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摘要
目標以前關於體育活動與肥胖之間關係的研究主要是基於體育活動和來自問卷的身體質量指數(BMI)，這容易導致不準確和有偏見的報告。我們評估了加速度計測量和問卷測量的身體活動與BMI、腰圍和體脂率的關係，這些指標由生物電阻抗和雙能x射線吸收儀(DXA)測量。
設計英國生物銀行參與者的橫斷麵分析。
設置英國生物銀行評估中心。
參與者78947名英國生物銀行參與者(35 955名男性和42 992名女性)在招募時年齡在40-70歲之間，通過問卷和加速度計測量他們的身體活動。
主要指標BMI，腰圍和體脂百分比由生物電阻抗測量。
結果更多的體育活動與較低的肥胖相關。在加速度計測量的身體活動中，前十分之一的女性的體重為4.8公斤/米(95% CI為4.6至5.0)2BMI較低，體脂率8.1%(95%置信區間7.8%至8.3%)，腰圍較低11.9厘米(95%置信區間11.4至12.4)。在問卷測量體力活動的前十分之一的婦女的體重為2.5 (95% CI 2.3至2.7)公斤/米2BMI指數較低，體脂率較低4.3%(95%置信區間4.0%至4.5%)，腰圍較低6.4厘米(95%置信區間5.9至6.9)。這些模式在男性中相似，與阻抗相比，DXA測量的體脂百分比也相似。
結論我們的研究發現，與自我報告的體育活動相比，客觀測量的體育活動與肥胖之間的相關性大約強兩倍，這強調了在未來的研究中納入客觀測量的必要性。
- 流行病學
- 肥胖
- 體育活動
- 加速度計
- 活動監視器
這是一篇開放獲取的文章，根據創作共用屬性4.0 Unported (CC BY 4.0)許可證發布，該許可證允許其他人出於任何目的複製、重新分發、重新混合、轉換和構建此作品，前提是原始作品被正確引用，提供到許可證的鏈接，並表明是否進行了更改。看到的:https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/．
數據來自Altmetric.com
本研究的優勢和局限性
本研究使用加速度計客觀測量的身體活動數據，而不是僅從問卷中自我報告的數據，後者可能容易出現不準確和潛在的偏見報告。
這項研究是迄今為止最大的一項研究，旨在檢查客觀測量的體育活動和自我報告的體育活動與各種脂肪測量的關係，包括通過生物電阻抗和雙能x射線吸收儀評估的體脂百分比。
由於本研究的橫斷麵性質，我們無法評估體育活動與肥胖的因果關係達到何種程度。
簡介
世界範圍內超重和肥胖的患病率很高，與心髒病、中風、高血壓、糖尿病和某些癌症等各種疾病的風險增加有關。1 2盡管人們普遍認為體育活動對於防止體重增加、實現適度減肥和防止體重減輕後反彈很重要，3.隨機對照試驗顯示了不一致的結果，可能部分原因是幹預時間有限，難以長期堅持鍛煉方案，4而之前的大規模觀察性研究大多基於問卷中自我報告的身體活動，這既容易造成不準確的報道，也容易產生報道偏見。5
先前的研究表明，自我報告和客觀加速度計測量身體活動之間存在低到中等相關性。6 7自我報告和加速度計測量的體育活動捕捉了體育活動的不同方麵，每個方麵都有獨特的局限性。7然而，需要使用更客觀的身體活動測量方法，以及更詳細的身體脂肪測量方法來減少測量誤差，並更準確地描述身體活動和肥胖之間的關係。
我們研究了體育活動與肥胖之間的關係，用加速度計測量了近8萬名參與者的身體活動，並與他們自己報告的身體活動進行了比較。使用各種肥胖測量方法評估這些相關性，包括身體質量指數(BMI)、腰圍和體脂率，由生物電阻抗和雙能x射線吸收儀(DXA)測量。我們還探討了這些關聯如何隨著年齡的變化而變化。
方法
數據源
數據來自英國生物銀行。英國生物銀行的設計、基本原理和調查方法的細節已經在其他地方描述過。8有關現有數據及查閱程序的資料載於研究網頁(http://www.ukbiobank.ac.uk/)．
