王欢;王馨塘;佟海青;欧阳安;江崇民
【摘 要】本研究的目的是测量、评价3种常用加速度计(GT3、RT3以及SWA)在走跑活动以及日常生活活动的测量效度.方法:30名受试者完成走跑类和日常生活类活动的测量.走跑活动分为4个速度(3 km/h、4.5 km/h、6 km/h和7.5 km/h),在室内场地上完.生活类活动有坐姿看书报、站立、擦桌子、擦地板、踢毽.在每种活动测试中,受试者同时佩戴3个加速度计以及气体代谢分析仪Cosmed K4b2,以Cosmed K4b2为校标比较3个加速度计的效度.结果:1)加速度计对不同类型身体活动的测量效度不同.对走跑活动的测量效度相对较高(快速走时误差只有5％);对日常生活活动(ADL)的测量效度较低(从20％到100％的误差).对上肢活动的测量误差显著大于下肢活动;对从坐姿到站立活动的能耗变化不能识别.2)加速度计对于不同强度活动的测量效度不同.低强度和高强度活动时加速度计与校标值(K4b2测量值)之间差异显著(P＜0.05),而中等强度活动时的测量效度较好.3)三种加速度计比较,对于走为主的身体活动,GT3的测量效度相对较好(误差范围小于10％);对于ADL活动和跑步,Sensewear Armband的测量效度相对较好.结论:加速度计的测量效度与身体活动类型、强度以及仪器自身性能等有关.不同加速 五氟化锑
度计的测量效度存在较大的差异,如果要连续测量成年人多种活动(包括走跑以及日常生活活动)的能耗,Sensewear Armband的总体效度好于GT3和RT3.同时率>炭化
【期刊名称】《体育科学》
【年(卷),期】2014(034)005
【总页数】7页(P45-50,65)
【关键词】身体活动;加速度计;效度;GT3;RT;SWA密胺粉
【作 者】王欢;王馨塘;佟海青;欧阳安;江崇民
【作者单位】国家体育总局体育科学研究所,北京100061;北京体育大学,北京100084;北京体育大学,北京100084;北京体育大学,北京100084;国家体育总局体育科学研究所,北京100061
【正文语种】中 文
方形磁铁【中图分类】G804.49
身体活动作为一种特定的人体生理活动和生活行为方式，它与健康的关系越来越受到重视。无论是要研究身体活动与健康及疾病的关系，还是要进行身体活动促进和开展个性化健身指导，首要任务是对身体活动进行测量和评价［13］。因此，关于身体活动测量方法学的研究一直是重要的研究命题。目前用于测量身体活动的工具有多种，包括计步器、间接测热仪、双标水法、心率测量仪、加速计等。每种仪器都有各自的优缺点。而加速度计因能相对客观准确、连续测量身体活动而被广泛使用［5］。
加速度计的主要优势是体积小巧、方便携带，适用于在自由生活的环境下连续测量多天的身体活动，也适用于大样本人的测量。目前，已经进入市场销售的加速度计有 多 个 品 牌，比 如，Antigraph、Actical、Tritrac－RT 和Sensewear Armband等。不同品牌的仪器在传感器数量、活动响应频率（滤过性）和佩戴部位等方面有差别，因而测量效度有很大的不同。加速度计的工作原理是通过压电传感器将身体活动时的加速或减速信号转化成为电信号，再将电信号收集处理成为加速度计数（counts），然后利用推算公式得出能耗值。所以，传感器的敏感性和数量是影响加速度计测量效度的关键参数。根据加速度计中传感器的个数分为单轴、双轴和三轴加速度计。研究证明，多轴加速度计测量精度高于单轴。Actigraph GT3和RT3作为最常用的三轴加速度计在科研工作中使用较多，尽管都是三
轴加速度计，GT3和RT3又因有不同的滤过器，导致对相同活动会产生不同的加速度计数值（AC）。除了传感器性能外，仪器的佩戴部位也是影响加速度计测量效度的重要因素，多数加速度计都戴在腰部，而最近刚研制的一种加速度计Sensewear Armband则是戴在上臂部，此外，该仪器在传统压电传感器之外还增加了体温感应器，作为复合型运动传感器的仪器在测量身体活动准确性上可能具有独特的优势。
尽管加速度计在身体活动测量中的应用越来越广泛，但由于不同研究中使用的仪器不同，以及使用方法上的不统一，限制了不同研究结果间的可比性，甚至影响到测量结果的准确性。关于加速度计效度研究国外已有一些报道［8，15，17］，但同时比较几种常用仪器效度的研究很少，不同仪器在测量相同活动时的差异有多大、对身体活动形式的敏感性是否不同都未见相关报道。因此，通过测量比较多种常用加速度计测量成年人日常活动的效度，探讨影响加速度计效度的因素，为科研人员合理选择、使用加速度计提供了参考资料，为将来准确测量中国人身体活动水平提供方法学依据。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象
以30名男性大学生为测试对象，受试者身体健康，身高、体重在正常范围内。所有受试者均签定了知情同意书。
1.2 研究方法
电动钢丝刷
1.2.1 身体活动测量方案
每个受试者同时佩戴3个加速度计（右臂1个和右腰部2个）以及气体代谢分析仪测试6项身体活动。第1次来实验室测试5项活动，坐姿看书报、站立（自然站立、双臂下垂）、站立擦桌子、擦地板、踢毽。每项活动测试5 min，在测试前受试者坐在椅子上休息10min以上达到安静状态，才能开始测试。第2次来实验室测试走跑活动，走跑类活动包括4个速度，3km／h、4.5km／h、6km／h为走，7.5km／h为跑，每个速度测试5min。
