10-11岁儿童体力活动能量消耗与肥胖的相关分析.pdf

第36卷第3期2023年9月Vol.36 No.3Sep.2023闽南师范大学学报（自然科学版）Journal of Minnan Normal University（Natural Science）1011岁儿童体力活动能量消耗与肥胖的相关分析陈德权1,刘娜2,许晓锋1,许弟群1（1.闽南师范大学体育学院,福建 漳州 363000；2.涟源市实验学校,湖南 娄底 417100）摘要：为分析1011岁儿童体力活动能量消耗与肥胖的相关性，该研究利用三轴加速度计测量60名1011岁儿童连续7 d的体力活动数据，并分析其与BMI和腰臀比的相关性.结果显示1）男孩体力活动水平高于女孩，MVPA时间达标率在新政策促进下明显提升；2）超重/肥胖儿童体力活动水平低于体重正常儿童；3）儿童体力活动指标与肥胖程度指标相关性存在性别差异，表现为男孩和女孩METs值、MPA和MVPA与BMI和腰臀比均呈负相关，但仅男孩久坐时间与BMI和腰臀比呈正相关、LPA时间与BMI和腰臀比呈负相关；4）能量消耗值不适合用于反映体力活动水平和肥胖程度之间的关系.关键词：儿童体力活动；能量消耗；BMI；腰臀比（WHR）；肥胖中图分类号：G804.2，G804.5 文献标志码：A 文章编号：2095-7122（2023）03-0126-07Correlation analysis of physical activity and obesity in 10-11 years old childrenCHEN Dequan1,LIU Na2,XU Xiaofeng1,XU Diqun1(1.School of Physical Education,Minnan Normal University,Zhangzhou 363000,Fujian,China;2.Lianyuan Experimental School,Loudi 417100,Hunan,China.)Abstract:The study,to analyze the correlation between physical activity energy expenditure and obesity in children aged 10-11,adopts a triaxial accelerometer to measure the physical activity data of 60 children aged 1011 for seven consecutive days and analyzes its correlation with BMI and waist-to-hip ratio.The results show as follows:1)The physical activity level in boys is higher than that of girls,and the daily average time in MVPA is significantly longer under the promotion of the new policy;2)The physical activity levels are lower in overweight/obese children than normal-weight children;3)There are gender differences in the correlation between physical activity indicators and obesity degree indicators in boys and girls,while sedentary time in boys i s positively correlated with BMI and waist-hip ratio,and LPA in boys is negatively correlated with BMI and waist-hip ratio;4)Energy expenditure is not suitable for reflecting the relationship between physical activity level and obesity.Key words:physical activity in children;energy expenditure;BMI;waist-to-hip ratio(WHR);obesity儿童青少年肥胖已经成为全世界关注的健康问题，据一项全球1.289亿人的大样本量研究报道，从1975年到2016年，全球儿童青少年（519岁）肥胖人口增长迅速（男孩从0.7%增长到5.6%；女孩从0.9%增长到7.8%）1.1011岁是青春发育期的关键时期，儿童在这一时期的肥胖不仅会导致青春期性发育提前或推迟2，也会导致成年后的肥胖及心血管代谢相关疾病、生殖功能障碍等慢性疾病发病率增加3.