男性与女性青少年游泳运动员身体形态和身体成分与游泳成绩的关联：一项探索性横断面研究

《Frontiers in Physiology》：Associations of body morphology and body composition with swimming performance in male and female youth swimmers: an exploratory cross-sectional study

　　

目的：探讨省级青少年男、女游泳运动员身体形态与身体成分和游泳成绩之间的关联。方法：本横断面研究纳入49名游泳运动员：25名男性（FINA积分：582±66；年龄：12.5±0.7岁；身高：162.3±6.6 cm；体重：47.4±6.9 kg）和24名女性（FINA积分：620±84；年龄：11.8±0.8岁；身高：156.4±6.1 cm；体重：43.5±5.1 kg）。竞技成绩以每名运动员的最高FINA积分表示。评估了身体质量指数（BMI）、身体比例、体脂百分比以及手部与足部面积。研究人员进行了按性别分层的相关分析和探索性回归分析，并采用错误发现率（FDR）校正和正式交互作用检验。结果：在女性游泳运动员中，经FDR校正后，FINA积分与年龄、BMI、手部面积和足部面积呈正相关，而男性未观察到校正后显著的关联。在主要调整的女性模型中，手部面积与FINA积分仍呈正相关；但在排除影响力观测后，该估计值有所减弱（β=0.370，p=0.052）。性别×BMI和性别×手部面积的交互作用均不显著。结论：在这个探索性样本中，手部面积与女性游泳运动员的FINA积分呈正调整关联，但该估计对影响力观测敏感。这些发现具有假设生成性质，需要在更大的独立样本中加以证实。

青春期是游泳专项能力发展、竞技成绩提升和长期运动发展同步发生的关键阶段。运动员在此时期经历显著生长和生物成熟，相同实足年龄并不代表同等的身体发育、神经肌肉能力或训练适应水平，因此国际奥委会关于青少年运动发展的共识强调应在个体化和动态发展框架内评估运动潜力。针对青少年游泳运动员的系统综述显示，竞技成绩无法由单一身体特征解释，而是与力量、瘦体重、有氧与无氧能力、技术及生物力学因素共同相关。身体形态（body morphology）和身体成分（body composition）为游泳推进、阻力控制和划水运动学提供了重要结构基础。传统人体测量指标如身高、臂展、身体质量和去脂体重与划水长度、划水指数及自由泳成绩相关，但证据在其他泳姿中并不一致。手部和足部面积可能比一般身体尺寸更直接反映推进界面的结构需求，然而现有研究多聚焦单一泳姿或短距离测试，尚未在青少年高水平运动员中直接检验其与标准化比赛成绩的独立关联。此外，性别和生物成熟可能改变身体特征与成绩的关联模式，但需通过正式交互检验加以验证。据此，该研究发表于《Frontiers in Physiology》，旨在探究省级青少年男、女游泳运动员身体形态和身体成分与标准化竞技成绩（FINA积分）的关联，尤其关注手部和足部面积等游泳专项指标。

研究人员从浙江省级青少年游泳队招募了49名运动员（25名男性、24名女性），在2025年6月至9月间按国家队测试方案开展横断面评估。竞技成绩以每位运动员各项目中最高FINA积分表示，该积分根据2026年世界泳联积分表计算（P=1000×(B/T)³，B为对应项目1000分基准时间，T为比赛时间）。身体形态与成分测量包括身高、体重、身体质量指数（body mass index，BMI）、流线型指数、躯干腿长比、臂展身高比、体脂百分比、手部面积和足部面积。其中体脂百分比采用InBody 270多频生物电阻抗分析仪测定，手部和足部面积使用基于单目工业相机的二维图像采集系统获取，并通过MATLAB图像处理转换为实际投影面积。统计方法包括Welch独立样本t检验、按性别分层的Pearson相关分析（置换检验p值和Benjamini-Hochberg错误发现率（false discovery rate，FDR）校正）、基于HC3异方差稳健标准误的多元线性回归、序列模型比较、性别交互作用检验以及Cook距离敏感性分析。

