系数和截距同样有统计学意义 (P 0. 01) , 方程的复相关系 数达到 0. 8, 而女性该方程身高偏回归系数无统计学意义, 方 程的复相关系数也仅有 0. 48。 不同性别方程呈现一定差异, 其原因有待进一步研究, 总体而言, 男性的推算方程较女性 更有意义。 4. 3推算一日总能量消耗的公式

　　程, 以期为进一步开发计步器功能, 指导人们通过体力活动 实现目标活动量提供参考依据。

　　速度 锁骨中线计 腋前线计步 实际 锁骨中线处 腋前线处计 (km h) 步器计数 器计数 步数 计步器计数 步器计数与

　　从表 3 显示的步行代谢情况显示, 随着速度加快, 心率、 耗氧量、呼吸商、单位能耗均逐渐增加, 表明心肺功能随着运 动强度增加而逐步提高以适应代谢需要。 5 种速度下, 完成 800 m 稳态匀速步行总能量消耗差异有统计学意义, 组间比 较同样有统计学意义, 其中, 4. 8 km h 步行能量消耗最少, 可能与正常步行是耗能最少, 最经济的活动有关, 3. 2 km h 步行由于速度较慢, 显著延长了完成同样距离步行的时间, 能量消耗相对 4. 8 km h 是增加的, 由快走 (6. 4 km h) 到慢 跑 (8. 1 km h) , 总能量消耗增加最明显, 其原因可能是慢跑 是一种全身运动, 全身肌肉动员较多, 因此, 能量消耗较多, 快走则属于以下肢为主的运动有关。当速度由慢跑增加至中

　　一书提出的每天通过体力活动多消耗150 kcal 热量的目标活 动量[7], 以 5 种速度步行时, 需要的时间及相应计步器计数。 本研究采用中国成年人平均体重进行计算[13]。 由表 7 可见, 若以 3. 2 km h 速度散步时, 需要接近 1 h, 快走 (6. 4 km h) 需要30 m in, 慢跑 (8. 1 km h) 或中速跑 (9. 7 km h) 则需要大 约 15 m in 左右。 这与《体力活动与健康》中建议的快步走 30 m in, 慢跑 15 m in 基本一致。 计步器计数则随着步行速度加 快, 逐步减少, 9. 7 km h 速度下, 同样消耗 150 kcal 热量, 计 步器计数只有 3. 2 km h 的一半, 由此提示即使步数偏少, 也 不能完全断定体力活动较少或缺乏中高强度体力活动, 因 为, 计步器不能用于判断活动强度, ROW LAND S[14] 的研究 也表明计步器无法提供关于活动强度方面的信息。 4. 2推算步行能量消耗的公式

　　身体活动, 也是指在基础代谢 (BM R ) 的水平上, 身体能量消 耗增加的活动。规律地参加体力活动是健康生活方式的重要 组成部分。 大量的流行病学研究已经证实, 体力活动不足是 健康的重要独立危险因素之一, 体力活动不足与心血管疾 病、2 型糖尿病等慢性疾病及肥胖等的发生密切相关。 步行 是人们日常体力活动最主要的方式, 步行的能量消耗通常不 便计算。 计步器是一种简便实用的体力活动测量工具, 其工 作原理是感应垂直加速度, 当人们以正常的步速行走时, 计 步器能够比较精确地记录下行走的步数。 一般而言, 计步器

　　11 每种类型活动能量消耗= 该类型活动能量消耗标准 (kcal kg 15 m in) ×该类型活动总时段 (个) ;

　　21 一天总能量消耗= 2 9 种类型活动能量消耗。 在进行日常体力活动测试期间, 要求受试者不改变生活 习惯。

　　2. 3统计方法 数据统计采用SA S 8. 0 统计软件, 采用均数和标准差 (X

　　±S) 对各变量进行描述。 采用单因素方差分析比较 5 种速度 下, 计步器计数、实际步数、步幅、步频和代谢水平差异, 采用 t 检验比较不同性别间各指标差异, 采用多元线性回归, 采用计步 器计数等参数推导步行能耗、一日总能耗的方程。

