Validace objektivně a subjektivně měřené fyzické aktivity proti výdeji energie u starších dospělých

Pozadí

Odhaduje se, že fyzická nečinnost způsobí celosvětově 5,3 milionu úmrtí ročně a je identifikována jako jeden z nejdůležitějších ovlivnitelných rizikových faktorů chronických onemocnění, funkční ztráty a invalidity. Pro správnou identifikaci a studium fyzické nečinnosti ve stáří jsou klíčové spolehlivé nástroje hodnocení jak ve výzkumu, tak v klinickém prostředí.

Nedávný technologický pokrok v nositelných monitorech aktivity vedl k rostoucímu počtu velkých populačních studií využívajících akcelerometry k měření fyzické aktivity, sedavého chování (z hlediska celkového objemu, intenzity a vzoru) a spánku u starších dospělých. Široké použití akcelerometrů však také přináší problémy při porovnávání výsledků napříč různými studiemi, které používají různé značky a modely, různé protokoly hodnocení (např. anatomická umístění, frekvence odběru vzorků), postupy zpracování dat a zprávy o různých výsledcích. Různá nastavení akcelerometru (tj. značka, model, poloha těla, inicializační protokol atd.) mohou zpochybnit interpretaci zdravotního účinku fyzické aktivity a škodlivého účinku sedavého chování jednoduše kvůli metodickým problémům.

Akcelerometry měří zrychlení, definované jako změna rychlosti v čase (Δv/t), která kvantifikuje objem a intenzitu pohybu. Zrychlení je navíc vektorová veličina se složkami velikosti a směru, kterou lze použít k identifikaci polohy akcelerometru vzhledem ke gravitaci. Akcelerometr by tedy mohl být také použit k rozlišení držení těla (např. sezení, stání, leh) v závislosti na místě umístění.

Vzhledem k tomu, že surové signály zrychlení je obtížné interpretovat, jsou obvykle „přeloženy“ kalibračními studiemi na fyziologické výsledky (např. výdej energie, spotřeba kyslíku) nebo kategorie chování (např. sezení, chůze, běh). Prostřednictvím regresního modelování kalibrační studie často vytvářejí bodové odhady energetického výdeje z hodnot akcelerometru nebo stanovují rozsah hodnot akcelerometrů pro různé úrovně intenzity fyzické aktivity. Tento rozsah hodnot akcelerometru se označuje jako „mezní body“ pro různé intenzity fyzické aktivity.

Před použitím akcelerometrů byla fyzická aktivita a sedavé chování primárně hodnoceny pomocí dotazníků. I když rozsah studií akcelerometrů rychle roste, dotazníky jsou stále považovány za důležitou metodu hodnocení při hodnocení fyzické aktivity a sedavého chování ve velkých studiích. Některé akcelerometry a dotazníky byly ověřeny objektivně měřeným energetickým výdejem. Ale u dotazníků fyzické aktivity je validita proti objektivním metodám (např. akcelerometrie, monitor srdeční frekvence a dvojitě značená voda) byly přinejlepším mírné a jen velmi málo validačních studií zaměřených na starší dospělé. Aby bylo možné přemostit a interpretovat data z dotazníků do akcelerometrů u starších dospělých, je potřeba ověřit stávající dotazníky o fyzické aktivitě a sedavém chování s výdejem energie u této populace.

Výdej energie byl dříve používán k ověřování metrik akcelerometrů a dotazníků fyzické aktivity. Nicméně několik problémů zůstává nevyřešeno: (1) přestože korelace mezi těmito metodami byla v několika studiích hlášena jako vysoká, shoda je obecně nízká, zejména v populacích se změněnými metabolickými stavy, jako jsou obézní jedinci a jedinci s nadváhou; (2) zatímco celkový objem fyzické aktivity je jasnou metrikou, která pravděpodobně pozitivně koreluje s celkovým denním výdejem energie, intenzita fyzické aktivity u starších dospělých může být ovlivněna řadou fyziologických faktorů, jako jsou kardiovaskulární a nervosvalové funkce, stav zánětu a podvýživa. Klidová rychlost metabolismu (RMR) a maximální fyziologická kapacita (např. maximální aktualizace kyslíku (VO2 max) obvykle klesá s věkem, což může být zvláště důležité, protože stejné denní aktivity by pravděpodobně byly „intenzivnější“ pro starší osobu ve srovnání s mladší osobou; (3) navzdory tomu, že četné monitory aktivity poskytují podobné metriky (např. počet/minuty), fyziologické důsledky se mohou velmi lišit v závislosti na tom, co takové metriky znamenají. Například, přestože výstup z akcelerometrů umístěných na zápěstí a na kyčli může být identický (počet/minuty), různá velikost zrychlení může mít zcela odlišný fyziologický vztah, když je hodnocena fyziologickými metrikami (např. energie, spotřeba kyslíku). Takto různorodý fyziologický dopad podle anatomického umístění akcelerometrů vyžaduje důslednou harmonizaci metrik z akcelerometrů spojenou s výdejem energie při reprezentativních činnostech s různou intenzitou.

K dnešnímu dni jsou ověřovací studie s akcelerometry nošenými na různých pozicích těla vzácné a ne všechny studie používají jako referenční výdej energie. Jedním ze způsobů, jak oddělit fyziologický význam fyzické aktivity a sedavého chování, je ukotvit výstup akcelerometru k objektivním měřením fyziologické kapacity, jako je VO2 max, příjem kyslíku během polostandardizovaných aktivit prováděných vlastním tempem a celkový energetický výdej během volného života. podmínky shromážděné za reprezentativní časové období. To přispěje k hlubšímu porozumění a přesné interpretaci údajů akcelerometru mezi staršími lidmi žijícími v komunitě a poskytne specifičtější doporučení pro fyzickou aktivitu založená na akcelerometrii, zejména pro nejstarší populaci.

