COVID-19疫情前后奥地利儿童身体素质的变化趋势

《Discover Public Health》：Trends in physical fitness before and after the COVID-19 pandemic in Austrian children

　　摘要
背景
已有充分文献记录表明，COVID-19大流行及其实施的政策扰乱了人们的身体活动，并对身体健康产生了负面影响。然而，目前尚不清楚这些影响是短暂的，还是在限制措施解除后仍然存在。

方法
本研究利用了上奥地利州范围内的健身测试项目数据，该项目共涵盖了37,396名小学学生（其中48.7%为女孩），分析了他们在COVID-19大流行前三年（2016–2019年）和大流行后三年（2021–2024年）的身体健康状况变化趋势。

结果
在COVID-19大流行期间，BMI百分位数和超重/肥胖的患病率显著上升，但在大流行后的几年内恢复到了大流行前的水平。心肺耐力、敏捷性和肌肉力量的表现明显下降，且这些指标在随后几年中持续处于较低水平，没有恢复的迹象。柔韧性也在大流行期间下降，但在限制措施解除后恢复到了大流行前的水平。直线速度和操作技能仅受到轻微影响。 subgroup分析进一步显示，超重/肥胖儿童的下降幅度最为显著且持续时间更长，他们在大流行后的心肺耐力和速度持续下降。

结论
尽管COVID-19对奥地利儿童的身体健康影响相对短暂，但多个身体素质方面的缺陷仍然存在，加剧了原有的下降趋势。这些结果强调了需要持续的公共卫生策略来促进身体活动，以恢复身体健康并减轻长期后果，尤其是在超重儿童中。

1 引言
身体素质和运动能力的发展是成长和成熟过程中的关键方面[1]，因为这些因素为参与各种形式的身体活动（包括组织性运动和自由玩耍）奠定了基础[2, 3]。研究表明，身体素质较高的儿童更愿意参与并享受身体活动[4]。此外，身体素质是多种健康结果的重要独立预测因素，如心血管和骨骼健康、肥胖、心理健康和认知能力[1, 2, 5, 6, 7, 8, 9]。因此，儿童时期的身体素质被认为是影响健康相关生活质量的重要因素[10, 11, 12]。尽管有多种因素影响青少年的身体素质，但参与身体活动是其关键相关因素之一[13]。然而，超过80%的儿童和青少年被认为活动量不足[14, 15]，并且在过去几十年中，身体素质和运动能力显著下降，在COVID-19大流行前的几年里趋于稳定在较低水平[16, 17, 18]。这种变化归因于社会和建成环境的变化，这些变化导致了行为上的适应[19, 20]。

COVID-19大流行及其实施的政策进一步限制了青少年的身体活动机会，因为幼儿园、学校和体育设施的使用受到限制。多项研究表明，大流行期间儿童和青少年的身体活动水平显著降低，同时久坐行为时间增加[21, 22, 23]。奥地利政府于2020年3月实施了首次全国性封锁，禁止人们离开住所，除非是为了满足基本生活需求、帮助家庭成员、进行身心娱乐或应对危及生命的情况。在此期间，幼儿园和小学关闭了两个月。之后，只有少数儿童被允许进入这些场所，导致面对面和在线教学交替进行。那段时间没有体育课（PE），随后只允许进行户外活动。随着秋季COVID-19病例的增加，学校和幼儿园从2020年11月到2021年1月再次关闭，此后不同时间段内全面恢复了上课。体育课受到限制，由于体育俱乐部关闭和团体运动的限制，参与体育运动也受到了阻碍。

这些运动限制和缺乏组织化的体育活动影响了儿童的身体体重和身体素质。多项研究表明，在COVID-19疫情期间，由于活动受限，儿童的身体体重增加，身体素质（特别是心肺耐力）下降[25, 26, 27, 28, 29, 30]。此外，感染SARS-CoV-2的儿童可能会留下长期健康问题，如室性心律失常和心肌炎，这被称为“长COVID”或“后COVID状况”[31, 32]，可能会影响大流行后的身体素质和生活方式选择。然而，目前关于COVID-19相关运动限制对身体素质和运动能力长期影响的资料有限，尚不清楚儿童的适应能力是否足以克服长时间内身体活动机会受限的负面影响。因此，本研究的目的是探讨大流行后儿童的身体素质是否恢复到了大流行前的水平，以及不同体重状况下的身体素质变化趋势是否有所不同。

