國外心肺耐力/心肺適能與學(xué)前兒童健康相關(guān)性研究的系統(tǒng)綜述

吳華 ,張新定 ,阮 輝 ,Wichai Eungpinichpong

學(xué)前階段是兒童身體發(fā)育和機(jī)能發(fā)展極為重要的時(shí)期[1],該時(shí)期的健康狀況不僅關(guān)系到個(gè)體今后的健康水平,還關(guān)乎整個(gè)民族的身體素質(zhì)和國家的長遠(yuǎn)發(fā)展。當(dāng)前制約學(xué)前兒童健康最突出的問題是超重和肥胖,近期的報(bào)告指出全球有4 000 萬5 歲以下兒童出現(xiàn)超重或肥胖[2],國內(nèi)研究推測肥胖已在我國7 歲以下兒童中開始流行[3]。

兒童早期超重與青少年肥胖[4]和心臟代謝危險(xiǎn)因素[5]有關(guān),并且增加成年人慢性病風(fēng)險(xiǎn)[6],而兒童早期超重和肥胖的狀態(tài)容易持續(xù)到成年,且難以治療[7]。最近一項(xiàng)研究認(rèn)為包含肥胖在內(nèi)的兒童早期心臟代謝風(fēng)險(xiǎn)因素集群已經(jīng)在1～5 歲幼兒中找到[8],新生兒主動(dòng)脈上也發(fā)現(xiàn)與急性心血管事件相關(guān)的內(nèi)膜改變[9],1～5 歲的幼兒中95.3%的冠狀動(dòng)脈節(jié)段出現(xiàn)了內(nèi)膜增生[10]。對3～4 歲不同種族兒童的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)了13%的幼兒出現(xiàn)高血壓、血脂異常,并且與體型密切相關(guān)[11]。不難看出,從兒童早期開始關(guān)注心血管健康已經(jīng)逐步得到了學(xué)者們的共識[12-13]。

心肺適能/心肺耐力(cardiorespiratory fitness,CRF)是體適能的重要組成部分,被認(rèn)為是兒童青少年健康的重要指標(biāo)[14]。研究發(fā)現(xiàn),改善兒童期心肺適能可以降低青春期體重超重/肥胖的風(fēng)險(xiǎn)[15],還對緩解抑郁、焦慮等有積極的影響[14]。然而,在1958-2003 年的45 年間,全球約兩千多萬6～19 歲兒童CRF 平均每年下降0.46%[16],這種現(xiàn)象不得不引起我們的重視。

我國對學(xué)前兒童體質(zhì)健康的評判指標(biāo)中并沒有涉及CRF 的評價(jià)指標(biāo)[17]。相較于近些年對學(xué)前兒童動(dòng)作發(fā)展等的研究,CRF 研究顯得極為匱乏[18]。究其原因,是忽視CRF在學(xué)前兒童階段的重要性? 或是認(rèn)為學(xué)前兒童處于生長發(fā)育階段,難以有統(tǒng)一的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)? 目前沒有一致的結(jié)論。鑒于CRF 與健康關(guān)聯(lián)的重要性以及對學(xué)前兒童研究的有限性,本文整理了近10 年來國外關(guān)于學(xué)前兒童CRF 研究的文獻(xiàn),試圖從CRF 與健康指標(biāo)的相關(guān)性,CRF 測量與評價(jià)來系統(tǒng)綜述學(xué)前兒童心肺適能的研究,以期為完善學(xué)前兒童CRF的測評辦法提供理論與實(shí)踐參考。

1 方法

1.1 關(guān)鍵詞界定

心肺適能是機(jī)體在持續(xù)的身體活動(dòng)中為骨骼肌提供氧氣的能力,是反映個(gè)體心、肺、血管及組織細(xì)胞有氧能力的綜合指標(biāo)。心肺適能、心肺耐力、心血管適能、有氧適能、有氧能力和最大攝氧量等術(shù)語與此概念相關(guān)。