　　30 人全部完成测试。 男、女间各指标差异均有统计学意 义, 男生身高、体重、下肢长均高于女生, 女生体脂率高于男 生 (表 1)。

　　速跑 (9. 7 km h ) 时, 总能量消耗减少, 虽然中速跑单位时间 能量消耗增加较多, 但由于同样距离下运动时间显著缩短, 总能量消耗相对减少。本研究提示, 在完成相同距离步行时, 运动强度 (速度) 不同, 总热量消耗不完全一致, 热量消耗不 仅与单位能耗有关, 运动时间也是重要的因素。具体而言, 慢 跑能量消耗大于快走, 虽然快步走以其安全性、实用性常常 被推荐为中老年人最佳运动方式之一, 但仍不可忽视慢跑能 量消耗较多这一特点, 尤其是在减肥运动中, 慢跑比快走消 耗了更多热量。M ET 也是评价代谢水平的重要指标, 按照与 美国疾控中心 (CDC ) [11] 制定的标准, 小于 3M ET s 是低强度 活动, 3～ 6 是中等强度活动, 大于 6M ET s 是大强度活动, 根 据此标准, 3. 2 km h、4. 8 km h 基本属于低强度活动, 6. 4 km h 属于中等强度活动, 8. 1 km h、9. 7 km h 属于大强度 活动。CDC 制定的主观疲劳感觉 (R PE ) [12]标准是, 小于12 为 低强度活动, 12～ 14 为中等强度活动, 大于 14 为大强度活 动, 根据该标准, 3. 2 km h、4. 8 km h、6. 4 km h、8. 1 km h 均属于低强度活动, 9. 7 km h 属于中等强度活动, 上述结果 说明, 代谢水平与主观疲劳感觉不完全一致。因此, 在衡量步 行强度时, 应当注意将客观指标与主观感觉结合分析。

　　放置位置不同对步数记录无影响。随着速度加快, 步频加快, 步幅加大, 单位能耗增加。但在完成相同距离步行时, 运动强 度 (速度) 不同, 总热量消耗不完全一致, 能量消耗不仅与单 位能耗有关, 运动时间也是重要的因素。

　　采用标准方法测试身高、体重、腰围、臀围、下肢长 (髂前 上棘至地面距离)、上臂部皮褶厚度、肩胛部皮褶厚度, 计算 BM I(体重 身高2)、W HR 指数 (腰围 臀围)、体脂率。体脂率 计算采用如下方法[ 1 ]:

　　男性和女性各方程均有统计学意义 (P 0. 01) , 各偏回 归系数和截距同样有统计学意义 (P 0. 01) , 方程的复相关 系数分别为 0. 72 和 0. 65, 男、女差别总体不大。

　　本 研 究 显 示, 每 日 步 数 与 每 日 能 量 消 耗 相 关 系 数 为 0. 641, 达到中度相关, 这与多数研究结果相似。 研究[15220] 表 明, 计步器与能量消耗的相关系数约为 0. 68, 范围是 0. 46～ 0. 88不等。计步器计数与能量消耗的相关性由于采用不同能 量消耗测定法而有所不同, 计步器与采用心率计算能量消耗 的相关性从0. 46～ 0. 88 不等, 与间接热量测定法计算的能量 消耗相关性从0. 49～ 0. 81 不等[9]。自我回顾的体力活动与计 步器的相关系数为0. 33, 范围从0. 02～ 0. 94 不等[4, 16, , 21223 ] 其 相关系数的大小取决于采用的问卷类型, 个人评价, 问卷方 式以及计步器的输出结果。本研究采用体力活动日记能够比 较精确地计算一天能量消耗, 因此, 基本达到与采用客观方 法 (心率、间接热量测定法) 一致的相关系数水平, 同时也说 明计步器计数能够大致反应活动量和能量消耗水平, 根据计 步器计数推算 1 日能量消耗具有一定的理论基础。 1 日能量 消耗除与反映体力活动水平的计步器计数有关外, 还与基础 代谢、食物特殊动力效应、精神活动、环境温度等有关[24]。 本 研究无法涉足食物特殊动力效应、精神活动、环境温度等参 数, 因此, 主要研究了体力活动与基础代谢两个最为重要的 决定一日能量消耗的因素。 由于基础代谢与体表面积成正 比, 本研究采用了Steven son 公式[24]计算体表面积: 体表面积

　　经检验, 该方程有统计学意义 (P 0. 01) , 各偏回归系数 和截距同样有统计学意义 (P 0. 01) , 方程的复相关系数达 到 0. 71, 说明一日计步器计数、体表面积均有意义, 且该方程 较好解释了一日总能耗。 若将不同性别分别予以推导, 分别 得到以下两个方程:

　　米乐M6 M6米乐

　　米乐M6 M6米乐

　　经检验, 该方程有统计学意义 (P 0. 01) , 各偏回归系数 和截距同样有统计学意义 (P 0. 01) , 方程的复相关系数达 到 0. 76, 说明步频、身高、体重、时间 4 个自变量均有意义, 且 该方程较好解释了步行能量消耗, 具有较大应用价值。 若将 步幅设为自变量增加入方程, 经统计, 步幅偏回归系数无统 计学意义, 且方程复相关系数基本无变化, 说明步幅与步行 能量消耗关系不大。

　　的输出结果即累计步数。本研究即运用计步器测量步行和日 常体力活动, 并采用气体代谢分析方法, 研究了不同速度下 步行的能量消耗, 采用体力活动日记推算1 日总能量消耗, 进 而推导出根据计步器参数推算步行能耗和 1 日总能耗的方

