Evaluación de la Intensidad de la Actividad Física con Acelerómetros y Consumo de Oxígeno

Resumen

En este trabajo se presenta un protocolo para evaluar los niveles de intensidad de actividad física medidos con calorimetría indirecta y dos acelerómetros (en muñeca y cintura derechas) durante una prueba incremental de marcha-trote (de 0,84 a 2,37 m/s) en una pista ovalada. Los resultados muestran diferencias entre la intensidad física evaluada a través de estos métodos.

Resumen

El estudio compara métodos objetivos para evaluar la intensidad de la actividad física. El objetivo fue identificar las diferencias en la intensidad de la actividad física medida a través de la calorimetría indirecta y la acelerometría triaxial en muñeca y cintura, utilizando los puntos de corte de conteo para los acelerómetros y el umbral ventilatorio uno (VT1) y dos (VT2). Se trata de un estudio analítico transversal de mujeres universitarias (n = 35, 22,4 ± 1,9 años). Se utilizaron acelerómetros triaxiales y ergoespirometría portátil durante una prueba estandarizada incremental de caminar-trotar en una pista ovalada de 160 m de longitud (la velocidad se incrementa cada minuto con una señal sonora de 0,84 m/s a 2,37 m/s). Durante la prueba se recogieron datos de acelerometría (de muñeca y cintura), consumo de oxígeno y respuesta ventilatoria. VT1 y VT2 se estimaron a través de VSlope (VO₂/VCO₂) y producción de dióxido de carbono/ventilación minuto (VCO₂/VE), respectivamente. Se utilizó un software estadístico de código abierto. Todos los participantes pudieron terminar la prueba. VT1 se encontró en la etapa 2 (n = 5), etapa 3 (n = 5), etapa 4 (n = 3), etapa 5 (n = 8), etapa 6 (n = 5), etapa 7 (n = 3), etapa 8 (n = 1) y en etapa 9 (n = 5). La VT2 se encontró durante la prueba incremental solo en 9 voluntarios, en la etapa 7 (n = 2), en la etapa 8 (n = 3), en la etapa 9 (n = 2) y en la etapa 10 (n = 2). Se observaron diferencias entre las mediciones del acelerómetro de muñeca y cintura en las etapas de mayor intensidad de la prueba. Se encontraron mediciones de mayor intensidad de PA en la muñeca, principalmente por encima de VT1. Además, hubo diferencias entre los niveles de intensidad de actividad física detectados por acelerómetros y VT1 y VT2. Los métodos comúnmente utilizados para evaluar la intensidad de la actividad física no muestran acuerdo en la identificación de la velocidad a la que comienza la actividad física de intensidad vigorosa durante una prueba incremental.

Introducción

La actividad física regular (AF) tiene múltiples beneficios para la salud y reduce el riesgo de desarrollar diversas enfermedades no transmisibles¹. Sin embargo, estos efectos dependen de la intensidad con la que se realice la actividad física (es decir, ligera, moderada o vigorosa)². Para obtener estos niveles de esfuerzo, se pueden evaluar mediante una Prueba de Esfuerzo Cardiopulmonar (CPET); esto nos permite objetivar el funcionamiento del sistema cardiorrespiratorio para objetivar sus niveles de intensidad de AF en función de los umbrales ventilatorios (TV), que son el estándar de oro para diferenciar el paso de AF leve a moderada o vigorosa³.

Los acelerómetros son dispositivos portátiles que miden las aceleraciones del segmento corporal en diferentes ejes a los que está acoplado el monitor⁴. El acelerómetro mide la intensidad de PA en una unidad arbitraria llamada conteos por minuto (CPM). La cantidad e intensidad de PA se puede obtener clasificando recuentos, una medida que cuantifica la aceleración dentro de un intervalo de tiempo específico (época) con un conjunto de puntos de corte, es decir, umbrales de intensidad para la clasificación de intensidad de PA⁴. La AF ligera en personas sanas suele corresponder a actividades como caminar a menos de 3,2 km/h y juegos de calentamiento. La AF moderada incluye actividades como caminar a más de 3,2 km/h y juegos aeróbicos. Por último, la PA vigorosa incluye correr y juegos de alta intensidad⁵.

