Summary
本研究では,クラブで卓球トレーニングを受けている中国の子どもを対象に,加速度計を用いた身体活動(PA)と余暇身体活動(LTPA)を客観的に測定する方法を提案する。
Abstract
現在、中国の子供たちの大多数が推奨ガイドラインよりも低いレベルの身体活動(PA)を経験していることを示す証拠が増えています。卓球は、中国で人気のある複合的で技術的に難しいゲームです。クラブで卓球トレーニングを行うことは、子供たちがPAのレベルを上げるのに役立ちます。子どもが自分で自己評価した質問票に回答することはできず、養育者ベースの観察は子供には適していないことを考えると、アクチグラフィベースの方法はPAを測定する客観的な方法になり得ると仮定した。本研究では、アクチグラフィ装置とソフトウェアを使用してPAレベルを評価するために使用できる手順について説明します。さらに、股関節装着型デバイスはコンプライアンスを低下させることが知られているため、ヒップ装着型デバイスと手首装着型デバイスのデータの一致を評価しようとしました。まとめると、私たちの結果は、これらのデバイスがPAおよび余暇の身体活動(LTPA)レベルの測定に適していることを示しています。主観的なアンケートとともに、腰に装着したデバイスと手首に装着したデバイスの両方が、クラブで卓球トレーニングを受けている中国の子供たちのPAを評価するのに非常に適しています。
Introduction
身体活動(PA)は小児期に非常に重要であり、身体的および精神的健康と積極的に関連しています。PAは、肥満、骨の健康、精神的健康、認知機能、および学業成績に関して、学校に通う子供たちの有益な効果に関連していることは十分に文書化されています1,2,3。ただし、中国のほとんどの子供は、4歳で推奨されるよりも低いレベルのPAを経験しています。さらに、座りがちな時間は年齢とともに増加することが知られています。中国の学生のための全国体力および健康監視調査によると、肥満の学生の数は、21世紀の最初の20年間にわたって有意に高いままです5。
子供と青年のための国際的なPAガイドラインは、健康上の利益を達成するために、60日あたり少なくとも3分の中程度から激しい身体活動(MVPA)と週3日の激しい身体活動(VPA)を推奨しています6。同様に、中国語の身体活動ガイドライン(2021)7の最新版は、国際的なPAガイドラインに基づいて、累積座りがちな行動時間が60分以上続くべきではないことを強調しています。スポーツクラブや学校活動への参加は、子供たちがPAガイドライン8を満たすことができる非常に有益な方法です。卓球は、中国で人気のある複合的で技術的に難しいゲームです。最近の研究では、定期的な卓球トレーニングが子供と青年の健康関連の体力にプラスの効果をもたらすことが確認されています9,10。そのため、卓球クラブ/学校ベースのトレーニングは、子供たちがPA11のレベルを上げるのに非常に適した方法です。
国際的なPAガイドラインによる推奨事項の履行を妨げる可能性のあるいくつかの問題を考慮することが重要です。たとえば、子供のPAに関するほとんどの調査は、親が報告した質問票に基づいています12。中国では客観的な方法で取得したデータが著しく不足しています。さらに、子供の活動パターンは、自発的であるが激しいPA13,14の比較的短い発作によって特徴付けられる。このタイプのパターンは、観察だけでは要約して報告することは困難です。さらに、アンケートまたは保護者のレポートはエラー15になりがちです。第二に、子供たちは、たとえば夕方や週末に自宅でかなりの余暇を過ごし、家庭ベースの環境で毎日のPAのかなりの部分を蓄積する傾向があります。授業時間外の子どもの余暇身体活動(LTPA)を収集または推定することは困難です。LTPAは健康に不可欠であり、トータルPA16の最も重要な成分の1つです。第三に、子供のPAは性差と親のライフスタイルの影響を受ける可能性があります8。まとめると、この情報は、全体的な健康、その社会的影響、および政策立案におけるPAの使用を評価するために、PAの正確な測定値を取得する必要性を強調しています。特定の亜集団(卓球トレーニングを受けている子供など)の活動レベルが正しく推定されていない場合、データは政策や公衆衛生の優先順位を誤って導く可能性さえあります12。
若者のPAパターンの最も広く使用されている客観的測定として、加速度計は17、18、19、20の子供のPAを測定するためのゴールドスタンダードとして認識されています。技術の進歩により、アクチグラフィデバイスは費用対効果の高い静電容量センサーに進歩しました。ほとんどの場合、これらのデバイスは右股関節21に取り付ける必要があり、これは潜在的な危険因子であり得る問題であり、コンプライアンス22を低下させる。近年、いくつかの調査研究は、他の解剖学的位置で着用されたデバイスから得られたPAデータは、適切にセットアップされた場合に比較可能であることを示しています23,24。
