女性青少年体力活动水平与体成分、骨密度相关性研究

盛 炯，朱侨宇，江婉婷，王 兴，李丽丽，谢 敏

(1.上海市科技艺术教育中心，上海 200003；2.上海大学，上海 200444；3.上海体育学院，上海 200438；4.上海工程技术大学，上海 200336)

随着经济的发展，生活方式的改变，体力活动不足以及静坐少动等行为模式逐步成为青少年的常态；同样，人口老龄化以及各种慢性疾病席卷而来。而骨质疏松症、肌肉萎缩等由身体活动减少导致的骨性疾病已成为全球主要的公共卫生问题[1]。静坐少动和体力活动不足可增加死亡率以及患糖尿病等代谢性疾病的风险[2]；同样，由体力活动不足所造成的患骨骼系统疾病的人群越来越多，并逐步趋向年轻化[3]。骨量丢失、骨密度下降、骨质疏松等更是多出现于女大学生[4-6]。调查显示约60%的老年骨质疏松患者的发病根源在于青春期骨骼没有积累足够的量和强度[7]。而体力活动有利于骨质代谢，增加在儿童和青少年时期的峰值骨量[8]，预防老年后骨质疏松。

青少年阶段的体育运动对青少年骨骼量和骨骼结构特征具有改善效果，但停止体育锻炼后骨骼健康的改善效果也会慢慢消失[9]。运动员骨骼健康的改善则可以保持骨骼的结构变化，且早期的运动可以获得最大的骨骼效益，进而提出运动可作为一项重要的公共卫生骨质疏松预防策略，且必须进行持久的适应。那么，在女性青少年时期，骨密度和体成分具有怎样的关系？而体力活动水平又与两者之间存在着怎样的影响？本研究通过对不同体力活动水平女性青少年骨密度及体成分的测量，探讨不同体力活动水平对女性青少年骨密度和体成分的作用和影响，以及女性青少年肌肉质量、体脂含量与骨密度的相互关系，以期引导青少年建立健康的生活方式以及为防治骨质疏松等疾病提供理论依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

1.1.1 纳入测试所需样本量

运用G*Power3样本计算软件计算测试所需要的总样本量，power为检验效能(1-β)，α表示能发现两组样本差别的能力。选择采用的检验方法为独立样本T检验(T test)，并假设两组之间个体有较大差异，根据假设两组间差异性较大以选择效应量，以Cohen’s d的标准化数据输入0.8(大效应量)，选择检验效能power值为0.80，α err prob值为0.05，检验方式选择单侧检验，最后点击Calculate进行计算，最后得到测试样本总数42人，两组分别要求最低人数为21人，达到最低的样本量需求。

1.1.2 纳入测试对象

受试对象均采用某高校体育和非体育专业的大一和大二年级女生作为分析对象。对照组随机招募某高校无运动习惯的大一和大二女生，根据国际体力活动量表IPAQ短问卷[10]询问一周的活动情况，并确认其生活规律是否符合所填内容信息，将每周剧烈活动量低于活动时间1.5h的作为对照组，纳入受试者21人。运动组选取从入学后运动训练和体育教育专业定期参加体育训练的大一和大二女生，训练周期均超过三年，每周剧烈体力活动时间不低于6h，最终通过招募获得21人。所有受试对象均被告之研究目的，方法及研究背景，并签署知情同意书。

1.2 研究方法

1.2.1 问卷调查法

受试者在测试前填写身体基本信息表，主要记录受试者每周的运动情况、相关代谢疾病、骨折等信息，并填写国际体力活动量表(IPAQ)短问卷，根据问卷信息划分对照组与运动组。

1.2.2 测试法

测试设备：双能X骨密度仪；美国GE公司生产的Lunar DPX-NT型号的双能X线骨密度仪(DEXA)，仪器产生X射线管球经过装置所获得两种不同光束、即低能和高能光子峰。

测试指标与部位：体重、脂肪含量、全身肌肉质量(上肢、大腿、躯干)、全身的BMD数值(头部、上肢、大腿、躯干、肋骨、盆骨、脊柱、全身)、Z值(所测定的BMD与正常同龄、同性别人群BMD去头颅的得分)。