所有测试在室内进行，测量环境温度为15℃～25℃。要保持良好的通风状态。此外，走跑测试在平坦室内场地上完成，场地面积15×10m（周长为50m）的长方形场地一块，每5m间隔放置一个标志物，测试时受试者需沿着场地标志物外侧缘行走。测试走跑时时现场播放音频，音频定期出现提示音一次（即每5m间隔响一次），此时受试者需从第一个标志物
移动至下一个标志物，在节奏音频和场地标志物的帮助下，受试者很容易保持自然、放松、匀速的步态。
1.2.2 测试仪器
采用体质测试专用的身高体重计测量受试者身高和体重，精度达到0.1cm和0.1kg。以 Actigraph GT3（简称GT3）、RT3、Sensewear Armband加速度计监测身体活动。测试时统一将GT3和RT3佩戴在右侧髋部、肚脐水平高度，Sensewear Armband（简称SWA）佩戴在右侧上臂部，GT3和RT的采样时间设置为1s，Sensewear Armband设置时间为1min。使用意大利产的Cosmed K4b2（简称K4b2），气体代谢仪监测受试者活动时每次呼吸中的O2和CO2含量，并同步监测活动时的能量消耗，在同类研究中这种气体代谢间接测热法（IC法）被广泛用作能耗监测的金标准。
1.2.3 统计方法
测试后在仪器的配套软件内将 K4b2和、GT3、RT3、SWA测得的原始数据都转换为“1min”采样频率的数据。身体活动测试中，取静坐中连续5min的平稳数据以及其余各5项活动中第3～5min的数据进行分析。
数据的分析处理均在SPSS 15.0统计软件中进行。采用配对t检验分析不同方程的能耗预测值与间接测热法测试值之间的差异，采用Pearson相关分析加速度计数值与MET值、能耗之间的关系。对于比较加速度计与K4b2的一致性、以及场地与跑台的一致性用Bland－Altman Plot统计方法。统计分析中显著性水平定义为P＜0.05，高度显著性水平定义为P＜0.01。
2 研究结果
2.1 3种加速度计测量值与K4b2的差异
受试者的年龄23±2岁，身高175±3cm，体重65±4 kg。他们佩戴3种加速度计对6类身体活动能耗、加速度计数的测量结果见表1。
根据本次测试结果，3种加速度计对坐姿和站立活动的测量值与 K4b2 的差异显著（paired－t test P＜0.05）。其中GT3显著低估坐姿和站立活动能耗，而RT3和SWA高估坐姿活动，低估站立活动的能耗，而且对坐姿到站力活动的能耗变化，3种加速度计都不能识别。
擦桌子、拖地板活动是典型的家务活动，前者以上肢活动为主，后者以下肢活动为主。加
速度计对这两类活动的能耗测量值同K4b2有显著差异（P＜0.05），擦桌子的测量误差明显大于拖地。3种仪器相比，SWA测量效度略好于GT3和RT3。
踢毽是大强度、全身性的身体活动（MET值超过9）。3种加速度计对踢毽活动的能耗都有显著低估（P＜0.05）。3种仪器相比，SWA测量效度略好于GT3和RT3。
步行和跑步是最基本、最常见的身体活动。本研究发现，加速度计对这类活动的测量准确性显然高于坐姿、站立、家务活动（ADL活动）。不过与校标值（K4b2测量值）之间有一些差异。具体分析，在3.0km／h时，3种加速度计能耗测量值与K4b2相比都有显著差异（P＜0.05）。随着走速的增加，加速度计测量的准确性提高，到了6.0 km／h时加速度计与K4b2的差异最小。但是当7.5km／h跑步开始时，两类仪器的测量值差异又明显增加，并达到显著性水平（P＜0.05）。另外，对于走跑的测量效度，3种加速度计相比，GT3测量效度略好于SWA和RT3。
表1 3种加速度计和K4b2对身体活动能耗测量结果的比较一览表Table 1 The Comparative Validity of Three Accelerometers during Several Activities注：VM＝（ACx2＋ACy2＋ACz2）的平方根；EE：energy expenditure；⊿%＝（加速度计能耗值EE－K4b2EE）／
K4b2×100% ；＊ GT3、RT3、SWA与 K4b2 的比较，Paired－t test，P＜0.05。K4b2（kcal／min）（count／min）EE（kcal／min）⊿%VM（count／min）EE（kcal／min）⊿%EE（kcal／min）⊿%GT3 RT3 SWA VM看书 1.49 80.5 0.13＊ －91 30.6 1.76＊ 18 1.62＊9站立 1.58 86.7 0.14＊ －91 57.5 1.42 －10 1.55 －2擦桌子 3.21 1 672.2 0.15＊ －95 187.9 1.70＊ －48 5.75＊ 79拖地 4.40 2715.5 1.25＊ －72 493.7 2.43＊ －45 5.41＊ 23踢毽 10.67 6523.1 3.24＊ －70 1502.1 5.04＊ －53 7.93＊ －26走3km／h 3.47 2014.7 1.60＊ －54 1 211.8 4.34＊ 25 4.89＊ 41 4.5km／h 4.75 3 672.4 4.42 －7 1 796.2 5.80＊ 22 6.16＊ 30 6.0km／h 7.11 5 340.1 6.72 －5.4 2 165.5 6.68＊ －6 7.49＊ 5跑7.5km／h 11.73 7 844.9 8.75＊ －25 3 336.3 9.56 －18 9.48＊ －19
2.2 加速度计与K4b2的相关性
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