儿童青少年中高强度身体活动时长特征及其与体质健康关系探究

马晓凯，朱 政，2，3，孙 晨，赵 胜，曹振波，2，3*

（1.上海体育学院，上海 200438；2.上海市运动与代谢健康前沿科学研究基地（培育），上海 200438；3.上海市学生体质健康研究中心，上海 200438；4.贵州省公路局，贵州 贵阳 550009）

身体活动是健康促进的重要途径，身体活动不足与多种非传染性慢性疾病显著相关（Bull et al.，2020）。儿童青少年处于身心发展的重要时期，养成良好的身体活动习惯将终身受益（Tammelin et al.，2014）。2020 年世界卫生组织（World Health Organization，WHO）公布数据指出，全球81%的儿童青少年未达到身体活动推荐量，形势十分严峻（Bull et al.，2020）；我国也有约60%的儿童青少年未达推荐量要求（朱政，2021）。包括《中国儿童青少年身体活动指南》在内的多部身体活动指南均强调儿童青少年要增加身体活动、减少久坐行为（Tremblay et al.，2016；张云婷 等，2017；Piercy et al.，2018；Gibson-Moore，2019）。相比于成年人，儿童青少年身体活动具有短时性、间歇性等特点（全明辉 等，2020b；Sanders et al.，2014）。现有儿童青少年身体活动调查研究主要关注在不同强度身体活动组成及其评价方面，进一步充分了解儿童青少年身体活动行为特性、构成特征，在精准干预、改善其身体活动水平以及促进健康发展上具有重要应用价值。

在成年人运动建议方面，Saint-Maurice 等（2018）指出，MVPA 水平与全因死亡率负相关且独立于MVPA 的积累形式。2018—2020 年，美国、英国和WHO 陆续发布的新版身体活动指南中均取消了单次活动至少10 min 的要求（Piercy et al.，2018；Gibson-Moore，2019；Bull et al.，2020）。由于儿童青少年处于生长发育阶段的特点，成年人的研究结论并不适合直接套用到儿童青少年群体。近年来，依据单次活动持续时间长短将儿童青少年中高强度身体活动（moderate-to-vigorous physical activity，MVPA）进行时长分类，探究各时长分类MVPA 与体质及健康相关指标之间关系的研究刚刚起步，由于研究数量有限尚未得出明确结论。Mark 等（2009）发现，儿童青少年参与单次持续时间更长的MVPA 在肥胖状态控制上效果更好。Tarp 等（2018）指出，MVPA 总时长是代谢疾病风险因素主要影响因素，而非单次MVPA 时长。Marin-Puyalto 等（2019）研究表明，剧烈身体活动（vigorous physical activity，VPA）频率和单次时长与股骨颈的骨密度正相关。全明辉等（2020a）探究了学龄前儿童身体活动簇集特征及其与体质健康关系，研究结果显示，MVPA 总累计时间比累计方式的影响程度更大，但目前鲜见关于学龄儿童青少年的相关研究。

掌握儿童青少年身体活动规律及特点是精准干预的必要前提，但目前该方面研究鲜有报道，缺乏相关科学数据。因此，本研究使用客观测量工具测量四年级和八年级学生身体活动水平，旨在探究儿童青少年MVPA 构成时长特征及其与体质健康间的关系。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究在上海市静安区、嘉定区和青浦区3 个区，采取整群招募方式，每个区分别招募四年级和八年级学生各120 名（男女生各半），所有学生均身体健康且无任何肢体障碍及运动禁忌症，经学生家长/监护人同意并签署知情同意书后参与本研究。

1.2 体质健康测试

按照国家学生体质测试规范要求，采用相应测试设备，对受试者进行身体形态及素质测试，测试项目包括：身高、体重、肺活量、50 m 跑、坐位体前屈、立定跳远、引体向上（男）/1 min 仰卧起坐（女）、1 000 m 跑（男）/800 m 跑（女）。采用《国家学生体质健康标准（2014 年修订）》对指标测试结果进行计算、评价，总体评价分为优秀、良好、及格和不及格4 个等级，具体参数及操作方法参见引用资料（中华人民共和国教育部，2014；Zhu et al.，2017）。

