加速度计在儿童体力活动测量中的应用

加速度计是一种客观测量体力活动的工具,因其小巧轻便且不受受试者回忆准确性和认知水平的限制,近年来在儿童体力活动测量中得到广泛应用。然而到目前为止,较少有研究关注加速度计使用方法的标准化,如加速度计的选择、采样间隔、佩戴部位、佩戴时间的确定、数据处理等。针对儿童体力活动的特点,就上述问题做一综述,以期提供一些在加速度计使用中的实用性参考。     

LivePod LP2检测人体运动中能量消耗水平的信、效度检验

加速度传感器以其轻便、客观、精确等特点,在人体体力活动测量与评价中被广泛使用。LivePod LP2是一款国产新型加速度传感器,它基于3轴加速度MEMS传感器技术,采用人体动作智能模糊识别模型和个性化能耗模型测量人体运动中的能量消耗。对LivePodLP2在测量人体运动能量消耗的信度和效度水平进行了验证。26名受试者在4个不同部位佩戴LivePod LP2,在3种速度下(4km/h、6km/h、8km/h)运动。通过计算ICC,发现其值处于0.978～0.997;采用相关分析、配对样本t检验以及Bland-Altman分析法等方法对仪器和MAXII测量数据分析表明:LivePod LP2佩戴于右侧臀部上方,在慢跑速度水平下效度水平最高。LivePod LP2可以用于记录体力活动能量消耗,在日常应用中,用户可以选择将LivePod LP2固定于腰部来监测运动能量消耗情况。     

平板运动跑台和场地环境测试走、跑运动能量消耗的比较研究

目的:通过平板运动跑台和场地两种不同的测试方法,对我国成年男性走、跑过程中的气体代谢和能量消耗进行比较。方法:15名成年男性在平板运动跑台和场地完成4.8km/h、6.4 km/h、8.0 km/h三个速度的走、跑运动,使用Cortex MetaMax 3 B测定走、跑过程中的气体代谢指标变化并进行统计分析。结果:走、跑时平板运动跑台测试和场地测试之间气体指标、心率和能量消耗指标有明显差异。两种测试方法得来的数据存在线性相关。使用ICC系数和Bland-Altman法分析表明两种测试方法有非常显著的一致性和相关性。结论:相同速度下平板运动跑台走、跑和场地走、跑的能量消耗差异显著,只有直接测量场地走、跑的能量消耗才能反映日常生活中和体育健身活动中走、跑运动的真实状况。应用直线回归分析建立了平板运动跑台测试和场地测试两种方法之间的转换推导公式,根据跑台测试结果推算场地测试耗氧量和能量消耗,但由于样本量较少,该公式还需要进一步增加样本量进行验证。     

Actigraph(GT3X)加速度计测量我国19～29岁人群身体活动能耗的效度研究

加速度计是身体活动及其能量消耗监测最常用的客观测量手段之一,自带多个能耗算法方程供用户选择.Actigraph(GT3X型)加速度计的分析软件自带有5个适用于成年人的能耗算法,主要是探讨各能耗算法方程测量我国19～29岁人群运动能耗的有效性.受试对象的年龄为24士5岁,包括14名男性与6名女性.受试者佩戴GT3X加速度计,在跑台上分别完成4 km/h、5.6 km/h、6.4 km/h、7.2 km/h以及8km/h速度的走跑运动各5min.间接测热法的能耗值为效标值,对算法方程的有效性采用Pearson相关、单因素方差、配对t经验以及Bland-Altman点图等方法进行分析.结果发现:能耗算法与间接测热法显著相关,r为0.66～0.97(P≤0.01).配对t经验发现除Williams work-energy算法以外,其他能耗算法都是以低估为主,但具有相对稳定的系统误差.结论认为,Freedson VM3 Combination (2011)方程更适合我国年轻人群的运动能耗预测.     