本研究では、卓球トレーニングを受けている子供のPAを評価するための手首装着型アクチグラフィ加速度計ベースの方法を開発することを目的とした。
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Protocol
この研究は、中国のフフホトにある内モンゴル医科大学の学術倫理委員会によって承認されました。この研究に含まれるすべての子供の親は、署名されたインフォームドコンセントを提供しました。本研究では、以下、加速度計と呼ぶアクチグラフGT3X+デバイスを使用しました。
1. メソッド開発の一般的な側面
- PAを評価するための加速度計を取得します。加速度計は、小型(3.3 cm x 4.6 cm x 1.5 cm、19 g)の時計のような目立たないデバイスで、垂直、前後、中外側の3つの軸で加速度を測定します。
- USBケーブルでデバイスをラップトップPCに接続します。データの記録、処理、および分析には専用のソフトウェアを使用します。
- 次の包含/除外基準に従って参加者を選択します。
- スポーツグループとして卓球トレーニングを受け入れる7〜12歳の20人の子供を含めます。卓球クラブに定期的に通う子供たちを含め、毎週3〜5回のトレーニングセッションを行い、各トレーニングセッションは2時間続きます。主に家に住んでいる子供や、家からクラブまでの距離が短い両親と一緒にアパートを借りている子供を含めます。
- スポーツグループと同じクラスから20人の子供を、年齢と性別が一致したコントロールグループとして選択します。コントロールグループの子供たちはどのスポーツクラブにも通っていません。
- 両親が学校や家庭で子供のPA情報を知らない参加者を除外します。
- 注意欠陥および多動性障害(ADHD)、自閉症、発達性協調運動障害(DCD)などの神経発達障害があると診断された参加者を除外します。
2. 加速度計を使用したデータ収集の初期化
- デバイス用のソフトウェアをダウンロードして実行します。
- [ 開始時間の選択 ]ボタンをクリックし、日付(2022/2/9など)と時間(13:00など)を入力して、データ収集の期間を入力します。
- [ 件名情報を入力 ]ボタンをクリックして、人口統計情報の設定に関する次のステップを入力します。名前、性別、身長、体重、生年月日、民族、側面(右)、手足(腰)、優勢(優勢)など、参加者の人口統計情報を入力します。
注:左利きの参加者の場合、手順2.4で反対側を選択します。 - [ 1 デバイスの初期化] をクリックして、データ収集を初期化します。バッテリーが80%以上充電されていることを確認してください、そうしないと初期化が失敗します。30 Hz の周波数で生の加速度を記録するように初期化します。
- 伸縮性のあるウエストバンドで右腰に加速度計を着用するように参加者に指示します。加速度計が腸骨稜のレベルの右中央腋窩線に配置されていることを確認します。
- 手順 2.2 を繰り返します。同じ開始日(例:2022/2/9)と時刻(例:13:00)を設定して、両方のデバイスからデータが同時に収集されるようにします。
- 次の変更を加えて2.4を繰り返します:側面(左)、四肢(手首)、優位性(非支配)。
注:左利きの参加者の場合、手順2.8で反対側を選択します。 - 時計ベルトの利き手でない手の手首に加速度計を着用するように参加者に指示します。
- 入浴、水泳、シャワーを浴びているときを除いて、一日中デバイスを着用するように参加者に思い出させます。
注:データ収集の期間は7日より短くすることはできません。(例:2022/2/9 13:00から2022/2/16 12:59まで) - 収集された生データについては、VMチャートとカウントに従って、医師、機関の研究者、または専門のコーチによって確認されたデータを取得します(図1)。
- 説明のつかない極端なデータを削除します(例:2022/2/12の21:41から2022/2/12の22:07まで、データはゼロであり、説明できません)。収集された生データからそのようなデータを削除します。
3.日記エントリからのデータ収集
- 参加者に一日中デバイスを着用してもらいます。トレーナーに、正確なタイムスケジュールを含む卓球トレーニングの日記を維持するように依頼します。対照群の子供たちにとって、訓練の日記は必要ありません。
- データ収集中に参加者が毎日のルーチンを実行したことを確認してください。
- 両親に家で余暇の日記をつけるように頼んでください。日記で睡眠、就寝時間、起床時刻のデータを収集するように両親に指示します。
