Artigo de método

Avaliação da Intensidade da Atividade Física com Acelerômetros e Consumo de Oxigênio

DOI:

10.3791/67864

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20 de junho de 2025

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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

Neste artigo

Resumo

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Aqui, apresentamos um protocolo para avaliar os níveis de intensidade de atividade física medidos com calorimetria indireta e dois acelerômetros (no punho e cintura direitos) durante um teste incremental de caminhada-corrida (de 0,84 a 2,37 m/s) em uma pista oval. Os resultados mostram diferenças entre a intensidade física avaliada por meio desses métodos.

Resumo

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O estudo compara métodos objetivos de avaliação da intensidade da atividade física. O objetivo foi identificar as diferenças na intensidade da atividade física medida por calorimetria indireta e acelerometria triaxial no punho e na cintura, utilizando os pontos de corte de contagem para os acelerômetros e limiar ventilatório um (LV1) e dois (LV2). Trata-se de um estudo transversal analítico com mulheres universitárias (n = 35, 22,4 ± 1,9 anos). Acelerômetros triaxiais e ergoespirometria portátil foram usados durante um teste incremental padronizado de caminhada-corrida em uma pista oval de 160 m de comprimento (incrementos de velocidade a cada minuto com sinal sonoro de 0,84 m/s a 2,37 m/s). Acelerometria (do punho e da cintura), consumo de oxigênio e dados de resposta ventilatória foram coletados durante o teste. LV1 e VT2 foram estimados por meio de VSlope (VO2/VCO2) e produção de dióxido de carbono/ventilação minuto (VCO2/VE), respectivamente. Utilizou-se um software estatístico de código aberto. Todos os participantes conseguiram terminar o teste. O LV1 foi encontrado no estágio 2 (n = 5), estágio 3 (n = 5), estágio 4 (n = 3), estágio 5 (n = 8), estágio 6 (n = 5), estágio 7 (n = 3), estágio 8 (n = 1) e no estágio 9 (n = 5). O LV2 foi encontrado durante o teste incremental apenas em 9 voluntários, no estágio 7 (n = 2), no estágio 8 (n = 3), no estágio 9 (n = 2) e no estágio 10 (n = 2). Diferenças entre as medidas do acelerômetro de punho e cintura foram observadas em estágios de maior intensidade do teste. Medidas de maior intensidade de AF foram encontradas no punho, principalmente acima do LV1. Além disso, houve diferenças entre os níveis de intensidade de atividade física detectados por acelerômetros e LV1 e LV2. Os métodos comumente usados para avaliar a intensidade da atividade física não mostram concordância na identificação da velocidade com que a atividade física de intensidade vigorosa começa durante um teste incremental.

Introdução

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A atividade física regular (AF) traz múltiplos benefícios à saúde e reduz o risco de desenvolver várias doenças não transmissíveis1. No entanto, esses efeitos dependem da intensidade com que a atividade física é realizada (ou seja, leve, moderada ou vigorosa)2. Para obter esses níveis de esforço, eles podem ser avaliados por meio de um Teste de Exercício Cardiopulmonar (TCPE); isso nos permite objetivar o funcionamento do sistema cardiorrespiratório para objetivar seus níveis de intensidade de AF com base nos limiares ventilatórios (LV), que são o padrão-ouro para diferenciar a passagem de AF leve para moderada ou vigorosa3.

Os acelerômetros são dispositivos vestíveis que medem as acelerações do segmento corporal em diferentes eixos aos quais o monitor está conectado4. O acelerômetro mede a intensidade do PA em uma unidade arbitrária chamada contagens por minuto (CPM). A quantidade e a intensidade da AF podem ser obtidas classificando-se as contagens, medida que quantifica a aceleração dentro de um intervalo de tempo específico (época) com um conjunto de pontos de corte, ou seja, limiares de intensidade para classificação da intensidade da AF4. A AF leve em pessoas saudáveis geralmente corresponde a atividades como caminhar a menos de 3,2 km/h e jogos de aquecimento. A AF moderada inclui atividades como caminhar a mais de 3,2 km/h e jogos aeróbicos. Por fim, o PA vigoroso inclui jogos de corrida e de alta intensidade5.

