李泰武

（陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,西安,710018）

0 引言

相關(guān)資料顯示，經(jīng)常參加體育活動(dòng)的青少年明顯比參加體育活動(dòng)較少的青少年健康水平要高。研究分析青少年體育活動(dòng)與其健康成長(zhǎng)有著密切的關(guān)系。而Actigraph傳感器是一種用來(lái)測(cè)量體育活動(dòng)的工具。近年來(lái)，在歐美等國(guó)家的應(yīng)用比較廣泛，它小巧便攜，能夠準(zhǔn)確的評(píng)估青少年在體育活動(dòng)中消耗的能量。

1 Actigraph傳感器及其原理

Actigraph傳感器由美國(guó)研制開(kāi)發(fā)，De Vries指出Actigraph系列 (GT1M、GT3X、GT3X+、Actitrainer等 )傳感器目前在研究領(lǐng)域應(yīng)用的比較廣泛。Actigraph傳感器能夠同步監(jiān)測(cè)體育活動(dòng)中垂直軸AC(ACZ)、矢狀軸AC(ACy)和冠狀軸AC(ACx)，并能夠轉(zhuǎn)換成綜合矢量計(jì)數(shù)（Vector Magnitude，VM）和水平軸計(jì)數(shù)（horizontal AC，ACh），其中VM和ACh的計(jì)算方法分別為本文主要以Actigraph三軸加速傳感器中的GT3X為例研究其在青少年體育活動(dòng)能量消耗的測(cè)試。

GT3X三軸加速傳感器是目前應(yīng)用領(lǐng)域最廣的，內(nèi)存為16MB，電池能夠使用長(zhǎng)達(dá)20天，30Hz的采樣頻率，采樣范圍達(dá)到0.05～2.5g，s。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，將GT3X三軸加速傳感器放置于這些青少年的右邊髖部，與肚臍的水平高度差不多的位置。通過(guò)Actilife 6.0軟件完成校對(duì)、設(shè)置和數(shù)據(jù)處理等任務(wù)，以間接測(cè)熱法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)參加實(shí)驗(yàn)的青少年體育活動(dòng)能量消耗為標(biāo)準(zhǔn)，采用Cosmed k4b2氣體代謝能耗分析儀進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)中的青少年要掌握好時(shí)間，在規(guī)定的時(shí)間快速按下Cosmed k4b2上的開(kāi)始鍵，確保k4b2與GT3X的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一致，保障實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確定和精確度。

2 研究對(duì)象與研究方法

2.1 研究對(duì)象

本次研究主要選取的是20歲左右的身體健康的青少年，將其隨機(jī)劃分為兩個(gè)小組，一組由30名男、女生組成，另一組由10名男、女生組成，總共80人參與實(shí)驗(yàn)。這兩組的人體測(cè)量特征并沒(méi)有十分明顯的不同（P＞0.05），具體參見(jiàn)表1。參加實(shí)驗(yàn)研究的青少年前一天不能參加強(qiáng)度較大的體育活動(dòng)，全部實(shí)驗(yàn)活動(dòng)都需在飯后1小時(shí)進(jìn)行。

表1 實(shí)驗(yàn)中人體測(cè)量特征一覽表

2.2 實(shí)驗(yàn)方案

為得到最佳的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，首先做好如下?zhǔn)備：

①實(shí)驗(yàn)時(shí)間：定為上午的8點(diǎn)到12點(diǎn)半和下午的1點(diǎn)到5點(diǎn)半。

②試驗(yàn)場(chǎng)地：校園的體育場(chǎng)館

③實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度：18℃～25℃，溫度范圍控制在50%～80%。

④實(shí)驗(yàn)青少年著裝：輕便運(yùn)動(dòng)服

實(shí)驗(yàn)中的青少年進(jìn)入實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地后，首先要測(cè)量其身高、體重、體脂率，接下來(lái)按照要求佩戴GT3X三軸加速傳感器，并熟悉k4b2的使用過(guò)程。在本次實(shí)驗(yàn)中，80名青少年要完成兩大類共七項(xiàng)體育活動(dòng)，分別為：第一類是走跑類體育活動(dòng)，包括慢走、慢跑和快走，時(shí)速分別為4千米小時(shí)、8千米小時(shí)、6千米小時(shí)；第二類是非走跑類體育活動(dòng)，包括靜坐、整理書桌（站姿）、看書（坐姿）和掃地。

