久坐行为及运动水平对大学生跟骨骨密度的影响研究

李仕田，吕晓港，朱晓祺，王嘉烨，卢晓翠

骨质疏松症及其所导致的骨折是严重影响老年人生活质量的公共卫生问题。2018年中国50岁以上人群骨质疏松症患病率为19.2%，且患病知晓率仅为7.0%［1］。越来越多的证据表明，老年人群骨质疏松症的发生与青年时期的峰值骨量密切相关［2-3］。有研究显示，10%的骨量会在18岁之后的骨骼巩固期获得［4］。因此，了解大学生的骨骼健康状况及影响因素对于预防老年人群骨质疏松症的发生具有现实意义。骨骼健康状况可以利用骨密度（bone mineral density，BMD）进行衡量。既往国外基于低龄人群的研究发现，久坐行为及体力活动与骨骼健康状况相关，保持坐姿时间越长，BMD越低，而轻体力活动有助于提升骨矿物质含量［5］。鉴于国外人群在遗传、饮食习惯等多方面与我国人群存在较大差别，且目前专门针对青年群体、华裔或亚裔群体的研究甚少，本研究旨在利用南方医科大学大学生跟骨BMD的测量结果及相关影响因素调查结果，探究久坐行为及运动水平与跟骨BMD的相关性，为了解大学生的骨骼健康状况和预防中老年骨质疏松症的发生提供参考依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象 本研究为观察性横断面研究。采用分层整群抽样设计，于2021年1月至2022年3月选取南方医科大学不同年级大学生781名为研究对象，其中女生518名、男生263名，年龄为19～25岁。纳入标准：年龄≥18岁的在校大学生；经项目成员讲解本研究内容和目的后，被调查对象愿意参与本研究。排除标准：有心脏病史、遗传代谢性疾病、恶性肿瘤、慢性肝肾功能疾病，近期发生过骨折，接受过或正在接受激素类药物治疗，因身体原因无法进行身体成分测量和有数据缺失者。本研究通过南方医科大学生物医学伦理委员会的审查（南医伦审［2021］第007号、南医伦审［2022］第32号）。

1.2 研究方法

1.2.1 一般资料及生活方式信息 由研究人员自行设计调查问卷，并由接受过统一培训的调查员进行现场问卷调查，受试大学生知情同意后，通过填写问卷的方式收集其一般资料和生活方式信息。一般资料包括：性别、年龄。生活方式信息包括：久坐行为（日坐姿时长：过去6个月内每日保持坐姿的时长），运动水平（周运动时长：每周进行运动的频率和每次的运动时长），乳制品、碳酸饮料、茶水的摄入情况，钙剂补充情况，吸烟情况，饮酒情况。

1.2.2 跟骨BMD测量方法 测量仪器：SONOST-2000超声骨密度测量仪（韩国OsteoSys有限公司）。测量方法：测量前使用骨膜对系统进行检测；由受过专业训练的研究员先用酒精棉拭纸擦拭受试大学生右脚跟骨部位，然后均匀地涂抹耦合剂，受试大学生将右脚由上而下放入仪器，并前后活动以将耦合剂均匀涂抹在水囊上；骨密度仪与足轴和身体的中心轴成一条直线，仪器自动测得可代表BMD水平的T值。BMD分级标准参照世界卫生组织（WHO）诊断标准：T≥-1.0为BMD正常；T<-1.0为BMD异常，BMD异常可进一步分为BMD减少（-2.5

1.2.3 身高、体质量测量方法 测量仪器：HLZ-63身高体重分析仪（天津华力争电子科技有限公司）。测量方法：受试大学生着轻薄衣裤，取出随身携带的手机、手表等物品后，脱鞋站立于身高体重分析仪上；受试大学生保持直立，上肢自然下垂，足跟并拢，足尖分开60°。仪器自动读数，身高精确到0.1 cm，体质量精确到0.1 kg。

1.2.4 身体成分测量方法 测量仪器：HBF-701全能型身体脂肪测量仪（日本欧姆龙有限公司）。测量方法：由受过专业训练的研究员输入受试大学生的年龄、性别、身高；受试大学生赤足踏上足电极，并根据研究员的指示拉起手柄电极；受试大学生双手中指放在手柄电极背面的凹陷部，拇指和食指握住内侧的手柄电极，无名指和小指握住外侧的手柄电极；测量过程中，受试大学生伸直背部和膝部，水平抬高手臂，伸直肘部，手臂与身体成90°。仪器根据生物体电阻抗法（bioelectrical impedance，BI）测量出受试大学生身体脂肪率。根据身体脂肪率计算出体脂含量（fat mass，FM）和去脂体质量（fat free mass，FFM），进而分别除以受试大学生身高的平方，得到脂肪体质量指数（fat mass index，FMI）和去脂体质量指数（fat free mass index，FFMI）［5］。

