基于成分数据分析的24 h活动与儿童基本动作技能的关系

摘要：采用成分数据分析方法探究儿童24 h活动与基本动作技能的关系，以及24 h活动时间之间重新分配与基本动作技能的“剂量-效应”特征。对浙江省金华市327名6～10岁儿童展开横断面调查，采用加速度计测量24 h活动，采用大肌肉动作发展测试第3版测量FMS，运用成分数据分析方法分析24 h活动时间占比、重新分配与基本动作技能的关系。结果显示：（1）控制年龄、性别和身体质量指数后，中高强度身体活动时间占比与儿童的FMS显著正相关（β=4.155，P<0.01），久坐行为时间占比与FMS显著负相关（β=-6.926，P<0.01），睡眠和低强度身体活动时间占比与FMS均无显著相关。（2）MVPA替代其他行为（LPA、SED、睡眠）可显著提升儿童FMS水平，反之则降低，且两者之间的相互替代具有不对称性；睡眠替代SED也会提升FMS水平，反之则降低；在所有替代中，MVPA替代SED对FMS的促进效应最佳。（3）睡眠时间占比以及与MVPA之间的相互替代与操控技能正相关，与位移技能无显著性相关；同时，MVPA与其他行为之间的相互替代对于操控技能的影响均高于位移技能。研究认为：学校与家庭应关注儿童24 h活动整体效应，减少久坐代之以MVPA活动，或提高活动强度促成LPA与MVPA的转换，同时减少久坐从而保证充足睡眠，并应更注重于儿童操控技能的24h活动干预。

关键词：身体活动；久坐行为；睡眠；基本动作技能；成分数据分析方法；儿童

中图分类号：G804.49 文献标志码：A 文章编号：1006-7116（2023）01-0137-08

The association between 24h movement behaviors and fundamental motor skills of

children based on compositional data analyses

QIU Yanping¹，WANG Lijuan¹，ZHOU Yulan²，CHEN Huan¹，LIANG Guo¹

（1.School of Physical Education，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China；

2.School of Physical Education and Health，Zhejiang Normal University，Jinhua 321004，China）

Abstract： To explore the relationships between 24-hour movement behaviors and Fundamental Motor Skills （FMS） using compositional data analyses among children， and the "dose-effect" characteristics of the reallocation between them. A cross-sectional study was conducted on 327 primary school students aged 6～10 years old in Jinhua. Accelerometer and Test of Gross Motor Development-3 （TGMD-3） were used to measure time spent in 24-hour movement behaviors and FMS， respectively. Compositional data analyses were used to analyze the relationship of FMS with the reallocation of time spent 24-hour activity. Results show that：（1） After controlling the sex， age and BMI， time spent on moderate-to-vigorous physical activity （MVPA）（β= 4.155， P <0.01） was positively associated with FMS， while the time spent on sedentary behavior （SED）（β=-6.926， P<0.01） was negatively associated with FMS in children. Sleep duration （P>0.05） and light-intensity physical activity （LPA）（P > 0.05） were not significantly associated with FMS. （2） The reallocation of time from other behaviors （LPA， SED， sleep） to MVPA can significantly improve FMS. On the contrary， the reallocation from MVPA to other behaviors （LPA， SED， sleep） can significantly reduce FMS. The associations between the reallocation between MVPA and other activities were asymmetrical. The reallocation from SED to sleep improve FMS significantly. The reallocation from SED to MVPA had the best promoting effect on FMS. （3） The proportion of sleep duration and the reallocation between sleep duration and MVPA were positively correlated with object control skills， but not with locomotion skills. At the same time， the influence of MVPA and other behaviors on object control skills is higher than that of locomotion skill. Conclusion will be that： Schools and parents should pay attention to the effect of children's 24-hour activities. Reallocating SED to MVPA or sleep， and reallocating LPA to MVPA will improve the FMS. More attention should be paid to the intervention of 24-hour activities on children's object control skills.

Keywords： physical activity；sedentary behavior；sleep；fundamental motor skills；compositional data analysis；children

基本动作技能（Fundamental Motor Skills，FMS）是人体基本动作的协调运用能力，包括位移技能（身体从一个地方移动到另外一个地方的能力，如走、跑、跳等）和操控技能（身体通过控制某种器械进行运动的能力，如拍球、接球、踢球等）^[1-2]。FMS是专项运动技能的基础，大量研究证明儿童阶段FMS的良好发展可以推动其身体活动参与^[3-4]、促进体质健康^[5]、提高儿童的认知功能与学业成绩^[6]，并影响其成年后的社会适应能力^[7]。2022年教育部印发《义务教育体育与健康课程标准（2022年版）》^[8]，明确将FMS纳为义务教育阶段体育与健康课程主要内容。然而，过往研究发现我国儿童的FMS水平较低^[3，9]，因此探索了解我国儿童FMS的影响因素对于促进其发展至关重要。