健康指標(biāo)(health indicator)是反映關(guān)于健康狀態(tài)和健康表現(xiàn)的不同維度的相關(guān)信息簡明的測量體系[19]。依據(jù)文獻(xiàn)專家共識[20-21]及廣泛納入有關(guān)健康指標(biāo)的重要性,將5 項(xiàng)與學(xué)前兒童密切相關(guān)的健康指標(biāo)納入討論①心血管健康②肥胖③身體活動(dòng)④動(dòng)作發(fā)展⑤認(rèn)知。

1.2 信息來源和檢索策略

對PubMed,Scopus 2 個(gè)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索,檢索截止日期為2019 年10 月21 日。檢索詞(式)包括2 組:(1)人群:preschool*(OR kindergarten OR early child* OR young child*) ；(2)心肺適能cardiorespiratory fitness(OR cardiovascular fitness OR aerobic fitness OR aerobic capacity OR aerobic power OR ˙VO2max ；使用布爾邏輯詞“AND”“OR”連接各檢索詞進(jìn)行計(jì)算機(jī)檢索,并導(dǎo)入Zotero 文獻(xiàn)管理軟件,用Zotero 軟件刪除重復(fù)文獻(xiàn)。其次,對滿足檢索條件的文獻(xiàn)全文和參考文獻(xiàn)進(jìn)行人工檢索,增補(bǔ)檢索過程中漏檢的文獻(xiàn)。

1.3 納入標(biāo)準(zhǔn)

(1)研究對象為包含2.5～6.9 歲兒童。(2)文獻(xiàn)中涉及的各種心肺適能測定方法均納入。(3)與本文健康指標(biāo)設(shè)定相關(guān)的文獻(xiàn)。(4)所有的研究設(shè)計(jì)都被納入,對于縱向研究,只要在學(xué)前兒童的起始年齡范圍內(nèi),任意的隨訪之前至少有1 次基線測試即可；橫斷面研究要求至少有100 名參與者。隨機(jī)對照試驗(yàn)和其他干預(yù)要求干預(yù)組至少有30 名參與者。

1.4 排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)排除臨床上疾病兒童及特殊兒童的干預(yù)研究；(2)排除全文或摘要中未報(bào)告詳細(xì)數(shù)據(jù)結(jié)果、綜述以及與主題無關(guān)的研究,剔除無法查看到摘要或全文的文獻(xiàn)。限定英文期刊文章,其他語言類文章、學(xué)位論文、會(huì)議論文不在檢索范圍內(nèi)。(3)排除評定為低質(zhì)量的文獻(xiàn)。

1.5 提取研究信息

由2 位作者分別依據(jù)文獻(xiàn)標(biāo)題、摘要完成初次篩選,再依據(jù)文獻(xiàn)內(nèi)容進(jìn)行2 次篩選,并提取文獻(xiàn)信息,記錄在Excel軟件中。不一致的信息,由第3 位作者依據(jù)文獻(xiàn)做出判斷。

1.6 研究質(zhì)量評價(jià)

2 位作者借助觀察性研究報(bào)告質(zhì)量評估工具條目[22]分別對納入文獻(xiàn)中質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)(≥85 分屬于優(yōu),70 分～84分屬于好,50 分～69 分屬于中等,＜50 分屬于低質(zhì)量),不一致的觀點(diǎn)通過討論解決。

2 結(jié)果

2.1 文獻(xiàn)的基本信息

如圖1 所示,共搜索到2 248 篇文獻(xiàn),經(jīng)過篩選,最終納入21 篇文獻(xiàn)。

圖1 文獻(xiàn)檢索流程Figure 1 Process of literature retrieval

2.2 文獻(xiàn)基本情況

本文依據(jù)健康測評指標(biāo)的5 個(gè)類別,將文獻(xiàn)進(jìn)行分類,CRF 與心血管健康、肥胖、身體活動(dòng)、動(dòng)作技能能力及認(rèn)知的相關(guān)性研究(表1),部分文獻(xiàn)貢獻(xiàn)了多種健康測評。

表1 CRF 與學(xué)前兒童5 類健康指標(biāo)的相關(guān)性研究Table 1 Studies on the correlation between CRF and health indicators

