哈萨克斯坦9–17岁儿童青少年健康相关体适能平滑百分位参考曲线：一项多区域研究

《Annals of Human Biology》：Smoothed percentile reference curves for health-related physical fitness in children and adolescents aged 9–17 years: a multi-regional study in Kazakhstan

　　

摘要专业翻译 背景：人群特异性的体适能参考标准对于监测儿童青少年期的生长发育、健康状况及功能能力至关重要。 目的：建立哈萨克斯坦儿童青少年健康相关体适能指标的性别和年龄特异性平滑百分位曲线。 研究对象与方法：研究数据于2023年10月至2025年10月期间，从哈萨克斯坦10个地区的20所学校收集了8,158名9–17岁儿童青少年。采用标准化现场测试方案评估人体测量学指标、肌肉力量、速度、协调性和心肺适能。百分位曲线（P3–P97）在GAMLSS框架内使用LMS方法生成，以确保跨年龄的生物学合理平滑。 结果：大多数运动表现指标在两种性别中均随年龄增长而增加，而相对有氧能力则呈现逐渐下降趋势。所建立的参考标准提供了具有区域代表性的常模值，可协助教育和卫生专业人员监测青少年体适能并识别偏离预期发育轨迹的情况。由于样本覆盖哈萨克斯坦约一半的地区且以哈萨克族参与者为主，研究结果应被解读为多区域参考标准而非全国代表性常模。 结论：这些发现为全球比较数据集做出了贡献，并强调了受环境、文化和行为因素影响的人群特异性体适能参考标准的重要性。 关键词：体适能；儿童与青少年；体适能测试；健康相关体适能测试

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一、研究背景与问题

近年来，儿童青少年体适能水平的下降趋势及其对身体健康的不良影响已成为国际公共卫生领域关注的焦点。大量研究证据表明，儿童青少年时期低水平的体适能与成年后心血管疾病、呼吸系统疾病和代谢紊乱的风险增加密切相关，同时还与生活质量下降和学业表现不佳存在关联。然而，体适能监测的有效性高度依赖于可靠、有效且符合地区实际情况的评估工具。国际研究已广泛证实，不同国家和地区的青少年体适能存在显著差异，且受环境、文化和行为因素的深刻影响。例如，国际心肺适能常模数据揭示各国之间存在显著变异性，这凸显了建立人群特异性参考标准的必要性。

在哈萨克斯坦，总统体适能测试（Presidential Physical Fitness Tests）一直被作为评估青少年体适能的主要工具。但既往评估表明，这些标准缺乏全面的科学验证，可能无法充分反映当前哈萨克斯坦儿童青少年的实际体适能水平。更为关键的是，目前尚无同行评审研究系统性地建立中亚地区人群青少年体适能的百分位参考曲线。这一空白使得哈萨克斯坦的体适能监测缺乏科学依据，亟需开发符合当代方法学要求的参考标准。

二、研究目的与意义

该研究旨在建立哈萨克斯坦9–17岁儿童青少年健康相关体适能指标的性别和年龄特异性平滑百分位曲线。通过将个体测试结果与来自代表性样本的年龄和性别特异性百分位分布进行比较，从业者可以获得个性化的体适能评估，识别优势和不足，并提高监测系统的精确性。该研究填补了中亚地区青少年体适能参考数据的重大地理空白，为全球青少年体适能监测比较数据集做出了贡献。

三、主要技术方法

研究人员采用整群抽样方法，根据国家地理分布选取了10个人口密度最高的地区，涵盖南部、东南部、东部、北部、东北部、西部和中部地区，每个地区选取城市和农村学校各1所，共20所学校。研究对象为2023年10月至2025年10月期间从4至11年级随机抽取的8,158名9–17岁儿童青少年，其中男孩4,162名、女孩3,996名，城市与农村学生比例均衡，参与率为97%。样本中约79.3%为哈萨克族，10.6%为俄罗斯族，8.5%为乌克兰族。

测试方案包括身体质量指数（BMI）、握力、立定跳远、4×10米折返跑、20米渐进式折返跑、高杠引体向上（男孩）、低杠斜身引体向上（女孩）和仰卧起坐（女孩）。心肺适能通过20米渐进式折返跑测试评估，使用Léger等人（1988）的验证方程将最终成绩转换为估计的最大摄氧量（VO₂max）。

统计处理在R环境中完成。平滑百分位曲线采用LMS方法，在广义可加位置尺度形状模型（GAMLSS）框架内实现，使用Box-Cox Cole-Green（BCCG）分布。位置（μ）、尺度（σ）和偏度（ν）参数使用惩罚B样条建模为年龄的平滑函数，最优有效自由度通过广义赤池信息准则（GAIC(3)）自动确定。百分位水平包括P3、P10、P25、P50、P75、P90和P97，以0.1岁为增量在9.0–17.0岁范围内计算。模型拟合质量通过随机化分位数残差、Normal Q-Q图、去趋势Q-Q图（Worm Plots）和参数剖面图进行严格评估。

四、研究结果

图1（BMI百分位曲线）：两种性别的BMI均随年龄逐渐增加，反映正常的生长发育和成熟过程。青春期期间上下百分位之间的离散程度略有增大，表明青春期发育过程中身体成分的个体间变异性增加。

