Évaluation de l’intensité de l’activité physique à l’aide d’accéléromètres et de la consommation d’oxygène

Résumé

Nous présentons ici un protocole permettant d’évaluer les niveaux d’intensité d’activité physique mesurés par calorimétrie indirecte et deux accéléromètres (sur le poignet droit et la taille) lors d’un test de marche-jogging incrémental (de 0,84 à 2,37 m/s) sur une piste ovale. Les résultats montrent des différences entre l’intensité physique évaluée par ces méthodes.

Résumé

L’étude compare des méthodes objectives d’évaluation de l’intensité de l’activité physique. L’objectif était d’identifier les différences d’intensité d’activité physique mesurées par calorimétrie indirecte et accélérométrie triaxiale sur le poignet et la taille, en utilisant les points seuils de comptage des accéléromètres et des seuils ventilatoires un (VT1) et deux (VT2). Il s’agit d’une étude analytique transversale menée auprès de femmes universitaires (n = 35, 22,4 ± 1,9 ans). Des accéléromètres triaxiaux et une ergospirométrie portable ont été utilisés lors d’un test standardisé de marche-jogging incrémentiel sur une piste ovale de 160 m de long (augmentation de vitesse toutes les minutes avec un signal sonore de 0,84 m/s à 2,37 m/s). Des données sur l’accélérométrie (du poignet et de la taille), la consommation d’oxygène et la réponse ventilatoire ont été recueillies au cours de l’essai. VT1 et VT2 ont été estimés par VSlope (VO₂/VCO₂) et production de dioxyde de carbone/ventilation minute (VCO₂/VE), respectivement. Un logiciel statistique open source a été utilisé. Tous les participants ont pu terminer le test. VT1 a été détecté au stade 2 (n = 5), au stade 3 (n = 5), au stade 4 (n = 3), au stade 5 (n = 8), au stade 6 (n = 5), au stade 7 (n = 3), au stade 8 (n = 1) et au stade 9 (n = 5). La VT2 n’a été détectée que chez 9 volontaires, au stade 7 (n = 2), au stade 8 (n = 3), au stade 9 (n = 2) et au stade 10 (n = 2). Des différences entre les mesures de l’accéléromètre du poignet et de la taille ont été observées dans les étapes d’intensité plus élevée du test. Des mesures d’intensité PA plus élevées ont été trouvées dans le poignet, principalement au-dessus de VT1. De plus, il y avait des différences entre les niveaux d’intensité de l’activité physique détectés par les accéléromètres et les VT1 et VT2. Les méthodes couramment utilisées pour évaluer l’intensité de l’activité physique ne montrent aucun accord pour identifier la vitesse à laquelle l’activité physique d’intensité vigoureuse commence lors d’un test incrémentiel.

Introduction

L’activité physique régulière (AP) présente de multiples avantages pour la santé et réduit le risque de développer diverses maladies non transmissibles¹. Cependant, ces effets dépendent de l’intensité de l’activité physique (c.-à-d. légère, modérée ou vigoureuse)². Pour obtenir ces niveaux d’effort, ils peuvent être évalués à l’aide d’un test d’effort cardio-pulmonaire (CPET) ; cela nous permet d’objectiver le fonctionnement du système cardiorespiratoire pour objectiver ses niveaux d’intensité PA en fonction des seuils ventilatoires (VT), qui sont l’étalon-or pour différencier le passage d’un PA³ léger à modéré ou vigoureux.

Les accéléromètres sont des appareils portables qui mesurent les accélérations du segment du corps sur différents axes auxquels le moniteur est fixé⁴. L’accéléromètre mesure l’intensité de la PA dans une unité arbitraire appelée comptage par minute (CPM). La quantité et l’intensité de PA peuvent être obtenues en classant les comptes, une mesure qui quantifie l’accélération dans un intervalle de temps spécifique (époque) avec un ensemble de points de coupure, c’est-à-dire des seuils d’intensité pour la classification de l’intensité PA⁴. Chez les personnes en bonne santé, l’AP légère correspond généralement à des activités telles que la marche à moins de 3,2 km/h et les jeux d’échauffement. L’AP modérée comprend des activités telles que la marche à plus de 3,2 km/h et les jeux aérobiques. Enfin, l’AP vigoureuse comprend la course à pied et les jeux de haute intensité⁵.