测试地点：某高校运动科学馆内进行，在不干扰运动队训练的条件下，利用晚上的时间进行测试，将每个项目的男女运动员分成两组分别进行测试。

测试过程与注意事项：(1)测试仪器启用前必须每天进行校准，体模扫描测量值与体模标准值相一致(±1)视为通过质控。(2)为了提高测试的精确度，在测试前必须将身上的金属物和佩戴的坚硬非金属物质摘除，换上轻薄的衣服，确保双能X光束不被其他物质消减。(3)测试时受试者仰卧平躺于测量床中央，头部在测量框约3cm以下，身体成解剖姿势，手脚放在测量区域的线框以内，测试过程受试者保持静止，测量仪从受试者的头部向下肢扫描，过程得出受试者的体成分指标。

1.2.3 数理统计法

采用SPSS17.0统计学软件进行处理，所得数据以均值±标准差((x±s)表示，组间比较采用独立样本T检验，体力活动水平、体成分与骨密度的相关性采用Pearson线性相关分析，并采用多远逐步回归计算出不同指标之间的影响程度。P<0.05为存在显著性差异。

1.3 测试对象基本信息

表1 测试两组人数及身体基本信息

注：*表示两组之间具有显著差异，结果保留2位小数

表1结果显示，两组年龄、身高、体重和BMI均无显著性差异。

2 测试结果

2.1 测试结果统计表

由表2可知，运动组与对照组的体脂肪及全身肌肉质量无显著性差异(p>0.05)，而全身、脊柱、盆骨、大腿BMD存在显著性差异(p<0.05)。

表2 受试对象测试结果情况一览

注：*表示两组之间具有显著差异，结果保留2位小数

2.2 测试指标与骨密度之间的相关性

由表3可知，体重与脊柱、盆骨及大腿BMD均呈中等正相关(p<0.05)，与全身BMD呈较低正相关(p<0.05)；身高与全身、脊柱BMD呈较低正相关(p<0.05)，与盆骨、大腿BMD均中等正相关(p<0.05)； 年龄与全身BMD呈较低正相关(p<0.05)，与脊柱、盆骨、大腿BMD没有显著相关性(p>0.05)；肌肉质量与全身、脊柱BMD没有显著相关性(p>0.05)，与盆骨、大腿BMD有中等正相关(p<0.05)；脂肪含量与全身、脊柱、大腿、盆骨之间均没有显著相关性(p>0.05)。

表3 体重、身高、年龄、肌肉质量、脂肪含量指标的相关性

注：*表示两组之间具有显著差异，结果保留2位小数

2.3 影响骨密度的指标

由表4可知，分别将运动量(标签)、身高、体重肌肉质量及脂肪含量作为自变量，全身、脊柱、大腿及盆骨BMD作为因变量进行多远逐步回归分析，结果显示运动量是影响全身及不同部位BMD的共同指标。另外，全身BMD的55.7%是由运动量和年龄两者共同决定的；脊柱BMD的29.6%是由运动量、体重两者共同决定；大腿BMD的40.0%是由运动量和肌肉质量共同决定；运动量、肌肉质量同样也决定了盆骨BMD的36.7%的变化量。

表4 全身、脊柱、大腿及盆骨BMD与肌肉质量、体重、运动量等指标多元逐步回归结果

注：*表示两组之间具有显著差异，结果保留2位小数

3 讨论

骨质疏松症是一种以骨量减少、骨脆性增加、微结构退化为特征的全身性骨骼疾病[11]，已成为全世界范围内关注的共同健康问题。据调查显示，欧盟有约2200万女性和550万男性、美国约有800万女性和100 万 ～ 200 万男性患有骨质疏松症，同样，中国骨质疏松骨折患者达233万，据推测，至2050年，中国骨质疏松骨折患者将达500万[12-15]。并且，在人体机能退化过程中，女性的骨量丢失速度要快于男性，患骨质疏松人数同样多于男性[16-17]。骨质疏松症的罹患与生长发育期沉积的最大骨量呈负相关[18]，在整个骨质沉积的过程中，青少年时期占40%～60%；最大骨量沉积值越高，骨量丢失越少，患骨质疏松症的风险也就越小[18]。诸多研究表明，运动锻炼有利于骨质健康，增加骨代谢，使骨形成较好的结构和强度[19-20]，尤其在儿童少年时期进行适当的体力活动更有利于骨质的沉积，并且，儿童和青少年时期通过运动所形成的BMD 增长效益可以维持到青年时期[21 -22]。

体力活动是指由骨骼肌收缩产生，并能引起能量消耗增加的身体活动[23]，包括生产劳动、日常生活、休闲娱乐、体育活动等各种形式的身体运动[24]。 但我国儿童青少年总体体力活动水平较低，大多数人并没有达到世界卫生组织的青少年日常体力活动推荐量[25]