图2（握力百分位曲线）：两种性别的握力均随年龄稳步增长，男孩在约13–14岁后增长明显加快，这种分化与青春期 onset 及性别特异性激素对肌肉发育的影响一致。

图3（立定跳远百分位曲线）：立定跳远成绩在整个儿童期和青春期呈现渐进性改善。低龄阶段性别差异较小，但青春期后差异变得更加显著，表明男孩的神经肌肉力量和爆发力发展加速。

图4（4×10米折返跑百分位曲线）：两种性别在儿童后期的表现均随年龄改善。但进入青春期后，男孩表现出更大的成绩提升，而女孩的成绩趋于稳定，导致性别间百分位分离逐渐扩大。

图5（男孩高杠引体向上百分位曲线）：该图反映垂直上体拉力耐力对抗100%体重的表现。百分位曲线的宽幅分布表明青春期男孩在力量发展和训练暴露方面存在显著异质性。

图6（女孩低杠斜身引体向上百分位曲线）：女孩表现出更渐进的改善并在青春期中期出现部分稳定化，反映了改良上体负荷模式的典型发育轨迹。由于测试方案的根本性不等价，该曲线代表女性特异性结构，不可与男性表现阈值直接比较。

图7（女孩仰卧起坐百分位曲线）：核心肌耐力在青春期早期呈线性进步，青春期后进入稳定平台期，这在缺乏针对性腹部力量训练的地区性儿科队列中较为常见。

图8（20米渐进式折返跑百分位曲线）：相对有氧能力（VO₂max）在两种性别中均随年龄逐渐下降。这一趋势可能反映了青春期体重增加与习惯性中高强度体力活动减少的共同作用。

城乡比较分析显示，各体适能指标在城乡儿童青少年之间均无统计学显著差异，支持使用合并数据构建参考曲线。时间敏感性分析证实，控制年龄和性别后，两个学年之间的均值差异完全可忽略（BMI：β=0.035，p=0.589，d=0.012；握力：β=?0.091，p=0.312，d=?0.022；立定跳远：β=0.231，p=0.485，d=0.015；VO₂max：β=?0.048，p=0.634，d=?0.010），验证了将多区域样本作为单一合并横断面队列处理的合理性。

五、讨论与结论

讨论部分总结：研究结果表明，大多数肌肉力量、协调性和运动表现指标随年龄增长而增加，尤其在男孩青春期后增长更为显著，这与正常青春期发育特征一致。握力和立定跳远在男孩约13–14岁后出现加速增长，反映了青春期肌肉质量增加、神经肌肉协调性改善和合成代谢激素变化的作用。4×10米折返跑表现随年龄改善，但青春期后性别差异加大，这可能既反映生物学成熟差异，也反映青春期习惯性体力活动模式的差异。

与全球参考数据相比，哈萨克斯坦青少年在14岁时的中位数（P₅₀）心肺适能略低于国际平均水平（男孩：42.9 vs 44.6 ml/kg/min；女孩：36.9 vs 38.8 ml/kg/min）。相比之下，哈萨克斯坦青少年的等长上体力量（握力）与国际阈值紧密对齐甚至在后期发育阶段超出，这可能与区域生活方式差异、环境海拔、学校体育追踪结构差异以及中亚青少年体育文化中摔跤和武术相对于纯耐力运动的较高历史地位有关。

相对有氧能力的下降可能同时反映生理生长过程和行为的改变，包括青春期久坐行为增加和有组织运动参与减少。研究还指出，运动自我效能感和身体自尊是现场测试中客观运动表现的重要上游决定因素，自我效能感较低的青少年在要求最大体力消耗的公开评估任务中可能不愿维持最大用力，这在一定程度上解释了青春期后期观察到的百分位追踪差距扩大。

研究人员强调，体适能不仅受生物学成熟影响，还受环境和行为因素影响，因此百分位曲线应被解读为基于表现的参考标准而非纯粹的生理能力指标。该研究的主要优势在于大样本多区域抽样和LMS–GAMLSS建模方法，以及完全基于脚本的可复现统计流程。局限性包括样本未覆盖哈萨克斯坦所有地区、种族构成未作为分析变量纳入、生活方式变量未直接测量，以及VO₂max估算方程源自西方儿科人群可能存在的跨人群系统误差。

结论翻译：本研究建立了哈萨克斯坦多区域样本中9–17岁儿童青少年健康相关体适能的第一个平滑、年龄和性别特异性百分位参考曲线。使用LMS–GAMLSS建模能够生成稳定且具有生物学意义的百分位分布，为以往使用的规范标准提供了更可靠的替代方案。结果显示肌肉力量和运动表现随年龄的预期增长，以及青春期相对有氧能力的逐渐下降，这些模式与正常生物学成熟和国际趋势一致，同时也反映了研究人群的区域特异性特征。基于人群的百分位参考标准的建立提高了学校体适能监测的准确性和可解释性，支持对青少年体适能进行更个体化的评估。尽管数据是多区域而非完全全国性的，但为哈萨克斯坦未来研究和改善体育教育与公共卫生监测提供了重要基础。