Methodenartikel

Beoordeling van de intensiteit van fysieke activiteit met versnellingsmeters en zuurstofverbruik

DOI:

10.3791/67864

⸱

20 juni 2025

 ,  ,  ,  ,  , 
1School of Physical Therapy, University of Chile, 2Exercise and Rehabilitation Sciences Institute, School of Physical Therapy, Faculty of Rehabilitation Sciences, Universidad Andres Bello, 3Department of Physical Therapy, University of Chile

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier presenteren we een protocol om de intensiteitsniveaus van fysieke activiteit te beoordelen, gemeten met indirecte calorimetrie en twee versnellingsmeters (op de rechterpols en taille) tijdens een incrementele loop-joggingtest (van 0,84 tot 2,37 m/s) op een ovale baan. De resultaten tonen verschillen in de fysieke intensiteit die via die methoden wordt beoordeeld.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De studie vergelijkt objectieve methoden voor het beoordelen van de intensiteit van fysieke activiteit. Het doel was om de verschillen in fysieke activiteitsintensiteit te identificeren, gemeten door middel van indirecte calorimetrie en triaxiale accelerometrie op de pols en taille, met behulp van de tellingen afkappunten voor de versnellingsmeters en beademingsdrempel één (VT1) en twee (VT2). Dit onderzoek is een cross-sectioneel analytisch onderzoek van universitaire vrouwen (n = 35, 22,4 ± 1,9 jaar oud). Triaxiale versnellingsmeters en draagbare ergospirometrie werden gebruikt tijdens een incrementele gestandaardiseerde loop-joggingtest in een ovale baan met een lengte van 160 m (snelheidsverhogingen elke minuut met een geluidssignaal van 0,84 m/s tot 2,37 m/s). Tijdens de test werden gegevens over accelerometrie (van pols en taille), zuurstofverbruik en ademhalingsrespons verzameld. VT1 en VT2 werden geschat via respectievelijk VSlope (VO2/VCO2) en kooldioxideproductie/minuutventilatie (VCO2/VE). Er werd gebruik gemaakt van open-source statistische software. Alle deelnemers konden de test afmaken. VT1 werd gevonden in stadium 2 (n = 5), stadium 3 (n = 5), stadium 4 (n = 3), stadium 5 (n = 8), stadium 6 (n = 5), stadium 7 (n = 3), stadium 8 (n = 1) en in stadium 9 (n = 5). VT2 werd tijdens de incrementele test alleen gevonden bij 9 vrijwilligers, in stadium 7 (n = 2), in stadium 8 (n = 3), stadium 9 (n = 2) en stadium 10 (n = 2). Verschillen tussen pols- en taille-versnellingsmetermetingen werden waargenomen in hogere intensiteitsfasen van de test. Hogere PA-intensiteitsmetingen werden gevonden in de pols, voornamelijk boven VT1. Er waren ook verschillen tussen de intensiteitsniveaus van fysieke activiteit gedetecteerd door versnellingsmeters en VT1 en VT2. De veelgebruikte methoden om de intensiteit van de fysieke activiteit te beoordelen, vertonen geen overeenstemming bij het identificeren van de snelheid waarmee de fysieke activiteit met hoge intensiteit begint tijdens een incrementele test.

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Regelmatige lichaamsbeweging (PA) heeft meerdere gezondheidsvoordelen en vermindert het risico op het ontwikkelen van verschillende niet-overdraagbare ziekten1. Deze effecten zijn echter afhankelijk van de intensiteit waarmee fysieke activiteit wordt uitgevoerd (d.w.z. licht, matig of krachtig)2. Om deze inspanningsniveaus te verkrijgen, kunnen ze worden geëvalueerd met behulp van een cardiopulmonale inspanningstest (CPET); dit stelt ons in staat om de werking van het cardiorespiratoire systeem te objectiveren om de PA-intensiteitsniveaus te objectiveren op basis van de beademingsdrempels (VT), die de gouden standaard zijn om de overgang van lichte naar matige of krachtige PA3 te differentiëren.

Versnellingsmeters zijn draagbare apparaten die de versnellingen van het lichaamssegment meten op verschillende assen waaraan de monitor is bevestigd4. De versnellingsmeter meet de PA-intensiteit in een willekeurige eenheid genaamd counts per minute (CPM). De hoeveelheid en intensiteit van PA kunnen worden verkregen door tellingen te classificeren, een maat die versnelling binnen een bepaald tijdsinterval (epoch) kwantificeert met een reeks afkappunten, d.w.z. intensiteitsdrempels voor PA-intensiteitsclassificatie4. Lichte PA bij gezonde mensen komt meestal overeen met activiteiten zoals wandelen met minder dan 3,2 km/u en warming-up games. Matige PA omvat activiteiten zoals wandelen met meer dan 3,2 km/u en aerobicsspelletjes. Ten slotte omvat krachtige PA hardlopen en games met hoge intensiteit5.