跑台上走、跑能量消耗与运动速度的相关关系研究

目的:研究走、跑模式下健康成年男子单位时间单位体重的能量消耗与运动速度的相关关系以及单位距离单位体重的能量消耗与运动速度的相关关系;探讨相同速度走、跑两种不同的运动模式下能量消耗特征;方法:19名男性大学生作为研究对象。使用跑台控制速度,采用走、跑两种运动模式,每一速度至少测试6min,以速度递增的方式进行测试,走、跑模式转换时休息至安静状态。使用VO2000测试安静以及运动中的气体代谢参数,PO-LAR表测试心率;结果:建立走模式以及跑模式下的能量消耗与速度之间的拟合方程;单位时间单位体重的能耗与走速二次曲线拟合方程的复相关系数r2=0.88;单位时间单位体重的能耗与跑速线性拟合方程的复相关系数r2=0.72;两条拟合曲线的交点坐标为(2.35m/s,141.7cal/kg/min);在测试速度范围之内,同等速度下走与跑的单位时间的能耗具有显著性差异(P<0.01),跑的能耗显著大于走的能耗。单位距离单位体重的能耗与走速的2次拟合曲线的复相关系数r2=0.98,曲线最低点的坐标为(1.14m/s,0.553cal/kg/m),单位距离单位体重的平均能耗与跑速拟合曲线的复相关系数r2=0.68;结论:1)单位时间单位体重的能耗与走速呈二次曲线关系,单位时间单位体重的能耗与跑速呈线性递增关系;2)单位距离单位体重的能耗与走速呈"U"型曲线关系;单位距离单位体重的能耗与跑速呈线性递减趋势,说明在一定速度范围内随着跑速的增加单位距离单位体重的能耗降低。     

4 种运动传感器测量身体活动能耗的有效性研究

Actigraph(GT3X)加速度计、LivePod iMate能耗仪、AM-120与HJ-302计步器均应用了三维运动传感技术,可用于日常身体活动与运动能耗的监测.以我国的年轻成人为受试对象,年龄为(24±5)岁,包括14名男性与6名女性.受试者佩戴4个运动装置的同时,在运动跑台上分别完成4、5.6、6.4、7.2、8 km/h不同强度的走跑运动各5 min.以间接测热法的能耗值作为效标,采用Pearson相关、单因素方差以及配对T检验等分析方法,对4种运动传感器进行效度研究.结果发现:Actigraph加速度计的能耗值以低估为主,但在不同运动强度上有较低的系统误差水平;LivePod iMate能耗仪与HJ-302计步器也以低估为主,但前者随运动强度增大低估水平增加,后者则相反;AM-120计步器在6.4 km/h速度以下低估,7.2 km/h时开始变为高估.结论认为,GT3X加速度计具有较高的效度水平,而其他3种运动传感器系统误差较大,应用时可依据需要进行选择.     

基于三轴加速度传感器的大学生体力活动能量消耗模型研究

针对中国大学生人群,选择7项日常体力活动方式,通过三轴加速度传感器监控,构建不同类型运动项目的能量消耗预测模型。研究结果表明：（1）通过佩戴传感器,可以有效对运动过程进行记录,每种运动形式特征明显。（2）不同类型的运动之间具有显著性差异,同一种运动方式不同速度之间没有差异,说明传感器可以有效区分运动类型。（3）将加速度值进行分析,构建基于垂直加速度Vcz和综合加速度值VM的能量消耗模型,分别为：W/min=-9.173+0.004×ACz+1.09×Sex+0.241×BMI+0.060×HR,W/min=-12.57+0.008×VM+0.921×SEX+0.242×BMI+0.053×HR （M=1,F=0）。（4）通过回带验证,两个能量消耗方程均有很好的拟合度,预测结果与实际值很接近。     

加速度传感器测量不同速度运动时能量消耗的研究

目的验证RT3三轴加速度传感器和Actigraph单轴加速度传感器测量不同速度步行或跑步时能量消耗的精确度。方法受试对象为南京体育学院大学生20名,男女各10名。受试者同时佩戴RT3加速度传感器和Acti-graph加速度传感器在跑台上分别以3.2 km/h、4.8 km/h、6.4 km/h、8.1 km/h、9.7 km/h的速度完成800 m步行或跑步。以间接测热法测量不同速度步行或跑步时的实际能量消耗。结果 5种速度步行或跑步时,当速度为3.2km/h、4.8 km/h、6.4 km/h时,RT3三轴加速度传感器能够相对准确测量能量消耗,而当速度为8.1 km/h、9.7 km/h时,该传感器测量能耗值与实际能耗值比较,差异具有显著性,因而不能准确测量这两种速度时的能量消耗;当速度为3.2 km/h、4.8 km/h、6.4 km/h时,Actigraph加速度传感器测量能耗值与实际能耗值比较,差异具有显著性,因而不能准确测量这三种速度时的能量消耗。结论无论在何种运动速度下,RT3测量能耗值均高于实际能耗值,其较适合于测量步行等中低速度体力活动的能量消耗;Actigraph测量能耗值均低于实际能耗值,其较适合于测量跑步等较快速度体力活动的能量消耗。     