Aunque la acelerometría proporciona datos cuantificables, estos varían en función de los tipos de acelerómetros utilizados o de su posición en el cuerpo⁶. Los puntos de corte tradicionales para identificar los diferentes niveles de intensidad de AF han sido propuestos a partir de datos obtenidos en sujetos de peso normal⁷, e incluso han sido utilizados previamente en pacientes hospitalizados⁴. En adultos, los puntos de corte usualmente utilizados son 0-2689 CPM (PA ligero), 2690-6166 CPM (PA moderado), 6167-9642 CPM (PA vigoroso) y 9643 y superior CPM (PA muy vigoroso)⁸.

Se desconoce si la intensidad de AF identificada con un acelerómetro triaxial corresponde a la intensidad detectada a través de los umbrales ventilatorios (VT1 y VT2) durante una CPET. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación fue evaluar los niveles de intensidad de la actividad física medidos por calorimetría indirecta y acelerometría en la muñeca y la cintura durante una prueba incremental de caminar-trotar en una pista ovalada y examinar la concordancia entre estos métodos de evaluación en mujeres jóvenes sanas⁹.

Protocolo

La investigación se realizó cumpliendo con los lineamientos institucionales e internacionales y fue aprobada por el Comité de Ética e Investigación en Seres Humanos de la institución.

1. Reclutamiento del participante

1. Utilizar carteles y enviar un volante electrónico a la intranet institucional del estudiante para invitar a posibles participantes entre la población estudiantil universitaria.
2. Proporcionar un formulario de consentimiento informado y explicar el proyecto a los posibles participantes.
3. Evalúe los criterios de inclusión (mujeres sanas, de 18 a 40 años) y exclusión (arritmias cardíacas autoinformadas, enfermedades cardiovasculares graves, enfermedad renal crónica, enfermedad pulmonar obstructiva crónica, uso de betabloqueantes o cualquier afección musculoesquelética que pueda afectar la prueba) y aplique el cuestionario de detección previa a la participación de la American Heart Association (AHA)/American College of Sports Medicine (ACSM).
4. Una vez que el voluntario acepte participar y firme el formulario de consentimiento informado, devuelva una copia al participante y guarde otra copia con el líder del equipo de investigación.
5. Coordinar la fecha y hora de la evaluación. Pida a los sujetos que ayunen durante al menos 3 horas antes de la prueba. Pídeles que lleven ropa cómoda, que se abstengan de ingerir bebidas con cafeína y alcohólicas, y que eviten realizar ejercicio físico intenso durante las 24 horas anteriores.
6. Realizar evaluaciones de peso y altura de cada participante en una habitación con temperatura controlada.