1.3 身体活动水平测量

采用ActiGraph GT3X＋三轴加速度传感器（Fort WaltonBeach，美国）测量受试者身体活动水平。要求受试者将加速度传感器佩戴在右侧髋部，连续佩戴7 天（除洗澡、游泳、睡觉外需一直佩戴）。受试者当日佩戴10 h 以上为有效佩戴日，有效佩戴日在4 天及以上（至少包括工作日3 天和周末1 天）为有效测试样本。采样间隔为60 s，连续60 min 的为零数据（允许中间有2 min 以内的非零数值）判定为未佩戴（Steene-Johannessen et al.，2020）。采用Evenson等（2008）建立的加速度传感器切点对研究对象的久坐行为与身体活动进行划分：久坐行为（0～100 counts/min），轻强度身体活动（101～2 295 counts/min）、中等强度身体活动（2 296～4 011 counts/min）、高强度身体活动（≥4 012 counts/min）。

单次MVPA 时长分类标准（Willis et al.，2015）为：零星：0＜单次MVPA＜5 min；短时：5≤单次MVPA＜10 min；中长时：单次MVPA≥10 min。分类MVPA 统计规则为：需满足起止时段内MVPA 时间达80% 及以上，若连续5 min 未达MVPA 水平，则该次MVPA 在满足切点值的最后1 min 处终止，统计时间并分类，按照公式：（零星/短时/中长时）MVPA（min/天）=有效佩戴期间总（零星/短时/中长时）MVPA（min）/有效佩戴天数，计算对应分类MVPA水平。并将不同持续时长MVPA 按照四分位分组（Q1～Q4 组），Q1 组为该类MVPA 累计时间最少，Q4 为累计时间最多。因存在某些受试者部分有效佩戴日中，无（短时/中长时）MVPA，出现中长时MVPA 每天平均时间小于10 min 的情况及短时和中长时MVPA 根据水平分为Q1至Q4 组时“水平时间”小于“分类时长（5 min/10 min）”的情况。

1.4 统计分析

采用SPSS 24 软件进行数据统计分析。符合正态分布的数据采用平均值±标准差（±）表示，非正态分布数据采用中位数（四分位距）表示。分别采用独立样本检验、曼惠特尼检验对正态和非正态分布指标数据进行差异性检验，采用卡方检验分析体质健康标准达标优良率、MVPA 国际推荐量达标率的性别、年级差异。采用二分类逻辑回归分析不同持续时长分类MVPA 水平与体质健康的关系，并均纳入性别、年龄、BMI、年级和有效佩戴时间等混杂变量进行调整分析。显著性水平设定为＜0.05。

2 研究结果

2.1 受试者基本信息

本研究共招募720 名儿童青少年，其中313 名因不满足有效数据条件被排除，共407 名儿童青少年数据纳入结果分析，其中男生185 名（占45.5%），四年级223 名（占54.8%）。总体上，除体质总分女生优于男生，其他指标男生均高于女生（＜0.05）。但年级亚组分析结果显示，只有八年级男、女生在身高、体重、BMI 方面存在显著性差异（＜0.05），而四年级学生无性别差异。除MVPA 水平，受试者其他指标均存在年级差异（＜0.05）。总体上，儿童青少年达到平均每天60 min 及以上MVPA 推荐量的比例为6.6%，其中男生（占12.4%）明显高于女生（占1.8%）（＜0.05），而学段之间没有显著性差异（四年级5.4%，八年级8.2%，=0.264）；儿童青少年体质健康优良率为29.7%，其中四年级学生的比例（占36.3%）显著高于八年级学生（占21.7%，=0.001），而没有性别差异（男生占27.0%，女生占32.0%，=0.276；表1）。

表1 受试者基本信息Table 1 Basic Information of Participants

2.2 受试者MVPA的时长构成情况

总体上，不同持续时长MVPA 占比存在显著的性别和年级差异（＜0.05，表2），男生中长时MVPA 占比（24.4%）显著高于女生（占12.3%）（＜0.05），而零星和短时MVPA占比趋势则相反（＜0.05，=0.033）；四年级学生零星MVPA 占比（65.4%）显著高于八年级学生（占51.1%）（＜0.05），而短时和中长时MVPA 占比趋势则相反（＜0.05，＜0.05）。同时不同年级中，各持续时长MVPA 构成情况的性别差异趋势不同，四年级学生仅零星MVPA 占比存在显著性别差异，男生零星MVPA 占比（62.7%）明显低于女生（占67.0%）（=0.044）；而八年级学生中，各持续时长MVPA 占比均存在显著性别差异（＜0.05），男生中长时MVPA 占比（33.7%）显著高于女生（占12.0%）（＜0.05），而零星和短时MVPA 占比趋势则相反（＜0.05，＜0.05）。

