加速度計による身体活動強度の評価と酸素消費量

この研究では、腰と手首からの加速度計データと酸素消費量の評価との一致レベルを調査します。

最近の調査結果は、健康上の利点を達成するために身体活動の強度が重要であることを示しています。ただし、同じ歩行速度でも、個人の体力によって強度が異なる場合があります。

主要な実験と課題は、さまざまな非感染性疾患を持つ個人の体力レベルに合わせて運動介入を調整することです。これは医療専門家にとって非常に困難です。

この研究は、インクリメンタルウォーキングジョギングテスト中の激しい身体活動の開始を定義するためのゴールドスタンダードである換気閾値1を特定する際のギャップに対処し、それを加速度計の記録と比較します。

このプロトコルは酸素消費量を組み合わせます。加速度計で身体活動強度を評価するための実験室のゴールドスタンダードは、最も一般的に使用されるフィールド方法をそのまま客観的に記録します。その結果、最高歩行速度では加速度計のデータに大きな違いがあることが明らかになりました。

[ナレーター]まず、ポータブルエルゴ肺活量計をハーネスで組み立て、加速度計をベルクロストラップに取り付けます。Bluetooth心拍数モニターを設定します。ソフトウェア画面の校正ボタンを押して、ウォーキングジョギングトラックの外側にあるポータブルエルゴ肺活量計のガスと流量計を校正します。次に、ガス校正ウィンドウの開始キャリブレーションステップ1を押して、空気中の酸素と二酸化炭素の濃度を評価します。ガス校正ボトルをガス分析装置ラインに接続します。ガス校正ウィンドウのステップ2を押して、校正ボトル内の酸素と二酸化炭素の濃度を評価します。次に、流量計を3リットルの校正シリンジに接続します。流量計の校正ウィンドウで校正開始を押します。シリンジプランジャーを5サイクル全範囲で動かし、安定した空気の流れに到達します。次に、エルゴ肺活量計ソフトウェアで [新しい参加者の追加] を押して、参加者データを入力します。加速度計ソフトウェアを搭載したラップトップで、加速度計をUSBポートに接続します。初期化を押して、必要なボランティアのデータ、同期目的の使用時間、遺体の配置情報を入力します。デバイスのサンプリングレートを100ヘルツに選択します。加速度計のプラグを抜き、USBキャップを元に戻します。ボランティアに合った清潔なマスクを用意します。エアリークテストを実行した後、選択したマスクをエルゴ肺活量計に接続します。心拍数モニターをエルゴ肺活量計ソフトウェアに接続します。加速度計を右手首と腰に取り付け、エルゴ肺活量計を接続します。デバイスのセットアップ ボタンを押して、エルゴ肺活量計と Bluetooth 心拍数センサーの接続を確認します。次に、周囲ガス校正のためにセンサー調整の開始ボタンを押します。参加者をトラックの始点に連れて行きます。モバイルデバイスで修正されたインクリメンタルシャトルウォーキングテストの音量をチェックして、参加者がはっきりと聞こえることを確認します。参加者に座ったままにするように指示します。話すことを避け、正常に呼吸して、ポータブルエルゴスパイロメーターと加速度計の非アクティブのベースライン測定を開始し、修正された歩行テストの音声を再生して、10メートルのトラックをカバーする音信号に従って歩行速度を示し、歩行速度を音声信号と同期させます。参加者を立たせ、2人の研究者と一緒に、椅子から離れて道を空けながらテストを開始します。参加者にテストを開始してもらい、修正された歩行テストの音声で参加者の歩行ペースをガイドします。修正された歩行テストの音声が終了するまで、テストの段階的なペースに従います。エルゴ肺活量計ソフトウェアのテスト開始ボタンを研究者と同時に押し、修正された歩行テスト音声で示される速度増加ごとにテキストの追加を押します。テストが終了したら、参加者に座って黙っているように指示します。データキャプチャを完了するために2分間通常の呼吸をします。2分後、四角い記号を押して測定値の記録を停止し、参加者からすべての機器を取り外し始め、ラップトップとエルゴ肺活量計ソフトウェアでのデータ収集を終了します。エルゴ肺活量計ソフトウェアでデータを確認して、酸素消費量、呼気二酸化炭素、および分時換気量の収集データがプロジェクトにとって信頼できることを確認し、次のボタンを押してから平滑化ボタンを押して、10 秒間隔でデータを平均化します。USB ケーブルを使用して加速度計をラップトップに接続し、身体活動ソフトウェアにデータをダウンロードします。加速度計データをダウンロードするときに、エポックの長さを 10 秒に選択します。加速度計と間接熱量測定の両方のデータファイルをダウンロードし、情報を統計ソフトウェアスプレッドシートに手動で書き起こします。エルゴ肺活量計ソフトウェアで、各間接熱量測定ファイルの換気閾値ウィンドウを開きます。 酸素消費量と二酸化炭素生成の散布図の傾きの変化から換気閾値1を特定します。次に、二酸化炭素生成量と微分換気量の散布図を調べて、傾きの増加に基づいて換気閾値 2 を決定します。換気閾値 1 と 2 に対応する参加者の歩行速度をデータベースに登録します。次に、手首加速度計のログファイルからカウントデータを抽出し、これらのカウントをスプレッドシートに転送してから、各テストステージの最後の30秒間にわたって平均化します。オープンソースの統計ソフトウェアを使用して、対応のある学生の T 検定、クラス内相関係数、Cohen の D などの記述的および推論的統計分析を実行します。この図は、手首と無駄を装着した加速度計を比較した当たり障りのないアルトマンプロットを示しており、時速3.6キロメートルで毎分カウントの一致が不十分であることが明らかになり、活動測定における配置ベースの変動性が示されました。さらに、毎分数と絶対酸素消費量との間に有意な相関関係は見られず、加速度計の配置だけでは代謝に関する洞察が限られていることが示唆されました。ただし、酸素消費量と加速度計の数はどちらも、より高い運動に対する予想される生理学的反応を反映して、テスト速度とともに増加しました。高速では、手首に取り付けられた加速度計は腰に取り付けられたデバイスよりも毎分カウントの急激な増加を示し、手首に装着した場合の動きが過大評価される可能性があることを示しています。