儿童青少年身体活动研究：运动传感器的转变趋势

身体活动流行病学研究中一个有待解决的问题是身体活动水平评价工具和指标的标准化，运动传感器（加速度计、计步器、运动手表、智能手机）的快速兴起给人们娱乐生活带来了新的乐趣，但是用于科学研究的身体活动与久坐行为的测量却还存在着严谨性、有效性的挑战。加速度计能够连续性长时间地存储身体活动和久坐行为数据，并能够根据Bount数值划分出身体活动水平的强度。作为客观性测量工作，已有大量的国内外研究验证了它的有效性^[34]。而全球定位系统（Global Positioning Systems，GPS）和穿戴式智能设备也伴随着科技的进步开始走入人们的日常生活之中，其独特的功能特点也为身体活动测量与评价提供了新的思路。

（一）全球定位系统——自然生活状态下身体活动轨迹的追踪

全球定位系统对于人们物理位置移动的监测记录功能是其他设备无法替代的，这有助于研究者更清晰地理解儿童青少年日常活动行为与社会环境的互动关系，并且已有学者开始将GPS与加速度计共同应用于身体活动水平测量和物理环境影响因素的研究之中。Jones^[35]对100名学龄儿童的观察发现，受试者一天的MVPA分布从高到低分别是花园（24.0%）、街道（18.9%）、农田（13.6%）、公共绿地（11.8%）、公园（7.3%）、林地（3.0%）。GPS作为分类信息获取到了儿童活动行为的特征。同样根据GPS的数据显示^[36]，居住人口或房屋密集场所附近是受试者最频繁的活动地点，尤其是室内活动的MVPA达到了72.6%，该比例在周末更是高达78.7%^[37]，GPS的功能特性直观地反映了孩子们户外活动时间偏少的活动行为特征。Benedict的研究发现，儿童每天大部分时间都是待在学校或家中室内，仅有13%的时间在户外活动，但值得注意的是，这仅有的13%时间却贡献了全天MVPA的35%^[38]。学生上下学的交通出行方式也被作为非结构化的活动行为影响其整体的身体活动水平，GPS监测的学生位移路径显示了乘车上下学的同学（608.7±264.1 counts/min），其平均位移比走路的同学（878.8±387.6 counts/min）低了43%，从MVPA的项目分布来看，仅上下学的路上产生的MVPA占到了一整天MVPA的11%之多^[39]。这清晰地表明了儿童青少年户外活动时间较少的现状，却对MVPA产生较大贡献的尴尬。

GPS具有一个无可比拟的优点在于，能够客观地跟踪和定位学生在自然生活状态下的身体移动轨迹，通过与加速计搭配使用可以客观地了解学生的活动行为，尤其是MVPA的发生地点，有助于更有针对性地了解外界因素对其活动行为的影响。

（二）穿戴式智能设备——基于身体活动目标设定的自我监管

2007年，“量化自我”这个新名词在《Wired》杂志一经发布就迅速得到了社会各界的广泛关注^[40]。《The New York Times》关于“个人活动数据采集”的系列文章更是对“量化自我”热潮推波助澜。继智能手机之后，计步器、加速度计、智能手表、智能手环等这些具有“量化自我”功能的穿戴式设备成为人们生活中的新宠。一般的穿戴式设备都包含基本的步数计算功能，以此作为身体活动水平的反馈，其特点是与智能手机的无缝对接，即时地实现数据传输和反馈。穿戴式产品的功能属性吸引人之处在于，通过活动目标的设定形成了自我监管机制。另外，每天行走的步数成了社交的虚拟“货币”，在互动过程中产生了量化自我之外的新的社交属性，激发了更高的活动参与性，这也是身体活动流行病学需要紧随时代发展，持续关注和研究的重要社会现象。(www.xing528.com)

《2018年全球移动市场报告》显示，全球已有31亿部智能手机用户^[41]，智能手机甚至已经成为人们身体的一个组成部分，时刻离不开它。身体活动流行病学也可以在此找到切入点，发展身体活动测量及干预手段与智能手机应用程序（Application，APP）的结合。Bort-Roig总结了智能手机应用于身体活动研究的3个优点：目标设定与实时反馈的引导；连续性的自我监测与管理功能；互动性的社会网络支持效应^[42]，“自我监控”“目标设定”与“表现反馈”是应用程序中被使用最多的功能^[43]。Kirwan^[44]的研究显示，经过3个月的智能手机干预，通过APP进行身体活动水平自我监督的实验组保持了平均10 000步/天的活动量，而对照组只有4 000步/天。Liam^[45]使用同类型的研究方法应用于初级卫生保健，同样实现了每天活动步数的显著增加（1 029步/天）。身体活动类型、强度等主观性的调查问题与APP相结合，可能会带来更多有价值的信息，以及对儿童青少年身体活动的干预起到更好地促进作用^[46]。

需要注意的问题是，种类繁多的穿戴式智能设备，其数据采集的内部算法和标准并不统一，尤其是它们的准确性能否满足科学研究的要求，都还需要仔细论证。Tully发现智能手环与计步器对步数测量的一致性较高^[47]，但Meredith^[48]的研究结果却有所不同，恰恰是智能手环测量的步数的波动最大（－22.7%～－1.5%＜实际步数），准确性差于智能手机，而准确性最高的是计步器和加速度计（－0.3%＜实际步数＜1.0%）。穿戴式智能设备在不同活动类型应用中，智能手表表现出了较高的识别率（89%），坐、走、跑、骑车、上下楼梯等类型的活动均被识别出来^[49]。由此可见，不同种类的智能产品，以及同一种类而不同品牌产品在不同的研究中反映出了较大的差异。如果用于医学诊断或身体活动水平的普查，其准确性还有待推敲，但是作为干预手段引导人们积极运动是一种很好的尝试。面世更早、技术也更加成熟的加速度计和计步器，在数据采集上的准确性被普遍认可。

2004年，针对加速度计测量的信效度、数据处理方法等问题，流行病学、运动医学等领域的学者倡议和召开了学术研讨会^[50]，一致肯定了加速度计这种客观性的测量方法在身体活动流行病学研究中的意义和价值。跑步机上步数的精确计量与不同品牌计步器的一致性高达98.5%以上，在步数测量方面具有较高的准确性^[51]，但对于步速过慢或过快^[52]或者佩戴的位置都可能影响它的精准度^[53]。计步器因为简单、准确、低成本这些优点而被广泛应用于身体活动流行病学研究之中。早在1953年，加速度计便开始被用来测量步态速度和加速度^[54]，随着技术的革新而身体活动水平测量的精确性也逐渐得到提升，使得活动强度和久坐行为界定标准的提出成为可能，也一定程度上推动和加快了身体活动流行病学的研究步伐。

现代科技革新的脚步不可阻挡地涉足了人们生活的各个角落，身体活动水平的测量工具和方法的发展趋势也是如此，通过客观性的测评工具在动态过程中完成身体活动水平的测量。社会的不断进步使得人们开始有机会享用这样的文明成果，作为一新兴的科技手段，加速度计数据测量的准确性和有效性得到国内外研究的验证。然而，对于儿童青少年的大规模流行性调查，其方案设计始终需要考虑调查活动的可操作性。由此看来，主观式的问卷调查也仍不会退出历史舞台，但是可能会转移到智能手机终端或网络问卷等不同形式，主观和客观相结合的研究方法值得身体活动流行病学发展过程中去不断地探索。