為了更好的驗(yàn)證GT3X三軸加速傳感器在體育活動(dòng)中能耗的監(jiān)測(cè)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)持續(xù)4小時(shí)。在這時(shí)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)之前，這些青少年要先填寫一份周體育活動(dòng)報(bào)告，我們可以根據(jù)這份報(bào)告了解一周內(nèi)實(shí)驗(yàn)者的體育活動(dòng)所占時(shí)間，并據(jù)此將實(shí)驗(yàn)者一周內(nèi)主要的幾種體育活動(dòng)組成在本次實(shí)驗(yàn)中的綜合體育活動(dòng)，然后就可以正式開(kāi)始本次試驗(yàn)了。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中使用的Cosmed k4b2氣體代謝能耗分析儀的電池續(xù)航時(shí)間只有2小時(shí)，所以需要在實(shí)驗(yàn)中途更換電池，所需時(shí)間大致為1～2分鐘，這段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)將不被數(shù)據(jù)庫(kù)采納。在本次4小時(shí)的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)者消耗能量的時(shí)間大致為230～240分鐘。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

本次試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的過(guò)程采用的是統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 15.0。借助Pearson相關(guān)分析法為方法，準(zhǔn)確的對(duì)GT3X三軸加速傳感器與Cosmed k4b2氣體代謝能耗分析儀產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，此次分析中將P＞0.05定義為顯著水平，將P＜0.01定義為高度顯著水平。

3 研究結(jié)果

通過(guò)以上方案的實(shí)驗(yàn)研究，得出了實(shí)驗(yàn)小組青少年體育活動(dòng)能量消耗與AC的相關(guān)性（如表2）。AC與青少年體育活動(dòng)能量消耗的P＜0.01，即呈現(xiàn)出高度顯著性水平，但是ACh與體育活動(dòng)能量消耗的相關(guān)性與具體的體育活動(dòng)關(guān)系比較密切，在走／跑類體育活動(dòng)中，VM和ACZ與體育活動(dòng)能量消耗的相關(guān)性都很大，而ACh與體育活動(dòng)能量消耗相關(guān)性不大，其中，VM與能量消耗的相關(guān)性變化最小，這說(shuō)明我們可以將VM作為推算能耗的最佳自變量。從實(shí)驗(yàn)中七項(xiàng)體育活動(dòng)的綜合數(shù)據(jù)來(lái)看，VM與能耗的P＜0.01，即呈現(xiàn)出高度正相關(guān)關(guān)系（如圖1）。

表2 實(shí)驗(yàn)小組青少年體育活動(dòng)能量消耗與AC的相關(guān)性

圖1 實(shí)驗(yàn)中VM與能耗相關(guān)性的散點(diǎn)圖

4 實(shí)驗(yàn)分析與討論

Actigraph三軸加速傳感器已經(jīng)在很多體育活動(dòng)中應(yīng)用，并收到了良好的效果，是所有加速傳感器中在體育活動(dòng)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用最多的一種監(jiān)測(cè)儀器，能夠很好地監(jiān)測(cè)體育活動(dòng)中消耗的能量。本文在前人研究的基礎(chǔ)上將實(shí)驗(yàn)分為非走／跑類體育活動(dòng)和走／跑類體育活動(dòng)進(jìn)行研究，建立以VM為自變量的Actigraph三軸加速傳感器能量消耗方程，以最大限度降低誤差為原則，更加準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)了體育活動(dòng)中的能量消耗情況。

5 結(jié)論

本次實(shí)驗(yàn)以GT3X為代表的Actigraph三軸加速傳感器為例，將VM作為推算能耗的最佳自變量，分析評(píng)估了青少年體育活動(dòng)能量消耗，為通過(guò)合理手段更加準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)青少年體育活動(dòng)消耗能量提供了方案。此外，在日后的研究中，筆者認(rèn)為可以擴(kuò)大年齡范圍以及研究領(lǐng)域，將更多地體育活動(dòng)加入到研究當(dāng)中，從而研究出適合各個(gè)人群各個(gè)領(lǐng)域的能量消耗監(jiān)測(cè)方案，更加全面的保障人民的健康，提高國(guó)民身體素質(zhì)。

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