**参与者特征**：共纳入49名省级青少年游泳运动员。男性运动员年龄更大（12.5±0.7岁对11.8±0.8岁）、身高更高、体重更大、体脂百分比更低，手部和足部面积也显著大于女性；FINA积分在男女性之间无显著差异。这一描述性比较为后续分层分析提供了基础。

**相关分析**：在女性游泳运动员中，经FDR校正后，FINA积分与年龄、BMI、手部面积和足部面积呈正相关，Spearman敏感性分析方向一致。男性中，BMI仅在未校正水平与FINA积分正相关，校正后不再显著，其余指标均未通过校正。提示女性身体结构指标与标准化成绩的关联更为明显，而男性样本中可能受到变异范围限制或样本量影响。

**序列模型与性别分层调整关联**：在男性中，加入BMI显著提高模型解释方差（ΔR2=0.189，p=0.031），但再加入手部面积几乎无增量贡献（ΔR2=0.002，p=0.839），最终模型中BMI和手部面积均不显著。在女性中，加入手部面积使解释方差显著增加20.6%（p=0.003），最终模型中手部面积与FINA积分独立正相关（标准化β=0.472，95%CI [0.081, 0.863]，HC3 p=0.020），而BMI不显著。这说明在女性运动员中，手部面积提供了超出年龄、训练年限和BMI的额外解释力。

**合并模型、性别交互作用与稳健性分析**：在合并样本中，加入BMI和手部面积后解释方差从0.223增至0.442（ΔR2=0.219，p<0.001），留一交叉验证均方根误差（root mean square error，RMSE）从73.4降至65.5。加入性别×BMI和性别×手部面积交互项后，解释方差增加0.070，但交互块整体未达显著（p=0.064），两个单独交互项也均不显著（性别×BMI：β=-0.019，p=0.942；性别×手部面积：β=-0.709，p=0.152）。对全部九项指标的扩展交互筛查经FDR校正后也未发现显著的性别调节效应，因此性别分层模式应视为描述性结果而非确认的性别差异。核心模型最大方差膨胀因子（variance inflation factor，VIF）为2.13，无明显多重共线性。Cook距离筛查标记2名男性和3名女性为影响力观测，剔除后男性BMI系数增强（β=0.713，p<0.001），女性BMI系数为0.386（p=0.012），手部面积系数降至0.370（p=0.052），方向仍为正但稳健性有限。

讨论部分指出，手部面积与女性成绩的正相关可能反映有效推进表面积对游泳推进的结构意义，但推进力仍受手部姿态、前臂协调和水感影响。足部面积的正相关可能与打腿推进中足部与水的相互作用界面有关，但直接流体动力证据有限。BMI的正相关需谨慎解释，因为BMI无法区分肌肉、骨骼和脂肪组织，在青少年运动员中可能反映整体体型或成熟状态而非脂肪量；本研究也发现体脂百分比与成绩无关，支持该解释。性别交互检验未获支持，男女之间的描述性差异可能源于样本量小、变量变异范围限制或成熟阶段混杂。局限性包括横断面设计无法确立因果关系、样本量小、缺乏Tanner分期等成熟度直接测量、仅取最高FINA积分无法代表多项目和多种能量代谢需求，且身体成分仅评估体脂百分比，未涵盖瘦体重和骨骼肌质量。

研究结论为：在这个省级青少年游泳运动员探索性样本中，女性中年龄、BMI、手部面积和足部面积与FINA积分正相关，而男性经FDR校正后无显著关联。手部面积在主要女性模型中呈正调整关联，但剔除影响力观测后估计减弱。正式交互检验未确认性别调节作用。这些发现具有假设生成性质，并未确立手部面积为独立预测指标或英才识别标准。未来需要纳入成熟度直接测量、分项成绩和流体动力学指标的更大规模纵向研究。