Bien que l’accélérométrie fournisse des données quantifiables, celles-ci varient en fonction des types d’accéléromètres utilisés ou de leur positionnement sur le corps⁶. Les seuils traditionnels pour identifier les différents niveaux d’intensité de l’AP ont été proposés à partir de données obtenues chez des sujets de poids normal⁷, et ils ont même été utilisés précédemment chez des patients hospitalisés⁴. Chez les adultes, les seuils habituellement utilisés sont de 0 à 2689 CPM (PA léger), 2690-6166 CPM (PA modéré), 6167-9642 CPM (PA vigoureux) et 9643 et plus CPM (PA très vigoureux)⁸.

On ne sait pas si l’intensité de PA identifiée par un accéléromètre triaxial correspond à l’intensité détectée par les seuils ventilatoires (VT1 et VT2) lors d’un CPET. L’objectif de cette recherche était donc d’évaluer les niveaux d’intensité d’activité physique mesurés par calorimétrie indirecte et accélérométrie au poignet et à la taille lors d’un test de marche-jogging incrémental sur une piste ovale et d’examiner l’accord entre ces méthodes d’évaluation chez des femmes jeunes en bonne santé⁹.

Protocole

La recherche a été réalisée dans le respect des directives institutionnelles et internationales et a été approuvée par le Comité d’éthique et de recherche sur l’être humain de l’institution.

1. Recrutement du participant

1. Utilisez des affiches et envoyez un dépliant électronique sur l’intranet de l’établissement des étudiants pour inviter des participants potentiels parmi la population étudiante universitaire.
2. Fournir un formulaire de consentement éclairé et expliquer le projet aux participants potentiels.
3. Évaluez les critères d’inclusion (femmes en bonne santé, âgées de 18 à 40 ans) et d’exclusion (arythmies cardiaques autodéclarées, maladies cardiovasculaires graves, maladies rénales chroniques, bronchopneumopathie chronique obstructive, utilisation de bêta-bloquants ou toute affection musculo-squelettique qui pourrait altérer le test) et appliquez le questionnaire de dépistage préalable à la participation de l’American Heart Association (AHA) et de l’American College of Sports Medicine (ACSM).
4. Une fois que le bénévole a accepté de participer et signé le formulaire de consentement éclairé, retournez une copie au participant et conservez une autre copie chez le chef de l’équipe de recherche.
5. Coordonnez la date et l’heure de l’évaluation. Demandez aux sujets de jeûner pendant au moins 3 heures avant le test. Demandez-leur de porter des vêtements confortables, de s’abstenir de boire des boissons caféinées et alcoolisées et d’éviter de faire de l’exercice physique intense au cours des 24 heures précédentes.
6. Effectuez des évaluations du poids et de la taille de chaque participant dans une pièce à température contrôlée.