基于GPS与加速度计的儿童青少年体力活动空间特征追踪研究

目的:通过佩戴GPS定位器和体力活动加速度计对儿童青少年进行四周体力活动追踪,分析儿童青少年日常体力活动空间半径,为适宜步行缓冲区尺寸大小提供建议,验证当前普遍采用的儿童青少年一周体力活动数据的采集是否能够全面地反映其日常活动空间特征。方法:选取上海市杨浦片区小学四年级到高二共121名受试者(9-17岁)参与测试,佩戴GPS定位器和体力活动加速度计四周,检测样本人群体力活动发生场所位置的经纬度以及体力活动强度的大小,并将中高强度体力活动数据和GPS定位器数据匹配,确定中高强度体力活动场所的位置。从而分析中高强度体力活动发生场所的空间特征,并且通过经纬度坐标算出中到大强度体力活动发生场所距离家和学校的距离。结果:根据GPS与加速度计数据筛选原则,有效样本共52名(男生,27名;女生,25名)。上学日受试者中高强度体力活动多集中在学校、通勤路径,而周末则集中在运动场所/锻炼设施、沿街道的出行活动轨迹和小区。距离小区和学校600米范围内集中了受试者人群多数的体力活动定位点,一周的追踪测试结果和四周追踪测试结果无显著差异。结论:建议今后有关儿童青少年体力活动干预多围绕小区及周边进行,针对儿童青少年公共服务设施的配置标准以及环境评估建议以600米作为缓冲距离,类似的研究建议可采用一周的测试。     

便携式与固定式气体代谢仪测试效果的比较研究

目的:对Cortex MetaLyzer 3B与Cortex MetaMax 3B测试气体代谢和能量消耗数据进行对比,以期对便携式与固定式气体代谢仪测试效果之间的差别进行评价。方法:15名成年男性在跑台完成2次4.8 km/h、6.4 km/h、8.0 km/h 3个速度的走跑,使用CortexMetaLyzer 3B与Cortex MetaMax 3B分别测定其运动过程中的气体代谢指标并进行统计分析。结果:1)便携式仪器测试组的摄氧量、通气量均高于固定式仪器测试组数据,且走跑时摄氧量增加有非常显著的差异;2)安静状态下心率和能量消耗无差别,走跑时便携式测试组心率和能量消耗均高于固定式测试组;3)两组测试数据存在线性相关;4)使用ICC系数和Bland-Altman法统计分析表明,两组测试数据有非常显著的相关性和一致性。结论:1)便携式气体代谢仪(MetaMax 3B)与固定式气体代谢仪(MetaLyzer 3B)对于运动时摄氧量、CO2呼出量的检测结果有显著差异;2)应用直线回归分析为两仪器测量数据的转换提供简便的公式。但由于样本量较少,该转换关系还需要进一步增加样本量进行验证。     

三维加速度counts估算不同步速能量消耗应用初探

以间接热测定法为标准,探索counts与能量消耗之间的关系,建立基于三维加速度counts能耗推算方程,寻求不同强度身体运动的counts切点。实验选取115名受试者,佩戴Cortex-3B便携式气体代谢分析仪与ActiGraph GT3X三轴加速度计,分别采用4.8km/h、5.6km/h、6.4km/h、7.2km/h、8.0km/h、8.8km/h步速。结果认为:不同步速下合矢量counts性别间差异不显著;不同步速下体重组别合矢量counts差异无统计学意义;身高、去脂体重与VO2、MET相关性较低,而性别、BMI都在0.2左右水平上显著相关;将BMI与性别引入推算方程,有效提高了counts预测能耗的准确性。     