Hoewel accelerometrie kwantificeerbare gegevens oplevert, variëren deze afhankelijk van de soorten versnellingsmeters die worden gebruikt of hun positionering op het lichaam6. De traditionele afkappunten om de verschillende intensiteitsniveaus van PA te identificeren, zijn voorgesteld op basis van gegevens die zijn verkregen bij proefpersonen met een normaal gewicht7, en ze zijn zelfs eerder gebruikt bij gehospitaliseerde patiënten4. Bij volwassenen zijn de gebruikelijke afkappunten 0-2689 CPM (lichte PA), 2690-6166 CPM (matige PA), 6167-9642 CPM (krachtige PA) en 9643 en hoger CPM (zeer krachtige PA)8.

Het is niet bekend of de PA-intensiteit die met een triaxiale versnellingsmeter wordt geïdentificeerd, overeenkomt met de intensiteit die wordt gedetecteerd via beademingsdrempels (VT1 en VT2) tijdens een CPET. Het doel van dit onderzoek was dus om de intensiteitsniveaus van fysieke activiteit te beoordelen, gemeten door indirecte calorimetrie en accelerometrie die om de pols en taille wordt gedragen tijdens een incrementele loop-joggingtest op een ovale baan en om de overeenkomst tussen deze beoordelingsmethoden bij jonge gezonde vrouwen te onderzoeken9.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het onderzoek werd uitgevoerd in overeenstemming met institutionele en internationale richtlijnen en werd goedgekeurd door het Comité voor Ethiek en Onderzoek bij de Mens van de instelling.

1. Werving van de deelnemer

  1. Gebruik posters en stuur een elektronische flyer naar het intranet van de studenteninstelling om potentiële deelnemers onder de universitaire studentenpopulatie uit te nodigen.
  2. Zorg voor een formulier voor geïnformeerde toestemming en leg het project uit aan potentiële deelnemers.
  3. Beoordeel inclusie (gezonde vrouwen, 18-40 jaar oud) en uitsluiting (zelfgerapporteerde hartritmestoornissen, ernstige hart- en vaatziekten, chronische nierziekte, chronische obstructieve longziekte, gebruik van bètablokkers of een musculoskeletale aandoening die de test zou kunnen belemmeren) criteria en pas de American Heart Association (AHA)/ American College of Sports Medicine (ACSM) Pre-Participation Screening Questionnaire toe.
  4. Zodra de vrijwilliger akkoord gaat met deelname en het formulier voor geïnformeerde toestemming ondertekent, stuurt u een kopie terug naar de deelnemer en bewaart u een ander exemplaar bij de leider van het onderzoeksteam.
  5. Coördineer de datum en tijd voor de evaluatie. Vraag de proefpersonen om ten minste 3 uur te vasten voordat ze gaan testen. Vraag hen om comfortabele kleding te dragen, geen cafeïnehoudende en alcoholische dranken te drinken en de afgelopen 24 uur geen intensieve lichaamsbeweging te doen.
  6. Voer gewichts- en lengtebeoordelingen uit van elke deelnemer in een ruimte met een gecontroleerde temperatuur.