3 討論

3.1 心肺適能與心血管健康

CRF 是反映心血管風(fēng)險(xiǎn)的重要指征,已被納入臨床評估的第五大生命體征[44]。但對于CRF 與學(xué)前兒童心血管健康的關(guān)聯(lián)研究并不多,共有4 篇文獻(xiàn)研究了CRF 與學(xué)前兒童心血管健康的關(guān)系。

Veijalainen 等發(fā)現(xiàn)較低CRF 的兒童有更高動(dòng)脈硬化程度和更低的動(dòng)脈擴(kuò)張能力,而擁有較高CRF 的兒童相反,認(rèn)為CRF 是影響動(dòng)脈硬化程度和內(nèi)皮功能的獨(dú)立因素[25]。3個(gè)不同周期的縱向研究發(fā)現(xiàn),心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)風(fēng)險(xiǎn)因素集群的出現(xiàn)與低CRF 高度相關(guān),并且風(fēng)險(xiǎn)集群的存在還具有穩(wěn)定性。Andersen LB 等[23]認(rèn)為心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)因素集最初在6 歲兒童中并沒有出現(xiàn)而在9歲后13.8%的個(gè)體出現(xiàn)了3 個(gè)或3 個(gè)以上CVD 風(fēng)險(xiǎn)因素。在6～7 歲時(shí)的低CRF 兒童更有可能在9 歲出現(xiàn)CVD 風(fēng)險(xiǎn)因素集群。有研究[26]發(fā)現(xiàn)CRF 是CVD 風(fēng)險(xiǎn)因素的一個(gè)強(qiáng)有力的預(yù)測因子,并提出男孩39.0 mL/kg/min 或以上和女孩37.5 mL/kg/min 或以上的CRF 臨界點(diǎn)可用于鑒別兒童心血管疾病風(fēng)險(xiǎn),能預(yù)測2 年后CVD 風(fēng)險(xiǎn)。Bugge A 等發(fā)現(xiàn)心血管風(fēng)險(xiǎn)因素集群在兒童時(shí)期具有穩(wěn)定性,6 歲時(shí)測得的風(fēng)險(xiǎn)因素集群高Z 分?jǐn)?shù)的兒童,3 年后是仍為風(fēng)險(xiǎn)集群高Z分?jǐn)?shù)是其他兒童的2.3～30 倍[24]。建議從兒童早期開始進(jìn)行監(jiān)測,以識別有潛在CVD 風(fēng)險(xiǎn)的兒童,并采取預(yù)防策略。

3.2 心肺適能與肥胖/超重

共有9 篇文獻(xiàn)探討了CRF 與肥胖的關(guān)系。幾乎所有的觀點(diǎn)都支持CRF 與肥胖負(fù)相關(guān),主要的差異在于選定的肥胖判斷依據(jù)不同。

Salonen 等的隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn),兒童時(shí)期的生長發(fā)育會(huì)影響成年后的CRF,他們觀察到在2 歲,7 歲和11 歲身高較高的孩子,成年后CRF 水平較高,而11 歲時(shí)較大體重指數(shù)(body mass index,BMI)意味著成年后較低水平的CRF[27]。通過BMI 分組,Niederer 等發(fā)現(xiàn)肥胖組與體重正常組學(xué)前兒童的CRF 水平存在顯著性差異,并且這種差異在稍大年齡組(6 歲組)更加明顯,肥胖組CRF 值較正常組低24%[29]。事實(shí)上僅僅以BMI 來評判肥胖程度還是存在不足,美國心臟協(xié)會(huì)認(rèn)為等納入腰圍測量指標(biāo)等指標(biāo),可以提高檢測肥胖相關(guān)心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的敏感性,甚至是BMI 標(biāo)準(zhǔn)符合之前[45]。Tellez 發(fā)現(xiàn)CRF 與BMI、腰圍顯著負(fù)相關(guān)(β=-0.034,P=0.003；β=-0.012,P＜0.001)[31],Labayen Go?i也認(rèn)為CRF 差的學(xué)前兒童與高BMI 和腰圍較粗相關(guān)[33]。Riso 等認(rèn)為CRF 與BMI、體脂(fat mass,FM)負(fù)相關(guān),但較高的瘦體重(fat free mass,FFM)與CRF 仍負(fù)相關(guān),因?yàn)镕FM主要反映的是上下肢的力量[46]。Henriksson 等認(rèn)為脂肪指數(shù)[fat mass (kg)/height2(m),FMI]與CRF(standardizedβ=-0.17,P=0.002)負(fù)相關(guān),而去脂指數(shù)[fat-free mass(kg)/height2(m),FFMI]與CRF 正相關(guān)(β=0.18,P=0.002)[30]。在BMI、FMI、FFMI 3 種分類下的學(xué)前兒童超重與肥胖劃分,Tuan 等發(fā)現(xiàn)無論BMI 或FFMI 分組中,高體脂的學(xué)前兒童CRF 均低于體脂正常組,可能體內(nèi)多余脂肪的能量消耗影響遞增測試中的表現(xiàn)有關(guān)[35]。由于兒童期身高和CRF 之間的相關(guān)性獨(dú)立于混雜因素(包括兒童和成人的社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境、成人的體育活動(dòng)、吸煙習(xí)慣等)[27]。因此FMI、FFMI 應(yīng)為更科學(xué)的評價(jià)指標(biāo)。