中长跑技术特征与运动能耗相关性实验分析

目的研究中长跑运动过程中其技术特征与运动能量消耗之间的关系。方法采用实验法、比较分析法、数理统计法,对六名中长跑运动员2 000m距离跑进行全程技术特征捕获和气体代谢监测。结果前程启动后保持较好的竞速状态,进入中程前后(800m),速度出现最小值,800m距离速度最慢,后程速度保持都较好。不同阶段平均速度与能量消耗整体相关程度大小排序为前程>后程>中程。总净能耗与步长呈低度负相关,与步频呈中低度正相关,与重心合速度及水平速度呈低度负相关,重心起伏距离与总净能耗、运动时净能耗及恢复期能耗呈中度负相关,躯干倾角与运动时净能耗呈中度相关,总净能耗与腾空时间表现出高度负相关,与单支撑表现出低度正相关,而且与腾空时间和单支撑时间的比值呈中度负相关。结论呼吸交换率变化特征基本能够表现个体运动速度特征和个体乳酸阈特征;运动总成绩及速度分配特征与能量消耗的相关影响程度较大;能量消耗与运动学参数存在相关性。     

发展基本身体活动能力练习方法三则——以球类项目运动发展跑跳投能力为例

<正>基本身体活动能力是学生在日常生活和社会实践活动中所必需的、基本的身体运动技能,其主要包括走、跑、跳、投、钻、攀等能力。笔者尝试将基本身体活动能力中的跑与足球传接球练习,跳跃与篮球抢球,投掷与手球射门、足球掷界外球等技术相融合发展,旨在通过创设基于球类运动项目特征的学练情境,设计针对性的练习方法,达到在球类教学过程中潜移默化地发展学生基本身体活动能力的目的。一、发展“跑”能力的练习练习1：侧身跑——足球行进间传接球练习。     

加速度计测量体力活动的算法研究进展

近年来,由于加速度传感器设备、算法体系的快速发展,它被广泛应用在体力活动(Physical activity PA)研究中,以感应、记录、存储机体活动原始数据信号,采用不同算法处理数据信号进而评估机体的能量消耗。为了客观准确评价体力活动能量消耗(physical activity energyexpenditure PAEE),对原始数据信号进行滤波处理、改变counts值切点、回归分析以及动作识别等不同方法计算PAEE监测体力活动。结合多种分析方法处理counts值,促进了体力活动研究的发展,欲更准确评价PAEE需要从多个独立的分析方法向多种方法的协同分析转变。采用文献资料法,对加速度传感器的发展和不同的算法进行比较综述,以期为后续的研究提供参考。     

基于神经网络的人体100 m跑运动能力综合评价

针对现有人体运动能力评价方法的不足,提出基于人工神经网络的人体100 m跑运动能力综合评价方法,并结合30名12～17岁少年男性运动员的各项测试指标及100 m跑专项成绩建立人体运动能力的神经网络评价模型.将各项测试指标值经过归一化后作为网络输入,人体100 m跑运动能力(由100 m跑运动成绩评定)作为网络输出,利用训练好的网络模型进行100 m跑成绩预测,得到了较好的预测结果.     

30-50岁超重人群走跑减肥运动处方的定量研究

目的:研究30-50岁男女超重人群每周减脂0.5㎏、采用不同走跑方式运动的减肥运动处方。方法:32名受试按年龄和性别分组,分别采用慢跑、快走、走跑交替的方式运动,每次运动的能耗为500kcal,采用气体代谢的方法进行能量消耗测定,同步记录运动强度和运动量参数。结果:1、如果采用走跑交替的方式运动,30-40岁(41-50岁)男女每次运动的时间分别为53min、58min(60、72),距离为6210m、6063m(6808、7201),总步数为7417步、8189步(8235、9764);若以慢跑方式运动,则30-40岁男女每次运动的时间分别为43min、50min,距离为5903m、5899m,总步数为6798步、7875步;如果以快走的方式运动,则41-50岁男女每次运动时间分别为73min、87min,距离为7472m、7457m,总步数为9180步、11580步。2、步频、每分能耗与脂肪供能比例呈负相关,运动时间与脂肪供能比例、步频与每分能耗呈正相关。3、不同性别、不同走跑方式下的每分能耗不同,减肥人群可据此安排自己个性化的减肥运动处方。结论:本研究制定了30-50岁超重男女的走跑减肥运动处方,并能依照个体情况制定个性化的减肥运动方案。     