4. 加速度計データ出力
- デバイスを右腰から取り外し、USBケーブルでラップトップ/ PCに接続します。デバイスのソフトウェアを実行します。
- [ダウンロード] をクリックして、参加者の加速度計データをダウンロードします。60秒エポックの生の加速度センサーデータを解析します。
- 利き手でない手からデバイスを取り外し、USBケーブルでラップトップ/ PCに接続します。手順 4.2 を繰り返します。
- 加速度計の生の加速度結果変数は、ベクトル振幅 (VM) カウントに基づいています。LTPAの加速度計データを、トレーニング、余暇、睡眠の日記に従って確認します。
5. データのスコアリング
- ソフトウェアのスコアリングページを開きます(図2)。
- ページの左側 にある [カットポイント>アルゴリズム] と [MVPA > Puyau Children (2002)] を選択します。
注:必要に応じて、PAのカットポイントの他のアルゴリズムを選択できます。 - [計算]、[エクスポート] の順にクリックすると、SB (座りがちな行動)、LPA (軽度の身体活動)、MPA (中程度の身体活動)、MVPA (中程度から激しい身体活動) などのスコア出力が自動的に表示されます。
- 日記のタイミングを追加し、余暇時間を定義することで、毎日のLTPAを取得します(たとえば、2022/2/9の余暇時間は、2022/2/9の19:00、2022/2/9から2022/2/6の21:00です)。次に、この間の平均 VM 数を 715.75 に定義し、このエポックの LTPA を 715.75 と定義します。
- 参加者の LTPA を取得するために、すべての毎日の LTPA を平均します。
6.統計分析
- スチューデントのt検定を使用して、統計的に有意と見なされるP値が0.05未満のグループ差を測定します。市販の統計ソフトウェアパッケージを使用して、すべての統計を実行します。
- Bland-Altman手順を使用して、生データとカウントに基づいて、MPA、VPA、およびMVPAを含む各PAのヒップ装着型デバイスと手首装着型デバイス間の一致を評価します。2つの測定方法の平均差と、計算された平均差の95%の一致限界を計算します。
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Representative Results
性別、年齢、身長、体重、民族性、利き手などの人口統計データを表1に示します。表1に示すように、性別、年齢、身長、体重、利き手に関して群間に有意差はありませんでした。さらに、スポーツグループの参加者は、座りがちな行動(SB;441.05 ± 31.80 vs 442.25 ± 30.74、P = 0.904)、LPA(213.10 ± 15.00 vs 215.65 ± 17.41、P = 0.623)、MPA(42.55 ± 3.80 vs 40.70 ± 2.85、P = 0.090)、およびLTPA(1514.20 ± 146.10 vs 1587.70 ± 182.25、P = 0.167)に関して有意差を示さなかった。対照的に、スポーツグループの子供は、対照群の子供よりも有意に高いVPA(21.65 ± 3.43 vs 17.15 ± 4.01、P = 0.0001)およびMVPA(64.20 ± 2.33 vs 57.85 ± 3.36、P < 0.001)を示しました。
ブランド-アルトマンプロットは、もともとデータを2つの測定値と1回比較するために開発されました。2つの測定方法の差の95%は、一致の95%の制限内に収まると予想されました。 図3に示すように、Bland-Altmanプロットは、腰装着型加速度センサーデータと手首装着型加速度センサーデータの一致がMPA、VPA、およびMVPAで許容できることを示唆しています。MPA、VPA、およびMVPAの1.96標準偏差値からそれぞれ2つ(10%)、ゼロ(0%)、および3つ(15%)の外れ値がありました。