2. Voorbereiding van meetapparatuur

  1. Zet de draagbare ergospirometer met het harnas in elkaar, bevestig versnellingsmeters aan de klittenband en stel de Bluetooth-hartslagmeter (HR) in.
  2. Kalibreer gassen en debietmeter van de draagbare ergospirometer buiten de wandel-joggingbaan.
    1. Druk daarvoor op de knop Kalibreren op het softwarescherm. Druk vervolgens op de knop Stap 1 op het gaskalibratievenster om de concentratie van zuurstof en kooldioxide in de lucht te beoordelen.
    2. Zodra stap 1 is voltooid, sluit u een gaskalibratiefles aan op de leiding van de gasanalysator. Druk op de knop Stap 2 van het gaskalibratievenster om de concentratie van zuurstof en kooldioxide in de kalibratiefles te beoordelen (15% zuurstof, 4% kooldioxide en balansstikstof).
    3. Sluit na de succesvolle gaskalibratie de debietmeter aan op een kalibratiespuit van 3 liter. Druk op de knop Kalibratie starten in het kalibratievenster van de debietmeter van het softwarescherm.
    4. Beweeg vervolgens het bewegende deel van de spuit door het hele bereik en probeer gedurende 5 cycli een stabiele luchtstroom te bereiken. Wanneer de vereiste flow is bereikt, verschijnt het scherm met een blauwe en een rode balk die aangeeft dat de juiste flow is bereikt.
  3. Voeg de deelnemersgegevens (naam, gewicht, lengte, geboortedatum, geslacht) en de grootte van het ergo-spirometermasker toe aan de ergo-spiometersoftware door op de knop Nieuwe deelnemer toevoegen te drukken.
  4. Sluit op de laptop met de versnellingsmetersoftware de versnellingsmeter aan op een USB-poort, druk op de knop Initialiseren en selecteer Regelmatige initialisatie in het submenu om de vereiste gegevens van de vrijwilliger (naam, gewicht, lengte, geboortedatum, dominantie en geslacht), gebruikstijd voor synchronisatiedoeleinden en lichaamsplaatsing (pols of taille) toe te voegen.
  5. Selecteer de bemonsteringsfrequentie van het apparaat (het aantal keren per seconde dat de activiteitsmonitor gegevens registreert) tot 100 Hz.
  6. Selecteer na het invullen van het formulier voor initialisatieparameters de optie Onderwerpinformatie invoeren. Selecteer 1 apparaat initialiseren. Een voortgangsbalk op het scherm geeft aan wanneer het initialisatieproces is voltooid (een cruciaal onderdeel van dit proces is dat de versnellingsmeter ten minste een batterij moet hebben die voor 80% is opgeladen).
  7. Haal vervolgens de stekker van de versnellingsmeter uit het stopcontact en plaats de USB-dop terug. Het apparaat begint met het verzamelen van gegevens wanneer de geselecteerde starttijd is verstreken en blijft gegevens verzamelen totdat de stoptijd is verstreken.
  8. Bereid schone maskers voor in de maat die het beste bij de vrijwilliger past, voer een luchtlektest uit van het masker en sluit deze aan op de draagbare ergospirometer.
  9. Sluit de hartslagmeter aan op de ergo-spirometersoftware, versnellingsmeters op de rechterpols en taille en draagbare ergospirometer. Druk op de knop Device Setup om de verbinding van de ergospirometer en de Bluetooth HR-sensor te controleren.
  10. Druk vervolgens op de knop Sensoraanpassing , een kalibratiestap voor omgevingsgassen die voorafgaand aan elke test wordt uitgevoerd. Druk ten slotte op de knop Volgende om naar het volgende scherm te gaan.
  11. Breng de deelnemer naar het startpunt op de baan, waar de deelnemer 3 minuten moet blijven zitten en op een stoel moet rusten voordat hij aan de test begint.
  12. Controleer de audio van de Modified Incremental Shuttle Walking Test Modified (MISWT) op een mobiel apparaat om er zeker van te zijn dat het juiste geluidsvolume door de deelnemer kan worden gehoord10.

3. Uitleg van de test

  1. Instrueer de deelnemer om stil te blijven zitten in de stoel, zonder te spreken, en normaal te ademen om het startpunt te markeren voor de basismetingen van de draagbare ergospirometer en de inactiviteit van de versnellingsmeters.
    OPMERKING: Neem basislijngegevens gedurende 3-5 minuten; Gebruik deze tijd om stap 3.2 uit te voeren.
  2. Speel de audio af voor de MISWT om de vrijwilliger de loopsnelheid te laten zien door het geluidssignaal te volgen om 10 m af te leggen (de veldbaan wordt elke 10 m gemarkeerd), waarbij de loopsnelheid wordt gesynchroniseerd met het geluidssignaal.
    OPMERKING: Herhaal indien nodig voor het begrip.
  3. Laat de deelnemer vervolgens opstaan en samen met twee onderzoekers aan de test beginnen, waarbij u opzij stapt van de stoel om te voorkomen dat de baan wordt belemmerd.
    OPMERKING: Hier zijn twee onderzoekers nodig. Onderzoeker 1 zal het mobiele apparaat met de MISWT-audio bij zich hebben om de snelheid van de test te begeleiden in stappen om de 1 minuut; Onderzoeker 2 op de laptop van de ergo-spierometer.

