等时间替代模型（Isotemporal Substitution Model， ISM）

近年来，体育活动与久坐对人体健康的影响已引起人们关注。根据2020年WHO最新颁布的《关于身体活动和久坐行为指南》，儿童、成年、老年人群均应避免看电视、上网、开车等久坐行为，并用体育活动替代久坐行为。虽然WHO已明确体育活动替代久坐行为可降低心血管疾病、代谢性疾病、癌症等，但不同体育活动替代久坐行为，对各类疾病风险的降低强度具体能有多少目前仍不清楚，也需要进行流行性学分析。这里介绍国外已成熟并广泛使用的一种模型，可用于分析用不同体育活动替代久坐行为后对疾病风险的影响，叫等时间替代模型（isotemporal substitution model， ISM）。

ISM首先由Rania A. Mekary等人2009年提出，用于评估在相同的时间内一种体育活动方式替代另一种体育活动方式对所研究的健康效应的作用效果。模型为：

当结局Y为连续型变量时：

Y=（β1）physical activity1+（β2）physical activty2+（β3）physical activity3+...（βn）physical activity n+(βt）total acticity+(βc）covariates.

当研究结局Y为二分类变量时，我们用h(t)表示：

h(t)=h0(t) exp[（β1）physical activity1+（β2）physical activty2+（β3）physical activity3+...（βn）physical activity n+(βt）total acticity+(βc）covariates].

这个方程式中physical activity1至physical activity n 是相互不存在包含关系的各种体育活动时长，total acticity表示所有体育活动总时长，包括了physical activity1至physical activity n以及在模型中没有出现的被替换掉的活动项目physical activity0。covariates表示模型中调整的协变量。β1的含义是：用相同时间的physical activity1替换physical activity0后，对研究结局风险影响的效应值。同理，β2是用相同时间的physical activity2替换physical activity0后，对研究结局风险影响的效应值，因此类推。具体分析模型可根据研究者需求选择风险评估model。

这个模型的优点在于：（1）用等时间体力活动替换另一种体力活动，计算得出的风险效应值，为行为改变对预防和控制健康风险事件的影响提供了重要数据。（2）通过体力活动替代的结果，可为人们日常生活行为提供指导，具有重要现实意义。（3）由于每个人每天可支配时间不同，这个模型中考虑了总支配时长（即total acticity），可调整人与人因可支配时间差异带来的混杂效应，使结果更为准确。

但模型也存在一定的局限性：（1）模型中的多种活动可能存在中等水平甚至高水平的相关性，在同时纳入一个模型中的时候，可能存在一定的共线性问题。特别是久坐行为时长和总可支配时长，如果一个人主要是久坐，毋庸置疑，这两个变量的相关性较高，这一问题需要具体考虑。（2）总支配时长是只包括了末模型中考虑的所有活动类型，在进行体力活动调查时，一些未重点关注的行为习惯的活动时长可能会遗漏，因此总支配时长可能低估了个人的总支配时长。这一点可以在调查研究中完善调查信息的方式进行优化。

以上就是ISM模型的介绍内容，有兴趣的可以翻看以下参考文献：

结局为连续性变量：

Isotemporal substitution paradigm for physical activity epidemiology and weight change - PubMed

结局为二分类变量：

Isotemporal substitution analysis for physical activity, television watching, and risk of depression - PubMed