国际儿童青少年体力活动研究的特征与前沿热点解析(1987-2017)——基于ISI Web of ScienceTM的文献计量可视化研究

张 健,孙 辉,张建华,刘振铎

体力活动是指人体所有骨骼参与的运动,主要包括休闲锻炼活动、社区活动、居家活动、交通活动及与个体职业相关的活动[1]。随着现代社会生产与生活方式的改变,生产效率的提高,人类个体在日常生活中身体静止与活动的时间比例,及能量摄入与耗散之间的比例呈上升趋势,由此导致的人类健康问题不断增多[2-3]。世界卫生组织(WHO)提出,体力活动不足是导致人类死亡的第4位因素[4]。与成人的超重、肥胖症类似,儿童青少年群体的超重、肥胖症已成为国际公共健康领域的严重威胁之一。国际儿童青少年超重、肥胖症的盛行,及来自不同国家、社会组织、家庭对这一人类发展问题的多维度积极关注,致使世界各国参与研究的人数及科研成果总量呈快速增长态势。基于此,笔者对近30年来国际儿童青少年体力活动研究的特征及其前沿热点进行梳理,以期为我国研究儿童青少年体力活动参与,有效预防、干预儿童青少年超重、肥胖等流行病提供参考与帮助。

1 数据来源与研究工具

1.1 数据来源

数据来源于Web of Science核心合集(Web of ScienceTM)的SCI、SSCI以及 A&HCI数据库。检索主题词为“儿童青少年体力活动”,检索结果呈现类型为“Article”,语种为“English”,并以#1“physical activit*or sport*activit*or sport*participate*or physical Exercise*or physical participat*or sport*exercise*or physical education”与#2“primary school children or child*or Teenagers or young boys and girls or teen-agers or youngsters or pre-school child*or adolescent*or youth or young adult*”为主题词,对1987-2017年国际儿童青少年体力活动研究的相关成果进行检索,并对缺少摘要、关键词、参考文献以及出版物信息的文献进行筛除,最终得到3 211篇文献作为研究数据。检索时间为2018年3月14日。

1.2 研究工具

借助CiteSpace V软件对该文献作者、关键词、研究机构、被引频次等特征信息进行重组,精确追踪与分析这一领域的研究热点与动态演进历程。

2 研究结果与分析

2.1 国际儿童青少年体力活动研究的特征

2.1.1 近30年国际儿童青少年体力活动研究成果的时间序列特征

儿童青少年体力活动一直是体育学、医学、心理学以及儿科医学领域的专家、学者所关注的重要研究内容。相关研究成果早在20世纪80年代初就已浮现,尤其是21世纪以后,儿童青少年体力活动研究受到学术界的密切关注,研究成果量呈高速增长态势,近10年间该主题已成为国际公共健康领域的研究热点与焦点。在1987-1995年间,参与儿童青少年体力活动研究的相关学者均是从实验心理学、社会学、人口学以及体育科学等学科视角,对儿童青少年群体的运动动机、认知与运动参与[5],健康体适能[6],人种、年龄与运动能力分级[7-8],运动强度与心率、血压等生理学指标的监测与控制[9]等领域开展相关研究。1996年以上领域的成果量出现大幅增长,随后在2003年之前的7年间每年相关文献产出量基本保持稳定。该阶段的发文量、参与研究的学者、机构和国家与第一阶段相比增速较快,参与研究的国家由之前的1个增长到14个,成果产出量排在前3的国家依次是美国(99篇)、澳大利亚(15篇)、英国(13篇)。进入国际儿童青少年体力活动研究的第3阶段(2003-2017年),以上国家在该领域的科研产量依旧位列前3位(美国1 010篇、澳大利亚408篇、英国381篇),表明以美国为首的3个国家一直引领着国际儿童青少年体力活动研究的前进方向。该阶段是国际儿童青少年体力活动研究的深化期与突破期,相关研究的广度和深度不断扩展,表现最明显的是多学科知识在研究过程中的综合运用,以及研究成果呈现形式上的融合、交叉与互补。