3.3 心肺適能與學(xué)前兒童身體活動(dòng)

本綜述篩選出5 篇文獻(xiàn)討論了學(xué)前兒童CRF 與身體活動(dòng)(Physical Activity,PA)的關(guān)系,作者們一致認(rèn)為PA 將影響CRF 的水平,甚至將預(yù)測CRF 的發(fā)展,但存在的主要分歧在于是何種強(qiáng)度的PA 會(huì)影響學(xué)前兒童CRF。Proudfoot等[40]跟蹤研究學(xué)前兒童3 年確定中高強(qiáng)度(moderate to vigorous-intensity PA,MVPA)對男女童CRF 發(fā)展均有良好作用,且不受年齡和生長的影響,但總身體活動(dòng)水平似乎只提高了女童的CRF,男童需要更劇烈的身體活動(dòng)來改善CRF。Hui Fang 等[38]也認(rèn)為MVPA 與CRF 顯著性正相關(guān)(β=0.378,P＜0.01)。Lepp?nen MH 等發(fā)現(xiàn)日常有高強(qiáng)度身體活動(dòng)(vigorous-intensity PA,VPA)和/或MVPA 身體活動(dòng)水平的學(xué)前兒童,具有更好的CRF,并且這種相關(guān)性在1 年后隨訪中顯示仍然保持[37,47]。F Bürgi 等[48]支持只有VPA 與CRF 之間的相關(guān)性更強(qiáng)(P=0.046),發(fā)現(xiàn)基線PA 是CRF的一個(gè)重要決定因素,這種關(guān)系在學(xué)前兒童可能比青少年更密切,因此,從學(xué)前兒童期就應(yīng)促進(jìn)其積極的身體活動(dòng)。

3.4 心肺適能與動(dòng)作技能能力

學(xué)齡前(3～5 歲)階段被稱為動(dòng)作技能能力發(fā)展的黃金時(shí)期[49],文獻(xiàn)中動(dòng)作技能能力(motor competence,MC)的評估方法各異,術(shù)語表述也不一致[50]。但是對于探討學(xué)前兒童MC 與CRF 關(guān)系研究較少,本文找到的3 篇文獻(xiàn)測試了CRF 和動(dòng)作技能,均采用面向結(jié)果的評價(jià)。但2 篇并未探討CRF 與運(yùn)動(dòng)技能的關(guān)系[42],只有1 篇Luz 等[41]對6～9 歲的學(xué)生進(jìn)行研究,認(rèn)為CRF 與立定跳遠(yuǎn)具有相互聯(lián)系,卻沒有給出具體的相關(guān)系數(shù)。對學(xué)前兒童使用面向過程的測試與CRF 的相關(guān)性研究比兒童青少年人群[51-52]更少。此外Harrietren 發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)技能表現(xiàn)較差的學(xué)前兒童不如運(yùn)動(dòng)技能發(fā)展較好的學(xué)前兒童活躍[53]。因此,我們認(rèn)為處在動(dòng)作發(fā)展關(guān)鍵期的學(xué)前兒童,其動(dòng)作水平與CRF 及體適能的關(guān)聯(lián)性研究有待更多的證據(jù)。