2 方法
2016/17学年，上奥地利州政府建立了全州范围内的健身测试项目“Wie fit bist du?”（即“你有多健康？”）。该项目包括每年在学校进行的身体素质和运动能力测试，此前已有详细描述[33]。简而言之，上奥地利州的所有小学都收到了参与项目的通知，并在数据收集前获得了家长的书面同意，儿童在测量时也表达了口头同意。研究方案得到了上奥地利州教育委员会的批准，所有程序均符合2008年《赫尔辛基宣言》的要求。

运动能力测试在每个学年的1至4年级期间，在超过150所参与学校进行了一次性测试，持续时间为90至120分钟，直到2023/24学年。由于COVID-19大流行期间学校关闭和出勤限制，2020年春季至2021年秋季的测试暂停。因此，我们有大流行政策实施前三年（2016/17、2017/18、2018/19）以及大流行限制解除后三年（2021/22、2022/23、2023/24）的身体素质数据。为了避免因学校连续多年参与而导致的重复测量，仅分析了儿童首次参加运动能力测试的数据，最终样本量为37,396名6至12岁的儿童（其中48.7%为女孩）。

运动能力测试由受过培训的技术人员在参与学校的体育馆内进行，每次测试持续90至120分钟。年龄是根据测量日期和出生日期计算得出的实际年龄。人体测量按照标准程序进行，儿童穿着运动服且赤脚。体重使用便携式电子秤（Seca 878 dr，Seca，德国汉堡）测量，精确到0.1公斤；身高使用便携式测高仪（SECA 2013，Seca，德国汉堡）测量，精确到0.5厘米。随后计算出身体质量指数（BMI；kg/m2），并使用德国参考值转换为BMI百分位数（BMIPCT）[34]。超重/肥胖的标准是BMIPCT超过第90百分位数，而体重不足的标准是BMIPCT低于第10百分位数。

完成人体测量后，儿童完成了8项运动能力测试，包括肌肉力量和功率、速度和敏捷性、心肺耐力、柔韧性和物体控制能力，这些测试方法已有详细描述[33]。具体来说，肌肉力量通过使用1公斤重量的药球进行推力测试来评估，要求双腿伸直，仅使用手臂和上半身将球从胸部推到最远距离，距离精确到10厘米。肌肉功率通过在力板上进行反向跳跃（CMJ）来评估。速度通过10米冲刺和6秒触碰测试来评估。冲刺时间通过光电门测量（TDS Linz，奥地利），触碰测试也在力板上进行（TDS Linz，奥地利）。敏捷性通过标准化障碍课程来评估，该课程包括向前翻滚、跳过障碍物、在障碍物下爬行以及改变方向，完成整个课程的时间通过光电门技术测量（TDS Linz，奥地利）。6分钟跑步的距离用于评估心肺耐力，站立触碰测试用于评估柔韧性。物体控制能力通过使用欧洲手球（1号大小）进行30秒投掷和接球任务来评估。每次测试进行两次，每次尝试之间有足够的恢复时间，CMJ（三次尝试）和6分钟跑步（一次尝试）除外。除了6分钟跑步在测试结束时进行外，其他测试都随机顺序进行，当多次尝试时使用最佳结果进行分析。

