基于等時替代模型的幼兒身體活動、久坐與睡眠的關系

摘要：探討采用等時替代模型模擬中高強度身體活動、低強度身體活動、久坐行為相互替代后幼兒睡眠問題的變化特征，總結不同類型學齡前兒童睡眠問題改善的有效策略。募集9所幼兒園3～6歲幼兒807名，借助三軸加速度計測量身體活動與久坐行為，通過兒童睡眠習慣問卷評估幼兒總體及8個維度睡眠問題，使用63種線性回歸模型評估不同強度身體活動、久坐行為與幼兒總體及各維度睡眠問題之間的關系，在此基礎上分別評估達標與未達標幼兒中高強度身體活動等時替代低強度身體活動、久坐行為后幼兒總體及各維度睡眠問題的變化。結果發(fā)現(xiàn)，中高強度身體活動對幼兒總體睡眠問題及睡眠時間、白天嗜睡等維度具有顯著負向作用，同時中高強度身體活動以10min等時替代低強度身體活動、久坐行為時，全部與未達標幼兒總體睡眠問題均顯著下降且均隨替代時間的增加而持續(xù)下降。在各維度中，中高強度身體活動以10min等時替代低強度身體活動、久坐行為時全部與達標幼兒睡眠時間均顯著下降，未達標幼兒異態(tài)睡眠、白天嗜睡均顯著下降。此外，等時替代久坐行為時全部幼兒入睡延遲、白天嗜睡均顯著下降。研究認為，提升中高強度身體活動水平有利于幼兒保持充足睡眠和緩解白天嗜睡，進而改善幼兒睡眠問題。當幼兒活動時間不變，增加其中高強度身體活動相對比例并相應地減少低強度身體活動或久坐行為比例，是解決幼兒尤其是未達標幼兒睡眠問題的有效策略。此外，以中高強度身體活動等時替代低強度身體活動或久坐行為，可針對性地改善達標或未達標幼兒某一個或幾個維度的睡眠問題。關鍵詞：幼兒身體活動；久坐；睡眠；等時替代模型Abstract：Toexplorethechangingcharacteristicsofyoungchildren'ssleepproblemsafterusingtheisochronicsubstitutionmodeltosimulatethemutualsubstitutionofmoderatetovigorousintensityphysicalactivity，lightintensityphysicalactivity，andsedentarybehavior，andthensummarizetheeffectivestrategiesforimprovementofdifferenttypesofpreschoolchildren'ssleepproblems.807childrenaged3～6yearsoldfrom9kindergartenswererecruited，63linearregressionmodelswereusedtoevaluatetherelationshipbetweendifferentintensityphysicalactivity，sedentarybehaviorandchildren'soverallandvariousdimensionsofsleepproblems.Onthisbasis，thechangesofchildren'soverallandvariousdimensionsofsleepproblemsaftermoderatetovigorousphysicalactivityreplacedlightphysicalactivityandsedentarybehaviorwerealsoevaluated，respectively.Theresultsshowedthatmoderatetovigorousintensityphysicalactivityhadsignificantnegativeeffectsonsleepproblems，sleepduration，daytimesleepinessandotherdimensions，andthatwhenmoderatetovigorousintensityphysicalactivityreplacedlightintensityphysicalactivityandsedentarybehaviorwith10minisochronoustime，thetotalsleepproblemsofallandsubstandardchildrendecreasedsignificantly，andallofthemcontinuedtodecreasewiththeincreaseofreplacementtime.Ineachdimension，whenmoderatetovigorousintensityphysicalactivityreplacedlightintensityphysicalactivityandsedentarybehaviorwith10minisochronoustime，sleepdurationofallchildrenwiththestandardwassignificantlydecreased，whileparasomniasanddaytimesleepinessofchildrenwithoutthestandardweresignificantlydecreased.Inaddition，sleeponsetdelayanddaytimesleepinessofallchildrenweresignificantlydecreasedwhensedentarybehaviorwasreplacedbyisochronous.Thestudyconcludedthatincreasingthelevelofmoderatetovigorousintensityphysicalactivityisbeneficialforyoungchildrentomaintainadequatesleepandalleviatedaytimesleepiness，whichinturnimprovesyoungchildren'ssleepproblems.Increasingtherelativeproportionofmoderatetovigorousintensityphysicalactivityanddecreasingtheproportionoflightintensityphysicalactivityorsedentarybehaviorsareeffectivestrategiestoaddresssleepproblemsinyoungchildren，especiallythosewhodonotmeetthestandards.Inaddition，replacinglightintensityphysicalactivityorsedentarybehaviorswithmoderatetovigorousintensityphysicalactivityatequalintervalscanbetargetedtoimproveoneormoredimensionsofsleepproblemsinyoungchildrenwhomeetordonotmeetthesestandards.Keywords：physicalactivityofyoungchildren；sedentarybehavior；sleep；isochronicsubstitutionmodel當前，幼兒睡眠障礙、睡眠不足等問題已成為全球共同面臨的重大公共衛(wèi)生問題[1]。幼兒睡眠問題流行率高達37.6%[2]，嚴重影響著幼兒生長發(fā)育、注意力保持能力、認知功能、情緒障礙、行為問題、抵抗力等[3]。近年來，世界衛(wèi)生組織（WHO）以及包括我國在內的許多國家高度重視幼兒睡眠問題[4-5]，學者們也圍繞該問題開展涵蓋多個學科領域的研究工作[6-8]?？梢娞剿饔變核邌栴}的解決途徑，已成為政府、組織、學界廣泛關注的熱點問題。身體活動（physicalactivity，PA）作為促進幼兒身心健康[9-10]的非藥物干預方式，當前已廣泛應用于兒童睡眠問題的治療方案中[11]。諸多研究發(fā)現(xiàn)，不同強度PA如中高強度身體活動（moderatetovigorousphysicalactivity，MVPA）、低強度身體活動（lightphysicalactivity，LPA）、以及久坐行為（sedentarybehavior，SB）等均與幼兒睡眠問題密切相關[12-13]。