研究參與者
完整的英國生物銀行數據集包括2006-2010年招募的年齡在40到70歲之間的502 617名英國成年人(229 164名男性和273 453名女性)。在基線評估中心訪問期間，參與者完成了一份觸摸屏問卷，其中包括關於社會人口統計學、生活方式、健康和病史以及性別特定因素的問題。本研究僅限於擁有加速度計數據的參與者(n=103 705)。如果參與者沒有至少72小時的數據，也沒有24小時周期中每1小時的數據，那麼他們將被排除在外(n=6995)。如果參與者沒有足夠的數據進行校準，他們也被排除在外(n=4)。在我們的分析中，缺少任何體育活動變量數據的參與者被排除在外(n= 15999)。根據國際身體活動問卷(IPAQ)評分指南的建議，報告身體活動超過平均每天16小時(n=620)的參與者也被排除了，該指南可在以下文件中訪問:///H:/下載/國際身體活動問卷數據處理和分析指南ipaqshortandlongform .pdf。最後，將BMI (n=146)、體脂率(n=988)和腰圍(n=6)數據缺失的參與者排除在外。分析對象包括35955名男性和42992名女性補充圖1)．
自我報告的體育活動
來自基線問卷的身體活動問題捕獲了三種強度的活動(步行、中等強度和劇烈)的頻率和持續時間。參與者被問及他們通常每周從事每種活動的天數。對於每一個回答為1天或更多的類別，參與者隨後被問及平均每天花在這項活動上的分鍾數。問題改編自IPAQ，一種經過驗證的調查工具，9並在網上列出補充表1．代謝當量(METs)被用來量化體力活動;靜坐1小時消耗1met, MET值反映的是每公斤體重每小時消耗的能量與靜坐時消耗的能量之比。10每天從事每種運動水平的分鍾數乘以相應運動水平的MET分數(步行3.3分，中等體育活動4.0分，劇烈體育活動8.0分)。11每天的met分鍾轉換為每周的met小時。通過計算步行、中等強度和劇烈運動水平的總代謝當量來計算總代謝當量。根據IPAQ評分指南，每天體育活動少於10分鍾的任何類別都被記為0。
加速度計測量身體活動
2013年2月至2015年12月，共有23519名參與者被邀請參加一項為期7天的加速計研究，他們都提供了有效的電子郵件地址(平均而言，在招募後大約5.5年，基線體力活動是自我報告的)。從2013年6月開始，參與者被發送腕戴式三軸加速度計(axvity AX3，紐卡斯爾泰恩，英國)，被編程為捕獲100hz的三維加速度數據，動態範圍為±8 g。參與者還被要求連續7天在慣用手腕上佩戴加速度計，然後使用提供的預付信封將設備發送到協調中心。關於數據收集、處理和分析的更多細節可以在其他地方找到。12在目前的分析中，我們使用了“總體加速度平均”變量(數據字段90012)。
人體測量學和身體成分
在UK Biobank基線訪談中，訓練有素的工作人員使用Seca 202設備(Seca，漢堡，德國)測量站立高度。BMI的計算方法為體重(kg)除以站立高度(m)的平方2)．使用Wessex無拉伸彈力卷尺(Wessex, UK)測量臍部水平的腰圍。使用Tanita BC-418MA體成分分析儀(Tanita, Tokyo, Japan)使用生物電阻抗測量體脂百分比。DXA用於測量本研究納入的2457名參與者的脂肪百分比，從2014年開始使用GE- lunar iDXA (GE Healthcare, Chicago, Illinois, USA)。
統計分析
基線特征分別由男性和女性的身體活動總結(最不活躍的第五次，最活躍的第五次和總體)。由於自我報告的身體活動不是正態分布，斯皮爾曼相關係數被用來衡量自我報告和加速度計測量的身體活動在整個人群和基於社會人口特征的亞組之間的相關性強度。