Embora a acelerometria forneça dados quantificáveis, eles variam dependendo dos tipos de acelerômetros utilizados ou de seu posicionamento no corpo6. Os pontos de corte tradicionais para identificar os diferentes níveis de intensidade da AF foram propostos a partir de dados obtidos em indivíduos com pesonormal7, e até mesmo foram utilizados anteriormente em pacienteshospitalizados4. Em adultos, os pontos de corte geralmente usados são 0-2689 CPM (AF leve), 2690-6166 CPM (AF moderada), 6167-9642 CPM (AF vigorosa) e 9643 e acima CPM (AF muito vigorosa)8.

Não se sabe se a intensidade da AF identificada com um acelerômetro triaxial corresponde à intensidade detectada através dos limiares ventilatórios (LV1 e LV2) durante um TCPE. Assim, o objetivo desta pesquisa foi avaliar os níveis de intensidade da atividade física medidos por calorimetria indireta e acelerometria de punho e cintura durante um teste incremental de caminhada e corrida em uma pista oval e examinar a concordância entre esses métodos de avaliação em mulheres jovens saudáveis9.

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Protocolo

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A pesquisa foi realizada em conformidade com as diretrizes institucionais e internacionais e foi aprovada pelo Comitê de Ética e Pesquisa em Seres Humanos da instituição.

1. Recrutamento do participante

  1. Use cartazes e envie um folheto eletrônico para a intranet institucional do aluno para convidar potenciais participantes entre a população estudantil universitária.
  2. Forneça um formulário de consentimento informado e explique o projeto aos participantes em potencial.
  3. Avaliar os critérios de inclusão (mulheres saudáveis, 18-40 anos) e exclusão (arritmias cardíacas autorreferidas, doenças cardiovasculares graves, doença renal crônica, doença pulmonar obstrutiva crônica, uso de betabloqueadores ou qualquer condição musculoesquelética que possa prejudicar o teste) e aplicar o Questionário de Triagem Pré-Participação da American Heart Association (AHA)/American College of Sports Medicine (ACSM).
  4. Uma vez que o voluntário concorde em participar e assine o termo de consentimento informado, devolva uma cópia ao participante e guarde outra cópia com o líder da equipe de pesquisa.
  5. Coordenar a data e a hora da avaliação. Peça aos sujeitos que jejuem por pelo menos 3 h antes do teste. Peça-lhes que usem roupas confortáveis, evitem beber bebidas com cafeína e alcoólicas e evitem realizar exercícios físicos intensos nas 24 horas anteriores.
  6. Realize avaliações de peso e altura de cada participante em uma sala com temperatura controlada.

2. Preparação do equipamento de medição

  1. Monte o ergoespirômetro portátil com o arnês, prenda os acelerômetros nas tiras de velcro e configure o monitor de frequência cardíaca (FC) Bluetooth.
  2. Calibre os gases e o medidor de vazão do ergoespirômetro portátil fora da pista de caminhada e corrida.
    1. Para fazer isso, pressione o botão Calibrar na tela do software. Em seguida, pressione o botão Passo 1 na janela de calibração de gás para avaliar a concentração de oxigênio e dióxido de carbono no ar.
    2. Quando a etapa 1 estiver concluída, conecte uma garrafa de calibração de gás à linha do analisador de gás. Pressione o botão Etapa 2 na janela de calibração de gás para avaliar a concentração de oxigênio e dióxido de carbono no frasco de calibração (15% de oxigênio, 4% de dióxido de carbono e nitrogênio de equilíbrio).
    3. Após a calibração bem-sucedida do gás, conecte o medidor de vazão a uma seringa de calibração de 3 L. Pressione o botão Iniciar calibração na janela de calibração do medidor de vazão da tela do software.
    4. Em seguida, mova a parte móvel da seringa por toda a faixa tentando alcançar um fluxo de ar estável por 5 ciclos. Quando o fluxo necessário é atingido, a tela aparece com uma barra azul e uma vermelha mostrando que o fluxo correto foi alcançado.
  3. Adicione os dados do participante (nome, peso, altura, data de nascimento, sexo) e o tamanho da máscara do ergoespirômetro ao software do ergoespirômetro pressionando o botão Adicionar novo participante.
  4. No laptop com o software acelerômetro, conecte o acelerômetro a uma porta USB, pressione o botão Inicializar e selecione Inicialização regular no submenu para adicionar os dados do voluntário necessário (nome, peso, altura, data de nascimento, dominância e sexo), tempo de uso para fins de sincronização e posicionamento do corpo (pulso ou cintura).
  5. Selecione a taxa de amostragem do dispositivo (número de vezes por segundo que o monitor de atividade registrará dados) para 100 Hz.
  6. Depois de preencher o formulário de parâmetros de inicialização, selecione Inserir informações do assunto. Selecione Inicializar 1 dispositivo. Uma barra de progresso na tela mostra quando o processo de inicialização é concluído (uma parte crítica desse processo é que o acelerômetro deve ter pelo menos uma bateria carregada a 80%).
  7. Em seguida, desconecte o acelerômetro e recoloque a tampa USB. O dispositivo começará a coletar dados quando a hora de início selecionada terminar e continuará a coletar dados até que ocorra a hora de parada.
  8. Prepare máscaras limpas no tamanho que melhor se adapta ao voluntário, faça um teste de vazamento de ar da máscara e conecte-se ao ergoespirômetro portátil.
  9. Conecte o monitor de frequência cardíaca ao software do ergoespirômetro, acelerômetros no pulso e cintura direitos e ergoespirômetro portátil. Pressione o botão Configuração do dispositivo para verificar a conexão do ergoespirômetro e do sensor Bluetooth HR.
  10. Em seguida, pressione o botão Ajuste do sensor , que é uma etapa de calibração do gás ambiente realizada antes de cada teste. Por fim, pressione o botão Avançar para acessar a próxima tela.
  11. Leve o participante ao ponto de partida da pista, onde o participante deve permanecer sentado e descansar em uma cadeira por 3 minutos antes de iniciar o teste.
  12. Verifique o áudio do Modified Incremental Shuttle Walking Test Modified (MISWT) em um dispositivo móvel para garantir que o volume do som correto seja ouvido pelo participante10.