但相關研究主要基于單一因素與幼兒睡眠問題關系，而研究同一時間維度中MVPA、LPA、SB影響幼兒睡眠問題的綜合效應研究，對于制定與完善幼兒睡眠問題的解決方案無疑更具實踐價值。當前，已有國外學者嘗試采用等時替代方法探討不同活動行為時間相對分布與幼兒睡眠問題的綜合關聯(lián)[14]，然而由于該研究樣本量流失率過大（68%），幼兒MVPA（113.1min）遠高于指南推薦量標準（60min）且缺乏多維度睡眠問題指標的等時替代[14]，其學術價值的深度和應用價值的廣度仍需要進一步拓展。本研究作為目前國內首個探討幼兒MVPA、LPA、SB與睡眠問題關系的等時替代研究，聚焦幼兒總體睡眠問題及其8個維度變化，通過開展大樣本研究工作探討不同強度PA與SB不同組合之間的時間重新分配對幼兒睡眠問題變化的“劑量-效應”，在此基礎上分別以達到和未達MVPA推薦量標準的幼兒為評估樣本，進一步探索MVPA等時替代LPA、SB后幼兒總體及各維度睡眠問題的變化特征。1研究對象與方法1.1研究對象采用分層整群抽樣法，根據(jù)江西省各市人均GDP排行分為3層，每層隨機抽取1市，共計3市（鷹潭市、萍鄉(xiāng)市、贛州市），每市抽取3所幼兒園，共計9所幼兒園。共募集1090名幼兒作為受試對象，剔除身體活動數(shù)據(jù)無效、量表未填寫或填寫不完整樣本后，最后得到有效樣本807個，其中男童424名、女童383名；MVPA達到“60min”推薦量（達標）幼兒311名，未達推薦量（未達標）496名。受試幼兒年齡為3～6歲，無運動性障礙。所有受試幼兒經(jīng)家長同意參與本研究并簽署知情同意書，受試幼兒在測試期間保持常規(guī)身體活動、睡眠等生活習慣。研究方案經(jīng)南昌大學第二附屬醫(yī)院醫(yī)學研究倫理委員會批準。1.2研究方法1）身體活動測量。借助三軸加速度傳感器（ActiGraphGT3X-BT，Pensacola，F(xiàn)L，USA）測量幼兒PA與SB水平，測量時間為連續(xù)完整的7d（5個上學日+2個休息日）。為保證數(shù)據(jù)準確性，測試開始前以家長會形式向受試幼兒家長詳細講解測試內容與注意事項，告知儀器應連續(xù)佩戴（除洗澡、游泳時間）直到測試結束。建立包含所有受試幼兒家長與研究人員的微信群，每日提醒家長佩戴事宜并解答相關問題。測試過程中儀器的佩戴與去除工作由家長協(xié)助完成，上學日期間研究人員每日早晚各檢查1次幼兒儀器佩戴情況并進行調整。測試結束后回收儀器，使用ActiLife（Version6.13.4）對所獲數(shù)據(jù)進行下載與處理。參考相關文獻對ActiGraphGT3X-BT測量參數(shù)進行設定[15]。參數(shù)設置主要包括身體活動強度界定（Bute切點）[16]、采樣間隔（15s）、佩戴時間定義（Choi算法+）[17]、每天佩戴多長時間當天數(shù)據(jù)有效（≥480min）、有效數(shù)據(jù)納入條件（≥3d，包括2個上學日和1個休息日）[17]等。不同強度身體活動與靜坐行為界值參數(shù)設定為：中高強度身體活動（Counts≥2120/60s）、低強度身體活動（240/60s≤Counts≤2119/60s）、久坐行為（Counts≤239/60s）。幼兒MVPA的推薦量標準設定為60min[18]。2）睡眠測量。幼兒睡眠問題采用美國Brown大學兒科學教授Judith編制的《兒童睡眠習慣問卷》中文版進行測試[19]。PA測試結束后向受試幼兒家長發(fā)放問卷，要求家長根據(jù)幼兒PA測試期間的睡眠習慣表現(xiàn)作答。問卷共含33個條目，用以評估8個睡眠問題維度，包括睡前抵觸、入睡延遲、睡眠時間、睡眠焦慮、夜醒、異態(tài)睡眠、睡眠呼吸障礙、白天嗜睡。各維度使用三級評分：“1”表示通常（5～7次/周），“2”表示有時（2～4次/周），“3”表示偶爾（0～1次/周），按照各維度不同賦值方法計算分值并對總體睡眠問題進行評估。本研究采用克隆巴赫α系數(shù)對問卷進行內部一致性信度評定，結果顯示問卷中的克隆巴赫α系數(shù)為0.7，表明其內部一致性較好。KMO系數(shù)為0.799，巴特利特球形度檢驗結果顯著（P<0.001），可見問卷具有良好的結構效度。3）基本信息采集。參考相關研究設定調整模型的協(xié)變量[20-21]并進行信息采集。