自我報告和加速度計測量的體育活動被分為10個類別，每一類體育活動的中值顯示在圖中。分別在男性和女性中使用多變量線性回歸研究了體育活動和肥胖測量的相關性。比較加速度計測量的身體活動與體脂率(由生物電阻抗和DXA測量)之間關係的分析僅限於采用這兩種測量方法的參與者。采用似然比檢驗來評估體育活動與肥胖之間的相關性是否因年齡(<55歲或55歲以上)而改變，分別用於自我報告的體育活動和加速度計測量的體育活動。
協變量是先驗確定的，在招聘類別中為5歲年齡，社會經濟地位由Townsend剝奪指數的五分之一表示，13學曆、就業狀況、吸煙狀況(從未吸煙、以前吸煙、現在吸煙)和飲酒頻率。對婦女的分析還對胎次(未生育，1、2、3、4次或更多)和激素替代治療的使用(從未、以前、現在)進行了調整。作為協變量，教育資格被分為以下類別:職業資格、16歲時的國家考試(普通水平、普通中等教育證書、中等教育證書或同等學曆)、17-18歲時的可選國家考試(a水平、As水平或同等學曆)和大專或大學學位。就業狀況被分類為有償或自雇、退休、照顧家庭和/或家庭、失業、從事無償或誌願工作、因疾病或殘疾而無法工作和學生。飲酒分為從不飲酒、僅在特殊場合飲酒、每月1-3次、每周1-2次、每周3-4次、每天或幾乎每天飲酒。
對於每個協變量，缺失數據被分組在一個單獨的未知類別中。除教育資格外，所有協變量的缺失數據均小於1%(缺失數據7.4%)。為了評估缺失值的影響，對所有協變量的已知值的參與者進行了靈敏度分析。我們還進行了敏感性分析，以評估排除報告長期疾病、殘疾或虛弱的參與者，報告健康狀況一般或較差而不是良好或良好的參與者，以及工作通常或總是需要繁重體力勞動的參與者的影響。使用STATA, V.15.0 (StataCorp)進行分析。
患者和公眾參與
這項研究沒有涉及患者和公眾。
結果
由加速度計測量的最活躍和最活躍的五分之一的研究人群的特征顯示在表1．
平均加速度計測量的體力活動為男性27.6 (SD 8.7)微重力，女性28.7 (SD 8.0)微重力。最活躍的參與者平均更年輕，所有身體大小和成分變量的值都較低。他們更有可能擁有大專或大學學位，有工作而不是退休，有一份活躍的工作，至少每周飲酒。最不活躍的參與者更有可能是吸煙者，也更有可能患有長期疾病或殘疾。在平均5.5年後記錄的調查問卷和加速度計測量的身體活動之間的相關性在男性中為0.24 (95% CI為0.23至0.25)補充表2)和0.22 (95% CI 0.21至0.23)補充表3)．在較年輕的參與者和BMI較低的參與者中，相關性相對較高。在那些報告他們的工作通常或總是涉及繁重的體力勞動和/或主要是走路或站立的參與者中，相關性較低。
體育活動與所有肥胖測量之間的負相關是線性的，並且在使用加速度計測量而不是自我報告的體育活動的模型中大約大兩倍。由於自我報告和加速度計測量的體力活動與肥胖之間存在性別差異(p<0.001)，因此分別對男性和女性進行了分析。與男性相比，女性的BMI和體脂率的平均差異更大。比較加速度計測量的身體活動的頂部和底部的十分之一，BMI的差異為4.8 (95% CI 4.6至5.0)kg/m2女性為3.6 kg/m (95% CI 3.4 ~ 3.8)2男性(圖1,在線補充表4)．
英國生物庫中自我報告和加速度計測量的身體活動與肥胖變量的關聯。(A)加速度計測量和(B)自我報告的身體活動與BMI的關聯。(C)加速度計測量和(D)自我報告的體力活動與體脂率的關係。(E)加速度計測量和(F)自我報告的體力活動與腰圍的關係。男性和女性的身體活動被分為10個等級。BMI、體脂率和腰圍的調整幾何均值(來自線性回歸模型)與自我報告的或加速度計測量的身體活動的每十分之一的中位數作對比。調整後的幾何平均值，男性用正方形表示，女性用三角形表示。這些分析按招募年齡、招募地區和社會經濟地位進行分層，並根據教育資格、就業狀況、吸煙狀況和飲酒頻率進行調整。對女性的分析還根據胎次和激素替代療法的使用進行了調整。圖中顯示了點估計和95% ci。BMI，身體質量指數; MET, metabolic equivalent.