4. Uitvoering van de test

  1. Onderzoeker 1: Laat de deelnemer de test starten en helpen bij het begeleiden van het looptempo van de deelnemer met de MISWT-audio, waarbij het stapsgewijze tempo van de test wordt gevolgd tot het einde van de MISWT-audio.
    OPMERKING: De loop-joggingtest begint bij 0,84 m/s in stappen om de 1 minuut, en de laatste fase bereikt een joggingsnelheid van 2,37 m/s. Er is geen rust tijdens de test.
  2. Onderzoeker 2: Druk op de knop Test starten op de laptop met de ergospirometersoftware op hetzelfde moment als onderzoeker 1 en druk vervolgens op de knop Tekst toevoegen bij elke snelheidsverhoging zoals aangegeven door de MISWT-audio.
  3. Zodra de audio is afgelopen, vraagt u de deelnemer om te gaan zitten en stil te blijven, zonder te spreken, en 2 minuten normaal te ademen om het eindpunt van de test te markeren.
  4. Druk na 2 minuten op het vierkantsymbool om de metingen te stoppen en de apparatuur te verwijderen, waardoor de gegevensverzameling op de laptop in de ergospirometersoftware wordt voltooid.

5. Beoordeling en gegevensextractie

  1. Bekijk de gegevens op de ergospirometersoftware om er zeker van te zijn dat de verzamelde gegevens over zuurstofverbruik (VO2), uitgeademde kooldioxide (VCO2) en minuutventilatie (VE) betrouwbaar waren voor het project. Nadat u de test op de laptop hebt voltooid, drukt u op de knop Volgende en vervolgens op de knop Smoothing om het gemiddelde te nemen van de gegevens die elke 10 s worden verkregen.
  2. Download de gegevens van de versnellingsmeter naar de software voor fysieke activiteit om te controleren of de verzamelde gegevens betrouwbaar waren, nadat de versnellingsmeter eerder met de USB-kabel op de laptop was aangesloten. Selecteer bij het downloaden van het record van de versnellingsmeter een epoch-lengte (tijdsduur van de ruwe acceleratiegegevens) van 10 s.
  3. Download de versnellingsmeter- en indirecte calorimetriebestanden met gegevens en transcribeer ze handmatig naar het statistische softwarebestand.

6. Opslag van apparatuur

  1. Nadat alle metingen voor de dag zijn voltooid, bergt u de apparatuur op de juiste manier op.
  2. Scheid vuile van schone materialen.
  3. Reinig vuile materialen met water en zeep en laat ze aan de lucht drogen.

7. Gegevensanalyse

  1. Schat ventilatiedrempel 1 (VT1) en ventilatiedrempel 2 (VT2) van elke deelnemer via VSlope (de verandering in de helling van een spreidingsdiagram van VO2/VCO2) en de toename in de helling van een spreidingsdiagram van kooldioxideproductie/minuutventilatie (VCO2/VE) met het ventilatiedrempelvenster van de ergospirometersoftware respectievelijk uit elk indirect calorimetriebestand.
  2. Registreer op basis van de gegevens die in stap 7.1 zijn verkregen de snelheid van de proefpersoon waar VT1 en VT2 in de database zijn gevonden.
  3. Open in de versnellingsmetersoftware het logbestand voor zowel de taille- als de polsopnames om de tellingen te verkrijgen. Kopieer deze en breng deze over naar een spreadsheet, van waaruit ze worden gemiddeld over de laatste 30 s van elke fase van de test.
  4. Pas beschrijvende en inferentiële statistieken toe (Paired Student's T-Test, Intraclass Correlation Coefficient en Cohen's D) met behulp van open-source statistische software.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Een steekproefomvang van 24 vrijwilligers werd berekend om een verschil van 1.000 CPM waar te nemen. Vrouwen (n = 35) werden gerekruteerd uit niet-gegradueerde vrouwelijke universiteitsstudenten met een leeftijd van 22,4 (± 1,9) jaar, een gewicht van 62,2 (± 11,3) kg en een Body Mass Index van 24,5 (± 4,3) kg/m2. Alle vrijwilligers met respiratoire comorbiditeiten en acute musculoskeletale letsels die de uitvoering van de activiteit beïnvloedden, werden uitgesloten van het ond...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Onze resultaten laten verschillen zien tussen de intensiteit van een incrementele fysieke activiteit beoordeeld door middel van indirecte calorimetrie en accelerometrie. Sterker nog, er zijn statistisch significante verschillen tussen CPM-gegevens die zijn verzameld met triaxiale versnellingsmeters aan de pols en taille bij hogere snelheden van de test. Deze bevindingen zijn vergelijkbaar met eerdere rapporten, waarin is aangetoond dat er geen goede overeenkomst is tussen versnellingsmet...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs verklaren dat er geen sprake was van belangenconflicten.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