2. Preparación de los equipos de medición

1. Ensamble el ergospirómetro portátil con el arnés, conecte los acelerómetros a las correas de velcro y configure el monitor de frecuencia cardíaca (FC) Bluetooth.
2. Calibrar los gases y el caudalímetro del ergospirómetro portátil fuera de la pista para caminar-trotar.
   1. Para hacer eso, presione el botón Calibrar en la pantalla del software. Luego presione el botón Paso 1 en la ventana de calibración de gas para evaluar la concentración de oxígeno y dióxido de carbono en el aire.
   2. Una vez concluido el paso 1, conecte una botella de calibración de gas a la línea del analizador de gas. Presione el botón Paso 2 en la ventana de calibración de gas para evaluar la concentración de oxígeno y dióxido de carbono en la botella de calibración (15% de oxígeno, 4% de dióxido de carbono y equilibrar el nitrógeno).
   3. Después de la calibración exitosa del gas, conecte el medidor de flujo a una jeringa de calibración de 3 L. Presione el botón Iniciar calibración en la ventana de calibración del medidor de flujo de la pantalla del software.
   4. Luego, mueva la parte móvil de la jeringa a través de toda la estufa tratando de alcanzar un flujo de aire estable durante 5 ciclos. Cuando se alcanza el caudal requerido, aparece la pantalla con una barra azul y otra roja que indica que se ha alcanzado el caudal correcto.
3. Agregue los datos del participante (nombre, peso, altura, fecha de nacimiento, sexo) y el tamaño de la máscara del ergoespirómetro al software del ergoespirómetro presionando el botón Agregar nuevo participante.
4. En la computadora portátil con el software del acelerómetro, conecte el acelerómetro a un puerto USB, presione el botón Inicializar y seleccione Inicialización regular en el submenú para agregar los datos del voluntario requerido (nombre, peso, altura, fecha de nacimiento, dominio y sexo), el tiempo de uso con fines de sincronización y la ubicación del cuerpo (muñeca o cintura).
5. Seleccione la frecuencia de muestreo del dispositivo (número de veces por segundo que el monitor de actividad registrará datos) a 100 Hz.
6. Después de completar el formulario de parámetros de inicialización, seleccione Especificar información del sujeto. Seleccione Inicializar 1 dispositivo. Una barra de progreso en la pantalla muestra cuándo se completa el proceso de inicialización (una parte crítica de este proceso es que el acelerómetro debe tener al menos una batería cargada al 80%).
7. Luego, desconecte el acelerómetro y vuelva a colocar la tapa USB. El dispositivo comenzará a recopilar datos cuando transcurra la hora de inicio seleccionada y continuará recopilando datos hasta que se produzca la hora de detención.
8. Prepare mascarillas limpias del tamaño que mejor se adapte al voluntario, realice una prueba de fugas de aire de la mascarilla y conéctela al ergoespirómetro portátil.
9. Conecte el monitor de frecuencia cardíaca al software del ergoespirómetro, los acelerómetros en la muñeca y la cintura derechas y el ergoespirómetro portátil. Presione el botón Configuración del dispositivo para verificar la conexión del ergospirómetro y el sensor de frecuencia cardíaca Bluetooth.
10. Luego, presione el botón de ajuste del sensor , que es un paso de calibración de gas ambiental que se realiza antes de cada prueba. Finalmente, presione el botón Siguiente para acceder a la siguiente pantalla.
11. Llevar al participante al punto de inicio de la pista, donde el participante debe permanecer sentado y descansar en una silla durante 3 min antes de comenzar la prueba.
12. Verifique el audio de la Prueba de Marcha Incremental Modificada (MISWT) en un dispositivo móvil para asegurarse de que el participante escuche el volumen de sonido correcto¹⁰.

3. Explicación de la prueba

1. Indique al participante que permanezca quieto en la silla, sin hablar, y respire normalmente para marcar el punto de partida de las mediciones de referencia del ergoespirómetro portátil y la inactividad de los acelerómetros.
   NOTA: Tome los datos de referencia durante 3-5 minutos; Utilice este tiempo para llevar a cabo el paso 3.2.
2. Reproduzca el audio para que el MISWT muestre al voluntario la velocidad de marcha siguiendo la señal sonora para cubrir 10 m (la pista del campo se marca cada 10 m), sincronizando la velocidad de la marcha con la señal sonora.
   NOTA: Repita según sea necesario para la comprensión.
3. Luego, deje que el participante se ponga de pie y, junto con dos investigadores, comience la prueba, apartándose de la silla para evitar obstruir la pista.
   NOTA: Aquí se requieren dos investigadores. El investigador 1 llevará el dispositivo móvil con el audio MISWT para guiar la velocidad de la prueba con incrementos cada 1 min; Investigador 2 en el portátil ergoespirómetro.

4. Ejecución de la prueba

1. Investigador 1: Pida al participante que inicie la prueba y ayude a guiar el ritmo de caminata del participante con el audio MISWT, siguiendo el ritmo incremental de la prueba hasta el final del audio MISWT.
   NOTA: La prueba de caminar-trotar comienza a 0,84 m/s con incrementos cada 1 min, y la última etapa alcanza una velocidad de trote de 2,37 m/s. No hay descanso durante la prueba.
2. Investigador 2: Presione el botón Iniciar prueba en la computadora portátil con el software del ergospirómetro al mismo tiempo que el Investigador 1, y luego presione el botón Agregar texto con cada aumento de velocidad según lo indicado por el audio MISWT.
3. Una vez finalizado el audio, pide al participante que se siente y permanezca quieto, sin hablar, y respire normalmente durante 2 min para marcar el punto final de la prueba.
4. Después de 2 minutos, presione el símbolo cuadrado para detener las mediciones y retirar el equipo, concluyendo la recopilación de datos en la computadora portátil en el software del ergoespirómetro.

