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有氧踏板操对轻度睡眠障碍女大学生睡眠质量及能量代谢的影响

泰然健康网
2024-12-23 18:15

睡眠是人的高级活动之一，也是人体生命活动所必需的生理过程[1]。高质量的睡眠可以促进身体生长发育、恢复精神并消除疲劳，对维持能量平衡与身心健康有着重要作用。调查显示，我国大学生睡眠障碍发生率达40.2%[2]，睡眠不足带来的情绪波动和认知功能低下[3]，可对大学生日间的学习和生活造成负面影响。能量代谢作为运动的内在本质[4]，在失眠等神经系统疾病病理基础中起着关键作用，清醒时的体力活动增加能够提高身体能量消耗并调节代谢能力，睡眠时间和慢波睡眠的数量会随着能量代谢的增加而增加[5]。以往研究发现，与无运动习惯的低体力活动水平大学生相比，经常参加体育锻炼的大学生睡眠质量问题发生率更低[6]，推测低体力活动水平导致的低能量消耗是大学生睡眠障碍产生的重要原因。

科学规律的有氧运动对大学生睡眠质量和能量代谢的改善具有积极影响。当前，针对女大学生睡眠改善，多采用瑜伽、太极拳等舒缓的有氧运动形式[7-8]，通过减缓抑郁、焦虑情绪等心理健康问题，改善睡眠质量[9]。有氧踏板操是一种在音乐伴奏下，运用健美操基本步伐、手臂操化动作，以踏板为特定器材，在规定时间内进行成套动作展示的运动项目。本研究通过观察8周有氧踏板操运动干预对轻度睡眠障碍女大学生睡眠质量和能量代谢的影响，从能量代谢的角度探讨有氧踏板操改善女大学生睡眠质量的可能机制，为丰富有氧踏板操健身效果提供理论依据。

1. 对象与方法

1.1 对象

按照自愿参与的原则，于2020年秋季学期在北京师范大学招募18岁以上全日制在校女大学生。使用问卷筛查出匹兹堡睡眠质量指数≥4，近3个月未参加规律运动且无助眠药物依赖的45名轻度睡眠障碍女大学生为研究对象。受试者在实验前经功能性动作筛查(functional movement screen，FMS)测试无运动功能障碍，并签署知情同意书，研究通过北京师范大学体育与运动学院委员会审查。采用随机化软件GraphPad将受试者随机分成实验组(30名)和对照组(15名)，实验过程中由于身体健康和测试无效等原因，实验组流失1名，对照组流失3名，最终共有41人完成实验。

1.2 实验设计及干预方案

实验流程由前测、中测、后测3部分组成，实验开始前一周内对受试者睡眠质量、体力活动水平和形态功能指标进行前测，并对两组数据进行同质性检验。运动干预第4周进行中测，8周结束后进行后测。要求两组受试者维持原有的正常学习生活习惯，并保证除运动干预外其他体力活动行为无明显变化。有研究显示，中等及以上强度的有氧健身操能有效改善女大学生的睡眠质量，每次运动时长多在35~90 min，干预持续时间从6~12周不等[10]。因此，本研究以结合在校女大学生身心发展特征，选用有氧踏板操的运动形式，以动作技能学习的生理过程为依据制定运动干预方案。实验组于10月12日—12月6日进行每周一、四、六傍晚3次，55 min/次，持续8周的运动干预，对照组不进行任何干预。

为确保干预方案实施过程中达到设定的运动强度，采用无线遥测可视化设备Sunfitlink心率监控臂带=(207-0.7×年龄)×(70%~80%)，并设置臂带个人信息和警戒心率，干预时统一佩戴在右臂肱动脉处，对受试者运动过程中心率的变化进行实时监控，保证运动强度的控制及运动中的安全。

1.3 睡眠质量指标监测1.3.1 主观睡眠质量评估

使用匹兹堡睡眠质量指数量表(Pittsburgh Sleep Quality Index，PSQI)测量女大学生的主观睡眠质量[11]，包括睡眠质量、入睡时长、睡眠时长、睡眠效率、睡眠障碍、助眠药物依赖和日间功能障碍7个因子，每个因子按0~3计分，累计各因子得分为PSQI总分，得分越高说明睡眠质量越差。本研究中该量表的Cronbach α系数为0.80。因样本纳入标准中排除了助眠药物依赖者，且在实验过程中禁止受试者服用助眠类药物，因此本研究不分析助眠药物依赖因子。

1.3.2 客观睡眠质量评估

使用智柔·梦享家便携式睡眠监测仪测量客观睡眠质量。该仪器基于生理传感技术，采用柔性芯片设备收集睡眠过程中的生理信号，通过对相关指标的分析得出睡眠得分，生成睡眠报告，本研究选取睡眠得分、睡眠效率、清醒比、浅睡比、深睡比5项测试指标，其监测结果与测试期间受试者通过睡眠日志报告的睡眠情况高度一致。