3. Explicação do teste

  1. Instrua o participante a permanecer imóvel na cadeira, sem falar, e respirar normalmente para marcar o ponto de partida para as medições basais do ergoespirômetro portátil e a inatividade dos acelerômetros.
    NOTA: Tire os dados da linha de base por 3-5 min; Use esse tempo para executar a etapa 3.2.
  2. Reproduza o áudio do MISWT para mostrar ao voluntário a velocidade da caminhada seguindo o sinal sonoro para percorrer 10 m (a trilha de campo é marcada a cada 10 m), sincronizando a velocidade da caminhada com o sinal sonoro.
    NOTA: Repita conforme necessário para a compreensão.
  3. Em seguida, deixe o participante se levantar e, junto com dois pesquisadores, iniciar o teste, afastando-se da cadeira para evitar obstruir a pista.
    NOTA: Dois pesquisadores são necessários aqui. O pesquisador 1 carregará o dispositivo móvel com o áudio MISWT para orientar a velocidade do teste com incrementos a cada 1 min; Pesquisador 2 no laptop ergoespirômetro.

4. Execução do teste

  1. Pesquisador 1: Peça ao participante que inicie o teste e ajude a orientar o ritmo de caminhada do participante com o áudio MISWT, seguindo o ritmo incremental do teste até o final do áudio MISWT.
    NOTA: O teste de caminhada-corrida começa a 0.84 m/s com incrementos a cada 1 min, e o último stage atinge uma velocidade de corrida de 2.37 m/s. Não há descanso durante o teste.
  2. Pesquisador 2: Pressione o botão Iniciar teste no laptop com o software ergoespirômetro ao mesmo tempo que o Pesquisador 1 e, em seguida, pressione o botão Adicionar texto a cada aumento de velocidade, conforme indicado pelo áudio MISWT.
  3. Assim que o áudio terminar, peça ao participante para sentar e permanecer imóvel, sem falar, e respirar normalmente por 2 min para marcar o ponto final do teste.
  4. Após 2 min, pressione o símbolo Quadrado para interromper as medições e remover o equipamento, concluindo a coleta de dados no laptop no software do ergoespirômetro.

5. Revisão e extração de dados

  1. Revise os dados no software do ergoespirômetro para garantir que os dados coletados de consumo de oxigênio (VO2), dióxido de carbono exalado (VCO2) e ventilação minuto (VE) sejam confiáveis para o projeto. Depois de terminar o teste no laptop, pressione o botão Avançar e, em seguida, o botão Suavização para calcular a média dos dados obtidos a cada 10 s.
  2. Baixe os dados do acelerômetro para o software de atividade física para verificar se os dados coletados eram confiáveis, tendo previamente conectado o acelerômetro ao laptop usando o cabo USB. Ao baixar o registro do acelerômetro, selecione uma duração de época (quantidade de tempo que os dados brutos de aceleração) de 10 s.
  3. Baixe os arquivos de acelerômetro e calorimetria indireta com dados e transcreva-os manualmente para o arquivo de software estatístico.