2.1 统计分析
使用MANOVA分析了不同学年身体素质和BMIPCT参数的差异，使用卡方检验分析了超重/肥胖患病率的差异。此外，将大流行前的所有测量数据与大流行后的所有测量数据进行了比较。使用η2作为效应大小的指标，分别以0.01、0.06和0.14作为小效应、中等效应和大效应的参考值[35]。进一步使用线性回归分析了大流行前三年和大流行后三年的身体素质变化趋势。统计分析使用了原始成绩以及根据年龄和BMIPCT调整后的值。此外，还分别对体重不足、正常体重和超重/肥胖的儿童进行了分析。所有统计分析均使用IBM SPSS统计软件29.0（IBM Corp.，纽约州阿蒙克）进行，显著性水平设定为p < 0.01。

3 结果
在每个学年，平均年龄为8.4±0.8岁的5,500多名儿童首次参加了运动能力测试，总样本量为37,396名儿童（其中48.7%为女孩）。不同学年之间的性别分布没有差异。尽管不同学年之间的年龄存在显著差异（p ≤ 0.01），但效应较小（η2=0.006）（表1）。

表1 不同学年的身体测量特征和身体素质

大流行前的BMIPCT相对稳定，但在2021/22学年显著升高（p < 0.01；η2=0.002）。由于随后两年BMIPCT显著下降（趋势p < 0.01），2022/23和2023/24年的BMIPCT不再与大流行前的水平有差异（表1）。因此，2021/22学年超重/肥胖的患病率显著高于COVID-19之前的年份（18.0%对比14.7%，p<0.01），并在2023/24学年下降到15.0%，这与COVID-19之前的年份没有显著差异。性别特定的分析显示男孩和女孩的情况相似。在整个样本中，6分钟跑和10米冲刺的成绩在COVID-19之前的年份显著下降（p<0.01）。在COVID-19期间，6分钟跑的成绩进一步下降（p<0.01；η2=0.003），而冲刺成绩没有变化。COVID-19之后，冲刺和6分钟跑的成绩都保持在较低水平，导致COVID-19前后三年的平均成绩有显著差异（p<0.01），尽管这种差异较小（η2冲刺=0.005；η26分钟跑=0.006）。在COVID-19之前的年份，敏捷性和触碰能力也显著下降（p<0.01），而在COVID-19疫情期间敏捷性进一步下降（p<0.01；η2=0.005）。尽管COVID-19之后的年份有所改善，但敏捷性仍低于COVID-19之前（p<0.01；η2=0.005）。触碰能力在COVID-19疫情期间没有下降，COVID-19之后的年份表现显著改善，使得COVID-19之后的成绩明显优于COVID-19之前（p<0.01；η2=0.001）（表1）。CMJ、药球推力和站立伸展的成绩在COVID-19之前的年份保持稳定。然而，COVID-19之后这些成绩显著下降（p<0.01；η2CMJ=0.002；η2站立伸展=0.003）。虽然COVID-19之后的年份CMJ成绩没有显著改善，但站立伸展成绩有所提高（p<0.01），使得2022/23和2023/24学年的灵活性与COVID-19之前相当。另一方面，药球推力在COVID-19之后立即显著提高（p<0.01；η2=0.001），但在随后的年份显著下降，导致2022/23和2023/24学年的药球推力成绩与COVID-19之前相当。COVID-19之前的年份，投掷和接球成绩显著下降（p<0.001），COVID-19之后成绩有所提高，使得COVID-19前后的成绩相当（表1）。调整年龄和BMI后，CMJ、药球推力、站立伸展以及投掷和接球的结果基本保持不变（图1）。然而，6分钟跑和10米冲刺的成绩在COVID-19之后的年份继续下降（p<0.01）。COVID-19之后的敏捷性保持稳定，而触碰能力在COVID-19之前也保持稳定（图1）。所有健康参数的COVID-19前后的平均差异与未调整分析中的观察结果相似。

图1：此图像的替代文本可能是使用AI生成的。全尺寸图像

表2显示了COVID-19前后不同体重类别的平均身体健康状况，以及COVID-19之前（2018/19年）和之后（2021/22年）的表现值。此外，图2还展示了COVID-19疫情前后不同体重类别在各项健康参数上的线性趋势。