3.5 心肺適能與認(rèn)知

已有的青少年[54]和老年人[55-56]的研究表明,CRF 和認(rèn)知能力之間存在聯(lián)系。而只有2 篇文獻(xiàn)探討了學(xué)前兒童CRF 與認(rèn)知的關(guān)系:Niederer 的研究發(fā)現(xiàn)CRF 與更好的注意力密切相關(guān)(r=0.16,P=0.03),追蹤9 個(gè)月后基線的CRF水平與注意力的改善獨(dú)立相關(guān)(r=0.16,P=0.03)與空間記憶能力相關(guān)[42]；Haapala EA 等[43]認(rèn)為兒童閱讀流利度、閱讀理解和算術(shù)技能與CRF 無關(guān),與動(dòng)作技能負(fù)相關(guān)。2 篇文獻(xiàn)研究結(jié)論不一致,可能與認(rèn)知的分類評估不同有關(guān)。學(xué)前兒童階段,尤其CRF 對執(zhí)行功能影響的長期性有待進(jìn)一步研究。

3.6 測試方法

最大攝氧量 ˙VO2max 被認(rèn)為是測量CRF 的金標(biāo)準(zhǔn),然而,直接測量耗財(cái)耗時(shí)。本文所搜索的文獻(xiàn)大多數(shù)研究使用場地測試,尤其是20 m 折返跑(20 m shuttle run,20 m SRT)以及改良的20 m 折返跑(PREFIT 20 m shuttle-run test)使用最為廣泛。

Léger 及其團(tuán)隊(duì)[57]最早創(chuàng)建20 m SRT,受試者跟隨有節(jié)奏的音樂進(jìn)行20 m 折返跑,初始速度為8.5 km/h,每分鐘跑速以0.5 km/h 遞增,直至受試者不能再跟隨音樂節(jié)奏或因?yàn)槠v而中止的測試,記錄成績以往返次數(shù)/級別表示,利用回歸方程間接推算出˙VO2max(ml/kg* min)。此測試方法已被用于超過177 項(xiàng)研究,累積超過100 多萬兒童和青少年[58]使用,在涉及兒童和青少年的流行病學(xué)研究中,被認(rèn)為是評估與健康相關(guān)的CRF 信度[59]和效度[60]最好的工具。

然而,該測試方法在學(xué)前兒童中的使用仍存在爭議,Cadenas-Sánchez 等[61]發(fā)現(xiàn)3～5 歲的兒童測試20 m SRT,初始速度8.5 km/h 可能要求過高,有些兒童一次往返都無法完成。他們將起始速度降為6.5 km/h,但不改變遞增速度,改良為20 m SRT-PREFIT(學(xué)前兒童健康評估,PREschoolers FITness assessment,PREFIT)。推算公式修改為Y=44.657+1.795X1-2.601X2+0.0852X1X2(Y為˙VO2max,X1是最大速度km/h,X2是年齡),他們認(rèn)為20 m SRT-PREFIT 測試對于學(xué)前兒童有極高的信度,而本文的大多數(shù)研究也正使用了該方法。

4 結(jié)論

雖然心肺適能對于健康的重要性已在成人研究中證實(shí),但對于普通學(xué)前兒童人群的研究近年才逐漸得以關(guān)注。本文通過系統(tǒng)綜述發(fā)現(xiàn),學(xué)前兒童低水平的CRF 與高CVD 風(fēng)險(xiǎn)、肥胖密切相關(guān),較高強(qiáng)度的體力活動(dòng)水平有助于學(xué)前兒童CRF 的提高,但在學(xué)前兒童動(dòng)作和認(rèn)知發(fā)展與CRF 的關(guān)系方面還需要更多的證據(jù)。學(xué)前兒童的CRF 重要性值得重新審視,并應(yīng)獲得更多的證據(jù)。