問卷調查幼兒性別、年齡、城鄉(xiāng)種類及父母經(jīng)濟狀況，測量幼兒身高、體質量并計算身體質量指數(shù)（BMI）。4）數(shù)理統(tǒng)計。使用IBMSPSS28.0軟件進行統(tǒng)計分析，將P<0.05（雙尾）設定為具有統(tǒng)計學上顯著性。對納入對象的基本信息與PA、SB、睡眠問題進行描述性分析，對符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標準差（M±SD）進行描述，對不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)采用中位數(shù)（四分位間距）進行描述，并采用獨立樣本T檢驗和曼惠特尼U檢驗分析PA、SB和總體睡眠問題及各維度得分的性別差異。共建立63種線性回歸模型，其中單因素模型（27種）、分配模型（9種），用以評估MVPA、LPA、SB與睡眠問題之間的關聯(lián)，等時替代模型（27種）用以分析全部及達標、未達標幼兒MVPA、LPA、SB相互替代對睡眠問題的影響。參考前人研究，選擇10min為初始替代單位[22-23]。在運行模型之前，將所有活動類型（MVPA、LPA和SB）時間除以常數(shù)10作為10min的時間單位，即每增加1個單位代表每天增加10min。通過將MVPA、LPA和SB時間相加，建立1個表示加速度計總佩戴時長的變量進行等時替代。單因素模型分別評估每個活動成分，調整協(xié)變量因素，模型（就SB而言）表示：睡眠變量=（β1）SB+（β5）協(xié)變量。分配模型同時檢查所有的行為，將總活動時間劃分為不同的活動中，表示為睡眠變量=（β1）SB+（β2）LPA+（β3）MVPA+（β5）協(xié)變量，等時替代模型為睡眠變量=（β2）LPA+（β3）MVPA+（β4）總活動時間+（β5）協(xié)變量。該模型中的系數(shù)β2和β3代表用1種活動類型（MVPA或LPA）替代SB10min，同時保持其他活動類型和總佩戴時間常數(shù)的效果。如β2可以解釋為在保持MVPA和總佩戴時間不變的情況下，用LPA替換SB10min的效果，其中β1～β5為各自活動的系數(shù)或協(xié)變量。2結果與分析2.1幼兒基本情況身體活動方面，男童MVPA、LPA顯著高于女童（P<0.05），而SB顯著低于女童（P<0.05）；睡眠問題方面，男童白天嗜睡得分顯著低于女童（P<0.05）；其他結果無顯著性差異（見表1）。不同活動行為的方差膨脹因子均小于4，最大值為1.879，各活動行為之間不存在共線性，可進行下一步分析。2.2幼兒MVPA、LPA、SB與睡眠問題的關聯(lián)單因素模型結果發(fā)現(xiàn)，MVPA對幼兒總體睡眠問題（β=-0.288，95%CI：-0.51～-0.066，P<0.05）、睡眠時間（β=-0.082，95%CI：-0.140～-0.024，P<0.05）、白天嗜睡（β=-0.125，95%CI：-0.222～-0.028，P<0.05）均有顯著負向作用，SB對幼兒睡眠焦慮（β=-0.020，95%CI：-0.036～-0.004，P<0.05）有顯著負向作用。分配模型結果可知，MVPA對幼兒總體睡眠問題（β=-0.378，95%CI：-0.66～-0.095，P<0.05）、入睡延遲（β=-0.036，95%CI：-0.072～-0.001，P<0.05）、睡眠時間（β=-0.122，95%CI：-0.196～-0.048，P<0.05）、白天嗜睡（β=-0.143，95%CI：-0.267～-0.019，P<0.05）均有顯著負向作用，SB對幼兒睡眠焦慮（β=-0.020，95%CI：-0.036～-0.003，P<0.05）有顯著負向作用；其他結果無顯著性差異（見表2）。2.3幼兒活動行為10min相互等時替代對睡眠問題的變化情況1）幼兒總體變化情況。等時替代模型結果發(fā)現(xiàn)，MVPA以10min等時替代LPA、SB時幼兒總體睡眠問題顯著下降（P<0.05），其效應量分別為-0.43分與-0.34分，反之顯著上升。