因此，分析1011岁儿童肥胖的原因对于有效预防儿童肥胖及终身健康均具有重要意义.已有研究表明，体力活动不足是肥胖发生的重要危险因素4.但1011岁儿童体力活动水平与肥胖的关系尚需进一步确定.体力活动（physical activity,PA）是指由骨骼肌收缩引起的导致能量消耗增加的身体活动，主要由工作、交通、家收稿日期：2023-07-21基金项目：福建省自然科学基金（2019J01755）;国家社会科学基金（22XTY001）作者简介：陈德权（1981-），男，湖北荆门人，博士，副教授.陈德权，等：1011岁儿童体力活动能量消耗与肥胖的相关分析第3期务相关体力活动和休闲娱乐（包括运动）等组成5.使用三轴加速度计对体力活动水平的测量因为其信效度高，是目前应用最为广泛的体力活动测量方法6.关于三轴加速度计测量儿童体力活动的研究，汪君民等（2021）发现911岁儿童中等以上强度体力活动时间越长，超重/肥胖的风险越低7，但是，体力活动水平与肥胖的关系是否存在性别差异尚存争议6.因此，为进一步明确1011岁儿童体力活动水平与肥胖的关系，此次研究随机选取某高校附属小学1011岁60名儿童作为测试对象，采用三轴加速度计（ActiGraph wGT3X-BT）测量连续7 d的体力活动能量消耗数据，同时，测量身高、体重、腰围和臀围，计算身体质量指数（body mass index,BMI）和腰臀比（waist-to-hip ratio,WHR），比较不同性别、不同肥胖程度儿童体力活动水平差异，并探究体力活动能量消耗指标与肥胖指标的关系.1 研究对象与方法1.1 研究对象随机选取某高校附属小学1011岁的60名儿童，男女各半.研究方法和内容经闽南师范大学体育学院伦理审查通过，且受试儿童和家长签署知情同意书后方可进行测试.1.2 研究方法1.2.1 文献资料法通过中国知网、PubMed、Web of Science等查阅体力活动及其与肥胖相关文献资料.1.2.2 体力活动水平测试于2021年1112月，通过在右髂腰部佩戴ActiGraph WGT3X-BT三轴重力加速度计测量受试者每日24h能耗量、代谢当量、久坐时间、轻体力活动时间、中等强度体力活动时间、大强度体力活动时间、中等以上强度体力活动时间等相关数据.对加速度计所收集到的初始数据用配套的ActiLife V6.13.3做进一步分析.根据参考文献Evenson,K.R.等（2008）选取适合测量515岁儿童青少年体力活动强度区间的界值(cut points值):久坐体力活动强度范围为100 counts/min,轻体力活动(light physical activity,LPA)界值 为1012 295 counts/min,中等强度体力活动(moderate physical activity,MPA)界值为2 2964 011 counts/min,大强度体力活动(vigorous physical activity,VPA)界值为4 012 counts/min,中等强度以上体力活动(moderate-to-vigorous physical activity,MVPA)界值为2 296 counts/minute,采样间隔时间为10 s8.连续佩戴时间至少3 d，其中包括1个休息日，每天佩戴时间达10 h才可认定为数据有效6.选取每天7：0022：59的体力活动数据进行分析.1.2.3 BMI与腰臀比计算及评价标准BMI计算方法：BMI=体重（kg）/身高2（m2）.腰臀比计算方法：腰臀比（WHR）=腰围（cm）/臀围（cm）.BMI指数评价标准依据WS/T 586-2018 学龄儿童青少年超重与肥胖筛查 进行9.1.2.4 数理统计法用EXCEL（2010）对数据进行初步整理,用SPSS 18.0进行统计学分析.数据以平均数标准差（MSD）表示.采用独立样本T检验分析不同性别之间体力活动数据.采用随机区组设计的方差分析不同性别、不同BMI指数范围的体力活动能量消耗数据，Post hoc采用LSD法.体力活动能量消耗数据与BMI指数和腰臀比之间的相关分析，采用Pearson法.差异显著性水平为P0.05.表1 受试者基本信息(MSD，n=60)Tab.1 Descriptive characteristics of the participants(MSD，n=60)性别男(n=30)女(n=30)年龄/岁10.530.5110.500.51身高/cm150.807.56151.367.33体重/kg45.5710.6942.8910.771272023年闽南师范大学学报（自然科学版）2 实验结果与分析2.1 体力活动能量消耗测试结果与分析据表2可知，不同性别之间，男孩每日能量消耗总量、代谢当量（METs值）、每日LPA时间、MPA时间、MVPA时间均大于女孩，每日久坐时间小于女孩，差异均具有显著性（P0.05）.所测试时间段中，VPA时间为0 min.