図1:プロットとして描かれたベクトルマグニチュードカウント(生データ)。 左側のグラフは、1 日あたりのベクトルマグニチュードカウントを示しています。右側の表は、各エポック(60秒)の正確なベクトル振幅カウントを示しています。VMの4つのグラフが拡大され、下部に表示されます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図 2: デバイス ソフトウェアに表示されるスコアリング ページ。 カットポイントとMVPAのPuyau Children(2002)オプションは、左側のアルゴリズムセクションからアクセスできます。スコアリング出力は、[ 計算] ボタンと [エクスポート ] ボタンをクリックすると自動的に取得できます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図3:腰に装着したアクチグラフィデバイスを使用した身体活動のブランド-アルトマンプロット 。 (A)腰に装着したアクチグラフィデバイスを使用したMPAのブランド-アルトマンプロット。(B)腰に装着したアクチグラフィデバイスを使用したVPAのブランド-アルトマンプロット。(C)腰に装着した手首に装着したアクチグラフィデバイスを使用したMVPAのブランド-アルトマンプロット。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
| スポーツ団体 | 対照群 | p値 | |
| 性別(男性/女性) | 男性10名/女性10名 | 男性8名/女性12名 | 0.537 |
| 年齢(年) | 9.85±1.34 | 9.80±1.36 | 0.908 |
| 高さ(センチ) | 135.3±9.41 | 135.8±9.43 | 0.881 |
| 重量(キログラム) | 36.65±7.25 | 35.10±4.84 | 0.432 |
| 利き手(右%) | 15% | 10% | 0.643 |
| SB (分) | 441.05±31.80 | 442.25±30.74 | 0.904 |
| LPA (分) | 213.10±15.00 | 215.65±17.41 | 0.623 |
| MPA (分) | 42.55±3.80 | 40.70±2.85 | 0.090 |
| VPA (分) | 21.65±3.43 | 17.15±4.01 | 0.001 |
| MVPA (分) | 64.20±2.33 | 57.85±3.36 | <0.000 |
| LTPA (VM カウント/) | 1514.20±146.10 | 1587.70±182.25 | 0.167 |
表1:人口統計およびアクティグラフィックデータ。 この表は、スポーツ グループとコントロール グループから収集された人口統計データとアクティグラフィック データを提供します。略語:cm =センチメートル;kg =キログラム;SB =座りがちな行動;LPA =軽い身体活動;MPA =中程度の身体活動。VPA =活発な身体活動。MVPA =中程度から活発な身体活動。LTPA =余暇の身体活動。VM = ベクトルの大きさ。
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Discussion
表1に示すように、スポーツ群の子供は、対照群の子供と比較して有意に高いVPAとMVPA(64.20 ± 2.33 vs 57.85 ± 3.36、P < 0.001)を示しました。青年25と若年成人26の両方における以前の報告の結果によると、加速度計デバイスは、主観的な調査と比較して、PAの推定のための正確な方法を表しています。
Bland-Altmanプロットは、腰装着型加速度センサーと手首装着型加速度センサーのデータの間でMPA、VPA、およびMVPAについて高いレベルの一致があることを示しました( 図3を参照)。この結果は、これらのデバイスを手首に装着してPAを評価することもできることを示しました。ただし、MPAの腰装着型加速度センサーデータと手首装着型加速度センサーデータの一致はVPAの一致よりも低かったことを強調する必要があります。これは、教室に座ったり宿題をしたりするなどの低強度PAでは、腰に装着した加速度計グラフは主に体の重心の動きを反映し、手首に装着した加速度計グラフは主に非利き手の上肢の動きを反映するためです。さらに、腰に装着するデバイスと手首に装着するデバイスのコンプライアンスのレベルが異なることを考慮すると、クラブで卓球トレーニングを受けている子供のPAを評価するために最も適切なデバイスを選択することが重要です。
プロトコルの重要なステップは、未加工のVMカウント・データとLTPAの加速度計データの可用性を確認することです。言い換えれば、主な課題は、データが厳格な方法で品質管理を受けることを保証することです。データプロットを使用して、各参加者からのデータを監視することを強くお勧めします。デバイスが装着されなかった期間は、カウントがゼロの長い文字列として識別でき、参加者がこの期間をデバイスを装着していなかった時間として報告しない場合でも、最終データセットから削除する必要があります。余暇と睡眠日記は、LTPAを特定するのに役立ちます。したがって、親または保護者は、子供の日常情報を正確に認識する必要があります。