3～4岁幼儿大肌肉动作发展的干预研究

目的探讨32周不同模式体育教育活动对3⁴岁幼儿大肌肉动作过程与动作绩效的影响。方法采用威廉姆斯学前儿童动作发展检查表与动作测量法,测量40名34岁幼儿大肌肉动作过程与动作绩效的影响。方法采用威廉姆斯学前儿童动作发展检查表与动作测量法,测量40名3⁴岁幼儿走、跑、跳、投、接动作。结果与结论实验后,实验组幼儿的跑、跳、左右交换跳、单脚跳、投掷、接等动作过程问题人数比的降低幅度明显大于对照组;实验组和对照组的30m直线走、20m跑、30″双脚跳、3m单脚跳、双脚交替上48级楼梯、单脚站立、双手抛球、单手投沙包成绩均高度显著优于实验前(p<0.01);实验组的各项成绩高度显著优于对照组(p<0.01);男生30″双脚跳、单手投沙包的成绩显著优于女生(p>0.05)。以动作为主的体育教育活动有效降低了34岁幼儿走、跑、跳、投、接动作。结果与结论实验后,实验组幼儿的跑、跳、左右交换跳、单脚跳、投掷、接等动作过程问题人数比的降低幅度明显大于对照组;实验组和对照组的30m直线走、20m跑、30″双脚跳、3m单脚跳、双脚交替上48级楼梯、单脚站立、双手抛球、单手投沙包成绩均高度显著优于实验前(p<0.01);实验组的各项成绩高度显著优于对照组(p<0.01);男生30″双脚跳、单手投沙包的成绩显著优于女生(p>0.05)。以动作为主的体育教育活动有效降低了3⁴岁幼儿大肌肉技能的问题出现率;有效提高了大肌肉动作能力。双脚跳与单手投掷能力提高的效果更大。     

军事五项体能性项目特征及我国男团实现世锦赛十五连冠的施训对策研究

目的:探讨军事五项中体能性项目的施训对策及其对实现男子团体十五连冠的重要意义。方法:分析体能性项目障碍跑与越野跑对军事五项整体的贡献率,提出障碍跑与越野跑的施训策略。结果:体能性项目障碍跑与越野跑两项之和的贡献率占军事五项整体的55.05%;其施训对策包括建立体能选材模型,研究项目特征,并根据项目特征加强速度、耐力、力量训练,同时进行全方位保障。结论:以体能性项目障碍跑与越野跑为重点是军事五项训练的指导思想,对实现男子团体十五连冠起核心作用。     

基于成分数据分析的青少年24 h活动行为与体质关联的研究

目的：基于成分数据分析方法,解决24 h活动行为“定和限制”所带来的共线性问题,探究青少年不同强度身体活动、静坐行为与睡眠对体质指标的综合影响。方法：以241名初中生为研究对象,采用ActiGraph GT3X+加速度计测量日常活动行为,并进行体质测试。通过成分数据分析方法,综合分析24 h活动行为与体质的关联,并采用成分等时替代模型,进行行为之间的10 min等时替代分析,以将不同行为对体质的影响效应定量化。结果：中高强度身体活动（moderate-to-vigorous physical activity, MVPA）与体质总分、50 m跑表现、长跑表现和跳远成绩呈正相关;低强度身体活动（light physical activity, LPA）则与这些指标呈负相关,但其与肺活量呈正相关。静坐行为（sedentary behaviour, SB）与多数体质指标呈负相关,睡眠时间与体质总分、坐位体前屈、跳远、仰卧起坐和长跑表现呈正相关。成分等时替代分析显示：10 min SB或LPA替代同等时间的MVPA产生的不利效应均远大于10 min MVPA替代相应行为所产生的有益效应（体质总...     

运动员语音音强特征诊断运动疲劳的探索性研究

提高大运动负荷的训练效率需要准确的运动疲劳状态判断.语音音强特征能够表现运动员的疲劳信息,通过语音信号处理、神经网络建模、灰色关联分析等手段,表明语音音强特征作为运动疲劳判断手段具有可行性.建立了运动疲劳神经网络诊断模型,对语音音强数据进行学习和归纳,确定了语音音强特征与运动疲劳状态之间的模式.模型诊断与定性判断的比较结果表明:对于运动疲劳状态判断,音强特征具有较好的判断等级区分度.建议教练员把直觉判断与音强特征结合起来.町以提高对运动疲劳状态判断的效果.