2.1.2 参与儿童青少年体力活动研究的国家特征

CiteSpace V运行数据显示,在过去的30年间全球共有64个国家进行了324次科研互动。国际科研合作一直是儿童青少年体力活动研究领域的显著特征,伴随着全球化进程的加速,科研人才跨国流动以及信息、资源获取与共享渠道的便捷化,国际科研合作的比较优势愈加明显。美国、澳大利亚和英国3个国家的科研产出量,占该领域64个参与国家全部成果的61.29%,在以成果量排名前20位的国家中,仅英国、美国、西班牙、挪威、芬兰和苏格兰6个国家的成果中心性高于0.1,说明在过去的30年内,由于研究方向稳定、理论指引作用与实践应用价值较高,以上国家与国际上其它国家在研究思路、实验方法以及论证逻辑等方面形成了相对密切的联系,在该领域内一直保持着领先地位。但同时,希腊(0.15)却与上述国家形成了鲜明的对比,虽然其成果产量底,但影响力却排在全球的第2位,这主要是因为其成果作为国际儿童青少年体力活动研究领域内的高被引论文,主导着该领域的发展方向。保加利亚和新加坡的成果中心性紧跟希腊跻身世界前5名,尽管保加利亚在近30年内仅产出4篇论文,但是该成果却在儿童青少年体力活动研究领域有着极高的理论与实践应用价值。

2.1.3 参与国际儿童青少年体力活动研究的作者群特征

分析某一领域特定时间段内科研工作者的研究成果数量与被引用次数,是全面衡量其科研潜力及社会贡献广度与深度的主要方法。笔者对近30年来国际儿童青少年体力活动研究领域内相关学者的发文量(前10位)及其中心性进行排序,发现除Andersen(48篇、0.14)与 Reilly(37篇、0.13)以外的8位研究者其成果量与中心性并不存在正向线性关系,说明该群体虽然成果量较高,但研究方向、领域较为宽泛,尚未形成固定的主题与研究范式。相反,Andersen与Reilly不仅发文量排名较高,且成果的中心性均大于0.1,说明两者的成果与该领域其他研究者的研究成果在研究背景、实验方法、研究主题与论证逻辑等方面存在较为密切的联系,体现出两位学者的科研成果对该领域内相关研究机构和研究者的同类或相关研究具有引导和借鉴价值。

成果的被引次数是衡量作者对相关研究领域学术贡献大小的指标之一。通过对1987-2017年国际儿童青少年体力活动研究领域的高被引作者进行统计,发现Pate(发文49篇、被引608次、中心值0.12)、Ekelund(49 篇、395 次、0.05)、Reilly(37篇、347次、0.04)与 Tremblay(49 篇、344 次、0.03)不仅在该领域的成果产量突出,同时其成果的被引用次数与中心性较高,是国际儿童青少年体力活动领域的高产出、高影响力学者。

2.1.4 参与国际儿童青少年体力活动研究的机构特征

国际儿童青少年体力活动研究领域的科研机构共有3类,分别是大学的科研院所、社会科研机构以及部分商业公司。统计数据显示,作为科研机构重要组成部分的全球196所科研院校(占总数的82%),成为近30年国际儿童青少年体力活动领域的研究主体。国际儿童青少年体力活动研究的前10位高产机构均是来自美国、澳大利亚、英国与加拿大的知名大学,美国共有5所大学位列其中,成果产出量占本研究数据样本总量的21.08%(表1),充分体现出近30年美国高等教育机构对世界儿童青少年体力活动研究的显著贡献。美国、加拿大、英国的高等教育研究机构在该领域的学术地位与影响力主导着研究的前进方向,并间接引导着国际儿童青少年体力活动研究机构的跨国合作与学科交叉。其中美国的相关研究机构分别从儿童青少年个体的身体成分与健康体适能,预防疾病和肥胖的自身生理生化机制及社区体力活动环境建成与影响因素,个体性别、体力活动参与意识等内外两个维度开展研究。英国的布里斯托大学与剑桥大学虽然在该领域的成果产出量国际排名第6、8位,但是横向比较不同国家研究机构相关成果的中心性,发现这两所大学所关注的高强度体力活动运动损伤与久坐风险应对[10]、心率及能量耗散监控[11]等研究主题仍是该领域的研究热点。布里斯托大学与澳大利亚的迪肯大学在儿童青少年体力活动能量摄入与耗散以及体成分变化研究领域存在研究交叉[12-13],同时迪肯大学与加拿大的渥太华大学则在儿童青少年体力活动宏观、中观和微观三层次评价指标体系的构建,及儿童青少年身体主成分随运动强度、频率的改变而动态变化等研究领域存在研究成果的融合与多学科研究的交叉[14-15]。