1.4 能量代谢指标监测

使用Actigraph-GT3X(GT3X)加速度计测量有氧踏板操干预期间的能量消耗[12]。提前在配套的Actilife 6.11软件中设置测试时间和录入受试者基本信息，采样频率设置为30 Hz，运动干预开始前将加速度计佩戴在受试者的髋部右侧，将绑带调整至舒适位置。测试完成后导出收集的监测数据，分别采用Freedson VM3 Combination(2011)算法和Crouter Adult(2010)计算每次运动干预时的能量消耗和代谢当量值(METs)。测量结果作为受试者通过有氧踏板操运动干预增加的能量消耗指标。使用韩国Inbody BSM 330站立式人体成分分析仪测量身体形态指标[13]。要求受试者在晨起空腹静息状态下完成测量，并选取基础代谢率、基础能量消耗、蛋白质、瘦体重等指标，监测受试者能量代谢的变化情况。

1.5 统计学方法

使用SPSS 24.0软件进行统计学分析，数据结果以(x±s)表示。采用独立样本t检验验证各组基线同质性；配对样本t检验和双因素重复测量方差分析比较8周有氧踏板操对女大学生睡眠质量和能量代谢的影响。Mauchly球形检验检测方差齐性，当结果不符合球形检验时，采用Greenhouse-Geisser方法进行校正，利用LSD进行事后检验。使用Pearson相关分析探讨能量代谢与睡眠质量之间的相关性。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2. 结果

2.1 两组女大学生干预前后睡眠质量比较

基线时，实验组PSQI总分和睡眠监测评分(7.21±0.43，83.45±7.23)与对照组(6.83±1.52，84.43±4.93)相比差异无统计学意义(t值分别为1.09，-0.42，P值均>0.05)。干预4周后，实验组睡眠质量因子、睡眠效率因子和PSQI总分较实验前改善；睡眠障碍因子和日间功能障碍因子在干预8周后较实验前改善，差异均有统计学意义(P值均 < 0.05)。见表 1。睡眠监测数据显示，实验组干预4周后，睡眠评分(87.62±5.62)提高；干预8周后深睡比(31.79±12.20，38.32±10.19)、睡眠效率(73.99±7.91，78.68±5.12)增加，清醒比(25.54±7.86，20.85±5.13)下降(t值分别为-2.12，-2.39，-2.29，P值均 < 0.05)。

表 1 两组女大学生干预前后睡眠质量得分比较(x±s)

Table 1. Comparison of scores of sleep quality before and after intervention of female college students between two groups(x±s)

组别测试时间人数统计值睡眠质量入睡时长睡眠时长睡眠效率睡眠障碍日间功能障碍 PSQI总分实验组前测 29 1.24±0.43 1.14±0.51 1.03±0.56 0.66±0.67 1.24±0.51 1.90±0.86 7.21±1.85 中测 29 0.86±0.63* 0.86±0.74 1.03±0.49 0.07±0.25** 1.03±0.49 1.83±0.80 5.69±1.75* 后测 29 0.86±0.58** 1.41±1.05 0.83±0.53 0.07±0.25** 1.03±0.18* 1.48±0.82* 5.66±2.09** F值 4.46 3.44 1.44 7.14 2.28 2.06 6.26 P值 0.01 0.04 0.24 0.00 0.11 0.13 < 0.01 对照组前测 12 1.17±0.38 1.08±0.66 0.92±0.51 0.75±0.62 0.92±0.28 2.00±0.60 6.83±1.52 中测 12 1.25±0.62 0.92±0.79 0.92±0.51 0.50±0.52 0.75±0.62 1.92±0.90 6.17±1.16 后测 12 1.00±0.85 1.58±0.56 1.00±0.60 0.42±0.51 0.83±0.38 1.58±0.99 6.42±3.67 F值 0.46 1.23 0.32 1.17 0.40 0.81 0.23 P值 0.64 0.31 0.73 0.32 0.87 0.46 0.80注：与前测相比，*P < 0.05，**P < 0.01。2.2 有氧踏板操对女大学生能量代谢的影响

根据加速度计测量结果，中高强度有氧踏板操干预能量消耗为(348.42±55.11)kcal(1 kcal=4.18 kJ)，代谢当量为(5.05±0.51)METs。实验组平均每周增加能量消耗1 045.26 kcal。与实验前相比，8周有氧踏板操干预后，实验组瘦体重、蛋白质和基础代谢率均提高，且在时间主效应上均有统计学意义(P值均 < 0.05)；体重和基础能量消耗在干预前后差异无统计学意义(P值均>0.05)。见表 2。

表 2 不同干预时间女大学生能量代谢相关指标比较(n=29，x±s)

Table 2. Comparison of energy metabolism related indexes of female college students at different intervention times(n=29, x±s)

测试时间体重/kg 瘦体重/kg 蛋白质/kg 基础代谢率/kcal 基础能量消耗/kcal 前测 57.56±9.05 38.55±2.95 8.44±0.53 1 257.45±41.17 1 937.93±63.63 中测 57.50±8.67 39.00±3.00 8.54±0.55 1 261.24±41.17 1 942.38±63.27 后测 57.30±8.67 39.07±2.94 8.56±0.55 1 262.66±42.22 1 943.21±64.57 F值 0.40 5.95 8.38 3.49 1.51 P值 0.67 0.01 < 0.01 0.04 0.232.3 女大学生有氧踏板操能量消耗量与睡眠质量的相关性分析

