背景
【方百渠-運(yùn)動(dòng)機(jī)能形態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)】
兒童肥胖是全世界范圍的公共衛(wèi)生問(wèn)題,有足夠的證據(jù)表明兒童肥胖會(huì)導(dǎo)致成年后肥胖及慢性疾病,如心血管疾病和代謝疾病。一些研究表明,兒童肥胖還與認(rèn)知功能低下和心理障礙有關(guān)。
近年來(lái),兒童超重和肥胖的發(fā)生率在全球范圍內(nèi)迅速增加。在中國(guó),由于飲食、種族和文化的多樣性,兒童超重/肥胖的患病率在過(guò)去二十年中顯著增加,并且在不同地區(qū)有所不同,北方兒童超重/肥胖患病率高于其他地區(qū),經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)高于欠發(fā)達(dá)地區(qū)。兒童超重和肥胖的因素,包括行為、經(jīng)濟(jì)狀況、性別、年齡、種族和遺傳。了解超重/肥胖的自然規(guī)律對(duì)于闡明有利于制定預(yù)防和干預(yù)策略的相關(guān)因素的作用非常重要。
兒童肥胖領(lǐng)域研究中常用的數(shù)學(xué)模型
體重變化涉及三種狀態(tài):健康體重、超重和肥胖。然而,一個(gè)人的體重狀態(tài)可能在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)變化,而在特定時(shí)間只能觀(guān)察到特定狀態(tài)。因此,狀態(tài)變化的確切時(shí)間往往無(wú)法觀(guān)測(cè)到。在以往研究中,Cox比例風(fēng)險(xiǎn)模型和logistic回歸被用于確定超重/肥胖的因素,但這些分析無(wú)法深入了解隨著時(shí)間的推移可能發(fā)生的狀態(tài)變化的動(dòng)態(tài)性質(zhì)及其連續(xù)時(shí)間。多狀態(tài)馬爾可夫模型是一種高級(jí)模型,用于描述個(gè)體在一系列狀態(tài)中的移動(dòng)過(guò)程。首先,它可以識(shí)別反映任何兩種狀態(tài)之間個(gè)體瞬時(shí)轉(zhuǎn)移強(qiáng)度。其次,多狀態(tài)馬爾可夫模型考慮了協(xié)變量值隨時(shí)間的連續(xù)變化,并評(píng)估了因素對(duì)任意兩個(gè)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的影響,而在logistic和Cox回歸模型中,只涉及協(xié)變量的基線(xiàn)值,只允許一個(gè)終末事件。
馬爾可夫模型是一種多狀態(tài)模型,疾?。w重變化)的發(fā)展通常包括幾個(gè)階段,由于不同的原因,受試者可能會(huì)在任意時(shí)間跟進(jìn)。因此,疾病發(fā)病的確切時(shí)間或狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換通常是未知的。多狀態(tài)模型的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)考慮連續(xù)狀態(tài)變化來(lái)研究疾病的演變。
在時(shí)間t,個(gè)體處于狀態(tài)S(t)。轉(zhuǎn)換強(qiáng)度qrs用于表示在時(shí)間t從狀態(tài)r移動(dòng)到狀態(tài)s的瞬時(shí)風(fēng)險(xiǎn):
所有可能的概率形成一個(gè)矩陣Q=(qrs),其每行總和等于零,因此對(duì)角線(xiàn)條目由qrr=-∑r≠sqrs定義,狀態(tài)r中的單個(gè)占用期(或逗留時(shí)間)可由-1/qrr計(jì)算??梢酝ㄟ^(guò)將數(shù)據(jù)插入馬爾可夫模型來(lái)估計(jì)所有狀態(tài)的可能。過(guò)渡概率qrs的協(xié)變量向量z(t)通過(guò)使用以下函數(shù)對(duì)概率進(jìn)行建模來(lái)研究:
式中,βrsT是表示協(xié)變量對(duì)從狀態(tài)r到狀態(tài)s過(guò)渡的影響的系數(shù)向量,可根據(jù)普通風(fēng)險(xiǎn)比(HRs)類(lèi)似于普通Cox回歸模型中的系數(shù)向量進(jìn)行解釋。
