活動量測量方法分析

由於成人的諸多疾病皆是由兒童時期根植形成。因此兒童之身體活動情形已 逐漸受到重視，同時也發展出許多種測量兒童活動量的工具。在 Loprinzi [Lop11]

以及 Sirard [Sir01] 發表的論文中，皆曾針對各種測量工具進行探討與比較。目前 較常用來測量兒童活動量的方法，大致可分為三種：(A) 問卷法、(B) 儀器及電 子監測法與 (C) 直接觀察法。以下就此三種類型加以說明。

(A)問卷法

問卷法可以分成訪視者填寫、受訪者自行填寫或代理人填寫三種形式。常使 用於檢測的問卷有二種，一種是 Bouchard [Bou83] 在評估兒童及成人能量支出的 研究中所使用的三日身體活動日誌 (3-d physical activity log)；另一種是 Sallis [Sal85] 提出的七日身體活動回憶問卷 (7-d physical activity recall)。

如表 2.1 [Bou83] 所示，三日身體活動日誌是將身體活動種類分為 9 個等級，

此 9 個等級由 1 至 9 代表活動量的程度由低到高。1 代表睡覺，2~9 分別代表不 同程度的活動量，也分別對應到各活動等級所消耗的熱量。1~9 各等級的能量消 耗量依序為：0.26、0.38、0.57、0.69、0.84、1.2、1.4、1.5、2.0，其單位為受試 者每十五分鐘每公斤體重的能量消耗 (kcal/kg/15min)。七日身體活動回憶問卷則 是將活動的程度訂定成中度、重度、非常重度三種。此一問卷設計的優點為，問

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表 2.1 Table of activity, energy costs, and corresponding categorical values [Bou83]

Categorical

value Example of activity

Median energy cost used METs kcal/kg/15min 1 Sleeping

Resting in bed 1.0 0.26

2 Sitting: eating, listening, writing, etc. 1.5 0.38 3 Light activity standing: washing, shaving,

combing, cooking, etc. 2.3 0.57 tables, nursing chores, several house chores, electrician, barman, walking at 4 to 6 km/h

3.3 0.84

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Leisure activities and sports in a recreational environment: baseball, golf, volleyball, canoeing or rowing, archery, bowling, cycling (< 10 km/h), table tennis, etc.

4.8 1.2

7

Manual work at moderate pace: mining, carpentry, house building, lumbering and wood cutting, snow shoveling, loading and unloading goods, etc.

5.6 1.4

8

Leisure and sports activities of higher intensity (not competitive): canoeing (5 to 8 km/h), bicycling (> 15 km/h), dancing, skiing, badminton, gymnastic, swimming, tennis, horse riding, walking, (> 6 km/h), etc.

6.0 1.5

9

Intense manual work, high intensity sport activities or sport competition: tree cutting, carrying heavy loads, jogging and running (> 9 km/h), racquetball, badminton, swimming, tennis, cross country skiing (> 8 km/h), hiking and mountain climbing, etc.

7.8 2.0

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之量測方式仍以問卷法較為有效率。惟須注意填表人的記憶是否正確，若是記憶 不正確，極可能出現高估或低估自己活動量的狀況。

(B)儀器及電子監測法

相較於主觀的問卷法，儀器及電子監測法是一種較為客觀的測量方法。目前 使用於兒童活動量研究的儀器大致以計步器 (pedometer)、心搏率監測器 (heart rate monitor，HRM) 以及加速度計 (accelerometers) 較為常見。

計步器 (如圖 2.1 (a)[6]) 佩戴在使用者身上，能用來計算走路步數。其優點 為價格便宜、攜帶方便。在 Bravata [Bra07] 的研究報告中，使用計步器來記錄門 診的病人身體活動，結果發現計步器的使用增加了活動量，同時身體質量指數與 血壓也都有明顯的下降，但還不能確定是否長期有效。計步器原理是利用機械運 動帶動一個可以隨意移動的小型重鎚，佩戴的使用者在運動的時候，會使得這個 機構產生上下震動或是左右移動，造成計步器中的感測器與重鎚之間相互運動，