加速度計測量的身體活動前10%的女性體脂率降低了8.1% (95% CI 7.8%至8.3%)，而自我報告的身體活動前10%的女性體脂率與身體活動後10%的女性相比降低了4.3% (95% CI 4.0%至4.5%)。在加速度計測量的身體活動的前十分之一的男性體脂率降低了6.0% (95% CI 5.7%至6.2%)，而在自我報告的身體活動的前十分之一的男性體脂率降低了3.6% (95% CI 3.3%至3.8%)。圖1,在線補充表4)．
在男性和女性中，體力活動和腰圍之間的相關性是相似的，當用加速度計測量時，腰圍和體力活動之間的負相關性大約是用問卷測量時的兩倍(圖1,在線補充表4)．
敏感性分析的結果排除了那些價值缺失、報告長期疾病或殘疾、報告健康評級低於“良好”或工作通常或總是需要繁重體力勞動的參與者，與主要發現沒有實質性差異。
圖2和在線補充表5顯示加速度計測量的身體活動和生物電阻抗測量的身體脂肪百分比在基線(2006-2010年)與從2014年5月開始的DXA測量的身體脂肪百分比之間的相關性。基線阻抗體脂百分比低於DXA體脂百分比，平均7年後測量。在這兩項測量中，男性和女性的體力活動和體脂率之間都存在線性劑量反應關係。當用DXA測量體脂率時，反相關性更強。與最不活躍的女性相比，最活躍的女性dxa測量體脂率降低了8.8% (95% CI 7.7%至10.0%)，阻抗測量體脂率降低了7.0% (95% CI 5.9%至8.1%)。圖2和在線補充表5)．體育活動與不同年齡組的肥胖指標之間的關係顯示在圖3男性和圖4為女性。在加速度計測量的身體活動的給定水平下，與年輕參與者相比，年齡較大的參與者(55歲以上)的BMI指數略低，但體脂率較高。對於女性，自我報告的身體活動與體脂率之間存在年齡差異(p=0.03)，但當身體活動由加速度計測量時，不存在年齡差異(p=0.27)。
在英國生物銀行(A)男性(n=1185)和(B)女性(n=1272)中，加速度計測量的身體活動與阻抗和DXA測量的體脂百分比的關係。身體活動被分為五分之一，分別是男性和女性。體脂百分比的調整幾何平均值(來自線性回歸模型)與加速度計測量的身體活動的每五分之一內的中值作對比。調整後的幾何平均值用菱形表示阻抗測量的體脂百分比，用圓圈表示DXA測量的體脂百分比。這些分析僅限於通過阻抗和DXA測量體脂百分比的參與者。分析按招募年齡、招募地區和社會經濟地位進行分層，並根據教育資格、就業狀況、吸煙狀況和飲酒頻率進行調整。對女性的分析還根據胎次和激素替代療法的使用進行了調整。圖中顯示了點估計和95% ci。DXA，雙能x線吸收儀。
英國生物銀行男性自我報告和加速度計測量的身體活動與肥胖變量的關係。通過(A)加速度計和(B)自我報告問卷測量的身體活動與BMI的關係。通過(C)加速度計和(D)自我報告問卷測量的身體活動與體脂率的關係。身體活動分為10個等級。BMI和體脂率的調整幾何均值(來自線性回歸模型)與自我報告或加速度計測量的身體活動的每十分之一的中位數進行對比。調整後的幾何平均值用菱形表示55歲以下的人，用正方形表示55歲以上的人。這些分析按招募年齡、招募地區和社會經濟地位進行分層，並根據教育資格、就業狀況、吸煙狀況和飲酒頻率進行調整。圖中顯示了點估計和95% ci。BMI，身體質量指數;MET，代謝當量。