在對(duì)兒童體重狀態(tài)的研究中,馬爾可夫模型包括三種狀態(tài):健康體重、超重和肥胖。這三種狀態(tài)相互獨(dú)立。在連續(xù)時(shí)間多狀態(tài)模型中,考慮到權(quán)重狀態(tài)的連續(xù)變化,主體可能會(huì)進(jìn)入相鄰狀態(tài)或從相鄰狀態(tài)恢復(fù)。允許從健康體重過(guò)渡到超重、超重過(guò)渡到肥胖、超重過(guò)渡到健康體重、肥胖過(guò)渡到超重。我們觀(guān)察到,一年以上的兒童從健康體重發(fā)展到肥胖以及從肥胖發(fā)展到健康體重的概率非常低(表3),因此有理由假設(shè)在很短的時(shí)間內(nèi)從健康體重過(guò)渡到肥胖以及從肥胖過(guò)渡到健康體重是不可能的。模型的地圖如圖1所示。性別、年級(jí)、VCI、基線(xiàn)初始BMI值、AWI和AHI被視為探索性變量,以確定它們?cè)谀P椭惺欠耧@著。
學(xué)齡期兒童體重狀況的轉(zhuǎn)變模式及其相關(guān)因素
研究發(fā)現(xiàn),學(xué)齡期兒童隨著年齡增長(zhǎng),健康體重比例趨于減少,而超重兒童比例明顯增加,肥胖兒童比例在3-4年級(jí)達(dá)到巔峰,而后逐步下降。
一項(xiàng)針對(duì)大連兒童體重狀態(tài)的六年縱向研究的結(jié)果顯示,94.5%的健康體重兒童和84.0%的肥胖兒童在研究期間保持了先前的體重狀態(tài),即大多數(shù)體重健康和肥胖的兒童在學(xué)齡期都趨于保持先前的狀態(tài)。然而,只有62%的超重兒童保持先前的體重狀態(tài),相比于其他兩種狀態(tài),超重兒童在學(xué)齡期內(nèi)更容易向其他狀態(tài)轉(zhuǎn)變。且有研究表明,學(xué)齡期兒童中,在超重狀態(tài)下,轉(zhuǎn)變?yōu)榉逝值母怕蕩缀跖c恢復(fù)為健康體重的概率相同。
此外,有研究指出,以性別為依據(jù),女孩從超重狀態(tài)恢復(fù)到健康體重狀態(tài)的概率比男孩高1.14倍。以年齡為依據(jù),高年級(jí)階段向更差的體重狀態(tài)轉(zhuǎn)變(健康體重到超重和超重到肥胖)的風(fēng)險(xiǎn)低于低年級(jí)階段。
以往研究已經(jīng)證實(shí),性別、年齡、初始BMI值、VCI和AWI是學(xué)齡期兒童體重狀態(tài)轉(zhuǎn)換的重要因素。(VCI:肺活量指數(shù),計(jì)算為VC(毫升)除以重量(千克);AWI:年增重指數(shù),表示連續(xù)兩年的體重差異;AHI:年增高指數(shù),表示連續(xù)兩年的身高差異。)
BMI較高的兒童有更大的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展到更差狀態(tài)(健康體重狀態(tài)向超重狀態(tài)轉(zhuǎn)變、超重狀態(tài)向肥胖狀態(tài)轉(zhuǎn)變)。學(xué)齡期初期的初始BMI顯著影響體重狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。初始BMI越高,從健康體重狀態(tài)發(fā)展為超重狀態(tài)和從超重狀態(tài)發(fā)展為肥胖狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)越高,從肥胖狀態(tài)中恢復(fù)的概率越低。在以往研究中,進(jìn)入幼兒園時(shí)已經(jīng)超重或肥胖的兒童傾向于保持超重狀態(tài)或肥胖狀態(tài)。一項(xiàng)對(duì)美國(guó)小學(xué)生的縱向研究表明,最初肥胖的兒童發(fā)展或維持在超重或肥胖狀態(tài)的概率最高,其次是最初超重和健康體重的兒童。因此,應(yīng)提倡采用平衡和健康的方法喂養(yǎng)兒童,以保持兒童早期的健康體重。這是預(yù)防和控制小學(xué)生肥胖的有效途徑。
VCI較高的兒童比VCI較低的兒童更容易從超重狀態(tài)和肥胖狀態(tài)中恢復(fù),VCI較低的兒童往往容易從健康體重狀態(tài)發(fā)展到超重狀態(tài)。眾所周知,定期體育鍛煉可以有效地提高VCI,因此VCI較高的兒童可能比VCI較低的兒童進(jìn)行了更多的體育鍛煉,從而在不經(jīng)意間達(dá)到了控制體重和減肥的效果。
研究發(fā)現(xiàn),AWI與超重發(fā)生率顯著相關(guān),而AHI與任何轉(zhuǎn)換均無(wú)顯著相關(guān)性。這表明,雖然兒童身高的增加往往伴隨著體重的增加,但這種身高的增加并不能明顯改變兒童的BMI值,即身高的增長(zhǎng)并不能影響兒童的體重狀況。一些家長(zhǎng)認(rèn)為肥胖兒童會(huì)隨著身高的增加而變得正常,但隨著身高的增加,兒童從超重或肥胖轉(zhuǎn)變?yōu)檎sw重是不切實(shí)際的。因此,控制體重增加是控制兒童肥胖的關(guān)鍵。
因此,應(yīng)提倡采用平衡和健康的方法喂養(yǎng)兒童,以保持兒童早期的健康體重,這是預(yù)防和控制小學(xué)生肥胖的有效途徑。
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