注：#表示同性别、不同BMI肥胖程度之间P0.05；表示相同BMI范围、不同性别之间P0.05.表3 不同性别、不同BMI范围的体力活动能量消耗数据比较结果(MSD，n=60)Tab.3 Physical activity energy expenditure data in different genders and BMI ranges(MSD，n=60)体力活动能量消耗数据每日能量消耗量/kJMETs值 每日久坐时间/min每日LPA时间/min每日MPA时间/min每日VPA时间/min每日MVPA时间/min性别男女男女男女男女男女男女男女正常8 978.561 155.107 765.411 769.853.470.302.930.46505.5436.57577.8866.89365.7526.16319.6756.6188.7013.6962.4318.2488.7013.6962.4318.24超重/肥胖11 199.921 192.01#9 206.22866.49#2.990.42#2.450.41#585.0784.49#629.8774.68317.7965.31#303.5464.5857.1322.84#26.5715.14#57.1322.84#26.5715.14#2.2 不同性别、不同肥胖程度体力活动能量消耗分析结果2.2.1 不同性别、不同BMI体力活动能量消耗分析结果此次研究根据WS/T 5862018 学龄儿童青少年超重与肥胖筛查9中规定的各年龄组的BMI评分标准筛选出正常体重组、超重/肥胖组，分别对不同性别、不同BMI范围的体力活动数据进行分析.据表3可知，相同性别之间，超重/肥胖组男孩每日能量消耗量、久坐时间均大于正常体重组，而METs值、LPA时间、MPA时间、MVPA时间均小于正常组，差异均具有显著性（P0.05）；超重/肥胖组女孩每日能量消耗量大于正常体重组，而METs值、每日MPA时间、MVPA时间均小于正常组，差异均具有显著性（P0.05）.相同BMI之间，正常体重组男孩能量消耗量、METs值、每日LPA时间、每日MPA时间和MVPA时间均大于女孩，而久坐时间小于女孩，差异均具有显著性（P0.05）；超重/肥胖组男孩每日能量消耗量、METs值、MPA时间和MVPA时间均大于女孩，差异均具有显著性（P0.05）.表2 不同性别儿童体力活动测试结果(MSD，n=60)Tab.2 Sex-specific physical activity data of children(MSD，n=60)体力活动数据每日能量消耗总量/kJMETs值每日久坐时间/min每日LPA时间/min每日MPA时间/min每日VPA时间/min每日MVPA时间/min男孩9 941.151 605.483.260.42540.0172.79344.9752.2275.0223.9275.0223.92女孩8 101.601 706.56*2.820.49*590.0171.05*315.9157.81*54.0623.19*54.0623.19*注：*表示不同性别之间P0.05.128陈德权，等：1011岁儿童体力活动能量消耗与肥胖的相关分析第3期图2 不同性别腰臀比(WHR)与体力活动数据的相关性(n=60)Fig.2 Correlations between Waist-to-hip ratio(WHR)and physical activity energy expenditure data in different genders(n=60)2.2.3 不同性别腰臀比与体力活动能量消耗数据相关分析结果由于目前没有适用于界定各年龄段儿童青少年腰臀比超重和肥胖的标准，因此，此次研究仅对不同性别腰臀比与体力活动能量消耗数据进行相关分析.据图2可得出，男孩每日能量消耗量和每日久坐时间与腰臀比均呈正相关(r=0.509 0;r=0.656 6)，METs值、LPA时间、MPA时间和MVPA时间与腰臀比均呈负相关（r=-0.680 1;r=-0.570 9;r=-0.751 5;r=-0.751 5），差异均具有显著性（P0.05）；女孩每日能量消耗量与腰臀比呈正相关(r=0.438 7)，METs值、MPA时间和MVPA时间与腰臀比均呈负相关（r=-0.421 0;r=-0.556 5;r=-0.556 5），差异均具有显著性（P0.05）.