藉由重鎚之重心的上下位移運動驅動感測器，並啟動計數器的計數功能，進而計 算步數。因為人體行走時腰部重心會有上下位移的運動，所以計步器通常佩戴在 腰上。不同款式的計步器有不同的搭配功能，有些款式能記錄行走步數、行走距 離以及計算消耗的卡路里等。但相較於其他的電子儀器，計步器無法偵測坐式的 活動、上肢伸展性運動或者上坡等動作，也無法測量出活動的頻率、持續時間及 活動強度等資料。

另一項測量活動量的電子儀器為心搏率監測器，Neil[Nei98] 在研究心搏率監 測器使用於評估青少年活動量的論文中提到，1970 年代初期發展出監控心臟速率 的工具。心搏率監測器 (如圖 2.1 (b)[7]) 是一種適用於測量與記錄心跳變化的工 具，可配置於胸前測量心電圖 (electrocardiogram, ECG) 或置於手腕部測量較弱的 ECG，也可置於手指或耳垂測量血流情形。受試前須確定心跳偵測正常且於測試 期間不得任意調整儀器，以免影響心跳偵測。心搏率監測器主要藉由心跳與耗氧 量的關係估算出能量的消耗，當受試者的心跳大於每分鐘 140 次的中度費力活動 才可有效測量其身體活動的整體能量消耗。缺點在於無法準確測量極低強度的運 動，亦會受到環境中馬達、微波的干擾，或年齡、心肺功能與情緒焦慮等影響。

除了上述二項電子儀器外，近年來最常被用來估計活動量的電子儀器還有加 速度計。加速度計通常佩戴在腰部及大腿上，它可以察覺受試者的身體移動、肢

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(a) (b) (c) 圖 2.1 儀器及電子監測設備

(a) JW-005T 三功能健康計步器 [5]；

(b) TIMEX 心跳卡路里計測運動錶 [6]；(c) RT3 Tri-axial [7]。

體活動並估計活動量，將收集到的資料轉換為熱量的消耗或活動的強度。加速度 計 包 含 平 面 單 軸 加 速 度 器 (uniaxial accelerometer) 、 雙 軸 加 速 度 器 (biaxial accelerometer) 以及三軸加速度器 (tri-axial accelerometer)。平面單軸加速度器只 能測量軀幹的垂直動作；雙軸加速度器可用來測量動作強度與持久度；三軸加速 度器有二種，分別為：RT3 tri-axial 與 tritrac-R3D accelerometer，目前 RT3 tri-axial (如圖 2.1 (c)[8]) 已經逐漸的取代 tritrac-R3D accelerometer。受試者移動身體時，

儀器會求出其在三度空間 (x、y、z 軸) 中移動的最大向量，換算成每單位時間之 淨活動能量。加速度器可設定記錄時間，連續記錄數天的活動量，但容易低估長 期處於靜態活動狀態者之活動量，也無法獲得活動時的背景和特殊活動的資料。

儀器及電子監測法在採用時需要小心遵循各種設備的限制，才能獲得較正確 的活動量資訊。能使用在嬰兒活動量檢測的工具，有一個關鍵的條件為：設備佩 戴在嬰兒身上後，不能阻礙其身體正常活動。儘管現今電子監測儀器皆經過改 良，體積變小且重量變輕，但上述的接觸式設備要長時間佩戴在嬰兒身上，仍會 因為嬰兒覺知有儀器的存在而影響身體的活動。

(C)直接觀察法

直接觀察法為利用實地觀察或者檢視身體活動的錄影帶，來估計受試者活動 量的一種方法。採用錄影的方式可以準確的紀錄受試者的身體活動種類、性質、

活動背景與持續時間。身體活動的影片內容由人工的方式，記錄每段時間間隔的 運動量後，再根據兒童的活動量計分表 (children’s activity rating scale, CARS) 換 算其身體活動產生的能量消耗。此方法不會受到時間與環境的影響，也不會妨礙

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一般視覺式之動作辨識流程如圖 2.2 所示，主要分為 human body detection、

feature extraction 與 action classification 三個階段。從許多動作辨識的相關論文中 可以發現，影響動作辨識正確率的因素，首重於動作特徵之擷取。系統必須先排

圖 2.2 動作辨識主要流程。

Input Video

Human Body Detection