中国大学生体适能纵向轨迹：多组潜变量增长曲线分析

《Frontiers in Public Health》：Longitudinal trajectories of physical fitness in Chinese college students: a multi-group latent growth curve analysis

　　

摘要
背景：体适能被广泛视为整体健康与功能能力的重要指标。然而，横断面研究一致报告大学生体适能水平下降及超重/肥胖率上升。追踪个体发展轨迹的纵向研究仍较为匮乏，且“肥胖但健康悖论”（fat but fit paradox）在该人群中尚未得到充分探索。本研究旨在模拟不同体质指数（body mass index，BMI）类别下体适能指标（physical fitness indicators，PFI）的4年轨迹，并检验“肥胖但健康悖论”的存在性。
方法：本研究使用了去标识化的个体水平纵向数据，包含来自中国成都140所高校的183,075名汉族大学生四次年度体适能评估。研究人员构建了多组潜变量增长曲线模型（multi-group latent growth curve models，MG-LGCMs），以检验体适能指标的发展轨迹，基线BMI类别作为分组变量，性别作为协变量。
结果：结果揭示了不同BMI类别间的显著异质性。正常体重组在基线时体适能水平最高，但线性增长不显著；而肥胖组尽管基线水平最低，却表现出最快的改善速度。对于依赖重力的指标——耐力跑、引体向上（男性）和1分钟仰卧起坐（女性）——超重和肥胖组最初表现劣势，但随后改善速度显著加快。绝对用力肺活量呈现出“肥胖但健康悖论”，较高BMI组在4年内保持更优得分。柔韧性则始终偏向正常体重组。性别显著调节了初始状态和变化速率：男性在大多数运动领域表现出更陡峭的增长，而女性在柔韧性方面保持了基线优势。
结论：这些发现挑战了关于体适能的统一体重中心假设，强调了在高校体育教育和健康促进中采用轨迹知情、交叉性干预策略的必要性。

**论文解读：中国大学生体适能纵向轨迹的多组潜变量增长曲线分析**

**一、研究背景与问题提出**

体适能作为衡量个体参与体力活动能力及整体健康水平的重要指标，近年来受到广泛关注。然而，横断面趋势研究一致表明，大学生体适能水平呈持续下降趋势，尤其以心肺耐力下降最为显著，同时超重和肥胖率明显上升，心血管风险指标（如血压）升高。这一现象与体力活动不足及不健康生活方式的流行密切相关。但现有研究大多为横断面设计，难以区分个体内变化与个体间差异。少数纵向研究虽报告了大学生体适能的年度变化，但未对个体发展轨迹进行建模，也未充分考虑个体异质性。已有采用多层潜变量增长曲线模型的研究聚焦于少数民族学生，且BMI分组基于间接百分位评分系统，限制了结论的推广。此外，关于“肥胖但健康悖论”（fat but fit paradox）在大学生群体中的存在性证据有限。因此，本研究旨在通过4年纵向追踪，建模不同BMI类别大学生体适能指标（PFI）的发展轨迹，检验超重和肥胖个体中是否存在该悖论，为理解体质健康发展的分异路径提供依据。

**二、研究设计与主要方法**

研究数据来源于四川省学生健康大数据研究与联合应用技术中心数据库，涵盖成都市140所高校的汉族本科生，样本限定于单一地理区域和民族，以控制区域环境变异及民族相关体成分差异。最终分析样本为183,075名个体，每名个体包含2020至2023年四次年度体适能测试数据。体适能指标包括身高、体重、肺活量、50米跑、坐位体前屈、立定跳远、800米跑（女）、1000米跑（男）、1分钟仰卧起坐（女）和引体向上（男）。采用物理体适能指标（PFI）综合反映体适能水平，即各项测试Z分数之和（计时项目反向处理）。主要分析方法为多组潜变量增长曲线模型（MG-LGCM），以基线BMI类别为分组变量，性别为协变量。模型采用稳健极大似然估计（MLR）和全信息极大似然（FIML）处理非正态性和随机缺失数据。通过参数等值约束和Satorra-Bentler校正卡方差异检验评估组间差异，并使用Wald检验进行事后两两比较。