图1 不同性别BMI与体力活动能量消耗数据的相关性(n=60)Fig.1 Correlations between BMI and physical activity energy expenditure data in different genders(n=60)2.2.2 不同性别BMI与体力活动能量消耗数据相关分析结果据图1可知，男孩的每日能量消耗值、久坐时间与BMI均呈正相关(r=0.698 3;r=0.691 2)，而METs值、LPA时间、MPA时间和MVPA时间与BMI指数均呈负相关（r=-0.722 8;r=-0.602 3;r=-0.788 3;r=-0.788 3），差异均具有显著性（P0.05）；女孩每日能量消耗量与BMI呈正相关（r=0.586 5），而METs值、MPA时间和MVPA时间与BMI呈负相关（r=-0.430 7；r=-0.706 6；r=-0.706 6），差异均具有显著性（P0.05）.r rr rrrrrrrrr/kJ/kJrrrrrrrrrrrr/1292023年闽南师范大学学报（自然科学版）3 讨论3.1 1011岁儿童体力活动能量消耗测试结果及原因分析此次研究利用 ActiLife软件自带的能量消耗分析程序（Freedson combination）和 METs值分析程序（Freedson 2005）对1011岁儿童每日能量消耗值和METs值分析后发现，男孩能量消耗量和METs值均高于女孩，造成这种能量消耗和能量消耗率性别差异的基本原因，主要与男孩久坐时间少于女孩，而LPA时间和MVPA时间大于女孩有关.因为，根据Freedson 等（2005）的中METs计算公式（METs=2.75 7+0.001 5每分钟counts-0.089 57年龄-0.000 038每分钟counts年龄）10，决定METs数值大小的是加速度计测得的counts值和儿童年龄，而此次研究中，男、女孩年龄相当（10.530.51岁）VS（10.500.51岁），P0.05），但男孩久坐时间少于女孩、而LPA时间和MVPA时间大于女孩，男孩每分钟counts值大于女孩（例如：一个年龄为10岁男孩每日体力活动均值中久坐时间为455 min,LPA时间为404 min，MVPA时间为99 min，counts为1 640，METs=2.757+0.001 51640-0.089 5710-0.000 038164 010=3.69；一个10岁女孩每日体力活动均值中久坐时间为703 min，LPA时间为187 min，MVPA时间为70 min，每分钟的couunts值为657/min，METs=2.757+0.001 5657-0.089 5710-0.000 03865710=2.59），因此男孩METs值大于女孩.而能量消耗值（kJ）=METs3.5mL（kgmin）体重（kg）代谢能源物质的氧热价（kJ*L-1O2）/1 000时间（min）,因此，METs值高的男孩能量消耗量必然高于女孩.造成这种体力活动水平男孩高于女孩的性别差异原因，其一，可能与男孩相比女孩更热衷于参与中等强度及大强度的体育活动，而女孩则一般不愿意每天锻炼时间超过1小时11；其二，可能与社会生态因素，如父母不支持女孩过多参与体育活动等有关11；此外，可能还有来自女孩身体心肺机能、手眼协调性等相比男孩更差等的生理学因素12.因此，在学校体育教学与改革中，应该采取积极措施提升女孩参与体育活动的积极性.在此次研究中，1011岁儿童平均每日MVPA活动时间为64.5 min，其中男孩75 min，女孩54 min.此次研究中36名（占比60%）儿童每日MVPA时间均值达到最新版（2020）世界卫生组织关于儿童青少年（517岁）每天应进行至少平均 60 min的中至大强度的体力活动的这一标准13，但是仍有 24名儿童（占比40%，其中男孩9人，女孩15人）平均每日MVPA时间不足60 min，未达到世界卫生组织的推荐量.尽管如此，但此次研究中 1011 岁儿童 MVPA 时间长度和达标率均高于乔毅娟等（2022）同样用 ActiGraph GT3X+于2013年2014年测得的天津市911岁儿童平均每日43.9 min的MVPA时间和15.7%的MVPA达标率9，与欧美地区1011岁儿童青少年平均每日70 min左右的MVPA时间接近6.这说明，自从2019年国家卫健委颁布 健康中国行动（20192030年）要求“中小学生每天累计至少1小时中等强度及以上的运动.”以来，以及2021年7月 关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见 落地实施以后，学校体育教学改革效果显著，明显提升儿童每日中等强度以上体力活动的时间，有效保证大部分儿童每天至少1小时中等强度以上的运动时间，但是此次研究中仍有40%儿童的MVPA时间，尤其是女孩MVPA时间未达标，需要学校和家庭积极采取措施进一步引导和教育.3.2 不同性别儿童体力活动能量消耗值（kcal）与肥胖程度相关分析由于儿童青少年肥胖，尤其是1011岁青春期发育关键时期的肥胖与成年后的肥胖和及心血管代谢相关疾病、生殖功能障碍等慢性疾病发病率密切相关3，而体力活动在预防和治疗儿童青少年肥胖中具有重要作用，因此，诸多研究发现体力活动量不足，尤其是MVPA时间与615岁儿童青少年肥胖之间存在高度相关6.但是，关于体力活动指标与肥胖指标之间的相关性是否存在性别差异还有诸多争议（有研究发现男孩和女孩MVPA时间与肥胖指标之间均存在负相关，也有研究认为仅男孩MVPA时间与肥胖指标130陈德权，等：1011岁儿童体力活动能量消耗与肥胖的相关分析第3期之间存在负相关，还有发现仅女孩MVPA时间与肥胖指标之间存在负相关）6.