表2：COVID-19前后以及COVID-19之前（2018/19年）和之后（2021/22年）的平均身体健康状况

在COVID-19之前，所有体重类别的6分钟跑成绩存在显著差异（p<0.01；η2=0.131），而COVID-19之后体重过轻和正常体重的儿童表现相似，都显著优于超重/肥胖的儿童。在COVID-19之前，正常体重的儿童6分钟跑成绩已经显著下降（p<0.01；η2=0.002），疫情期间成绩进一步下降，之后保持稳定。体重过轻的儿童和超重/肥胖的儿童在COVID-19之前的6分钟跑成绩稳定，但在COVID-19之后的三年内显著下降（p<0.01；η2=0.003）。总体而言，COVID-19之后的所有体重类别的6分钟跑成绩都显著恶化，没有改善的迹象。

超重/肥胖的儿童在所有测量时间点的敏捷性都低于同龄人（p<0.01；η2=0.103）。在COVID-19之前的年份，体重过轻和正常体重的儿童敏捷性下降（p<0.01；η2=0.005），而超重/肥胖的儿童敏捷性保持稳定。COVID-19期间，正常体重和超重/肥胖的儿童敏捷性显著下降（p<0.01）。COVID-19之后的年份，任何体重类别的敏捷性都没有显著变化。

超重/肥胖的儿童在所有体重类别的冲刺和触碰能力上都显著低于同龄人（p<0.01；η2冲刺=0.083，η2触碰=0.006）。然而，正常体重的儿童在COVID-19之前的冲刺和触碰能力显著下降（p<0.01；η2=0.03），而其他体重类别的儿童表现稳定。COVID-19期间，任何体重类别的这些能力都没有显著下降，但超重/肥胖的儿童在COVID-19之后的年份表现出下降（p<0.01；η2冲刺=0.004，η2触碰=0.007）。体重过轻的儿童仅在COVID-19之后冲刺成绩下降（p<0.01；η2=0.005），而正常体重的儿童在COVID-19之后的年份冲刺和触碰能力没有显著变化。

超重/肥胖的儿童在所有测量时间点的CMJ成绩都显著低于同龄人（p<0.01；η2=0.100）。体重过轻的儿童在COVID-19之前的年份表现有所改善（p<0.01；η2=0.004），而正常体重的儿童在COVID-19期间表现显著下降（p<0.01）。COVID-19之后，任何体重类别的CMJ成绩都没有显著变化。

超重/肥胖的儿童在药球推力任务中的表现始终优于同龄人（p<0.01；η2=0.047）。COVID-19之前和期间，任何体重类别都没有显著变化。然而，COVID-19之后正常体重的儿童药球推力表现优于疫情前的年份，尽管从2021/22年开始有所下降（p<0.01）。

COVID-19之前和之后，正常体重的儿童在站立伸展测试中的表现显著优于同龄人（p<0.01；η2=0.004）。COVID-19之前，所有体重类别的灵活性保持稳定。COVID-19期间，正常体重的儿童灵活性显著下降（p<0.01），之后有所改善（p<0.01；η2=0.004）。同样，体重过轻的儿童在COVID-19之后灵活性有所改善（p<0.01；η2=0.006），而超重/肥胖的儿童在站立伸展测试中的表现保持稳定。

体重过轻的儿童在COVID-19之前的投掷和接球任务中表现最佳（p<0.01；η2=0.008），之后正常体重的儿童表现也有所改善（p<0.01；η2=0.007）。然而，正常体重的儿童在COVID-19之前的表现显著下降（p<0.01；η2=0.007），之后有所改善。COVID-19之后，超重/肥胖的儿童在投掷和接球任务中的表现也有所改善（p<0.01；η2=0.007）。在亚组分析中调整年龄后，结果基本保持不变，除了2021/22年正常体重的儿童药球推力表现显著优于2018/19年。