研究证实，体力活动不足会导致骨密度低下，增加患骨质疏松症的风险[18]，而体力活动通过对骨骼产生的力学刺激，可促进骨的生成，增加骨代谢[18、26]。已有研究证实成年的男性卧床休息4个月后骨量丢失约2%至10%，但骨量丢失直至正常行走和日常生活后逐渐恢复，这很可能就是较低的体力活动导致承重骨载荷降低所导致的[30]。对于体育专业大学生或进行长期有规律体育锻炼的青年女性，身体各部位的骨密度要大于非锻炼者[27-28]。崔新雯等[29]发现，青年时期进行规律的体育运动可影响骨密度，体力活动水平是绝经前女性全身骨密度的敏感因素。本研究也得到了相同的结果，与对照组相比，实验组全身、脊柱、盆骨、大腿BMD均有显著性差异，即长时间有规律的体育锻炼，有利于增加对骨密度的保护，降低骨密度低下的发生。

本研究同样对体力活动水平与身体成分的关系做了探析，研究结果显示，两组之间的体脂肪与全身肌肉质量并无显著性差异，这可能与所征得的受试者的肥胖程度有关，由表1测试对象的基本信息可知，两组受试者的BMI均属于正常水平，且并无显著性差异。

身体成分对骨密度同样有着重要的影响，体力活动可增加肌肉力量及肌肉质量，而骨骼的最大承受力基本来源于肌肉的收缩，所以肌力较强的部位骨密度也相对较高[31]。根据骨的形态和功能相适应的原理，骨所承受的压力越大，其骨密度越大；反之，则骨密度越小[32]。当外力作用于骨时，其产生的机械力会使骨膜增厚、骨密度增加，产生有利于骨代谢的作用。人体在自然直立状态或运动状态下，下肢及骨盆会承受大部分的重力，崔凯[6]研究表明体重是大学生骨密度的敏感性因素，崔新雯[29]的研究结果也显示，体重、瘦体重和 BMI 均与全身骨密度有显著的正相关性。本研究结果支持以上观点，结果表明，体重与全身、脊柱、盆骨及大腿BMD均呈不同程度的正相关。

体力活动不仅可以增强外界应力对骨的刺激，还能增加自身肌肉含量又刺激骨生长，对健康而言是一个有利的循环过程。本研究发现全身肌肉含量与盆骨和大腿BMD有显著的正相关，说明增加全身肌肉含量能提高下肢BMD，有效预防ward三角区因骨量丢失产生的损伤。本研究与Janz K[33]等研究结果一致，该实验通过对303名青少年(男：141名，女：162名，平均年龄17岁)的下肢肌力与骨骼强度关系进行研究；证明男生和女生下肢肌肉力量与胫骨强度有显著的相关性，下肢肌肉横截面与胫骨强度也有正相关的趋势。但在脂肪含量与骨密度的相互关系上，却与有关研究出现差异。徐君翔等[34]认为脂肪含量对骨密度影响显著。Blum等[35]则支持以上观点，他认为在去除体质量对骨密度的影响后，体脂与骨密度呈负相关。而李纪江[36]通过对199名女性成年人身体成分与跟骨骨密度相关性进行探讨时则为未发现体脂肪率与骨密度存在相关性。这与朱晓颖[37]的研究结果一致，绝经前女性的 BMI 和瘦体重与腰椎、股骨近端各部位和全身骨密度呈显著正相关，脂肪含量与腰椎、全股骨骨密度及全身骨密度无关。本研究结果支持第二种观点，认为体育专业组女大学生的脂肪含量与全身、脊柱、大腿、盆骨之间均没有显著相关性。与张国海[27]的研究结果一致。

影响全身、脊柱、大腿及盆骨BMD的多元回归方程式的共同因素是运动量，肌肉质量次之，而年龄、、体重则只是单一影响因素。所以，女性青少年应着重从运动量核肌肉质量方面着手来防治骨质疏松。在学习工作之余，尽可能增加体育锻炼时间，提高体力活动水平，但同时要注意科学锻炼，膳食平衡。

4 结论

运动量和肌肉质量是影响女性青少年骨密度的主要决定因素，较高的体力活动水平和规律性的体育锻炼对骨密度流失起保护及缓冲作用。在今后的骨质疏松防治中，可以加强对以上两个因素的重视程度。此外，在近一步的研究中，可以探讨在不同的肥胖程度、不同的年龄阶段下骨密度的影响因素，为防治骨质疏松提供更多理论依据。