組合可以預測青少年生理健康、心理健康及社會健康水平。

表1青少年 活動及生理健康、心理健康、社會健康水平

2.3青少年 活動最佳時長與時長區間的確定

研究以均值為基點，以 24h 活動行為各要素的3倍標準差為范圍，以MVPA處理為例，處理代碼如下：

# ?mvpa=pmax（pmin（d1#MVPA，mean（d1#MVPA）+ sd（d1sMVPA）^?3），0）

得到范圍如下： MVPA（10～90min） 、 SB（410～870min） 、LPA（110～580min） 、SLP（350～590min）。在此基礎上，以10min 為時間間隔，通過R軟件中的循環函數構建此范圍內所有的 24h 活動組合，結果得出8364個組合（如MVPA 10min 、LPA 120min 、 SB770min 、 SLP540min）_? 0通過構建的回歸模型，計算出青少年 24h 活動組合所對應的生理健康、心理健康、社會健康的分數。

24h 活動組合與青少年的生理健康、心理健康、社會健康均顯著相關，即 24h 活動組合可以預測這3項結局指標。因此，本研究納入以上3項結局指標，以Dumuid推薦的方法確定促進青少年身心全面發展的最佳活動時長以及最高低閾值區間，及 24h 活動最佳時區。3項結局指標的預測分數均從高至低排序。最后，依據 95% 置信區間的統計學意義以及在臨床研究中的應用，確定排列于前 5% （第95百分位數及以上）的結局指標分數所對應的 24h 活動組合。結果發現，共512個組合，表2為最優的前10組 24h 活動組合及結局指標的預測分數。計算這些組合中4種活動行為時長的均值及范圍，即為該活動行為的最佳時長與時長區間（見表3）。處理代碼如下：

表2青少年24h活動組合及結局指標前10位的預測分數

表3基于生理健康、心理健康、社會健康的 活動最佳時長與區間

2.4青少年 活動時間推薦量

針對生理健康、心理健康、社會健康不同的最佳時區，通過R軟件ggplot包繪制三維四元圖，以確定3項指標所對應最佳時區的重疊部分，即為青少年總體健康的最佳時區。根據分析結果，青少年總體健康的最佳時長及其區間為：MVPA 65min（40～70min） 、LPA 320min（220～370min）. SB 440min（240～600min）. SLP 632min（590～680min） ，即青少年 24h 活動推薦量。

2.5基于生理健康、心理健康及社會健康的 活動推薦量的檢驗

研究以MVPA、LPA、SB、SLP時長同時在推薦量區間范圍內界定為推薦量達標，否則視為未達標。驗證組共418人中僅39人 （9.3%） 的4種活動行為時長同時達到標準，其中滿足MVPA、LPA、SB、SLP單項活動行為推薦量的人數和達標率分別為67人（16.0%） 、196人 （46.9%） ）、146人 （34.9%） 、126人 （30.1%） 。

采用標準線性回歸模型分析推薦量達標對于生理健康、心理健康以及社會健康的影響，檢驗滿足 24h 活動推薦量對青少年的身心健康效應。回歸分析結果顯示，相對于未達標群體而言，青少年的 24h 活動達標與其生理健康（ β=5.30 ， Plt;0.05） 、心理健康（ β=2.14 ，Plt;0.01? 和社會健康（ β=2.78 ， Plt;0.05） 均呈顯著正相關。結果表明， 24h 活動達標的青少年其生理健康、心理健康及社會健康發展水平均優于未達標組，即 24h 活動達標可促進這3項指標的發展（見表4）。