图2：此图像的替代文本可能是使用AI生成的。全尺寸图像

COVID-19前后不同体重类别的身体健康趋势。数值为调整年龄和BMI后的平均值，附带95%置信区间

讨论：身体健康和运动能力是儿童发展的重要组成部分[1, 2]。多项研究表明，在COVID-19疫情期间这些指标有所下降[26, 30, 36]。本研究考察了COVID-19疫情前后三年内身体健康和运动能力的变化趋势，以确定潜在的持续影响。来自上奥地利小学的数据表明，在实施运动限制期间，体重和超重/肥胖的患病率显著增加，同时绝对力量也有所增加。然而，在恢复正常作息后，体重在两年内恢复到疫情前的水平，绝对力量也是如此。灵活性在疫情期间下降，之后有所改善。相比之下，心肺耐力、肌肉力量和敏捷性在COVID-19之后的水平仍然较低，尽管效应较小。需要注意的是，心肺耐力和敏捷性的下降在COVID-19之前的年份就已经存在。同样，操作技能在COVID-19之前也有所下降，但COVID-19对投掷和接球能力的影响有限。考虑到不同体重类别，COVID-19之前正常体重儿童的各项身体健康指标显著下降，而超重/肥胖儿童的表现在相对稳定的基础上略有下降。超重/肥胖的儿童在疫情后的三年内心肺耐力和线性速度持续下降，而正常体重的儿童表现相对稳定。总体而言，这些结果表明，COVID-19相关的限制对身体健康的多个维度产生了不同的影响，特别是心肺耐力和敏捷性尚未恢复到疫情前的水平。这些持续的影响在超重儿童中尤为明显，他们在解除运动限制后心肺耐力继续下降。尽管观察到的效应较小，但这种发展对未来公共卫生构成重大威胁，因为身体健康与多种健康结果密切相关[1]。

COVID-19疫情期间体重的增加与先前的研究一致[30, 37, 38, 39]。同样，研究表明疫情期间儿童的身体健康尤其是心肺耐力有所下降[26, 30, 38]。这种下降至少部分可以归因于体重的增加以及体育活动的减少。具体来说，心肺耐力、速度和相对肌肉力量受到BMI的影响[40]。然而，一些研究表明，在COVID-19早期阶段，儿童的跳跃能力有所提高，这归因于户外活动的增加[37, 41]。然而，这些行为变化并未在整个社交距离期间持续[42, 43]。例如，在德国，第一次封锁期间儿童的平均户外活动时间每天增加了20分钟，但随着限制的持续，这一时间减少了[44]。因此，自由活动未能弥补疫情期间体育教育和有组织体育活动的缺失，总体上COVID-19期间体育活动水平有所下降[21, 22, 23]。因此，体育活动的减少可能是疫情后身体健康水平下降的原因之一。此外，低水平的身体健康也阻碍了之后的体育活动[45, 46, 47]，这可能解释了近年来尽管有更多的体育活动机会，身体健康水平仍未改善的原因。

COVID-19疫情期间绝对力量的增加也可以归因于体重的增加，因为先前的研究表明超重儿童的绝对力量较高，而相对力量较低[48]。随着体重恢复到疫情前的水平，绝对力量的差异也消失了。其他研究也表明，在解除运动限制后体重有所增加[49, 50]，这表明COVID-19政策对体重的影响在人群层面是短暂的。然而，当分别考虑不同体重类别时，肥胖儿童的体重有所增加[49]。体重增加的原因可能是缺乏生活方式的改变，尤其是在解除运动限制后缺乏体育活动[49]。这种体重趋势在超重儿童中尤为明显，这也解释了本研究中观察到的COVID-19后身体健康下降的现象，因为超重已被确定为身体健康的协变量[51, 52]。