在各維度中，MVPA以10min等時替代LPA時睡眠時間（β=-0.153，95%CI：-0.252～-0.055，P<0.05）顯著下降，反之顯著上升；以10min等時替代SB時，入睡延遲（β=-0.036，95%CI：-0.071～-0.002，P<0.05）、睡眠時間（β=-0.124，95%CI：-0.196～-0.051，P<0.05）、白天嗜睡（β=-0.137，95%CI：-0.257～-0.016，P<0.05）均顯著下降，反之顯著上升。其余替代無顯著性差異（見表3）。以時間順序來看，各種顯著替代維度均呈現(xiàn)出明顯對稱性。隨著MVPA等時替代LPA、SB時間的增加，幼兒總體睡眠問題持續(xù)下降。反向替代時，幼兒睡眠問題總分持續(xù)上升，下降幅度等于上升幅度。2）達標與未達標幼兒變化情況。等時替代模型結果發(fā)現(xiàn)，MVPA以10min等時替代LPA、SB時，未達標幼兒總體睡眠問題顯著下降（P<0.05），其效應量分別為-0.85分與-0.74分。在各維度中，MVPA以10min等時替代LPA、SB時，達標幼兒睡眠時間（P<0.05）均顯著下降，未達標幼兒異態(tài)睡眠、白天嗜睡（P<0.05）均顯著下降。其余替代無顯著性差異（見表4）。以時間順序來看，各種顯著替代維度均呈現(xiàn)出明顯對稱性。隨著MVPA等時替代LPA、SB時間的增加，未達標幼兒總體睡眠問題持續(xù)下降。反向替代時，幼兒睡眠問題總分持續(xù)上升，下降幅度等于上升幅度。3討論本研究突破傳統(tǒng)研究孤立分析的局限并克服傳統(tǒng)線性回歸模型的局限性，采用等時替代模型方法，不僅揭示幼兒MVPA、LPA、SB與睡眠問題關聯(lián)性，還有效探究MVPA、LPA、SB活動行為相互替代對睡眠問題的影響關系。研究發(fā)現(xiàn)MVPA對幼兒總體睡眠問題具有顯著負向作用，該結果提示MVPA可能是改善幼兒睡眠問題的有效方式，其影響機制可能與晝夜節(jié)率、體溫、心率、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、生長激素分泌、新陳代謝、免疫系統(tǒng)、情緒、身體成分變化有關[24-25]，該結果與國內外幼兒相關研究結果相一致[26-27]。本研究還發(fā)現(xiàn)，MVPA對幼兒入睡延遲、睡眠時間、白天嗜睡均具有顯著負向作用，提示MVPA在改善幼兒入睡延遲、睡眠時間、白天嗜睡問題方面均具有健康效益。如前所述，已有國外學者嘗試采用等時替代方法探討不同活動行為時間相對分布與幼兒睡眠問題的綜合關聯(lián)[14]。結果發(fā)現(xiàn)，以MVPA等時替代LPA時幼兒總體睡眠問題并無顯著變化，而以MVPA等時替代SB時與幼兒總體睡眠問題卻顯著上升[14]。從研究對象來看，該研究除存在樣本量流失率過大（68%）、有效樣本量較少（288個）之外，受試幼兒MVPA高達113.1min，超出指南推薦量標準達88.5%之多，其結果可能無法廣泛適用于普通健康幼兒。相比之下，本研究受試幼兒MVPA水平不高（56.9min）、樣本量流失率較低（26%）而有效樣本量遠高于該研究。本研究結果顯示，MVPA以10min等時替代LPA、SB時幼兒總體睡眠問題顯著下降，其效應量分別為-0.43分與-0.34分，反之明顯增加，該結果可能與活動行為之間的協(xié)同作用有關。有研究發(fā)現(xiàn)MVPA、LPA能改善睡眠問題[28-29]，SB會增加睡眠問題機率[30]，通過增加MVPA比例相應減少LPA、SB比例可能會達到協(xié)同作用效應。與本研究結果類似，WHO等頒布的身體活動指南建議，幼兒應在增加PA時間的同時減少SB時間[18]。但指南未涉及不同強度PA的等時替代效應，而本研究可為指南提供有益補充。然而，本研究與前人研究結果并不一致[14]。為進一步探究導致該差異的原因，本研究以達標和未達標幼兒為評估樣本又分別進行等時替代分析，結果發(fā)現(xiàn)，MVPA以10min等時替代LPA、SB時未達標幼兒總體睡眠問題均顯著下降，其效應量分別達-0.85分與-0.74分，而達標幼兒總體睡眠問題無顯著變化。該結果提示，對于未達MVPA推薦量標準的幼兒而言，在增加MVPA時間的同時相應減少LPA、SB時間可獲得明顯的睡眠健康效應，但對于