**三、主要研究结果**

**3.1 体适能指标（PFI）的总体轨迹与组间差异**

整体线性潜变量增长模型显示，学生初始PFI均值显著为正（0.057，p < 0.001），年均线性增长率为0.032（p < 0.001），截距和斜率方差均显著，表明个体间存在显著异质性。多组模型比较显示，正常体重组基线PFI最高（0.222），但斜率不显著（0.006，p = 0.132）；超重组（-0.866，斜率0.161）、低体重组（-0.003，斜率0.075）和肥胖组（-1.792，斜率0.296）均呈现显著正向增长，其中肥胖组改善速度最快。Wald两两比较证实所有组间差异显著，呈现BMI越高、PFI增长越快的阶梯式模式。

**3.2 各单项体适能指标的轨迹异质性**

**重力依赖性指标**（50米跑、立定跳远、引体向上（男）/1分钟仰卧起坐（女）、1000米跑（男）/800米跑（女））：超重和肥胖组基线表现明显较差，例如肥胖男生1000米跑初始时间（261.69秒）比正常体重组（247.00秒）慢近15秒。但超重和肥胖组在耐力跑和力量耐力项目上的下降幅度更小或改善幅度更大，表现出“追赶效应”。例如，肥胖组男生引体向上年均增加0.72次，显著高于正常体重组的0.37次（p < 0.001）。性别调节效应显著：女生在所有项目上初始水平低于男生，但不同项目斜率差异不同，立定跳远中女生改善速度普遍慢于男生，导致性别差距随时间扩大。

**绝对功能指标**（用力肺活量）：出现“肥胖但健康悖论”。超重组（34.36）和肥胖组（34.08）基线用力肺活量显著高于正常体重组（31.53，p < 0.001），尽管年均增长率略低，但初始优势使其在四年内始终保持较高水平。性别效应极强，女生肺活量普遍低于男生，且正常和低体重组中女生改善更慢，性别差距扩大。

**相对功能指标**（肺活量体重指数，FWI）：低体重组基线最高（66.64），正常体重组次之（56.92），超重组（48.95）和肥胖组（43.85）较低。但肥胖组斜率最大（2.31/年），超重组（1.35）和正常体重组（0.58）次之，低体重组则轻微下降（-0.21）。组间差距在四年内显著缩小。性别对初始FWI的影响在各组间一致（女生均低约9-10个单位），但对斜率的影响因组而异。

**柔韧性指标**（坐位体前屈）：正常体重组基线（14.57厘米）和最终水平均显著高于其他组，超重组（13.79厘米）次之，低体重组（13.33厘米）和肥胖组（13.26厘米）最差。尽管后三组改善速度更快，但正常体重组的优势持续至大四。性别影响显著，女生基线柔韧性优于男生，但对变化速率无显著调节作用。

**四、讨论与结论**

研究揭示了体适能发展轨迹的显著异质性。重力依赖性指标和相对功能指标呈现“肥胖劣势”伴随“生物力学追赶效应”，这归因于过量脂肪造成的生物力学限制和慢性负荷适应性肌肉增长。绝对用力肺活量呈现“肥胖但健康悖论”，反映异速生长和呼吸生理学原理，但该优势在体重标准化后消失，提示绝对指标可能掩盖相对心肺效率的下降。柔韧性方面，正常体重优势持续存在，因腹部和腿部脂肪机械性阻碍关节活动范围。性别二态性显著，男性在爆发力和重力依赖项目中斜率更陡，可能与睾酮驱动的肌肉生长和疫情后高强度运动恢复的性别差异有关。研究局限包括单一省份样本、缺乏身体成分和生活方式等协变量数据。结论认为，大学生体适能发展是维度特异、非均匀的过程，受BMI和性别共同塑造，提示需要采用轨迹导向、针对性的干预策略，而非统一的体重中心评估框架。该研究发表在《Frontiers in Public Health》。