　　还与运动强度、运动时间、身体形态等因素有关。 因此, 若只 将计步器计数设定为自变量, 无法反映步行特征, 而步频较 好反映了运动强度。本研究所采用的D igi2W alker 200 型计步 器计时功能, 因此, 无法直接采集步频信息, 可考虑在未来计 步器中增加计时功能, 则可方便地测量步频这一重要参数。 本研究将经过推算得到的步频参数, 反映身体形态的身高、 体重参数以及时间参数设定为自变量, 将能量消耗设定为因 变量, 得到如下系列方程。若不考虑性别因素, 根据步频等参 数推算步行能量消耗的方程为:

　　和 9. 7 km h 的测试, 避免疲劳影响测试结果。 2. 2. 3日常体力活动测试

　　每位受试者发放D igi2W alker 200 型计步器一个, 佩带一 周 (7 天) , 将计步器固定于为平肚脐锁骨中线处。 要求受试 者早晨起床即佩带计步器并回零, 直至晚上睡觉前取下并记 录计步器计数, 除洗澡、游泳、睡觉外, 全天佩带。 每日填写 Bouchard 体力活动日记, 该体力活动问卷由加拿大L aval 大 学运动科学实验室研制[6], 原为3 日体力活动回忆, 由于其填 写方式是回忆每日 24 h 活动情况, 故本研究将其延伸为 7 日 体力活动回忆, 不影响其实际实用。 该问卷要求受试者填写 每 15 m in 的活动, 全天24 h 共96 个时段的活动, 该问卷将活 动共分为 9 类, 分别是身体平躺, 坐位活动, 站立低强度的活 动, 低强度的工作活动, 低强度的体育休闲活动, 中等强度的 工作活动, 中等强度的体育休闲活动, 高强度的工作活动和 体育休闲活动, 每类活动均有能量消耗标准和常见活动形式 举例, 便于受试者将活动进行归类并计算每种类型活动相应 能量消耗、一天总能量消耗。 计算公式为如下:

　　通过上述公式推导, 建议未来可考虑将身高、体重、时间 等参数设定入计步器程序, 则可自动计算某一时段步行能量 消耗, 甚至1 日的能量消耗。也有学者认为[25], 计步器所能提 供的信息中, 最准确的仍然是步数, 用计步器估算步行距离、 能量消耗存在误差, CROU T ER [2] 的研究也认为, 计步器输 出结果中最准确的是步数, 其次是步行距离, 准确性最差的 是推算能量消耗。 其原因可能是早期研究仅仅采用步数推 算, 不仅未考虑步行快慢, 也未考虑身体形态因素, 单纯采用 步数一个变量时显然存在明显误差。 本研究所推导的方程, 充分考虑到步行强度 (只需在计步器中增加计时功能就可自 动计算步频) , 身体形态 (身高、体重) 对能量消耗的影响, 设 定多个自变量, 提高了方程的可信度, 方程复相关系数较高 也说明了这一点。但在步行速度较慢 (低于 3. 2 km h) 时, 由 于计步器无法精确记录此时步数, 因此, 速度较慢的步行难 以准确计算能量消耗。

　　[ 13 ] 中国营养学会. 中国居民膳食营养素参考摄入量[M ]. 北京, 中 国工业出版社, 2001.