表1 国际儿童青少年体力活动研究高产机构信息(前10位)Table 1 Information of major contributing organizations in physical activity research for children&adolescents(Top10)

2.1.5 刊载国际儿童青少年体力活动研究成果的主要期刊特征

美国是全球儿童青少年体力活动研究成果产出最多的国家,同时也是创办该领域核心期刊数量最多的国家(131种)。1987-2017年国际儿童青少年体力活动领域的文献来源出版物共223种,其成果载文量排在前10位的刊物主要是由美国、英国和澳大利亚国内的商业公司和研究机构创刊,英国的《体力活动与健康杂志》在近30年间载文196篇排在各种出版物之首(表2),该杂志是运动医学与康复领域内的跨学科期刊,主要刊载人体运动与身体健康相互作用的机制与深层机理等相关主题的研究成果[16]。

表2 1987-2017年国际儿童青少年体力活动研究文献来源出版物信息表(刊文量前10位)Table 2 List of source journals in physical activity research for children&adolescents in 1987-2017(Top10)

美国的《儿科医学》与《医学与运动科学》杂志,英国的《运动营养与体力活动国际杂志》,以及澳大利亚《体育科学与运动医学杂志》的影响因子均在4.2以上,充分显示出以上期刊在国际儿童青少年体力活动研究领域的权威性。《儿科医学》杂志是美国科学院儿科医生学会 (American Academy of Pediatrics,AAP)创办的专业医学学术杂志,主要报道世界儿科医学领域的最新临床研究与进展,并致力于儿童体力活动与健康促进相关研究成果的推广与普及,是儿科领域影响因子最高的学术刊物,同时也是对儿童青少年体力活动研究具有基础支撑作用的权威医学类刊物(5-IF=6.476),2017年被其他高质量儿科杂志所引用的文章为28 316篇,被引用率在所有科学期刊中位居前2%[17]。

2.1.6 国际儿童青少年体力活动研究的期刊共被引特征

对国际儿童青少年体力活动研究领域进行期刊共被引分析,可以归纳得出近30年国际儿童青少年体力活动研究的前期知识基础分布与学科支撑,同时也有利于提炼出该研究领域的学科体系与知识框架。对CiteSpace V后台输出数据进行统计整理,得到1987-2017年国际儿童青少年体力活动研究领域高被引与高中心性期刊信息(均为Top10),两者进行对比发现美国的Medicine and Science in Sports and Exercise(IF=4.141),Pediatrics(IF=5.705),Preventive Medicine(IF=3.434)与Research Quarterly for Exercise and Sport(IF=1.815)4种杂志是高频次共引期刊,同时也是高中心性共引期刊,以上期刊刊载的相关研究成果对引领国际儿童青少年体力活动领域的基础研究创新、集成研究创新以及研究热点的走向具有重要意义。从共被引期刊的学科门类进行审视,发现高频次被引期刊主要涉及医学(9种、90%)与社会学(1种、10%)2个一级学科门类,而高中心性共引期刊主要由医学类(8种、80%)、社会学类(1种、10%)、综合类(1种、10%)期刊组成。通过对国际儿童青少年体力活动研究领域的高中心性和高频次共引期刊进行排序并归纳其地域分布,发现美国在该领域相关研究成果中的被引期刊以及高中心性共引期刊数量占绝对优势,说明美国医学领域内运动科学、儿科学、内科学、营养学、人体内分泌与代谢,及社会学领域里的心理学等相关研究,一方面为提升国际儿童青少年体力活动研究的广度与深度提供了多学科交叉与融合的知识支撑,另一方面则从质性研究与量化研究方法论的角度为国际儿童青少年体力活动研究的实验设计、过程逻辑论证、测量量表的选择与修正、数据采集与分析、研究结果的推导与验证等维度提供了可供借鉴的显性研究范式。

2.2 国际儿童青少年体力活动领域的研究热点

探究一个研究领域的热点与最新进展,必然要对作为该领域研究成果知识基础的相关参考文献进行梳理,在归纳、分析的基础上找到前期经典文献对后续研究的影响与贡献[18]。运行CiteSpace V并结合输出数据得到高频次(频次〉80)的共被引文献信息(表3)。数据显示,国际儿童青少年体力活动研究领域内的11篇高频次共被引研究成果全部产于本世纪初(2000-2012年),学科间的交叉与研究成果的相互引用为近20年国际儿童青少年体力活动研究提供了知识支撑与试验方法上的借鉴。在引导国际儿童青少年体力活动研究前沿走向的同时,也加速了该领域相关研究成果的更新速度。