6. Armazenamento do equipamento

  1. Depois que todas as medições do dia forem concluídas, armazene adequadamente o equipamento.
  2. Separe os materiais sujos dos limpos.
  3. Limpe os materiais sujos com água e sabão e deixe-os secar ao ar.

7. Análise dos dados

  1. Estime o Limiar Ventilatório 1 (LV1) e o Limiar Ventilatório 2 (VT2) de cada participante por meio do VSlope (a mudança na inclinação de um gráfico de dispersão de VO2/VCO2) e o aumento na inclinação de um gráfico de dispersão da produção de dióxido de carbono/ventilação minuto (VCO2/VE) com a janela Limiar Ventilatório do software ergoespirômetro, respectivamente, de cada arquivo de calorimetria indireta.
  2. A partir dos dados obtidos na etapa 7.1, registre-se a velocidade do sujeito onde LV1 e LV2 foram encontrados no banco de dados.
  3. No software do acelerômetro, abra o log file para as gravações da cintura e do pulso para obter as contagens. Copie e transfira-os para uma planilha, a partir da qual eles são calculados nos últimos 30 s de cada estágio do teste.
  4. Aplicar estatísticas descritivas e inferenciais (Teste T de Student Pareado, Coeficiente de Correlação Intraclasse e D de Cohen) usando software estatístico de código aberto.

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Resultados

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Um tamanho amostral de 24 voluntários foi calculado para observar uma diferença de 1.000 CPM. As mulheres (n = 35) foram recrutadas entre estudantes universitárias de graduação com idade de 22,4 (± 1,9) anos, peso de 62,2 (± 11,3) kg e Índice de Massa Corporal de 24,5 (± 4,3) kg/m2. Foram excluídos do estudo todos os voluntários com comorbidades respiratórias e lesões musculoesqueléticas agudas que influenciassem no desempenho da atividade.

Em relação à distrib...

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Discussão

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Nossos resultados mostram diferenças entre a intensidade de uma atividade física incremental avaliada por meio de calorimetria indireta e acelerometria. Ainda mais, existem diferenças estatisticamente significativas entre os dados de CPM coletados de acelerômetros triaxiais de pulso e cintura em velocidades mais altas do teste. Esses achados são semelhantes aos de relatos anteriores, onde foi demonstrado que não há uma boa concordância entre os dados do acelerômetro quando coletados de d...

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Divulgações

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Os autores declaram não haver conflitos de interesse.

Agradecimentos

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

Queremos agradecer aos voluntários que participaram deste estudo. Por fim, gostaríamos também de agradecer ao coordenador de Química e Farmácia Esportiva por facilitar os espaços para a realização da prova. Este estudo não recebeu nenhum financiamento externo.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Software de acelerômetroActigraphActilife 6.0Software para a análise das informações registradas nos acelerômetros
Gases de calibraçãoCórtexN/ABalão com solução hipóxica e hipercápnica de gases. Utilizou-se para calibrar as células gasosas do ergoespirômetro
Bomba de calibraçãoCortexN/ASeringa de 3 L, utilizada para calibrar a turbina para avaliar a ventilação minuto
ErgoespirômetroCortexMetamax 3BCalorímetro indireto portátil para registrar o consumo de oxigênio, produção de dióxido de carbono e ventilação minuto.
Faixa torácica de frequência cardíacaPolarH10Transmissor Bluetooth sincronizado com o ergoespirômetro
Metasoft studioCortexN/ASoftware para a análise do ergoespirômetro
Alto-falante portátilJBLGo essentialAlto-falante portátil Bluetooth usado para reproduzir o sinal de áudio para controlar a velocidade de caminhada-corrida
Software estatísticoJamovi2.3.28Software estatístico de código aberto construído sobre a linguagem estatística R
Acelerômetro triaxialActigraphGT3-XDispositivo usado para alterações de acelerômetro em três eixos. A unidade de medida é contagens por minuto (CPM)

Referências

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