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为探讨不同强度体力活动对焦虑的独特影响，研究人员基于 176 名青少年的加速度计数据和 SAS 量表评分，采用成分数据分析（CoDA）与等时替代模型（ISM），发现中高强度体力活动（MVPA）负相关焦虑，久坐行为（SB）和睡眠时间（SP）正相关焦虑，替代分析揭示 MVPA 替换 SB 等可缓解焦虑，为青少年心理健康干预提供新视角。
青少年心理健康问题近年来备受关注，尤其焦虑症状在全球范围内呈现高发趋势。数据显示，美国、土耳其等国家青少年焦虑障碍患病率高达 16.6%，我国青少年同样面临严峻挑战。传统研究多孤立分析单一活动行为与焦虑的关系，但人体 24 小时活动模式（包括体力活动、久坐行为、睡眠时间）具有内在关联性，某类行为时间的改变必然影响其他行为的时间分配。例如，久坐时间（SB）增加可能压缩中高强度体力活动（MVPA）或睡眠时间（SP），而这种动态平衡对焦虑的影响尚未被充分揭示。在此背景下，武汉体育学院的研究团队开展了一项基于成分数据分析（Compositional Data Analysis, CoDA）和等时替代模型（Isotemporal Substitution Model, ISM）的研究，旨在系统探讨青少年 24 小时活动行为与焦虑症状的关联，研究成果发表在《BMC Public Health》。
研究团队采用便利抽样和整群抽样方法，从武汉市 4 所中学招募 245 名初中生，通过三轴加速度计（Actigraph GT3X-BT）客观记录连续 7 天的 24 小时活动数据，包括久坐行为（SB，0-100 cpm）、轻体力活动（LPA，101-2800 cpm）、中强度体力活动（MPA，2801-4000 cpm）、高强度体力活动（VPA，≥4001 cpm），其中 MPA 与 VPA 合并为 MVPA。睡眠时长通过改进睡眠算法（RSA）计算，焦虑症状采用焦虑自评量表（SAS）评估，标准化得分范围 25-100 分，得分越高焦虑程度越严重。数据分析使用 R 语言的 compositions 和 robCompositions 包，通过成分回归、等时替代分析和剂量反应曲线探讨活动行为与焦虑的关联。
研究结果
样本特征与性别差异
最终纳入 176 名青少年（男 91，女 85），平均年龄 13.44 岁，SAS 平均得分 43.49 分，女性焦虑得分（45.47±11.21）显著高于男性（41.65±9.46）。24 小时活动时间分布显示，SB 占比最大（几何均值 621 分钟，43.12%），其次为 SP（538 分钟，37.36%）、LPA（249 分钟，17.29%），MVPA 仅 32 分钟（2.23%）。性别差异分析表明，男性的 SP、LPA、MVPA 时间均高于女性，而女性 SB 时间更长，其中 MVPA 的性别差异最为显著。
活动行为与焦虑的相关性
成分回归分析显示，MVPA 时间与焦虑呈显著负相关（β(MVPA)=-6.95, p<0.001），即 MVPA 时间增加伴随焦虑水平下降；SB（β(SB)=11.18, p=0.0149）和 SP（β(SP)=10.42, p<0.001）与焦虑呈正相关，LPA 与焦虑无显著关联（β(LPA)=-0.861, p=0.634）。
等时替代模型分析
以 15 分钟为替代单位，结果显示：用 MVPA 替代 SB、SP、LPA 可使焦虑分别降低 2.47、2.36、2.17 单位，而反向替代（SB/SP/LPA 替代 MVPA）则导致焦虑显著升高（3.95-3.67 单位）。LPA 与 SB 的替代效应呈对称性，15 分钟 LPA 替代 SB 可使焦虑降低 0.29 单位，反之亦然。
剂量反应关系
剂量反应分析发现，MVPA 替代其他行为时，焦虑下降趋势平缓，而其他行为替代 MVPA 时焦虑上升更快。例如，5 分钟 MVPA 替代 SB 可使焦虑降低 0.925 单位，而 5 分钟 SB 替代 MVPA 导致焦虑增加 1.073 单位。这种不对称性可能与 MVPA 在总时间中占比极小（仅 2.23%）有关，即使微小时间变动也会对焦虑产生显著影响。
结论与讨论
本研究首次通过客观测量的 24 小时活动数据，证实 MVPA 是缓解青少年焦虑的核心因素，且需从整体视角考量活动行为的动态平衡。研究发现，MVPA 与其他行为的替代效应存在显著不对称性，提示维持现有 MVPA 水平至关重要，同时应优先推动 SB 向 MVPA 的转化。此外，性别差异表明需针对性设计运动干预方案，例如针对女性增加低强度运动向中高强度的过渡策略。
研究结果为青少年心理健康干预提供了双重启示：一是遵循 “维持 MVPA 基线，减少 SB” 的原则，例如通过课间操、课后体育活动等固定时段保障 MVPA；二是利用 SB 与 LPA 的高替代性（如用步行替代久坐），逐步提升活动强度。值得注意的是，5 分钟替代时间可能是高效干预的时间节点，可作为日常活动调整的最小单位。
尽管研究存在未细分体力活动类型、未纳入睡眠质量等局限，但其首次将 CoDA 与 ISM 结合应用于青少年焦虑研究，突破了传统线性回归的局限性，为运动健康领域提供了新方法论。未来研究可进一步探索不同运动类型（如团队运动 vs. 个体运动）对焦虑的差异化影响，并开展纵向追踪以验证因果关系。