We willen de vrijwilligers bedanken die hebben deelgenomen aan deze studie. Tot slot willen we ook de coördinator van Scheikunde en Farmacie Sport bedanken voor het faciliteren van de ruimtes om de test uit te voeren. Deze studie heeft geen externe financiering ontvangen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Accelerometer softwareActigraphActilife 6.0Software voor de analyse van de opgenomen informatie in de versnellingsmeters
CalibratiegasCortexN/ABallon met een hypoxische en hypercapnische oplossing van gassen. Het wordt gebruikt om de gascellen van de ergoespirometer te kalibreren
CalibratiepompCortexN/ASpuit van 3 L, gebruikt om de turbine te kalibreren om de minutenventilatie te beoordelen
ErgoespirometerCortexMetamax 3BDraagbare indirecte calorimeter om zuurstofverbruik, kooldioxideproductie en minutenventilatie te registreren.
Hartslag borstbandPolarH10Bluetooth-zender gesynchroniseerd met de ergoespirometer
Metasoft studioCortexN/ASoftware voor de analyse van de ergoespirometer
Draagbare luidsprekerJBLGo essentialBluetooth draagbare luidspreker gebruikt om het audiosignaal te reproduceren om de wandel- en joggingsnelheid te regelen
Statistisch softwareJamovi2.3.28Open source statistische software gebouwd op de R-statistische taal
Triaxiale versnellingsmeterActigraphGT3-XApparaat gebruikt voor versnellingsmeterveranderingen in drie assen. De meeteenheid is tellen per minuut (CPM)

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Swift, D. L., et al. The effects of exercise and physical activity on weight loss and maintenance. Prog Cardiovasc Dis. 61 (2), 206-213 (2018).
  2. Watson, K. B., Carlson, S. A., Carroll, D. D., Fulton, J. E. Comparison of accelerometer cut points to estimate physical activity in US adults. J Sports Sci. 32 (7), 660-669 (2013).
  3. Herrera-Valenzuela, T., et al. Relation between VT1, VT2, and VO2max with the special wrestling fitness test in youth wrestlers: a short report. Int J Environ Res Public Health. 20 (3), 2570(2023).
  4. Whitcher, L., Papadopoulos, C. Accelerometer derived activity counts and oxygen consumption between young and older individuals. J Aging Res. 2014, 184693(2014).
  5. Cordero, M. J. A., et al. Accelerometer description as a method to assess physical activity in different periods of life; systematic review. Nutr Hosp. 29 (6), 1250-1261 (2014).
  6. Sagelv, E. H., et al. Physical activity levels in adults and elderly from triaxial and uniaxial accelerometry: the Tromsø study. PLoS One. 14 (12), e0225670(2019).
  7. Howe, C. C. F., Moir, H. J., Easton, C. Classification of physical activity cutpoints and estimating energy expenditure during walking using the GT3X+ accelerometer in overweight and obese adults. Meas Phys Educ Exerc Sci. 21 (3), 127-133 (2017).
  8. Sasaki, J. E., John, D., Freedson, P. S. Validation and comparison of ActiGraph activity monitors. J Sci Med Sport. 14 (5), 411-416 (2011).
  9. Vähä-Ypyä, H., et al. Performance of different accelerometry-based metrics to estimate oxygen consumption during track and treadmill locomotion over a wide intensity range. Sensors. 23 (11), 5073(2023).
  10. Wise, R. A., Brown, C. D. Minimal clinically important differences in the six-minute walk test and the incremental shuttle walking test. COPD J Chronic Obstr Pulm Dis. 2 (1), 125-129 (2005).
  11. Mielke, G. I., et al. Absolute intensity thresholds for tri-axial wrist and waist accelerometer-measured movement behaviors in adults. Scand J Med Sci Sports. 33 (9), 1752-1764 (2023).
  12. Migueles, J. H., et al. Comparability of accelerometer signal aggregation metrics across placements and dominant wrist cut points for the assessment of physical activity in adults. Sci Rep. 9 (1), 18235(2019).
  13. Rosenberger, M. E., et al. Estimating activity and sedentary behavior from an accelerometer on the hip or wrist. Med Sci Sports Exerc. 45 (5), 964-975 (2013).
  14. MacIntosh, B. R., Murias, J. M., Keir, D. A., Weir, J. M. What is moderate to vigorous exercise intensity. Front Physiol. 12, 682233(2021).
  15. Iannetta, D., et al. Evaluating the accuracy of using fixed ranges of METs to categorize exertional intensity in a heterogeneous group of healthy individuals: implications for cardiorespiratory fitness and health outcomes. Sports Med. 51 (11), 2411-2421 (2021).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Beoordeling met versnellingsmeterindirecte calorimetrietriaxiale versnellingsmetersventilatoire drempelpolsversnellingsmetertailleversnellingsmeterincrementele looptestdraagbare ergospirometrie

Gerelateerde artikelen