英國生物銀行女性自我報告和加速度計測量的身體活動與肥胖變量之間的關係。通過(A)加速度計和(B)自我報告問卷測量的身體活動與BMI的關係。通過(C)加速度計和(D)自我報告問卷測量的身體活動與體脂率的關係。身體活動分為10個等級。BMI和體脂率的調整幾何均值(來自線性回歸模型)與自我報告或加速度計測量的身體活動的每十分之一的中位數進行對比。調整後的幾何平均值用菱形表示55歲以下的人，用正方形表示55歲以上的人。這些分析按招募時的年齡、招募地區和社會經濟地位進行分層，並根據教育資格、就業狀況、吸煙狀況、飲酒頻率、胎次和激素替代療法的使用進行了調整。圖中顯示了點估計和95% ci。BMI，身體質量指數;MET，代謝當量。
討論
在這項近8萬名參與者的大型橫斷麵研究中，我們發現，與問卷自我報告相比，用加速度計測量身體活動時，體育活動與BMI、體脂率和腰圍之間的關聯更強。隨訪時DXA測量的體脂百分比與基線時生物電阻抗測量的體脂百分比相比，與體力活動的相關性略強，但總體關聯模式相似。在BMI指數較高的參與者和年齡較大的參與者中，加速度計測量的身體活動與自我報告的身體活動之間的相關性較低，兩者之間的記錄間隔為5.5年。
在不同的肥胖測量方法中，體育活動和肥胖之間存在一致的劑量反應關係，這是高度相關的。14我們基於加速度計測量的身體活動進行的分析表明，身體活動與肥胖之間存在近似的線性反比關係，最活躍的參與者擁有最低的BMI、體脂率和腰圍。相比之下，對同一組參與者基於自我報告的體育活動的分析表明，每周體育活動超過50 met小時對肥胖的好處相對較小。
我們之前曾提出，在較低的體育活動範圍內，體育活動與肥胖之間的反向關聯可能是由於體育活動對那些相對不活躍的人有相對較大的好處，或者是由於過度報告體育活動造成的測量誤差。14目前的分析表明，加速度計測量的體力活動與肥胖之間存在近似線性的劑量-反應關係，支持後一種解釋，並進一步表明，過度報告總體力活動導致自我報告與加速度計測量的體力活動之間的總體相關性較低。盡管這兩種身體活動測量之間的時間滯後也可能導致總體相關係數較低。雖然腕式加速度計測量的身體活動也有局限性，比如隻能測量身體某個部位的運動，不能可靠地捕捉騎自行車等活動，7它的主要優點是消除了導致隨機錯誤的不準確報告以及可能因社會人口特征而異的報告偏見。
自我報告數據中的測量誤差導致按身體活動狀態對個體進行錯誤分類。我們使用IPAQ簡短表格數據處理規則，因為英國生物樣本庫問卷沒有全麵涵蓋特定領域的活動，但仍有可能低強度的活動報告不足，報告不準確。15相比之下，加速度計每天24小時，超過7天。因此，在老年參與者中，自我報告和加速度計測量的身體活動之間的相關性較低16隻有在自我報告的數據中才能看到年齡的異質性，這可能可以通過以下觀察來解釋:在老年人中，體力活動強度較低的比例更大。17
根據自我報告的身體活動與全室間接熱量計估算的能量消耗之間的比較，體脂率較高的個體報告中度和劇烈身體活動的準確性可能低於較瘦的個體。18與之前的一些研究一致，我們發現，BMI指數較低的人，通過問卷調查測量的身體活動與加速度計測量的身體活動之間的相關性更大。7這表明，在超重和肥胖BMI組中，自我報告的身體活動的測量誤差可能更大。