2. Préparation de l’équipement de mesure

1. Assemblez l’ergospiromètre portable avec le harnais, fixez les accéléromètres aux bandes velcro et configurez le moniteur de fréquence cardiaque (FC) Bluetooth.
2. Calibrer les gaz et le débitmètre de l’ergospiromètre portable à l’extérieur de la piste de marche-jogging.
   1. Pour ce faire, appuyez sur le bouton Calibrer sur l’écran du logiciel. Appuyez ensuite sur le bouton Étape 1 de la fenêtre d’étalonnage des gaz pour évaluer la concentration d’oxygène et de dioxyde de carbone dans l’air.
   2. Une fois l’étape 1 terminée, connectez une bouteille d’étalonnage de gaz à la ligne de l’analyseur de gaz. Appuyez sur le bouton Étape 2 de la fenêtre d’étalonnage des gaz pour évaluer la concentration d’oxygène et de dioxyde de carbone dans la bouteille d’étalonnage (15 % d’oxygène, 4 % de dioxyde de carbone et équilibre d’azote).
   3. Une fois l’étalonnage du gaz réussi, connectez le débitmètre à une seringue d’étalonnage de 3 L. Appuyez sur le bouton Démarrer l’étalonnage dans la fenêtre d’étalonnage du débitmètre de l’écran du logiciel.
   4. Ensuite, déplacez la partie mobile de la seringue sur toute la plage en essayant d’atteindre un flux d’air stable pendant 5 cycles. Lorsque le débit requis est atteint, l’écran s’affiche avec une barre bleue et une barre rouge indiquant que le débit correct a été atteint.
3. Ajoutez les données du participant (nom, poids, taille, date de naissance, sexe) et la taille du masque de l’ergospiromètre au logiciel de l’ergospiromètre en appuyant sur le bouton Ajouter un nouveau participant.
4. Sur l’ordinateur portable avec le logiciel de l’accéléromètre, connectez l’accéléromètre à un port USB, appuyez sur le bouton Initialiser et sélectionnez Initialisation régulière dans le sous-menu pour ajouter les données requises du volontaire (nom, poids, taille, date de naissance, dominance et sexe), le temps d’utilisation à des fins de synchronisation et le placement du corps (poignet ou taille).
5. Sélectionnez la fréquence d’échantillonnage de l’appareil (nombre de fois par seconde que le moniteur d’activité enregistrera des données) sur 100 Hz.
6. Après avoir rempli le formulaire des paramètres d’initialisation, sélectionnez Entrer les informations sur l’objet. Sélectionnez Initialiser 1 appareil. Une barre de progression à l’écran indique que le processus d’initialisation est terminé (une partie critique de ce processus est que l’accéléromètre doit avoir au moins une batterie chargée à 80 %).
7. Ensuite, débranchez l’accéléromètre et replacez le capuchon USB. L’appareil commencera à collecter des données lorsque l’heure de début sélectionnée sera écoulée et continuera à collecter des données jusqu’à ce que l’heure d’arrêt se produise.
8. Préparez des masques propres de la taille qui convient le mieux au volontaire, effectuez un test de fuite d’air à partir du masque et connectez-vous à l’ergospiromètre portable.
9. Connectez le cardiofréquencemètre au logiciel de l’ergospiromètre, aux accéléromètres au poignet et à la taille droits et à l’ergospiromètre portable. Appuyez sur le bouton Configuration de l’appareil pour vérifier la connexion de l’ergospiromètre et du capteur HR Bluetooth.
10. Ensuite, appuyez sur le bouton de réglage du capteur , qui est une étape d’étalonnage des gaz ambiants effectuée avant chaque test. Enfin, appuyez sur le bouton Suivant pour accéder à l’écran suivant.
11. Amenez le participant au point de départ sur la piste, où le participant doit rester assis et se reposer sur une chaise pendant 3 minutes avant de commencer l’épreuve.
12. Vérifiez l’audio du test de marche de navette incrémentielle modifié (MISWT) sur un appareil mobile pour vous assurer que le volume sonore est correct et que le participant¹⁰ peut l’entendre.

3. Explication du test

1. Demandez au participant de rester immobile sur la chaise, sans parler, et de respirer normalement pour marquer le point de départ des mesures de base de l’ergospiromètre portable et de l’inactivité des accéléromètres.
   REMARQUE : Prenez les données de référence pendant 3 à 5 min ; Utilisez ce temps pour effectuer l’étape 3.2.
2. Jouez l’audio pour le MISWT afin de montrer au bénévole la vitesse de marche en suivant le signal sonore pour couvrir 10 m (la piste de terrain est balisée tous les 10 m), en synchronisant la vitesse de la marche avec le signal sonore.
   REMARQUE : Répétez si nécessaire pour la compréhension.
3. Ensuite, laissez le participant se lever et, avec deux chercheurs, commencer le test, en s’écartant de la chaise pour éviter d’obstruer la piste.
   REMARQUE : Deux chercheurs sont nécessaires ici. Le chercheur 1 portera l’appareil mobile avec l’audio MISWT pour guider la vitesse du test avec des incréments toutes les 1 minute ; Chercheur 2 sur l’ordinateur portable ergospiromètre.

4. Exécution du test

1. Chercheur 1 : Demandez au participant de commencer le test et aidez-le à guider son rythme de marche avec l’audio MISWT, en suivant le rythme incrémentiel du test jusqu’à la fin de l’audio MISWT.
   REMARQUE : Le test de marche-jogging commence à 0,84 m/s avec des incréments toutes les 1 min, et la dernière étape atteint une vitesse de jogging de 2,37 m/s. Il n’y a pas de repos pendant le test.
2. Chercheur 2 : Appuyez sur le bouton Démarrer le test de l’ordinateur portable avec le logiciel de l’ergospiromètre en même temps que le Chercheur 1, puis appuyez sur le bouton Ajouter du texte à chaque augmentation de vitesse indiquée par l’audio MISWT.
3. Une fois l’audio terminé, demandez au participant de s’asseoir et de rester immobile, sans parler, et de respirer normalement pendant 2 min pour marquer le point final du test.
4. Après 2 min, appuyez sur le symbole carré pour arrêter les mesures et retirer l’équipement, terminant ainsi la collecte des données sur l’ordinateur portable dans le logiciel de l’ergospiromètre.