表2 受试者不同持续时长MVPA占比Table 2 Bouts Characteristics of MVPA

2.3 不同时长MVPA与体质健康关系

调整性别、年龄、BMI、年级和有效佩戴时间等混杂因素后二分类逻辑回归结果显示，各分类MVPA 水平最高的Q4组与Q1组的体质健康标准达优良级与未达优良级人数比值比（odd ratio，）分别为：总MVPA，2.71（95% CI：1.30，5.65）、零星MVPA，3.98（95CI%：1.80，8.82）和短时MVPA，2.10（95% CI：1.03，4.27），趋势检验均＜0.05；此外，总MVPA 和零星MVPA 水平与体质健康标准达优良级呈正关联，总MVPA、零星MVPA 每增加1 min/天，对应值分别提高2%和8%（表3）。四年级学生中，调整混杂变量后结果显示，总MVPA、零星MVPA 和中长时MVPA 的Q4 组与Q1组相比较对应的值分别为：6.14（95% CI：2.23，16.88），3.31（95% CI：1.24，8.87），2.91（95% CI：1.16，7.29），趋势检验均＜0.05；同时，总MVPA、零星MVPA 和短时MVPA 水平与体质健康标准达优良级呈正关联，每增加1 min/天，对应值分别提高4%、8%和9%（表4）。八年级学生中，调整混杂变量后结果显示，零星MVPA的Q4组与Q1组相比较的值为6.65（95% CI：1.57，28.17），趋势检验=0.004；同时，零星MVPA 水平与体质健康标准达优良级呈正关联，每增加1 min/天，对应的值提高11%（表5）。

表3 受试者不同持续时长MVPA与体质健康关系研究Table 3 The Association between Bouts of MVPA and Physical Fitness n=407

表4 四年级受试者不同持续时长MVPA与体质健康关系研究Table 4 The Association between Bouts of MVPA and Physical Fitness in 4th Grade Students n=223

表5 八年级受试者不同持续时长MVPA与体质健康关系研究Table 5 The Association between Bouts of MVPA and Physical Fitness in 8th Grade Students n=184

3 讨论

本研究发现，儿童青少年总MVPA 达到国际推荐量的比例仅为6.6%，男生总MVPA 水平高于女生，且八年级男生总MVPA 高于四年级；零星MVPA 是儿童青少年MVPA的主要构成成分，且女生零星MVPA 占比大于男生，八年级不同持续时长MVPA 占比均存在性别差异；零星MVPA水平与体质健康标准达优良级呈正关联，每增加1 min/天，对应值提高8%。

身体活动是促进儿童青少年身心健康发展的重要途径，其中MVPA 水平尤为重要。本研究结果显示，四年级和八年级学生达到国际MVPA 推荐量的比例非常低，仅为6.6%。这与Wang 等（2013）和Nie 等（2019）同样使用客观测量工具测评儿童青少年身体活动的研究结果一致，上述研究发现，儿童青少年MVPA 推荐量达标率不足10%。2016—2018 年全国儿童青少年体育健身活动调查数据显示，我国儿童青少年整体达到MVPA 推荐量比例为36.3%，男生（38.8%）高于女生（34.0%）（朱政，2021）。全国调研考虑调查样本量、可操作性等因素，采用主观测量方法-问卷调查法，主观测量方法普遍存在的回忆偏倚和报告偏倚可能是与上述采用客观测量工具的研究结果相差较大的主要原因（Durante et al.，1996）。同时，儿童青少年达到MVPA 水平的学段变化特征未得到一致性结果，Wang 等（2013）研究指出采用“中国儿童青少年身体活动切点”计算的结果为高年级学生MVPA 更多；Nie 等（2019）发现，随着学段升高，MVPA 达标率呈下降趋势，但无统计学意义，而年龄与MVPA 达标率呈显著弱负相关；本研究结果显示，八年级学生MVPA 达标率高于四年级，但无统计学意义。考虑上述不一致情况可能是加速度传感器数据计算选择的切点原因（Wang et al.，2013）或同一学段内儿童青少年MVPA 水平的变化导致（Nie et al.，2019）。