表4青少年 活動達標與生理健康、心理健康及社會健康的關系

3 討論

本研究針對青少年首次采用最佳時區分析法，推導出青少年在生理健康、心理健康及社會健康方面的24小時活動最佳時長及其時長區間。具體結果顯示：MVPA 65min（40～70min） 、LPA 320min（220～370min）. SB 440*min（240～600*min）. SLP 632min（590～680min）_? （2這4種活動的最佳時長總和構成一天的 24h ，能夠為青少年帶來最佳的身心健康效益。然而，在實際生活中學校通常有嚴格的作息安排，學生對活動時間的自主規劃空間有限，很難將每種活動的時長精確控制到某一數值。為提升可操作性和靈活性，本研究提出基于活動時長區間的替代方案，即青少年每天的MVPA、LPA、SB、SLP的時長分別保持在 40～70min 220～370min / 240～600min 和 590～680min 之間。在這一范圍內調整4種活動行為的平衡，同樣能夠促進青少年的身心健康發展。驗證分析結果進一步顯示，當青少年的MVPA、LPA、SB、SLP時長同時滿足上述24h 活動時長區間時，與更好的生理健康、心理健康和社會健康顯著相關，這為制定靈活且可實施的青少年活動指南提供有力依據。

目前，國外僅有1項研究調查與青少年身心健康相關的最佳 24h 時間使用。Dumuid等針對澳大利亞10～12歲青少年的身體健康、心理健康、認知功能和學業成績進行研究，發現推薦的 24h 活動推薦量為：MVPA 89min 、LPA 146min 、SB 584min 、SLP 621min 。本研究提出的MVPA和SLP推薦量與上述研究基本一致，但LPA和SB與上述研究存在較大差異，這種差異可能反映我國青少年日常活動特征的獨特性。研究表明，我國青少年的SB行為時間普遍較高，其用于上課、家教以及完成課后作業等靜態活動的時間占每日監測時間的 80% 以上。鑒于此，減少SB 時間可能是改善我國青少年整體健康的重點所在。值得注意的是，相較于其他類型的身體活動SB更容易被轉化為LPA[2，這在一定程度上解釋上述差異的存在，并提示通過適當的干預措施調整青少年的日常活動模式，可以有效促進其整日健康水平的提升。

MVPA一直是身體活動研究的熱點，國內外多項研究表明適量的MVPA可以有效提升青少年的健康水平[2I-23]。基于這一共識，國內外發布的活動指南均建議青少年每天至少進行 60min 的 MVPA^[24-25] ，這一建議與本研究所得的MVPA最佳時長 （65min） 基本一致。兩者之間微小差異主要在于，本研究的推薦時長是基于12～17歲青少年的分析結果，而上述指南的建議則適用于6～18歲的兒童和青少年整體。值得注意的是，青少年MVPA達標情況依舊不容樂觀。在總體樣本中，滿足本研究MVPA推薦量 （65min/d） 的比例僅為16.0% 。之前的研究也發現，MVPA滿足率較低是我國青少年 24h 活動行為滿足率整體偏低的主要原因[26]。因此，增加MVPA仍然是青少年 24h 活動行為干預的關鍵所在。此外，現行的 24h 活動行為指南通常將MVPA視為獨立的活動行為來推薦時長，僅提出“至少 60min/d^′ 的最低閾值，而對每天適宜的MVPA時長上限缺乏關注。本研究在確定最佳MVPA時長的基礎上，進一步提出 40～70*min 的時長區間，填補青少年 70min/dMVPA 的最高閾值。這一補充具有重要意義，主要體現在以下兩個方面：（1盡管已有大量研究表明MVPA有益于青少年的健康發展，但MVPA增加帶來的健康效益并不能無限制增加[。因此，從健康效應角度來看，明確MVPA的最低與最高閾值對于科學指導青少年活動具有同等重要性。 （2）24h 活動行為之間存在相互聯系、相互影響，任何一種活動行為的時間改變，都會不可避免地對其他活動行為的時間產生影響28。考慮到每日總時間的恒定性，對于青少年而言，優化時間利用、合理規劃各類活動時長對于健康效益至關重要。

