以成分数据分析方法探究青少年体成分与体质的综合关联

【作者】 张婷； 逸夫； 孔振兴； 李红娟； 郜艳晖；

【机构】 北京体育大学； 广东药科大学；

【摘要】 研究目的:目前,肥胖流行于全球范围内,是导致慢性疾病的主要因素。超重肥胖表现为BMI过高或体脂百分比过高,其与体质下降的关联已被证实。然而BMI既反映了体脂与去脂体重,其存在无法准确区分两者的局限性。同时体脂属于体成分的一部分,以往研究为排除身高等因素的影响,常以比例或百分比的形式加以处理,并探讨体脂与健康结局的关联。这些统计处理,忽略了一个事实,即处理后的数据取值范围是有限的((0,1)之间),非开放性数据,因此直接使用传统统计方法,所得结果存在误导性。基于此欲基于成分数据分析方法,解决体成分数据的"定和限制"以及共线性的问题,以综合探究11～16岁青少年身体成分各部分与体质相关指标的关联及等比例替代效应。研究方法:采用随机整群抽样方法,选取北京市某中学初中生762名。经数据筛选后,最终有效样本为733名初中生。通过Inbody J20测得体成分数据,可获得指标包括脂肪和不同部位的肌肉量等。总肌肉量由计算上下肢和躯干肌肉量的总和获得,并以体重减去脂肪和肌肉量获得其它成分(主要为骨矿物质)。身体成分测量前要求受试者:(1)空腹,未饮水,并距离上次进食时间2 h以上;(2)测试前未进行剧烈运动。(3)测试前尽量排空大小便。通过台阶试验、握力、坐位体前屈等测试,测得心肺适能、力量和柔韧性等指标。统计处理采用成分数据分析方法进行。首先通过等距对数比变换,将数据转变为开放性数据以适用于传统的多元线性回归。将转变后数据进行模型拟合,以整体探讨肌肉、脂肪和以骨矿物质为主的其它成分与体质指标的关联。模型针对性别、年龄为进行了调整,并且为排除体重对结局的影响,模型额外针对乘积总和(multiplicative total)进行了调整。乘积总和是基于身体成分各部分的质量,通过由Pawlowsky等人提出的公式计算获得。基于拟合的模型进行成分等比例替代分析,探讨体成分部分之间以1%-10%的替代范围,进行等比例替代后对心肺适能、力量、柔韧性和反应时产生的效应差异。具体过程以1%为例:(1)先计算体成分均值组合,并预测该组合产生的体质效应;(2)以1%的脂肪替代剩余部分的1%,则获得新的体成分组合并预测相应的体质效应;(3)最后两者相减获得体质效应差异;(4)重复(2)和(3)步骤分别获得肌肉和其它成分的替代效应。重复循环以上过程以获得1%-10%不同替代比例的替代结果。研究结果:相对于其余分量,脂肪与台阶指数(β=-3.91)、握力(β=-13.58)和柔韧性((β=-4.41)均呈现负相关。肌肉与握力(β=19.11)和柔韧性(β=4.08)均呈现正相关。其它成分(主要为骨矿物质)与握力呈现负相关(β=-5.53),此外其与台阶之水呈现正相关但不具统计学意义。在不改变身体成分构成比例的情况下,体重与握力和柔韧性呈现正相关,而与反应时呈现负相关。在等比例替代分析中,分别将体成分各分量以1%-10%的范围,再分配至剩余分量或反向替代对体质产生的效应。整体上,以去脂质量为代价,随着体脂的逐步增加,心肺适能、握力和柔韧性的降低幅度均逐步增大;相反去脂质量逐渐增多则三个指标均逐步提高。以肌肉替代剩余部分时,随着替代量的增多,握力和柔韧性均逐渐提高。以骨矿物质为主的其它成分逐步替代剩余部分时,握力会逐渐减小;并且剩余部分反向替代其它成分时,握力提高的幅度要比同等替代量下握力的降低幅度要大。具体结果显示:当体脂取代1%的剩余部分时,台阶指数、握力预测分别降低约0.2、0.6、0.2;肌肉取代1%的剩余部分时,握力和柔韧性预测分别提高约0.7和0.1;其它成分取代1%的剩余部分时,握力预测降低约0.4。当替代量逐渐增多时,相应的替代变化在1%的基础上均逐步增大。研究结论:身体脂肪的增加不利于青少年心肺适能、肌肉力量和柔韧性的发展。相反,肌肉的增加对青少年的力量素质和柔韧性的发展有利,但是骨矿物质可能与力量素质的降低相关。在青少年的体质干预中,既需要强调减少体脂又需要强调保持一定水平的肌肉量,这与《中国儿童青少年身体活动指南》(简称《指南》)强调儿童青少年每周进行至少三次的力量训练提供了是一致的。此外,鉴于以骨矿物质为主的其它成分与握力的降低相关,并且剩余部分替代其它成分时握力的提高幅度要远大于其替代剩余部分产生的握力降低幅度(在心肺适能和柔韧性等也是如此),未来研究更多的研究将去脂质量进行细致划分以探讨不同的非脂肪部分对体质的影响及其潜在的机制,特别是验证骨矿物质与心肺适能的关联。更多还原