5. Revisión y extracción de datos

1. Revise los datos en el software del ergospirómetro para asegurarse de que los datos recopilados sobre el consumo de oxígeno (VO₂), el dióxido de carbono exhalado (VCO₂) y la ventilación por minuto (VE) fueran confiables para el proyecto. Después de finalizar la prueba en la computadora portátil, presione el botón Siguiente , luego el botón Suavizado para promediar los datos obtenidos cada 10 s.
2. Descargue los datos del acelerómetro en el software de actividad física para verificar que los datos recopilados eran fiables, habiendo conectado previamente el acelerómetro al portátil mediante el cable USB. Al descargar el registro del acelerómetro, seleccione una longitud de época (cantidad de tiempo que los datos de aceleración sin procesar) de 10 s.
3. Descargue los archivos de acelerómetro y calorimetría indirecta con datos y transcribirlos manualmente al archivo de software estadístico.

6. Almacenamiento de equipos

1. Una vez completadas todas las mediciones del día, almacene adecuadamente el equipo.
2. Separe los materiales sucios de los limpios.
3. Limpie los materiales sucios con agua y jabón y déjelos secar al aire.

7. Análisis de datos

1. Estime el umbral ventilatorio 1 (VT1) y el umbral ventilatorio 2 (VT2) de cada participante a través de VSlope (el cambio en la pendiente de un diagrama de dispersión de VO₂/VCO₂) y el aumento en la pendiente de un diagrama de dispersión de producción de dióxido de carbono/ventilación por minuto (VCO₂/VE) con la ventana de umbral ventilatorio del software del ergospirómetro, respectivamente, de cada archivo de calorimetría indirecta.
2. A partir de los datos obtenidos en el paso 7.1, registre la velocidad del sujeto donde se encontraron VT1 y VT2 en la base de datos.
3. En el software del acelerómetro, abra el archivo de registro de las grabaciones de cintura y muñeca para obtener los recuentos. Copie y transfiéralos a una hoja de cálculo, a partir de la cual se promedian durante los últimos 30 segundos de cada etapa de la prueba.
4. Aplicar estadística descriptiva e inferencial (prueba T de Student pareada, coeficiente de correlación intraclase y D de Cohen) utilizando software estadístico de código abierto.

Resultados

Se calculó un tamaño de muestra de 24 voluntarios para observar una diferencia de 1.000 CPM. Las mujeres (n = 35) fueron reclutadas entre estudiantes universitarias de pregrado con una edad de 22,4 (± 1,9) años, un peso de 62,2 (± 11,3) kg y un Índice de Masa Corporal de 24,5 (± 4,3) kg/m². Se excluyeron del estudio todos los voluntarios con comorbilidades respiratorias y lesiones musculoesqueléticas agudas que influyeron en la realización de la actividad.

En c...

Discusión

Nuestros resultados muestran diferencias entre la intensidad de una actividad física incremental evaluada mediante calorimetría indirecta y acelerometría. Aún más, existen diferencias estadísticamente significativas entre los datos de CPM recopilados de acelerómetros triaxiales de muñeca y cintura a velocidades más altas de la prueba. Estos hallazgos son similares a reportes previos, donde se ha demostrado que no existe una buena concordancia entre los datos del acelerómetro cuando se re...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Software acelerómetro	Actigraph Actilife	6.0	Software para el análisis de la información registrada en los acelerómetros
Calibración de gases	Cortex	N/A	Balón con una solución hipóxica e hipercápnica de gases. Se utiliza para calibrar las celdas de gas del ergoespirómetro Bomba de
calibración	Cortex	N/A	Jeringa de 3 L, utilizada para calibrar la turbina para evaluar la ventilación minuto
Ergoespirómetro	Cortex	Metamax 3B	Calorímetro indirecto portátil para registrar el consumo de oxígeno, la producción de dióxido de carbono y la ventilación por minuto.
Banda pectoral de frecuencia cardíaca	Polar	H10	Transmisor Bluetooth sincronizado con el ergoespirómetro
Metasoft studio	Cortex	N/A	Software para el análisis del ergoespirómetro
Altavoz portátil	JBL	Go essential	Altavoz portátil Bluetooth utilizado para reproducir la señal de audio para controlar la velocidad de caminar-trotar
Software estadístico	Jamovi	2.3.28	Software estadístico de código abierto construido sobre el lenguaje estadístico R
Acelerómetro triaxial	Actigraph	GT3-X	Dispositivo utilizado para cambios de acelerómetro en tres ejes. La unidad de medida es el recuento por minuto (CPM)