体育与健康科学本科生健康状态的纵向追踪：从新生到毕业的心肺适能、体成分与心血管风险变化

《BMC Public Health》：From freshman to graduate: longitudinal analysis of student health status in sport and health sciences

　　

摘要 背景：大学阶段被认为是长期健康行为发展的关键时期。然而，关于学生健康纵向轨迹的证据仍然有限，尤其是基于客观测量的生理指标。本研究旨在探讨本科生在校期间心肺适能（cardiorespiratory fitness）、人体测量学指标（anthropometrics）、血压（blood pressure）及心血管风险因素的变化，以及体力活动、性别和年龄的影响。 方法：本纵向观察性研究纳入128名就读于慕尼黑工业大学体育科学或健康科学专业的学生（基线平均年龄21.0±2.1岁；75%为女性）。研究人员对参与者进行了基线和随访（平均间隔2.53±0.60年）的综合生理评估，包括心肺运动试验（cardiopulmonary exercise testing, CPET）、体成分分析、血压和心率测量，以及结构化病史访谈，并辅以吸烟状况、饮酒量、每周训练量和饮食模式（杂食、素食或纯素）等问题的调查。研究人员采用配对样本t检验比较基线与随访测量值；此外，还采用线性混合效应模型（linear mixed-effects models, LMMs）评估纵向变化及个体轨迹的预测因子。 结果：在未校正的配对分析中，VO2peak从基线到随访显著增加（p < .001, Cohen's d = 0.434），伴随静息心率下降（p < .001, Cohen's d = 0.378），而最大功率输出保持不变。体重、身体质量指数（body mass index, BMI）和体脂率基本保持稳定，而肌肉质量在未校正的配对分析中显著增加（p = .006）。然而，在混合效应模型中校正了性别、年龄、学习项目和每周训练量后，未观察到时间对VO2peak具有统计学显著的独立主效应。较高的每周训练量与较高的VO2peak独立相关，而性别、年龄和学习项目并未调节纵向轨迹。 结论：在这组体育与健康科学专业的学生队列中，多个关键健康指标在本科学习期间保持稳定或呈现有利变化。尽管在未校正的受试者内比较中VO2peak有所增加，但在校正相关协变量后，这种增加并非归因于时间的独立效应。较高的每周训练量与较高的心肺适能独立相关，但并未显著调节VO2peak随时间的变化。

论文解读：体育与健康科学本科生健康状态的纵向追踪——从新生到毕业的心肺适能、体成分与心血管风险变化

一、研究背景与问题提出

大学阶段被视为个体从青春期向成年期过渡的关键时期，伴随着新的学业要求、自主性的增强以及生活方式的巨大改变。这一阶段不仅是认知和社会发展的形成期，也是建立长期健康行为模式的关键窗口，因此大学被认为是促进健康和预防疾病的重要场所。既往研究表明，大学生普遍存在健康行为欠佳的状况，包括体力活动不足、不健康的饮食模式、高压力水平以及吸烟和过量饮酒等健康风险行为。然而，现有证据大多来自横断面研究设计，这限制了对大学教育期间健康轨迹的推断。目前尚不清楚学生的身体健康和体能水平是随时间推移而恶化、保持稳定还是得到改善。纵向证据稀缺且结论不一致，往往依赖于自我报告数据或较短的观察周期。此外，关于可改变因素（如体力活动量）以及性别和年龄对早期成年期健康轨迹的调节作用，人们知之甚少。

针对上述研究空白，本研究旨在利用大学健康促进框架内的重复、客观健康评估，对体育与健康科学专业学生在本科期间的纵向健康轨迹进行系统分析。具体研究问题包括：1）在体育与健康导向的大学生中，客观测量的心血管健康指标和心肺适能在本科学习期间如何演变？2）哪些行为和人口统计学因素与这些纵向健康轨迹相关？3）纵向变化是否主要由可改变的生活方式因素（如每周训练量）而非人口统计学特征（如性别、年龄或学习项目）所解释？

二、关键技术方法

本研究是一项纵向观察性研究，作为慕尼黑工业大学（Technical University of Munich, TUM）大学健康促进计划的一部分开展。研究对象为该校体育科学或健康科学学士学位项目的在读本科生。在完成基线评估的596名学生中，有128名学生（75%为女性）参与了随访检查并被纳入纵向分析。基线评估于2017年5月至2024年7月期间在学习的第1或第2学期进行，而随访评估则于2020年10月至2026年6月期间（第5至第8学期）进行。平均随访间隔为2.53±0.60年。

研究方法主要包括：

1. 1.
   综合生理评估：使用多频生物电阻抗分析法（InBody 770）评估人体测量学和体成分；采用示波法设备（Mobil-O-Graph）测量中心血压和静息心率；在自行车测功计上进行心肺运动试验（cardiopulmonary exercise testing, CPET），采用递增负荷方案（起始50W，每分钟增加20W），并结合逐次呼吸气体交换分析（MetaLyzer 3B）测定VO_2peak（定义为运动期间达到的最高30秒平均值）。
2. 2.
   结构化医学访谈：涵盖病史、吸烟状况、饮酒量、每周训练量（小时/周）和饮食模式（杂食、素食或纯素）。高风险饮酒定义为男性每日>40克或女性>20克，且每周超过三天。
3. 3.
   统计分析：首先采用配对样本t检验比较基线与随访间的变化；对于成对分类变量，使用McNemar检验。其次，应用线性混合效应模型（linear mixed-effects models, LMMs）评估纵向变化，同时考虑个体内的重复测量，并校正性别、年龄、学习项目、每周训练量及其与时间的交互作用。为评估选择性流失的影响，还进行了逆概率保留加权（inverse probability of retention weighting, IPRW）敏感性分析。

