乔小艳 刘砚梅 杜鹏 张杰

·调查研究·

主成分分析法在居民体力活动状况定量评估中的应用

乔小艳 刘砚梅 杜鹏 张杰

目的 通过对居民不同方式体力活动状况的主成分分析，探索居民体力活动程度的科学量化方法。方法 对15岁以上的廊坊市居民进行体力活动状况问卷调查，对不同方式体力活动进行主成分分析，计算体力活动综合主成分得分。结果 4个体力活动主成分特征值分别为1.517、1.464、0.837、0.676，贡献值分别为30.348%、29.273%、16.747%、13.529%；3 800名居民体力活动综合主成分得分范围为-0.49～5.55。结论 主成分分析法可以综合反映居民各种方式的体力活动状况，综合主成分值是科学定量判断居民体力活动程度的指标。

体力活动；主成分分析；高血压；直线相关

体力活动是指通过肌肉活动而消耗能量的任何形式的活动，体力活动包括工作中的体力活动、交通中的体力活动、家务中的体力活动、闲暇时的体力活动等多种形式。体力活动与健康密切相关，缺乏体力活动是导致肥胖、高血压、心脑血管病、糖尿病等疾病的主要危险因素。许多疾病与体力活动关系的研究，通常根据每周中等体力活动时间多少将体力活动分为若干等级作为分类变量，再进行体力活动等级与疾病患(发)病率的关系研究。本研究基于国家科技支撑计划项目《中国重要心血管病患病率调查及关键技术研究》中廊坊市居民体力活动状况的调查数据，旨在探索一种能将居民各种体力活动方式进行综合量化，从而将居民体力活动状况转化为数值变量的科学方法。

1 对象与方法

1.1 资料来源 以“十二五”国家科技支撑计划项目《中国重要心血管病患病率调查及关键技术研究》方案为依据，采用横断面调查设计，分阶段随机抽样，抽取廊坊市安次区、大城县的12个村/居民委员会的部分15岁以上的3 800名常住居民,进行体力活动问卷调查，将问卷调查结果作为本研究的数据来源。

1.2 指标内容 综合体力活动方式及活动强度，将体力活动分为五类，即：高强度工作、农业及家务性身体活动，中等强度工作、农业及家务性身体活动，交通相关身体活动，高强度休闲相关身体活动、中等强度休闲相关身体活动。以上述五类身体活动方式每周活动时间(依次为X1、X2、X3、X4、X5)为变量，作为主成分分析的体力活动因子，以居民个人为单位，对5项因子数据进行整理。

1.3 研究方法 构建3 800名居民体力活动因子原始数据矩阵，进行以0为均值、以1为标准差的数据标准化处理，以消除量纲不同的影响；对数据进行KMO和Bartlett球形度检验；进行主成分分析，根据累计贡献率确定主成分个数(累积贡献率大于80%的综合指标称为主成分)；计算特征向量矩阵(主成分表达式的系数)；计算主成分得分矩阵(主成分得分)；最后利用主成分函数、综合主成分公式计算每个居民体力活动主成分综合得分。

1.4 统计学分析 主成分分析和相关性分析均使用SPSS 13.0统计软件。

2 结果

2.1 KMO值与Bartlett球形度检验 KMO值为0.533，Bartlett球形度检验P<0.01，表明各变量间存在较强的相关性，数据适合做主成分分析。

2.2 主成分分析

2.2.1 主成分的确定:各主成分的初始特征值、贡献率及累计贡献率具体值见表1。一般认为累计贡献率以大于80%为宜[1]，表1显示前4个主成分累计贡献率可达到82.673%，故选择前4个主成分。旋转因子载荷矩阵见表2。主成分得分系数矩阵见表3。由表2可知，第一主成分主要综合反映了原始指标X4、X5的信息，即主要体现居民从事休闲相关的高强度、中等强度身体活动的信息；第二主成分主要综合反映了原始指标X3的信息，即主要体现从事交通相关身体活动的信息；第三主成分主要反映了原始指标X2的信息，即主要体现了中等强度的工作、农业及家务性身体活动的信息；第四主成分主要反映了原始指标X1的信息，即主要体现了高强度的工作、农业及家务性身体活动的信息；因此可认为这四个主成分基本保留了原始数据信息。

2.2.2 主成分得分:根据上述主成分得分系数矩阵，得出4个主成分的得分函数公式如下：第1主成分得分F1=0.037ZX1+0.013ZX2-0.039ZX3+0.572ZX4+0.593ZX5，第2主成分得分F2=-0.158ZX1-0.068ZX2+1.036ZX3+0.065ZX4-0.126ZX5，第3主成分得分F3=-0.093ZX1+1.021ZX2-0.065ZX3-0.051ZX4+0.070ZX5，第4主成分得分F1=1.054ZX1-0.097ZX2-0.156ZX3+0.035ZX4+0.024ZX5。将四个主成分的得分函数公式与居民的五个体力活动因子的标准化数据值结合，可计算出每个居民的四个主成分得分值。