　　11 计算体密度D 男子: D = 1. 0913- 0. 0016× (上臂皮褶厚度 肩胛皮褶 厚度) ; 女子: D = 1. 0897- 0. 00133× (上臂皮褶厚度 肩胛皮 褶厚度) ; 21 计算体脂率 (% ) 体脂率 (% ) = (4. 570 D - 4. 142) ×100。 2. 2. 2步行测试 在实验室跑台上进行步行测试, 跑台为德国 h p co sm o s 公司产M ercu ry 4. 0 型专业跑台, 分别设定步行速度为 3. 2、 4. 8、6. 4、8. 1、9. 7 km h, 受试者在跑台上以该 5 种速度完成 800 m 步行或慢跑。3. 2 km h 代表慢走, 4. 8 km h 代表正常 步 速 行 走, 6. 4 km h 代 表 快 走, 8. 1 km h 代 表 慢 跑, 9. 7 km h 代表中速跑, 本研究采用的速度与国外同类研究一 致[225]。计步器采用日本Yam ax 公司产D ig i2W a lker 200 型计 步器, 将两个计步器固定在受试者身体右侧平肚脐锁骨中线 处和腋前线交点处。 首先让受试者适应跑台上步行, 然后正 式测试, 要求受试者在测试过程中以尽可能自然、放松、均匀 的步态行走。测试前将计步器回零, 完成800 m 步行后, 跑台 自动停机, 受试者停止身体移动, 记录此时计步器计数, 并填 写主观疲劳感觉 (R PE 量表)。由3 名工作人员全程记录每名 受试者在完成5 种速度步行时的实际步数, 记录保持独立, 经 分析, 3 名工作人员计数基本一致, 彼此误差极小。 根据以下 公式计算下列指标: 11 计步器误差率 (% ) = (实际步数- 计步器计数) 实际 步数×100% ; 21 步幅= 步行距离 平均实际步数; 31 步频= 平均实际步数 步行时间。 采用美国产M A X2 气体代谢系统测量步行能量消耗, 步行时佩带一密闭面罩, 通过连接面罩的管道收集受试者吸 入和呼出气体, 并通过该系统进行气体分析, 设定系统采样 频率为每10 s 采样一次。面罩佩带以舒适为度。输出结果包 括: 耗氧量 (VαO 2)、二氧化碳排出量 (VαCO 2)、呼吸商 (RQ )、心 率 (HR )、单位时间单位体重耗氧量 (m l kg m in)、总热量消 耗 (kcal) 等。 根据体重和每种速度相应步行时间推算单位时 间单位体重热量消耗 (kcal kg m in)、代谢当量 (M ET s)。 在 每次正式测试前, 首先以相应测试速度步行 2 m in, 达到热身 和提高代谢水平、心率的目的, 目的是尽可能保证正式测试 时心肺功能处于稳态。 每一速度测试后休息间隔为 10～ 15 m in, 在完成 3. 2 km h、4. 8 km h、6. 4 km h 3 个速度测试后 即更换另一名受试者完成同样测试, 再换前者完成8. 1 km h

　　摘要: 目的: 研究不同步速下行走时的能量消耗水平, 进而推导出根据计步器参数推算步行能 耗和一日总能耗的方程, 以期为进一步开发计步器功能提供参考依据。方法: 研究对象为在校大 学生共计30 名 (男性15 名, 女性15 名)。受试者身体右侧平肚脐锁骨中线处和腋前线交点处分别 佩带计步器, 在跑台上分别以3. 2、4. 8、6. 4、8. 1、9. 7 km h 5 种速度步行800 m , 记录计步器计数 和实际步数, 通过间接热量法测试步行代谢情况。 佩带计步器一周, 记录每日计步器计数, 每日 填写Bouchard 体力活动日记。结论: 以不低于正常步速行走时, 计步器可以精确记录步数, 放置 位置不同对步数记录无影响。随着速度加快, 步频加快, 步幅加大, 单位能耗增加。但在完成相同 距离步行时, 运动强度 (速度) 不同, 总热量消耗不完全一致, 能量消耗不仅与单位能耗有关, 运 动时间也是重要的因素。 根据计步器参数推算步行能量消耗和一日总能量消耗的公式分别为: 步 行能量消耗 (kcal) = 0. 43×身高 (cm ) 0. 57×体重 (kg) 0. 26×步频 (步 m in) 0. 92×时 间 (m in) - 108. 44。 一日能量消耗 (kcal) = 0. 05×一日计步器计数 (步) 2213. 09×体表面积 (m 2) - 1993. 57。 关键词: 计步器; 步行; 体力活动; 能量消耗; 方程

　　该问卷要求受试者填写每15min的活动全天24h共96个时段的活动该问卷将活动共分为9类分别是身体平躺坐位活动站立低强度的活动低强度的工作活动低强度的体育休闲活动中等强度的工作活动中等强度的体育休闲活动高强度的工作活动和体育休闲活动每类活动均有能?消耗标准和常见活动形式举例?于受试者将活动进?归类并计算每种类型活动相应能?消耗一天总能?消耗

　　本研究显示, 当步行速度较慢时 (速度为 3. 2 km h ) , 计 步器计数与实际步数误差较大, 这与多数研究认为当步行速 度小于 3. 2 km h 计步器测量不甚精确一致[8, 9, 2, 3, 10 ] , 因此, 计步器可能不太适合测量行走缓慢或步态失调老年人的体

　　经单因素方差分析, 无论男性或女性, 5 种速度下VαO 2、 VαCO 2、呼吸商、心率、热量消耗、M ET s、主观疲劳感觉差异均

　　达到高度显著性 (P 0. 01, 表 3)。 表 4 显示若要满足每天通 过体力活动多消耗 150 kca l 热量这一最低要求[7], 以本研究 所采用的 5 种速度步行所需时间及大致步数。

　　2) , 且放置于不同部位计数差异有统计学意义 (P 0. 05)。当 步行速度达到4. 8 km h, 误差率明显降低, 快走或慢跑时 (速 度大于6. 4 km h) 误差率低于0. 2%。4. 8 km h 以上速度, 不 同部位计步器计数差异无统计学意义。 3. 3步行代谢状况的分析