1.3 统计学方法 采用EpiData 3.1软件双轨录入相关资料及数据，使用SPSS 26.0统计学软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料以（±s）表示，组间比较采用t检验；不符合正态分布的计量资料以M（P25，P75）表示，组间比较采用Mann-WhitneyU检验；计数资料以相对数表示，组间比较采用χ2检验或Fisher´s确切概率法。采用多元线性回归分析和趋势性检验探讨大学生久坐行为、运动水平与跟骨BMD的关系；采用二分类Logistic回归和趋势性检验分析探讨大学生久坐行为、运动水平对跟骨BMD水平的影响。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 大学生一般情况与跟骨BMD情况 781名大学生中，BMD正常者393名（50.3%），BMD异常者388名（49.7%）。518名女大学生中，BMD正常者210名（40.5%）、BMD减少者284名（54.8%）、骨质疏松者24名（4.6%），BMD异常者共308名（59.4%）；263名男大学生中，BMD正常者183名（69.6%）、BMD减少者75名（28.5%）、骨质疏松者5名（1.9%），BMD异常者共80名（30.4%）。男、女大学生BMD异 常 率（χ2=58.849，P<0.001）、FMI（Z=-8.747，P<0.001）、FFMI（Z=-17.927，P<0.001）比较，差异有统计学意义。女大学生BMD正常组与BMD异常组FFMI、T值比较，差异有统计学意义（P<0.05）；女大学生BMD正常组与BMD异常组年龄、FMI比较，差异无统计学意义（P>0.05）。男大学生BMD正常组与BMD异常组年龄、T值比较，差异有统计学意义（P<0.05）；男大学生BMD正常组与BMD异常组FMI、FFMI比较，差异无统计学意义（P>0.05），见表1。

表1 大学生一般情况与跟骨BMD情况Table 1 Basic characteristics and calcaneal bone mineral density in college students

2.2 大学生生活方式与跟骨BMD情况 女大学生不同日坐姿时长、周运动时长BMD异常率比较，差异有统计学意义（P<0.05）。与日坐姿时长<4 h相比，日坐姿时长4～8 h、日坐姿时长>8 h女大学生BMD异常率均升高，差异有统计学意义（χ2=5.167、5.205，P<0.05）；周运动时长90～150 min女大学生BMD异常率低于周运动时长<90 min，差异有统计学意义（χ2=4.624，P<0.05）。女大学生其他生活方式及男大学生不同生活方式BMD异常率比较，差异无统计学意义（P>0.05），见表2。

表2 大学生生活方式与跟骨BMD情况〔n（%）〕Table 2 Lifestyle and calcaneal bone mineral density in college students

2.3 大学生久坐行为与跟骨BMD的关系 以跟骨BMD（T值）为因变量（赋值：实测值），以日坐姿时长为自变量（赋值：日坐姿时长<4 h=1，日坐姿时长4～8 h=2，日坐姿时长>8 h=3，并转换成哑变量）并调整年龄（赋值：实测值），FMI（赋值：实测值），FFMI（赋值：实测值），乳制品、碳酸饮料、茶水摄入（赋值：每天都饮用=1，4～6次/周=2，1～3次/周=3，从不或很少饮用=4），钙剂补充（赋值：是=1，否=0），吸烟情况（赋值：从不吸烟=1，曾经吸烟=2，现在吸烟=3）和饮酒情况（赋值：现在饮酒=1，从不或很少饮酒=0）等跟骨BMD的潜在混杂因素后进行多元线性回归分析，结果显示，女大学生跟骨的T值随着每日保持坐姿时间的减少而增大，二者之间存在线性关系，且女大学生日坐姿时长与跟骨BMD呈负相关（β=-0.17，P趋势=0.011），见表3。

表3 大学生久坐行为与跟骨BMD的多元线性回归分析Table 3 Multiple regression analysis of the association of sedentary behavior and calcaneal bone mineral density in college students

以跟骨BMD情况为因变量（赋值：BMD正常=0，BMD异常=1），以日坐姿时长为自变量（赋值：日坐姿时长<4 h=1，日坐姿时长4～8 h=2，日坐姿时长>8 h=3，并转换成哑变量），同样调整上述潜在混杂因素（赋值同上）进行二分类Logistic回归分析，结果显示，日坐姿时长<4 h为女大学生发生跟骨BMD异常的保护因素〔OR=0.17，95%CI（0.04，0.68），P<0.05〕，见表4。