加速度計で使用されるソフトウェアには、Puyau Children (2002) アルゴリズム、Freedson Children (2005) アルゴリズム、Mattock Children (2007) アルゴリズムなど、子供に適したいくつかのアルゴリズムが含まれています。Everson Children(2008)アルゴリズムは、チベット27の子供と青年のPAを評価するために以前に選択され、Pate Preschool(2006)アルゴリズムは、中国の上海に住む未就学児のPAを評価するために選択されました28。本研究では、Puyau Children(2002)アルゴリズムがボディマス指数と体脂肪量率29に従って子供を分類するのに最も有用な方法であるため、使用しました。
さらに、使用する正確な方程式を解明する必要がありました。これは、生データの取得に使用される特定のタイプの加速度計デバイスによって決定されました(以下の式を参照)。
VM = 
式では、 X、Y、 Z はそれぞれ X 軸、Y 軸、 Z 軸のベクトルの大きさカウントです。LTPAは、余暇中の平均PAを表します。
異なるPA強度の1分あたりの三軸VMカウントカットオフは、Puyau Children(2002)アルゴリズムによって次のように決定されました。 座りがちな行動<799;ライトPA = 800〜3199;中程度のPA = 3200〜8199。活力PA >8200;適度で活力のあるPA >3200。将来的には、被験者の特定の特性に最適化されたアルゴリズムを提供するために、さまざまな種類のアルゴリズムが変更されます。
加速度計デバイスには、考慮する必要がある3つの主な制限があります。まず、ヒップウェア方式がPAを反映するための最良の選択であると考えられています。ただし、この方法は、特に30歳の幼児の場合、手首に装着するデバイスと比較してコンプライアンスが不十分です。第2に、デバイス(ソフトウェアを含む)の複雑さと高価格は、家庭環境における加速度計デバイスとソフトウェアの有用性を妨げる可能性があります。そうでなければ、臨床スタッフ、機関研究者、スポーツクラブのコーチはこの方法を簡単に管理でき、デバイスが広く再利用されれば、関連するコストが削減されます。第三に、加速度計デバイスには基本的な防水保証しかありません。したがって、これらのデバイスは、セーリング、ボート、水泳を行う参加者など、一部のスポーツ参加者には使用しないでください。
加速度計の代わりに使用できる代替方法がいくつかあります。たとえば、多くの携帯電話は、信頼性と妥当性は比較的低いものの、PAを測定するための同様の機能を備えています。他の研究では、個人に適したより費用効果の高い歩数計が報告されています31。さらなる研究により、すべての代替方法の信頼性と妥当性を特定する必要があります。
まとめると、私たちの結果は、腰に装着した加速度センサーと手首に装着した加速度センサーの両方がPAを効果的に測定でき、クラブで卓球トレーニングを行う中国の子供たちに非常に適していることを示しています。これらの方法は、健康な個人と脳性麻痺32、自閉症33、ADHD34などの発達障害のある子供の両方でPAを評価するためにも使用できます。
ここで使用されるデバイスは、前述のように、PAを測定するためのゴールドスタンダードと見なされています。しかし、予備報告は、これらのデバイスが臨床診療において睡眠の質、概日リズム、および休息活動リズムも測定できることを示唆しています35,36。これらのデバイスの範囲とアプリケーションを拡大するには、さらなる調査が必要です。これらのデバイスは、クラブで卓球トレーニングを行っている子供たちのPAを監視するのにも役立ちます。学齢期の子供の健康行動質問票や国際身体活動質問票などの主観的な質問紙とともに、この方法は非常に効果的な方法で子供のPAを示すことができます。
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Disclosures
著者は開示するものは何もありません。
Acknowledgments
デジタル技術のサポートをしてくれたShuo Tianさんに感謝します。この研究は、呉傑平財団(助成金番号320.6750.18456)の支援を受けました。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Actigraph | ActiGraph Corp | GT3X+ | device |
| ActiLife | ActiGraph Corp | v6.13.3 | software |
| SPSS 22.0 software | statistical analysis software |
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