国内外研究针对儿童身体活动和久坐行为（Sedentary Behavior，SED）与其FMS的独立关系进行分析，发现这些行为与FMS紧密相关^[3，10-11]，而睡眠也被认定和动作技能的学习相关^[12-13]。近10年，部分学者对这种独立关系研究范式提出质疑，认为：低强度身体活动（Light-Intensity Physical Activity，LPA）、中高强度身体活动（Moderate-to-Vigorous Physical Activity，MVPA）、SED与睡眠时间构成一天24 h，称为“24 h活动行为”（24 h Movement Behavior）；24h活动行为之间相互依赖，一种活动时间（如身体活动）的变化必然导致另一种或多种活动时间（如SED或睡眠）的补偿性变化。从单一维度探讨这些行为的效应，可能使其与效应指标之间的关联产生偏差，建议应考虑各种行为之间的内在联系并分析其对个体FMS产生的综合效应^[14-15]。

然而，从数据特征看，24 h活动数据属于成分数据，即含有多个分量（LPA、MVPA、SED、睡眠），各分量为非负数且总和为定值（24 h）^[15]。运用传统统计学方法对此类数据进行分析时往往忽略“定和限制”特性，导致分析结果出现多重共线性问题^[16]。为此，英国学者Chastin等^[14]将成分数据分析方法（Compositional Data Analysis）运用于健康研究中，通过成分数据之间的等距对数比转换为时间占比，解决成分数据间的共线性问题，从而了解不同行为的时间占比以及时间重新分配与健康结局变量的关系。此分析方法在近5年开始运用于24 h活动的效应研究中，目前仅两项研究运用此方法探讨24 h活动行为与学龄儿童动作技能之间的关系：Burns等^[17]分析美国儿童校内MVPA、LPA、SED与粗大动作技能之间的关系，结果显示MVPA时间占比与FMS正相关，且其效应主要体现在儿童的操控技能发展上。Smith等^[18]探讨英国与伊朗学龄儿童MVPA、LPA、SED、睡眠与FMS的关系，发现MVPA、LPA时间占比与FMS显著正相关，SED、睡眠的时间占比与FMS显著负相关，将10 min睡眠替代SED提高了FMS水平，反之则降低了FMS水平。

本研究聚焦于浙江省金华市儿童的FMS及其亚类（位移技能与操控技能），使用成分数据分析方法，探讨MVPA、LPA、SED、睡眠的时间占比与FMS总分、位移技能、操控技能的关系，分析MVPA、LPA、SED和睡眠之间进行10 min时间重新分配对FMS总分、位移技能、操控技能的影响，探究MVPA、LPA、SED和睡眠时间持续分配与FMS总分、位移技能、操控技能之间的“剂量-效应”特征，旨为我国儿童FMS发展与干预提供参考，为我国24 h活动指南制定提供科学依据。

1 研究对象与方法

1.1 测量对象

本研究采用大肌肉动作发展测试第三版（Test of Gross Motor Development-3，TGMD-3）测量FMS，运用Actigraph GT3X型人体运动能耗监测仪（简称加速度计）测量MVPA、LPA、SED和睡眠时长。采用随机抽样方法在浙江省金华市2个城区（婺城区和金东区）随机选取3所小学，由于TGMD-3专门用于评估3～10岁儿童的FMS^[19-20]，故本研究的目标样本是6～10岁学生。因此，小学六年级学生因年龄普遍在10岁以上予以排除，从1～5年级每个年级随机抽取1个班级，邀请班级里所有年龄在10岁或以下学生共581名进行测试。按照自愿参与原则，每位学生家长均需签署知情同意书，共497位学生同意参与研究。排除11名存在心血管相关疾病、身体残疾、智力障碍的学生，最终486名学生参与本项研究，测试工作在2022年3月进行。

首先，本研究运用Actigraph GT3X型加速度计测量学生为期一周的24 h活动。每天不少于16 h的佩戴时间记录为一个有效日，1周至少佩戴3个有效日（2个上学日+1个周末日）为有效数据^[21]。在486名受试学生中，344名学生的测试数据为有效数据，有效率为70.78%。随后，对这344名学生进行FMS测试，327名完成测试，其中男生167名（51.1%），女生160名（48.9%），受试学生年龄分布于6～10岁，平均年龄为（8.53±1.34）岁。最后，采用标准身高体重测量仪测量受试学生的身高体重，计算每位受试对象的身体质量指数（Body Mass Index，BMI），得出受试者BMI均值为（16.97±2.69）kg/m²。