2.4 大学生运动水平与跟骨BMD的关系 以跟骨BMD（T值）为因变量（赋值：实测值），以周运动时长为自变量（赋值：<90 min=1，90～150 min=2，>150 min=3，并转换成哑变量）并调整年龄（赋值：实测值），FMI（赋值：实测值），FFMI（赋值：实测值），乳制品、碳酸饮料、茶水摄入（赋值：每天都饮用=1，4～6次/周=2，1～3次/周=3，从不或很少饮用=4），钙剂补充（赋值：是=1，否=0），吸烟情况（赋值：从不吸烟=1，曾经吸烟=2，现在吸烟=3）和饮酒情况（赋值：现在饮酒=1，从不或很少饮酒=0）等跟骨BMD的潜在混杂因素后进行多元线性回归分析，结果显示，女大学生的跟骨T值随着每周运动时长的增加而增大，二者之间存在线性关系，且女大学生周运动时长与跟骨BMD呈正相关（β=0.15，P趋势=0.004），见表5。

表5 大学生运动水平与跟骨BMD的多元线性回归分析Table 5 Multiple regression analysis of the time spent on physical activity in one week and calcaneal bone mineral density in college students

以跟骨BMD情况为因变量（赋值：BMD正常=0，BMD异常=1），以周运动时长为自变量（赋值：<90 min=1，90～150 min=2，>150 min=3，并转换成哑变量），同样调整上述潜在混杂因素（赋值同上）进行二分类Logistic回归分析，结果显示，周运动时长90～150 min为女大学生发生跟骨BMD异常的保护因素〔OR=0.66，95%CI（0.44，1.00），P<0.05〕，见表 6。

表6 大学生运动水平影响跟骨BMD的二分类Logistic回归分析Table 6 Binary Logistic regression analysis of the time spent on physical activity in one week and calcaneal bone mineral density in college students

3 讨论

提高青年时期的峰值骨量有助于降低老年时期骨质疏松的发生率［3］。人体生长发育的第3个十年期（20～30岁）是提高峰值骨量和巩固骨密度的最后阶段［7］，因此，从一级预防的角度出发，促进大学生的骨量增长，提高大学生的骨密度，对于预防老年人骨质疏松症的发生具有重要意义。生活方式对骨密度有着不可忽视的影响。当前，久坐不动已成为包含大学生在内的青年群体最常见的日常生活方式［8］。因而，本研究选取南方医科大学不同年级的大学生作为研究对象，分析久坐行为及运动水平与跟骨BMD之间的关系。

在久坐行为方面，本研究结果显示，在女大学生中久坐时间越长者跟骨BMD越低，日坐姿时长<4 h有利于女大学生跟骨BMD保持正常。既往关于儿童少年群体的研究结果印证了本次对大学生群体的研究结果。一项基于15～18岁挪威人群的研究显示，男性高中生髋部、股骨颈和全身BMD与久坐时长呈负相关，但在女性高中生群体中，每日因使用电脑而保持坐姿4～6 h的群体相比于<2 h者有更高的BMD［9］。另一项基于欧洲八国的研究指出，学龄儿童久坐时间与跟骨BMD呈负相关［10］。但上述相关关系在本研究的男性群体中无统计学意义。首先，造成这种差异的原因可能与性别效应有关。在14～16岁之后，女性骨量积累的速率将逐渐放缓，但男性的骨量仍将大幅增加并持续多年［11］。据NGUYEN等［12］的研究显示，在21～35岁时，男性全身骨骼生长速率仍明显高于女性。有研究指出，我国南京、淮安地区的男性跟骨定量超声峰值年龄为21～30岁［13-14］。由于男大学生的BMD仍处于快速增加的阶段，故久坐行为对男大学生的BMD影响不显著。且本次抽样的男大学生的年龄在不同BMD组间存在差异（P<0.05），BMD正常组的平均年龄大于BMD异常组，从侧面反映出男性的BMD在大学阶段仍处于较快变化当中。其次，导致男、女大学生结果差异的原因还与肌肉含量和内分泌情况有关。肌肉含量的增加可以促进骨骼的合成代谢，而脂肪的堆积会导致激素分泌的紊乱［15］。以本研究为例，男大学生的FMI显著低于女大学生，而FFMI则显著高于女大学生。目前已有许多研究在调整了体型的影响后发现，无论男女，较高的总脂肪水平与较低的BMD有关［16-18］。本研究还发现，女大学生BMD正常组的FFMI高于BMD异常组。HERRMANN等［10］的研究也发现，学龄儿童的骨密度与FFM呈正相关。FFM作为反映肌肉强健程度的指标，在久坐行为对骨骼健康的负面影响中起着中介的作用［19］。提示加强肌肉相关训练，可以起到保护骨骼健康的作用。