三、研究结果

1. 参与者特征

共有128名学生（75%女性）被纳入纵向分析。保留率因学习项目而异：体育科学专业保留率为17.7%，健康科学专业为26.9%。基线比较显示，保留的参与者与失访者在年龄、体重、BMI、体脂率、肌肉质量或每周训练量方面无显著差异。总体而言，保留与未保留参与者的基线VO_2peak无显著差异，但性别分层分析显示，保留的男性参与者基线VO_2peak更高，而保留的女性参与者基线VO_2peak更低。

2. 心肺适能与血流动力学指标的变化

在总队列中，未校正配对分析显示VO_2peak从43.59±6.99显著增加到45.36±7.68 ml·kg^-1·min^-1（p < .001, Cohen's d = 0.434），静息心率从68.05±11.53显著降低至64.80±10.40 bpm（p < .001, Cohen's d = 0.378）。中心收缩压和舒张压均无显著变化。IPRW加权分析结果与未加权分析一致。

3. 性别特异性分析

男性参与者体脂率（12.63±6.36%至14.37±7.21%）和BMI（23.32±2.50至23.81±2.91 kg/m2）显著增加，静息心率显著下降，而VO_2peak虽有数值增加但未达统计显著性。女性参与者肌肉质量（25.62±3.21至26.34±3.57 kg）和VO_2peak（41.77±5.96至43.93±6.73 ml·kg^-1·min^-1）显著增加，静息心率显著下降，每周训练量也显著增加（5.64±2.98至6.19±3.11 h）。

4. 学习项目特异性分析

体育科学专业学生VO_2peak显著增加（45.68±7.28至47.79±8.04 ml·kg^-1·min^-1），静息心率显著下降。健康科学专业学生肌肉质量和VO_2peak显著增加，静息心率显著下降。

5. 生活方式变化与额外风险评估

当前吸烟率从10.2%（13/128）显著下降至3.9%（5/128）（McNemar's p = .025）。高风险饮酒比例从13.3%（17/128）显著下降至6.3%（8/128）（p = .046）。素食或纯素饮食比例从35.2%（45/128）显著增加至43.0%（55/128）（p = .007）。

6. 纵向轨迹（线性混合效应模型结果）

在校正了性别、年龄、学习项目和每周训练量后，未发现时间对VO_2peak、中心收缩压、体重、BMI、体脂率或肌肉质量的显著独立主效应（所有p > .05）。每周训练量是VO_2peak的显著正向预测因子（b = 0.51, SE = 0.13, p < .001），并与体脂率呈负相关（b = -0.30, SE = 0.11, p = .007）。然而，每周训练量并未显著调节任何结局指标的纵向变化。性别、年龄和学习项目也未显著调节纵向轨迹，除了体脂率的“时间×性别”交互作用达到统计显著性（b = -1.55, SE = 0.69, p = .026）。

四、讨论总结与研究结论

讨论总结：

本研究发现，在未校正的分析中，体育与健康科学专业学生的VO_2peak和肌肉质量增加，静息心率下降，表明心肺适能和部分体成分指标呈现有利变化。然而，在混合效应模型中校正相关协变量后，未观察到时间对这些指标的独立影响。这表明，未校正的受试者内增加不应被解释为大学学习期间时间的独立效应。每周训练量与基线VO_2peak正相关，但未调节其纵向变化。研究还观察到吸烟率和高风险饮酒率下降，素食/纯素饮食比例上升，提示更广泛的健康行为改善。研究者强调，这些有利变化可能部分源于学生群体的自我选择效应（即选择体育与健康专业的学生本身可能具有更高的健康意识和体力活动兴趣），以及大学环境提供的运动设施和支持。研究局限性包括：自愿参与导致的选择偏倚、随访中的选择性流失、样本量有限、COVID-19疫情带来的潜在混杂效应，以及每周训练量为自我报告数据。尽管如此，本研究提供了基于客观生理评估的罕见纵向证据，强调了习惯性训练行为和个人特征对大学生健身水平的重要性。

研究结论翻译：

就读于体育与健康科学专业的学生在入学时拥有相对较好的基线健康状况，并在整个本科学习期间总体上维持了关键的健康指标。在未校正的配对分析中，VO_2peak和肌肉质量增加，静息心率下降，而人体测量学指标基本保持稳定。然而，混合效应模型显示，在校正了性别、年龄、学习项目和每周训练量后，未观察到时间对VO_2peak具有统计学显著的独立主效应。较高的每周训练量与较高的心肺适能独立相关，而性别、年龄和学习项目并未显著调节VO_2peak的纵向轨迹。

这些发现表明，在以健康为导向的学生群体中，大学期间的不良健康轨迹并非不可避免。研究结果并非表明心肺适能随时间均匀改善，而是突显了习惯性训练行为和个人特征对本科学习期间健身水平的重要性。未来的研究应探讨哪些环境、行为和制度因素能够最有效地支持不同学生群体的健康轨迹。