表3 1987-2017年儿童青少年体力活动研究高频次共被引文献信息表(频次〉80)Table 3 Information of high-frequency co-cited references in 1987-2017(frequency〉80)

对国际儿童青少年体力活动研究领域高频次(频次〉80)共被引文献的文本内容进行梳理、归纳,发现该领域高被引文献的研究重点及关注点主要集中于以下4个方面。

2.2.1 国际儿童青少年体力活动水平、模式及其对个体自身健康益处的系统评估

Janssen等[19]通过运用高血脂、高血压、代谢综合症、肥胖、骨密度、抑郁与伤害共7项健康评估指标,对5～17岁儿童和青少年的体力活动与健康益处进行全面地系统评估。结果显示,体力活动与个体健康之间存在正向迁移关系,即使是适度的体力活动也可以对患有肥胖症的高危儿童青少年个体产生健康益处。而以有氧运动为主的体力活动对人体的健康益处最大,中等运动强度则是对个体健康产生积极影响的最低强度要求。体力活动对儿童青少年个体的某些健康益处可以通过平均每天30 min的身体锻炼予以获得,但为了保证5～17岁儿童青少年的正常发育及身体健康,其每天的体力活动累积时间至少应保持在60 min左右,而中等强度的体力活动时间应达数小时。有研究发现儿童青少年在坚持有氧运动的同时,仍需适时增加对促进肌肉增长和提高骨骼密度有显著效果的中、高强度体力活动,且该强度的身体锻炼频率以每周3次为宜。此外,相关研究同样证实了体力活动对儿童青少年体重超重预防与肥胖症干预[20],运动技能的掌握与改进策略[21],以及认知技能发展与心理、心血管健康[22]等方面的积极效应。

2.2.2 运用监测器、加速度计以及切点预测儿童青少年体力活动

加速度计与监测器是国际上用于儿童青少年体力活动流行病学研究的可行且准确的实验仪器。美国2003-2004年国民健康和营养调查数据显示,男性比女性在体力活动参与方面表现得更为活跃,儿童(6～11岁)与青少年(12～19岁)群体的体力活动参与率随着年龄的增加呈现出显著下降趋势,在这个复杂多阶段概率样本的横断面研究中,仅有42%的儿童达到了每天60 min的体力活动量,而在青少年群体中达到这一标准的人数仅占8%,成年人(20岁以上)每天坚持进行30 min体力活动的人数则不到该群体总人数的5%。以上是对体力活动进行加速度计客观统计与自我报告主观测量之后,得到的关于性别和年龄活动模式的定性结果。但由于前者统计的运动量远低于后者的实际体力活动量,因此在临床实践、公共卫生项目设计和评价以及流行病学研究中,必须将个体自我报告的体力活动量认真考虑并统计在内。Trost等[23]通过采用间接热量法测试206名5～15岁儿童青少年受试者在不同运动方式中的能量耗散,准确评估了儿童青少年在12项标准化活动中身体能量耗散的5个独立 ActiGraph 切点(FT、PU、TR、MT、EV)的分类精度与准确性。评估结果显示 EV(Evenson)和 FT(Freedson/Trost)切割点对于中度至剧烈强度的体力活动(ROC-AUC=0.90)表现出明显更好的分类准确性。仅有EV(Evenson)切分点为所有4个级别的体力活动强度提供了可接受的分类准确性,并在所有年龄段的儿童青少年体力活动能量耗散评估方面表现良好。EV ActiGraph分割点是目前国际上通用的评估儿童青少年群体在久坐、轻度、中度和剧烈强度体力活动中的最佳加速度计切点。