结果显示，实验组通过运动干预增加的总能量消耗与主观睡眠质量、睡眠效率以及PSQI总分均呈负相关(r值分别为-0.26，-0.44，-0.33，P值均 < 0.05)，与入睡时间、睡眠时间、睡眠障碍、日间功能障碍相关性均无统计学意义(r值分别为-0.06，-0.07，-0.21，-0.15，P值均>0.05)。

3. 讨论

本研究表明有氧踏板操干预8周，对轻度睡眠障碍女大学生的睡眠质量有改善效果。有氧运动改善睡眠的途径包括心理和生理两个方面：心理上缓解抑郁、焦虑情绪，降低心理应激水平[14]，提高睡眠质量；生理上通过对体温调节、内分泌、自主神经调节和代谢功能等生理活动的影响促进睡眠[15-16]。慢跑、太极拳、健身操等运动形式的干预对大学生睡眠质量有改善效果[17-18]，但由于大多有氧运动形式单一枯燥、动作学习困难、能耗水平难以维持等，限制了女大学生参与的积极性和连续性。在校女大学生由于课程学业的需求和参与体育运动的主观性较弱，体力活动水平普遍偏低，造成脑力劳动多、静坐时间长、缺乏体育锻炼的现象，易导致肥胖、睡眠障碍和慢性疾病的发生[1]，因此通过运动干预增加女大学生的能量代谢是改善睡眠质量的有效途径。

PSQI量表反映的主观睡眠质量结果显示，实验组在运动干预4周后主观睡眠质量、睡眠效率和PSQI总分显著改善，并在之后的运动干预中持续维持，睡眠障碍和日间功能障在运动干预8周后显著改善。一次性运动和短期运动可能是有效改善睡眠质量的非药物手段之一[19]，中高强度有氧踏板操运动干预产生的能量消耗增加使肌肉产生适度疲劳感，对睡眠效率和睡眠质量因子有直接影响。规律性有氧运动能够提高女大学生的心肺功能和体质健康，有效缓解因呼吸和身体不适导致的睡眠障碍，还能通过提高夜间睡眠的效率，使大脑在清醒时消耗的能量储备得到充分的补充和恢复，进而提高日间学习工作效率和情绪状态，降低日间功能紊乱。

便携式睡眠监测仪评估的客观睡眠质量结果显示，8周有氧踏板操运动干预能提高女大学生的深睡比、降低睡眠后的清醒比，进而提高睡眠效率，改善睡眠质量。这一变化趋势与主观睡眠质量结果相同，也与以往学者采用多导睡眠仪评估有氧运动对睡眠质量干预效果的结果基本一致[19]。睡眠并非是一个稳定不变的状态，而是由不同的睡眠时期以一定的周期性重复出现的过程，完整的睡眠由清醒期起止、深睡和浅睡交替进行，而睡眠质量实际上是由不同睡眠时相分布决定的，取决于深度睡眠时间的长度，而非整夜睡眠的总时长。实验组在参与有氧踏板操运动干预后深睡比逐渐提升。以往研究显示，运动后身体疲劳感可以使人快速进入睡眠状态，加深睡眠深度[20]。运动干预使肌肉活动增加、肌糖原消耗导致机体能量储备大量减少，产生疲劳和困倦感，身体为维持能量平衡状态，需要在夜间睡眠中通过更多的深睡眠以缓解疲劳，恢复能量储备。由此可见，中高强度的有氧踏板操运动干预能够在基础代谢水平上增加女大学生的日间能量消耗，提高夜间深睡比和睡眠效率，改善睡眠质量。

有氧踏板操运动不仅有效提高了睡眠质量，也改善了女大学生的体成分和基础代谢率水平。实验组在有氧踏板操干预后瘦体重和基础代谢水平有所提高，一方面由于有氧踏板操是一种全身有氧运动形式，练习过程中重心垂直位移较大，且在同等能耗水平上能够消耗更多的能量；另一方面，操化动作中踏板的使用能够充分动员下肢大肌肉群，增加运动时能量消耗的同时还可增强臀腿肌肉力量，促进基础代谢水平提高。提示中高强度的有氧踏板操运动能产生较高的能量消耗，对瘦体重和基础代谢的增加有一定促进作用。相关分析发现，在控制干预外体力活动水平和饮食习惯不变的情况下，踏板操干预后的总能量消耗与主观睡眠质量、睡眠效率和PSQI总分相关。可能是因为运动过程中随着肌肉收缩和大脑神经元活动增强，基底前脑皮层中的腺苷浓度升高，夜间代谢酶活性增强时神经元活性产生抑制作用[21]，进而提高慢波睡眠和睡眠质量。

本研究从主客观两方面证实了有氧踏板操运动干预对轻度睡眠障碍女大学生睡眠质量和能量代谢的改善效果。实验过程中仅控制了干预外其他体力活动的能量消耗，未来研究还需充分考虑饮食和生活重大事件的影响，结合相关代谢产物指标的分析，进一步探讨能量代谢在运动改善睡眠中的作用机制。