5. Examen et extraction des données

1. Examinez les données sur le logiciel de l’ergospiromètre pour vous assurer que les données collectées sur la consommation d’oxygène (VO₂), le dioxyde de carbone expiré (VCO₂) et la ventilation minute (VE) étaient fiables pour le projet. Après avoir terminé le test sur l’ordinateur portable, appuyez sur le bouton Suivant , puis sur le bouton Lissage pour faire la moyenne des données obtenues toutes les 10 s.
2. Téléchargez les données de l’accéléromètre dans le logiciel d’activité physique pour vérifier que les données collectées étaient fiables, après avoir préalablement connecté l’accéléromètre à l’ordinateur portable à l’aide du câble USB. Lors du téléchargement de l’enregistrement de l’accéléromètre, sélectionnez une durée d’époque (durée des données brutes d’accélération) de 10 s.
3. Téléchargez les fichiers d’accéléromètre et de calorimétrie indirecte avec les données et transcrivez-les manuellement dans le fichier statistique du logiciel.

6. Stockage de l’équipement

1. Une fois toutes les mesures de la journée terminées, rangez correctement l’équipement.
2. Séparez les matériaux sales des matériaux propres.
3. Nettoyez les matériaux sales avec de l’eau et du savon et laissez-les sécher à l’air.

7. Analyse des données

1. Estimez le seuil ventilatoire 1 (VT1) et le seuil ventilatoire 2 (VT2) de chaque participant à l’aide de VSlope (la variation de la pente d’un nuage de points de VO₂/VCO₂) et l’augmentation de la pente d’un nuage de points de production de dioxyde de carbone/ventilation minute (VCO₂/VE) avec la fenêtre de seuil ventilatoire du logiciel de l’ergospiromètre, respectivement, à partir de chaque fichier de calorimétrie indirecte.
2. À partir des données obtenues à l’étape 7.1, enregistrez la vitesse du sujet où VT1 et VT2 se trouvaient dans la base de données.
3. Dans le logiciel de l’accéléromètre, ouvrez le fichier journal des enregistrements de la taille et du poignet pour obtenir les comptes. Copiez-les et transférez-les dans une feuille de calcul, à partir de laquelle ils sont moyennés sur les 30 dernières secondes de chaque étape du test.
4. Appliquez des statistiques descriptives et inférentielles (test T de l’étudiant apparié, coefficient de corrélation intraclasse et D de Cohen) à l’aide d’un logiciel statistique open source.

Résultats

Un échantillon de 24 volontaires a été calculé pour observer une différence de 1 000 CPM. Les femmes (n = 35) ont été recrutées parmi les étudiantes de premier cycle âgées de 22,4 (± 1,9) ans, pesant 62,2 (± 11,3) kg et ayant un indice de masse corporelle de 24,5 (± 4,3) kg/m². Tous les volontaires présentant des comorbidités respiratoires et des lésions musculo-squelettiques aiguës qui ont influencé la performance de l’activité ont été exclus de l’étude.

En ce...

Discussion

Nos résultats montrent des différences entre l’intensité d’une activité physique incrémentale évaluée par calorimétrie indirecte et l’accélérométrie. De plus, il existe des différences statistiquement significatives entre les données CPM collectées à partir d’accéléromètres triaxiaux au poignet et à la taille à des vitesses plus élevées du test. Ces résultats sont similaires aux rapports précédents, où il a été démontré qu’il n’y a pas une bonne concordance entre les données de l’accélér...

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Logiciel d’accéléromètre	Actigraph Actilife	6.0	Logiciel pour l’analyse des informations enregistrées dans les accéléromètres
Gaz d’étalonnage	Cortex	N/A	Ballon avec une solution hypoxique et hypercapnique de gaz. Il est utilisé pour calibrer les cellules à gaz de l’ergospiromètre
Pompe d’étalonnage	Cortex	N/A	Seringue de 3 L, utilisé pour calibrer la turbine pour évaluer la ventilation minute
Ergoespiromètre	Cortex	Metamax 3B	Calorimètre indirect portable pour enregistrer la consommation d’oxygène, la production de dioxyde de carbone et la ventilation minute.
Ceinture thoracique	de fréquence cardiaque Polar	H10	Transmisor Bluetooth synchronisé avec l’ergospiromètre
Metasoft studio	Cortex	N/A	Logiciel pour l’analyse de l’ergoespiromètre
Haut-parleur portable	portable JBL	Go indispensable	Bluetooth permettant de reproduire le signal audio pour contrôler la vitesse de marche-jogging
Logiciel statistique	Jamovi	2.3.28	Logiciel statistique open source construit sur le langage statistique R
Accéléromètre triaxial	Actigraph	GT3-X	Dispositif utilisé pour les changements d’accéléromètre sur trois axes. L’unité de mesure est le nombre de comptages par minute (CPM)