在运动水平方面，国际骨质疏松基金会建议成年人每周进行3～5次，每次至少30 min的负重活动（如慢跑、健步走、跳绳、网羽类等）以预防骨质疏松［20］。依据上述建议，本研究将大学生周运动的时长分为<90 min、90～150 min和>150 min三个等级。研究结果显示，周运动时长90～150 min和>150 min的女大学生BMD（T值）显著高于<90 min的女大学生，周运动时长90～150 min的女大学生BMD异常发生的风险显著低于周运动时长<90 min的女大学生，但周运动时长>150 min的女大学生的BMD异常发生风险与周运动时长<90 min的女大学生之间无统计学差异。在本次研究中，不同周运动时长的男大学生之间BMD降低的风险差异无统计学意义，提示该校男大学生进行周运动的最佳时长有待进一步探讨。适度运动能增加机体骨量、提高BMD，而运动强度过大则对BMD无影响甚至会导致BMD的下降［21］。一项基于10～23岁花样滑冰女选手的研究指出，在调整了包括体质量、体脂率、月经周期等一系列混杂因素后，每周训练时间较长的女选手BMD更低［22］。针对平均年龄为23岁的男性足球运动员的研究也发现，当每周训练时长<6 h时，骨量和运动时长呈正相关（r=0.42），但当运动时长增加后，关联不再显著［23］。不同地区、不同人群的运动水平与BMD的相关性研究结果也不尽相同。美国的研究显示，男大学生极高强度运动与跟骨密度之间存在正向关联，而女大学生的跟骨密度则与中等和极高强度运动有关，但在相关回归模型中只有男性群体的上述关联维持显著［24］。而SIOEN等［5］发现轻量级的体力活动与比利时儿童的BMD有关，但中、高量级的体力活动与骨骼健康状况的关联不显著。许多动物实验表明，高强度运动可对骨骼健康产生负面影响。高丽等［25］的研究发现，进行高强度运动的大鼠与对照组相比骨小梁数目变少、纤细、排列稀疏、形态结构完整性差、髓腔大小不一。BOURRIN等［26］的研究指出，经过渐进式增强的长达5周的游泳训练后，大鼠腰椎椎体和股骨远端部位出现了骨量丢失。关于高强度运动导致骨量下降的机制，目前认为可能与下丘脑-垂体-性腺和肌肉疲劳有关：高强度运动导致下丘脑-垂体-性腺轴功能被干扰，机体性激素水平下降，进而影响性激素（特别是雌激素）对成骨细胞活动的调控［27］；而肌肉疲劳导致其对应力的缓冲作用减弱，应力过多集中于机体某一部位，骨骼需重新改造塑型以适应增加的应力，当破骨活动超出骨正常生理代谢速度时，就可能在局部形成细微骨折，导致骨量丢失［21］。尽管有关运动水平与骨骼健康状况的研究结论尚存在争议，但越来越多的基于队列研究的证据指出，规律且适量的运动可以使骨骼更加强健［28-29］。

本研究存在一定的局限性。首先，国际上推荐以双能X线法（dual X-ray absorptiometry，DXA）测量的面积BMD作为判定骨质疏松的金标准［30］，而本研究采用定量超声法（quantitative ultrasound system，QUS）测定的T值来判定被检者是否BMD异常。但目前国内外已有大量利用QUS测定的BMD指标开展的研究［31-33］，且测量仪器操作简便、无辐射，测量结果与DXA测量结果的相关度已得到证实，与腰椎DXA的关联性为0.57～0.67［34-35］。其次，本研究衡量研究对象的久坐时长和运动水平采用的是自报的方法。其精确度相比于使用专业测量仪器低，但问卷调查方法更适合开展大规模的流行病学调查。未来有条件的情况下，应该联合手机或智能手表等电子设备开展更大规模的队列研究以解决现有研究的不足和争议。

综上所述，女大学生跟骨BMD异常率高于男大学生，且久坐行为及运动水平只与女大学生跟骨BMD相关。女大学生日坐姿时长<4 h、周运动时长90～150 min可有效保护跟骨健康，且每日保持坐姿的时间越短越有利于预防BMD异常的发生。此外，根据本次研究结果，女大学生中BMD异常者高达59.5%，男大学生BMD异常者也达到了30.4%，提示有关机构有必要开展针对大学生群体骨骼健康状况的调查并制订相应的预防策略。

作者贡献：李仕田提出研究选题方向，负责研究的统计方法设计，数据录入及论文初稿撰写；吕晓港负责数据录入及项目数据库的管理工作；朱晓祺、王嘉烨负责论文语句通顺性审查并提出修改意见；卢晓翠负责研究项目的总体规划，现场调查的协调、实施与开展，论文终稿的修改、质量控制及内容审查，提供基金支持，对论文负责。

本文无利益冲突。