LPA與SB是 24h 活動行為構成的重要組成部分，然而，當前的國際和國內指南在針對這兩個組成部分的具體時長建議上存在不足。例如，加拿大和澳大利亞的 24h 活動指南，以及我國2021年發布的《中國人群身體活動指南》[29]，主要關注的是屏幕時間的限制，推薦每日不超過 2h ，但對于LPA和SB的具體時長并未給出明確指導。本研究經過論證得出的建議時長與區間分別為： LPA320min（220～370min）. 、SB 440min （240～600min） 。雖然這一建議缺乏直接的指南對比，但基于我國青少年固定的日常生活模式，本研究建議的時長與區間具備一定的合理性和可行性。首先，從本研究得出的青少年 24h 活動行為時間使用分布得知，青少年群體呈現出SB時間使用較多，MVPA水平居低的活動行為構成。這與我國青少年的實際作息情況相符。同時，Wang等對中國11個城市9～17歲青少年的活動行為進行統計分析，發現在SB時間中花費的時間約為 411～631min ，進一步驗證本研究提出的SB最佳區間。此外，先前研究也支持本研究的LPA建議時長。王超3利用ROC分析得出，我國青少年至少進行 257min/d 的LPA才可獲得健康益處，這與本研究提出的 LPA（240～600min） 區間相一致。鑒于現有的教學環境，為實現上述推薦量學校可以考慮增加學生課間活動、增加體育課等方式來增加青少年身體活動并減少久坐時間。綜上所述，本研究提出的SB和LPA的推薦量既符合實際情況，又具有一定的可行性。

睡眠是維護身心健康不可或缺的因素，充足的睡眠不僅有助于體力的恢復和疲勞感的消除，還能促進整體的身體活動水平，對青少年生長發育、心理行為和認知能力產生重要影響[32-34]。根據加拿大和澳大利亞發布的 24h 活動指南，14～17歲青少年每晚應保證至少 480～600*min 的睡眠時間。本研究的睡眠區間略高于上述指南，具體的睡眠時長區間為 590～680min ，不一致的原因可能與我國青少年睡眠作息習慣有關[35]。加拿大和澳大利亞的 24h 活動指南在提出睡眠時間建議時并未將午休納入考量，這是因為這些國家的學校日程安排中通常不包含午休時間。相反，我國學生的日常作息中包含午餐（大約1h）以及隨后的休息時段（1～2h）。在我國“雙減”政策（《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》）的背景下，中學生文化課學習時間的減少，必然使得一天內其他行為時間增加[3。因此，在現有的教學環境下，家長和教育工作者可通過減少作業量、調整睡眠時間來促使青少年達到推薦量的要求。

本研究依據提出的 24h 活動最佳時區標準，對我國青少年的活動行為進行評估。結果揭示，僅有39人 （9.3%） 的青少年在MVPA、LPA、SB和SLP中同時達到推薦標準。這一比例反映我國青少年在滿足健康活動指南方面面臨的嚴峻挑戰，凸顯改善其生活方式和提升活動質量的緊迫性。具體來看，青少年在MVPA方面的達標率最低，僅為 16.0% ，這表明高強度活動對于青少年來說是一個特別難以達到的目標。與此形成對比的是，LPA的達標率相對較高，為 46.9% ，顯示出青少年在日常生活中能夠保持一定量的低強度活動。造成這種現象的原因是多方面的：（1）由于學業負擔沉重，我國青少年久坐少動的行為模式很難被改變；（2）學校出于對學生安全考慮，并不鼓勵學生參加強度較高的活動，甚至加以限制[38。這樣的政策雖然旨在保護學生，但也無意中限制他們進行必要的身體鍛煉。

本研究采用最佳時區分析法，旨在探究青少年健康行為的活動建議量，并為促進青少年的整體健康提供科學依據。然而，由于本研究采用的是橫斷面設計，因此無法確立 24h 活動模式與健康評分之間的因果聯系。此外，研究未對不同年齡段的活動模式進行細分，可能導致推薦量對某些年齡組不完全適用。未來可以針對以上情況做出更加精準、全面的研究，以期為改善青少年群體健康狀況提供更為細致、科學的理論依據。

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