现有证据还表明，身体疲劳和乐趣的减少导致了儿童和青少年在解除运动限制后的体育活动水平下降[53, 54]。乐趣和疲劳都与体重和身体健康有关[55, 56, 57]。在儿童中，体能似乎是参与有组织体育活动的主要决定因素，而乐趣在成年后对体育活动的参与变得越来越重要[58, 59]。鉴于这些相互关联的关系，尽管体育活动的机会有所增加，但仍存在低体育活动量、低体能和运动能力低下的恶性循环风险。因此，本研究表明正常体重的儿童体能水平保持稳定较低，而在疫情后的几年里，超重/肥胖儿童的体能水平持续下降。其他研究也报告称，在疫情后的几年里，体能没有恢复或恢复不完全，尤其是与健康相关的体能方面受到的影响更为明显[60, 61]。这些发现表明，COVID-19对体能的负面影响仍然存在，强调了需要采取额外措施，特别是在超重/肥胖儿童中。然而，在疫情之前就已经观察到不同体重状况下体能发展的差异[62]。此外，本研究表明，尽管COVID-19疫情可能加剧了儿童体育活动不足和体能差的问题，但这些问题在COVID-19政策实施之前就已经存在。因此，最近一项针对欧洲青少年的综述得出结论，COVID-19政策造成的短期中断加速了体能的长期下降趋势，尤其是心肺耐力[28]。尽管疫情前体能长期下降的原因复杂多样，但研究表明，由于生活方式城市化加剧、屏幕时间增加以及学校体育活动机会减少可能是主要原因[18, 63]。在疫情后的几年里，SARS-CoV-2感染的后期后遗症（即“长新冠”）也可能导致体能下降，因为这些后遗症与疲劳、呼吸问题、头痛、恶心或头晕等症状有关[64]。据估计，青少年中“长新冠”症状的患病率为23%至25%[65, 66]，因此在研究体能趋势时应考虑这些因素。由于体能与日后健康和生活质量之间存在负相关[7, 67, 68]，这种情况对未来的公共卫生构成了重大挑战。除了与慢性疾病相关外，低体能还与病毒感染（如COVID-19）和细菌感染相关的严重并发症风险增加有关[69]，这可能给医疗系统带来额外负担。由于儿童时期是建立终身健康行为的关键时期[71]，因此制定超越短期恢复的干预策略至关重要，重点应放在可持续促进体能和积极的生活方式上。鉴于体能发展是一个受多种因素影响的长期过程，包括个人限制以及社会和建成环境，因此在幼年时期实施干预计划是必要的[40]。然而，在解释研究结果时也应考虑一些局限性。数据来自多次横断面测量，而非纵向观察，且没有关于体育活动参与情况和社会经济地位的信息。此外，研究仅针对上奥地利州的小学生，这可能影响结果的普遍性。2020年疫情期间由于学校外部人员限制，缺乏体能评估也可能引入选择偏差。由于COVID-19疫情发生时的年龄差异，参与者受到政策的影响也有所不同。尽管如此，所有人都受到了政策的影响。2023/24年接受测量的较年幼的儿童没有受到学校关闭的影响，但他们早期在幼儿园和户外玩耍的机会受到了显著限制，这可能影响了他们的体能和运动发展。研究使用疫情前后多个时间点的数据，提供了超出COVID-19对儿童体能直接影响的宝贵信息，因为之前的研究主要依赖于疫情前后的单次测量。由于测试计划从2016年开始并持续到2024年，因此可以探讨疫情前后体能的长期趋势，从而更好地理解COVID-19疫情的长期影响。使用标准化和一致的体能和运动能力评估方法也是该研究的优势。尽管如此，仍需要进一步的长期纵向研究来更好地了解COVID-19对儿童体能发展的持久影响，并为未来的政策决策提供依据。

5. 结论
虽然实施疫情政策是为了控制病毒传播，但它们对日常生活产生了深远影响，减少了体育活动的机会，从而导致体能下降，且这种下降尚未得到逆转。特别令人担忧的是超重儿童的体能持续下降，因为低体能和运动能力会影响未来的生活方式选择和健康。因此，体育活动促进计划应特别针对这一脆弱群体，以减轻COVID-19疫情的持续影响。此外，应在人群层面实施长期体能监测，以指导针对儿童体能的干预措施，因为体能既是未来公共卫生的决定因素，也是结果指标。