探究儿童青少年身体活动与体质健康的剂量-效应关系是目前研究的热点，问题的突破有助于科学、量化、有效地指导儿童青少年参与身体活动，促进健康发展。在研究MVPA 构成情况时，多将儿童青少年MVPA 按单次持续时长分为零星（0＜单次MVPA＜5 min）、短时（5≤单次MVPA＜10 min）和中长时（单次MVPA≥10 min）或类似情况进行探究（Chinapaw et al.，2018；Holman et al.，2011；Mark et al.，2009；Tarp et al.，2018），与早年WHO 单次MVPA 要10 min 以上（Organization，2010）的建议相照应。本研究结果显示，零星MVPA 是儿童青少年MVPA 活动的主要组成部分，且MVPA 构成存在性别差异，男生零星MVPA 占比小于女生，而中长时MVPA 占比高于女生，与前 期研究结果相一致（Mark et al.，2009；Willis et al.，2015；Nettlefold et al.，2016）。同时本研究进一步发现，随着年级的升高，MVPA 构成变化趋势存在性别差异，男生零星MVPA 显著减少且占比下降，中长时MVPA 显著增加且占比提高，短时MVPA 显著增加而占比没有改变；同样女生零星MVPA 显著减少且占比下降，短时MVPA 显著增加且占比提高，总MVPA 及中长时MVPA 随年级升高无显著变化。上述男、女生MVPA 构成变化趋势不一致，可能是由运动健身习惯发展的性别差异所引起（褚昕宇等，2020）。提示在儿童青少年身体活动促进干预实施过程中，应充分考虑儿童青少年身体活动特点、性别差异及其随学段变化特征，而采用个性化、有针对性的干预策略。

本研究结果显示，四年级学生体质健康标准达标优良率为36.3%，高于八年级（21.7%），结果与《中国儿童青少年体育发展报告（2018）》相一致（王立伟 等，2020）。但与2019 年发布的《健康中国行动（2019—2030 年）》中提出的我国中小学生国家学生体质健康标准达标优良率在2022 年达到50%以上的目标还有差距。儿童青少年体质健康发展任务艰巨，构建科学、高效、全面的运动促进策略成为迫切需要。本研究发现，总MVPA 及不同持续时长MVPA 水平与体质健康标准达优良级的关系存在年级差异，在四年级学生中，总MVPA、零星MVPA 和短时MVPA每增加1 min/天，对应值显著提高，中长时MVPA 每增加1 min/天，对应提高4%（=0.064）；在八年级学生中，仅零星MVPA 水平与体质健康标准达优良级的关系呈正关联，每增加1 min/天，对应值提高11%。本研究为通过MVPA 构成层面探究其与体质健康关系的研究，鲜有同类研究可对比分析。前期有研究显示，总MVPA水平与心肺适能弱相关（Martínez-Gómez et al.，2009；Ávila-García et al.，2020）或体适能无显著相关（Joensuu et al.，2021），与本研究中八年级学生情况相似。但零星MVPA水平与体质健康标准达优良级的正关联关系，提示应进一步考虑MVPA 构成及不同持续时长MVPA 效用的区别。不同持续时长MVPA 与儿童青少年体质健康标准达标水平的关联状况不同。四年级学生中，零星MVPA 和短时MVPA 均与体质健康标准达优良级呈正关联，且后者每增加1 min/天，值提升比例更大；只有零星MVPA 在四年级和八年级均与体质健康标准达优良级呈正关联，同时在八年级学生中零星MVPA 每增加1 min/天体质健康标准达优良级的值提升比例更大。综上，本研究建议社会各方除了要重视青少年组织化、长时间的运动锻炼，以帮助学生达到每天1 h MVPA 的儿童青少年身体活动推荐量，也要注重从零星MVPA 水平着手，使学生真正意识到“动起来”是增强体质健康的有效途径且是奠定其基础的重要一步，鼓励学生充分利用零碎时间进行身体活动。

本研究存在以下局限：研究对象年龄较单一，研究结果对其他年龄群体是否适用仍需进一步验证；研究属横断面研究，仍需开展干预研究进一步探明不同持续时长分类MVPA 对体质健康的影响效果，为科学、精准干预方案制定提供扎实理论依据。

4 结论

上海市四年级和八年级学生MVPA 达到国际推荐量的比例极低；零星MVPA 是儿童青少年MVPA 的主要构成成分，且女生零星MVPA 占比大于男生；不同时长分类MVPA 与体质健康关系存在学段差异，其中零星MVPA 水平与体质健康标准达优良级均呈显著正关联关系。建议应充分考虑儿童青少年身体活动特点、性别学段差异特征，制定个性化、有针对性的儿童青少年身体活动促进方案。