表1 解释的总方差

表2 旋转因子载荷矩阵

表3 主成分得分系数矩阵

2.2.3 综合主成分得分:根据以上每个主成分的得分计算值及每个主成分对应的方差贡献率确定综合主成分得分F计算公式如下：

0.338F1+0.326F2+0.186F3+0.150F4。

将每个居民的主成分得分值代入上式，即可计算出每个居民的综合主成分得分值，经计算，3 800位居民的主成分得分值范围为-0.49～5.55。

3 讨论

调查表明，廊坊市居民的体力活动主要为工作、农业、家务性身体活动及外出步行或骑自行车，且每周活动天数及每日活动时间相对较多，绝大多数居民休闲性体力活动不足，主要表现为每周锻炼次数少，每日锻炼时间短。有研究认为发展中国家以工作、交通和家务体力活动为主[1]、中国居民的职业劳动、交通过程中的体力活动及家务劳动强度还相对较高[2]，本调查结果与此相似；廊坊市居民高血压患病率为29.3%，相对高于24%的全国平均水平[3]。

一定强度并持续一定时间的体力活动有利于降低血压也早已得到公认[4-6]。规律、适量的体力活动对维持骨骼肌正常生理形态、增进神经机能调节有良好的促进作用[7]，也是防治高血压、降低血压值的有效手段之一[8]。2013版美国心脏病学会/美国心脏协会指南指出为了降低心血管疾病风险，建议每周进行至少3～4次、每次至少40min的中等强度或高等强度的有氧活动[9]。本研究单因素非条件Logistic回归分析也支持这一观点，有高强度、中等强度的工作、农业、家务性身体活动或休闲相关的身体活动居民高血压患病率显著低于不进行此类身体活动的居民。

虽然体力活动从总体上有益于降低血压，但并非所有人都是如此。有研究认为尽管体力活动的不足会与心血管疾病的并发症之间存在密切的关系，但并非体力活动量越多越好[10]，对于重度高血压患者(>180/110mmHg)及脑血管病的患者，运动能增加冠心病猝死的风险[11]。本研究多因素非条件Logistic回归分析显示，从事中等强度的工作、农业、家务性身体活动或休闲相关的身体活动的居民罹患高血压风险明显低于不从事这些活动的居民；但每天进行400min以上的高强度此类活动的居民，发生高血压的风险是从不进行此类活动的居民的2.168倍，每周内有10min以上引起呼吸、心跳显著增加的高强度休闲活动天数在5d、3～4d的居民居民罹患高血压的风险分别是从不进行此类高强度休闲活动居民的1.201、2.547倍，说明过长时间、过于频繁的高强度体力活动反而不利于血压控制。

因此，建议应将加强体力活动相关健康教育和健康促进工作作为廊坊市高血压防治工作的一项重要措施：(1)提高居民(尤其35岁以上)对运动及高血压相关知识的掌握，使其养成从事体力活动的习惯；(2)以针对性促进居民在业余时间积极进行休闲相关体力活动为主；(3)引导居民根据自身体质、血压进行体力活动，量力而行，选择合适的体力活动强度、频次、时间。

1 栾德春,马冠生.体力活动推荐量及评价标准.国外医学卫生学分册,2006,33:161-164.

2 谭玉婷,高玉堂,刘大可,等.上海市区中老年女性人群的体力活动模式研究.中国慢性病预防与控制,2007,15:309-313.

3 郭程然,王淑君.健康生活，健康血压-专访中南大学湘雅医院副院长张国刚.保健医苑,2014,6:5-8.

4 金其贯.高血压运动疗法的进展.中国康复医学杂志,2000,15:123-125.

5 王增武,武阳丰,赵连成,等.男性在职人员体力活动时间与血压的关系研究.中华临床医药,2002,3:1-3.

6CarnethonMR,EvansNS,ChurchTS,etal.Jointassociationsofphysicalactivityandaerobicfitnessonthedevelopmentofincidenthypertension.Hypertension,2010,56:49-55.

7 姚凯峰,孙飙.国内外体力活动研究现状分析.南京体育学院学报,2011,10:10-13.

8 李宁,孙君志,李天麟,等.中老年高血压运动疗法研究进展.中华高血压杂志,2011,18:31-33.

9 许保磊,马毳,赵明磊,等.卒中一级预防指南：美国心脏协会/美国卒中协会致医疗专业者的声明(第二部分).中国卒中杂志,2015,10:255-260.

10 戴剑松,王正伦,孙飙,等.体力活动、疾病与健康关系概述及最新结论.南京体育学院学报(社会科学版),2009,8:120-128.

11Taylor-TolbertNS,BrownMD.Ambulatorybloodpressureafteracuteexerciseinoldermenwithessentialhypertension.AmJHypertens,2000,13:44-51.

10.3969/j.issn.1002-7386.2017.09.040

065000 河北省廊坊市疾病预防控制中心

张杰，065000 河北省廊坊市疾病预防控制中心；

E-mail:zj20062710@126.com

R 195

A

1002-7386(2017)09-1411-03

2016-12-21)