三轴加速度计佩戴身体不同位置不同运动条件下能量消耗的变异性

摘要：

文题释义：

三轴加速计： 是一种用来捕捉人体动作的运动传感器，通过固定在相应位置实现对人体冠状轴、矢状轴、垂直轴3个方向加速度的测量，配套相应的软件程序及内建方程，可实现数据可视化并推算身体活动量。

间接测热法： 测量身体活动量最准确的方法之一，间接测热法以定比定律为基础，通过测量机体气体交换参数，即耗氧量和二氧化碳排出量，然后根据呼吸商及氧热价计算机体一定时间内三大物质的氧化分解量，进而计算机体产热量。此次研究中所使用的气体分析仪为间接测热法常用的工具之一。

背景： 三轴加速计是评估身体活动量常用的客观测量工具之一，佩戴位置是影响其效度的关键因素，探讨佩戴位置对于身体活动量评估的影响，对实践应用具有重要意义。

目的： 探讨三轴加速度计ActiGraph wGT3X-BT佩戴于身体不同位置(手腕、腰、大腿、踝)且在不同运动条件下(4，6，8 km/h)测得能量消耗的变异性，从而为正确配戴及科学使用wGT3X提供实践及理论参考。

方法： 15名健康男性大学生，年龄(24.8±1.7)岁，身高(174.1±4.8) cm，体质量(69.5±8.6) kg，体脂率(18.1±5.8)%，自愿参与此项试验。受试者同时佩戴三轴加速度计wGT3X(手腕、腰、大腿、踝)及METALYZER-Ⅱ肺功仪面罩，在运动跑台上完成不同运动强度的走(4 km/h正常走、6 km/h快速走)、跑(8 km/h中速跑)运动，以获取加速度计数、预估能耗、实测运动能耗等相关参数，利用SPSS 19.0版本分析软件对获取的相关数据进行统计分析。

结果与结论： ①同一佩戴位置的加速度计在3种运动强度下所测得预估能耗及加速度计数均存在显著差异。当速度为4 km/h时，手腕、腰部三轴加速度计略微低估运动能耗，6 km/h和8 km/h时，手腕处加速度计出现较为明显的低估现象，腰部加速计出现略微高估的现象；而大腿处加速度计仅在4 km/h出现较小误差，随后便出现明显高估的趋势；踝关节位置加速度计在3种运动强度均明显高估运动能耗，所测得能耗及加速度计数最高。②同一运动水平下，仅腰部加速度计预估能耗与实测运动能耗达显著相关(中高度相关)，为4个佩戴位置中最高，且Y轴(矢状轴)、Z轴(垂直轴)及综合向量与实测运动能耗之相关性均大于X轴(冠状轴)，相关性从大至小依次为综合向量 > Z轴 > Y轴 > X轴；同时腰部加速度计对于实测运动能耗的解释能力最高，且相对稳定，平均误差最小。③结论：wGT3X三轴加速度计预估能耗的准确性受佩戴位置及运动强度的影响，误差水平随运动强度而增加，在低速(4 km/h)时，腕、踝、大腿三处误差水平最小、最为接近，此时从佩戴舒适度及受试者依从性出发，可以考虑3种佩戴位置的相互替代；所有测试中，佩戴于腰部位置加速度计预估能耗误差最小、最稳定，因此腰部是走、跑运动中wGT3X加速度计最佳佩戴位置。

https://orcid.org/0000-0003-3966-9409(解浩东)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 三轴加速度计, 佩戴位置, wGT3X, 身体活动量, 跑台

引用本文: 解浩东, 尚 尧, 欧阳一毅, 罗 炯. 三轴加速度计佩戴身体不同位置不同运动条件下能量消耗的变异性[J]. 中国组织工程研究, 2023, 27(23): 3707-3713.

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三轴加速度计佩戴身体不同位置不同运动条件下能量消耗的变异性

什么是加速计？

加速计是一个用于测量加速运动的装置，通常用于测量重力加速度。它的工作原理基于牛顿第二定律，即物体的加速度等于作用于物体上的力除以物体的质量。

具体来说，加速计由一个或多个质量块、连接到质量块的弹簧和一个能够检测到质量块位移的传感器组成。当质量块受到一个力时，它会发生位移，导致弹簧被拉伸或压缩。传感器会检测到这个位移，并将其转化为电信号。

通过测量这个电信号，我们可以计算出质量块的加速度。由于重力加速度是一个恒定的力，因此我们可以使用这个加速度来计算重力的大小。

加速计通常用于测量重力加速度，以验证牛顿第二定律的正确性。在航空航天领域，加速计也被用于测量飞船的加速度，以监测其飞行状态。

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