2.2.3 儿童青少年体力活动、久坐时间与心血管疾病、超重以及肥胖症的相关性研究

Cole等[24]通过国际性体重变化横断面研究,对巴西、英国、香港、荷兰、新加坡和美国共6个国家(地区)儿童青少年(男97 876人,女94 851人)的体重指数进行调查,推算出国际上2～19岁儿童青少年超重(5% ～8%)及肥胖(0.1% ～4%)的患病率。肥胖一直是美国公众关注的主要问题,1980年至2002年间,20岁及以上的成年人肥胖患病率增加了1倍,6至19岁的儿童和青少年超重患病率增加了2倍[25]。1999-2004年美国儿童和青少年超重率和男性成年人肥胖率显著增加,相反,美国女性成年人的总体肥胖率却保持平稳[26],说明美国儿童青少年的总体超重患病率在持续增加,成年人中男性肥胖患病率增加的同时女性则总体保持平稳。在体力活动与儿童青少年心血管疾病预防以及干预效果的相关性研究方面,Ekelund等[27]运用Meta分析法对1998-2009年国际儿童成长数据库(ICAD)中20 871名儿童青少年(4～18岁)的14项测试指标的原始数据进行分析,发现儿童青少年中、高强度的体力活动(MVPA)与心血管代谢风险因子之间存在较高的相关性,而久坐时间与心血管代谢风险因子之间并不相关。通过对来自丹麦、爱沙尼亚和葡萄牙的1 732名学龄儿童青少年的体力活动与心血管疾病危险因素进行评估,发现预防心血管疾病的有效体力活动强度至少应高于目前国际儿童青少年体力活动指南中的规定强度,于是Andersen等[25]建议儿童青少年每天至少进行1 h以上的中、高强度体力活动,才能有效预防心血管疾病。该主题的相关研究成果主要借助医学领域的循证医学研究方法,对体力活动与儿童青少年超重、肥胖以及心血管患病的相关性开展实证研究,研究成果的可信度高,是儿童青少年体力活动领域后续研究重点关注并被高频引用的基础性文献。

2.2.4 影响儿童青少年与成人参与体力活动的相关因素研究

美国[28]、澳大利亚[29]等发达国家曾一度将有效增加居民规律性体力活动的参与率作为促进国民健康的首要任务。因干预措施在改变影响儿童青少年与成人个体参与体力活动的潜在变量方面最为有效,故研究影响体力活动的“决定因素”或“相关因素”是设计相关干预政策与方案的重要前提条件。相关研究显示,儿童青少年与成人的体力活动参与率及锻炼强度与多个领域的因素有关[30]。Sallis等[31]对影响体力活动参与的40个儿童相关变量以及48个青少年相关变量进行综合评估,发现性别(男性)、父母超重状态、体力活动偏好与意图、感知障碍(反向)、之前的体力活动频率、健康饮食、运动设施的规划与使用及户外活动时间等变量与儿童体力活动密切相关,而与青少年体力活动密切相关的变量有性别(男性)种族(白人)、年龄(反向)、感知觉能力、抑郁(反向)、之前的体力活动强度与频率、社区体育、周末与放学后久坐时间(反)、父母支持与帮助以及参与锻炼机会的多少。通过对1998-2000年间发表的与体力活动(包括锻炼和锻炼依从性)相关的研究成果进行回顾,发现婚姻状况、肥胖、吸烟、缺乏运动时间、过去的锻炼行为及环境变量与成年人的体力活动参与率密切相关。家庭、社区和学校体育环境是构成儿童青少年体力活动的环境的主体[32],Trost等[33]认为后续体力活动研究将更加注重环境因素,并运用生态学与环境学的相关理论与方法诠释不同人群体力活动参与的相关性,在依赖横断面研究的基础上,仍需进行纵向干预研究,以利于准确量化儿童青少年及成人体力活动的参与率与相关因素的因果关系。

3 结语

(1)参与国际儿童青少年体力活动研究的国家主要以美国、澳大利亚和英国等西方发达国家为主,这些国家的高等院校是承担儿童青少年体力活动研究的主要机构,相关成果的研究内容较为广泛,且与医学、社会学等其他学科存在明显的学科交叉。随着研究深度与广度的不断扩展,科研机构进行跨国合作的频率以及成果产出量呈上升趋势。

(2)国际儿童青少年体力活动领域的研究热点随时间不断变化,相关成果呈现出研究视角广、研究方法新、实证研究与逻辑论证综合运用的基本特征。不同时期的研究热点始终与所处的社会背景相结合,且具有一定的实践指向性和鲜明的时代诉求。

(3)1987-2017年国际儿童青少年体力活动研究始终围绕着儿童青少年超重、肥胖症的预防与干预展开,具体包括超重、肥胖儿童青少年身心健康与体力活动强度阈值的测量与评估、久坐行为、体力活动不足与超重、肥胖症的相关性,体力活动与超重、肥胖儿童青少年心血管疾病的预防与治疗等方面。