與之前的幾項研究一樣，我們發現，與男性相比，加速度計測量的身體活動與女性肥胖的所有測量之間存在更強的聯係。月19 - 21日這在一定程度上可能是因為，在目前的研究中，男性在客觀上平均比女性更少運動。脂肪代謝的差異也可能起作用，與男性相比，女性在運動中來自脂肪分解的能量比例更大。21日22
據我們所知，目前的研究是迄今為止最大規模的比較加速度計測量和自我報告的身體活動與直接測量體脂肪的關係，盡管我們的結果與先前較小的研究一致，這些研究表明，與自我報告的身體活動相比，肥胖與加速度計測量之間有更強的聯係。18 20 23-26這項研究以人口為基礎，從英國22個地區招募。27這項研究的一個主要優勢是可獲得近8萬名參與者的加速度計測量的身體活動和阻抗體脂，以及2400多名參與者的DXA體脂評估數據。此外，這項研究中使用的加速度計是防水的，12克服了先前研究的限製，即在進行水上活動時必須移除設備。21
雖然這些數據在基線時可獲得自我報告的身體活動，但在招募結束後3-5年才評估了加速度計測量的身體活動，這提出了一個問題，即基線時較高的脂肪是否預示著較低的身體活動水平28而不是身體活動決定肥胖。然而，我們對加速度計測量的身體活動與dxa測量的身體脂肪百分比的關係進行了分析，該分析與加速度計測量的身體活動在同一時間框架內進行了評估，結果與基於基線阻抗評估的身體脂肪百分比的主要分析相似。在這些分析時，英國生物庫中可用的加速度計測量的身體活動變量不能直接與自我報告的身體活動MET小時進行比較。然而,威利茨等最近使用機器學習模型開發了身體活動表型，參考行為由來自佩戴相機和加速度計的參與者子集的數據提供。29一旦這些變量在英國生物樣本庫中公開，使用這些指標進行的研究將有助於將研究結果轉化為公共衛生信息。
其他限製包括缺乏整個隊列總能量攝入的數據。雖然由加速度計測定的體力活動與瘦肌肉量的百分比呈正相關，30.在這些分析中，我們不認為這是一個混雜因素，因為我們使用了直接測量體脂百分比的數據。由於無法使用加速度計測量久坐活動的時間，我們沒有對久坐活動進行分析。由於本研究的橫斷麵性質，我們無法評估體育活動與肥胖的因果關係達到何種程度。例如，高度活躍的人也更有可能保持適當的飲食能量攝入目標。雖然英國生物樣本庫隊列不能代表英國的一般人群，但如果暴露-疾病關係的生物學基礎是共享的，那麼暴露與健康結果之間的關聯結果可能是可概括的，並不一定要求研究人群具有代表性。
總之，我們基於客觀加速度計數據的發現表明，體育活動和肥胖之間的關係比以前認為的更強。通過問卷和加速度計測量的體育活動估計值的比較表明，自我報告的體育活動的測量誤差，強調需要在未來的研究中納入體育活動的客觀測量。
參考文獻
腳注
貢獻者WG、TJK和GKR負責研究概念、研究設計、數據解釋和手稿撰寫。WG主要負責統計分析和最終內容。所有作者審閱並批準了最終的手稿。
資金這項工作得到了英國癌症研究中心的支持，資助號為C570/A16491。WG是由克拉倫登基金支持的。
相互競爭的利益沒有宣布。
倫理批準英國生物銀行已獲得英格蘭和威爾士衛生與社會保健國家信息治理委員會、西北多中心研究倫理委員會和蘇格蘭社區衛生指數谘詢小組的批準。
出處和同行評審不是委托;外部同行評審。
數據共享聲明沒有其他數據可用。
患者發表同意書不是必需的。