此次研究中不同性别、不同肥胖程度与体力活动能量消耗分析结果发现，超重/肥胖组男孩的每日久坐时间显著高于正常体重组男孩，而每日LPA时间、MPA时间和MVPA时间均显著低于正常体重组男孩，且相关分析发现，男孩每日久坐时间与BMI和腰臀比均呈显著性正相关，而LPA时间、MPA时间和MVPA时间则均与BMI和腰臀比呈显著性负相关；但是，超重/肥胖组女孩仅MPA时间和MVPA时间显著低于正常体重组女孩，久坐时间与体重正常组女孩无显著性差异，相关分析中，也是仅MPA时间和MVPA时间与BMI和腰臀比呈显著性负相关，久坐时间和LPA时间与BMI和腰臀比均无显著相关性.这表明，儿童体力活动指标和肥胖指标之间存在性别差异，性别差异性指标为久坐时间和LPA时间.此次研究中也发现，在相同BMI指数，不同性别之间的比较中，正常体重男孩每日能量消耗量、METs值、LPA时间、MPA时间和MVPA时间均大于女孩，久坐时间小于女孩；超重肥胖组男孩能量消耗量、METs值、MPA时间和MVPA时间均大于女孩，而久坐时间、轻体力活动时间与女孩差异性不显著.这说明相同BMI指数范围的男孩体力活动水平高于女孩.造成这种体力活动与肥胖指标之间性别差异的原因，一方面是男孩相对女孩更活跃，久坐时间比女孩更短，同时有研究认为肥胖会反过来降低男孩MVPA时间，增加久坐时间4，这双重因素一起造成男孩久坐时间与肥胖指标呈显著性负相关；另一方面女孩久坐时间本就高于男孩，而有研究认为肥胖也不会显著增加女孩久坐时间4，这两种因素共同造成女孩久坐时间与肥胖指标相关性小.这也是超重/肥胖组男孩久坐时间与女孩差异性不显著的原因.此次研究中，超重/肥胖组男孩METs值相对正常体重组显著下降的情况下，能量消耗值反而显著高于正常体重男孩，相关分析中也发现，METs值与BMI和腰臀比均呈显著性负相关，而能量消耗值却与BMI和腰臀比均呈显著性正相关，造成这种似乎矛盾的结果，主要是因为能量消耗值（kJ）=METs值3.5mL/kg/min体重（kg）代谢能源物质的氧热价（kJL-1O2）/1000时间（min），因此，在METs差值不太大时，受试者体重对能量消耗值的影响似乎更大,例如：一个10岁BMI正常儿童体重为42kg，METs为3.47，代谢能源物质氧热价统一用20.934kJL-1O2计算，1小时能量消耗量值（kJ）=3.473.5420.020 93460=897.96kJ；另一个10岁BMI超重儿童体重51kg，METs为2.97，则其1小时能耗值（kJ）=2.973.5510.020 93460=933.27kJ，可见肥胖男孩1小时能量消耗值更大，且时间越长差值越大.超重/肥胖组女孩METs值显著低于正常体重组，而能量消耗值却显著高于正常体重组也是基于同样的原理.因此，用能量消耗不能反映体力活动水平与肥胖程度之间的关系，但是可以作为自身对照的体力活动干预研究中.另外，关于加速度计所测得的METs值的准确性也尚有争议，TROST等报道Freedson 计算METs的公式不能准确计算儿童青少年在各种速度下的能量消耗值，只能准确测算快跑中的能量代谢值14，但是后来Alhassan等发现Freedson 计算METs的公式能准确反映811岁儿童所有类型活动能量消耗值15.此次研究中发现男孩和女孩超重/肥胖组METs值均显著性低于正常体重组，且相关分析中也发现男孩和女孩METs值与BMI和腰臀比均呈显著性负相关.因此，此次研究结果再次证明加速度计所测得的METs指标在评估体力活动中的重要价值及其与肥胖指标之间的负相关性.4 结论1）1011岁男孩体力活动水平高于女孩，且MVPA时间达标率在新政策促进下明显提升，但未达标率仍较高，尤其是女孩.2）超重/肥胖儿童体力活动水平低于正常体重儿童.3）儿童体力活动指标与肥胖程度指标相关性存在性别差异，表现为男孩和女孩METs值、MPA和1312023年闽南师范大学学报（自然科学版）MVPA与BMI和腰臀比均呈负相关，但仅男孩久坐时间与BMI和腰臀比呈正相关、LPA时间与BMI和腰臀比呈负相关.4）能量消耗值不适合用于反映体力活动水平和肥胖程度之间的关系.参考文献：1 NCD-RISC N R F C.Worldwide trends in body-mass index,underweight,overweight,and obesity from 1975 to 2016:A pooled analysis of 2416 population-based measurement studies in 1289 million children,adolescents,and adultsJ.The Lancet,2017,390(10113):2627-2642.2 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