Cíle

Cílem této metodologické studie je:

1. vyvinout hraniční body akcelerometru na kyčlích, zápěstích, stehnech a na zádech pro různé intenzity fyzické aktivity na základě energetického výdeje během polostandardizovaných denních úkolů pro osoby ve věku 80+.
2. ověřit akcelerometrii na zápěstí, kyčli, stehně a dolní části zad pro odhad energetického výdeje v podmínkách volného života, měřeno zlatým standardem energetického výdeje, dvojitě značenou vodou (DLW).
3. ověřit stávající dotazníky o fyzické aktivitě a sedavém chování oproti zlatému standardu energetického výdeje (DLW) v podmínkách volného života u lidí ve věku 80+.

Postupy náboru a sběru dat

Výzkumníci provedou průřezovou studii se dvěma způsoby sběru dat: 1) v laboratoři; a 2) v terénu. Účastníci budou získáváni dvěma způsoby: 1) (Cesta A) osobně pozváni během rutinních preventivních domácích návštěv, které provádí magistrát Odense; (Stezka B) nebo 2) pozvání prostřednictvím dopisu starším občanům žijícím v komunitě, kteří žijí v obci Odense. Zájemci o účast pak obdrží podrobné písemné informace o projektu a po podepsání informovaného souhlasu budou pozváni na lékařskou prohlídku. Celý testovací postup bude trvat 14 dní, protože vzorky moči pro metodu DLW jsou potřeba 1. a 14. den. Mezitím budou účastníci pozváni, aby se zúčastnili jednoho laboratorního testu pro měření energetického výdeje během polostandardizovaných funkčních úkolů.

Statistická hlediska a správa dat Při shromažďování, zadávání a analýze dat bude dodržován podrobný plán správy dat. V den laboratorního vyšetření budou před zahájením měření synchronizována všechna měřící zařízení.

Velikost vzorku Za předpokladu, že různé akcelerometry mohou zachytit stejné chování při fyzické aktivitě, v testu na shodu mezi dvěma hodnotiteli pomocí statistiky Kappa, velikost vzorku 95 subjektů dosáhne 80% síly k detekci skutečné hodnoty Kappa 0,70, když existují 3 kategorie s frekvence rovné 0,01, 0,20 a 0,79. (představuje odhadované procento času stráveného v této populaci středně až intenzivní aktivitou, mírnou aktivitou a sedavým chováním). Tento výpočet výkonu je založen na hodnotě alfa 0,05.

Vytvoření výzkumné biobanky

Pro popsaný projekt bude vytvořena výzkumná biobanka (vzorky krve, moči a slin). Vzorky krve budou zlikvidovány nejpozději do 5 let po ukončení projektu. Odběry krve budou probíhat v zařízeních univerzity (SDU). Pověřená sestra nebo vědecký pracovník biomedicínské laboratoře bude mít na starosti odběr vzorků krve od účastníků. Biobanka bude uložena na SDU. Za celou dobu projektu bude od každého účastníka odebráno celkem 8 vzorků moči. Vzorky moči budou zmrazeny a odeslány do USA k analýze. Vzorky moči budou anonymizovány a uloženy ve výzkumné biobance až do konce projektu, kdy budou vzorky zlikvidovány. Odběr vzorků moči od subjektů bude mít na starosti vyškolený personál projektu. V tomto protokolu působí University of Southern Denmark jako kontrolor odebraných biologických materiálů (vzorků moči). Dohody o zpracování dat budou uzavřeny mezi SDU a University of Wisconsin, USA; a mezi SDU a University of California, Berkeley. Zpracovatel v USA musí dodržovat dánské zákony upravující ochranu osobních údajů.

Etické úvahy

Výzkumné aktivity této studie budou prováděny v souladu s Helsinskou deklarací. Všechny subjekty obdrží brožury od Národního výboru pro etiku zdravotnického výzkumu týkající se osobních práv při účasti na projektu výzkumu zdraví a aspektů, které je třeba zvážit, než se rozhodnou zúčastnit se. Tato studie bude zahrnovat starší dospělé, kteří jsou považováni za zranitelné jedince. Je důležité uznat a respektovat autonomii účastníků, to znamená, že musí být schopni sami rozhodnout o své účasti ve studii s právem kdykoli odstoupit. Navíc bude uplatněna komunikační strategie vhodná pro tuto populaci, aby se předešlo jakémukoli riziku zvýšení zranitelnosti a stigmatizace starších dospělých.

Tento projekt přinese cenné a nové poznatky o tom, jak objektivní měření fyzické aktivity měřené různými akcelerometry u stejného jedince koreluje s výdejem energie u občanů žijících v komunitě ve věku +80 let; a zda se tyto vzorce liší podle hladiny bílkovin. Tyto znalosti, které lze využít k optimalizaci a zacílení preventivních a léčebných strategií pro podvyživené starší dospělé, tedy nabízejí přínos pro jednotlivé starší dospělé a pro sektor zdravotní péče. Vyšetřovatelé se tedy domnívají, že přínosy studie jsou větší než omezené nepohodlí, které může následovat po účasti. Subjekty jsou kryty Dánskou asociací pojištění pacientů a mohou tak získat pojištění finanční kompenzace pro případ, že by při účasti na výzkumném projektu došlo ke škodě. Tyto informace budou účastníkům poskytnuty ústně i písemně (v brožurách Národního výboru pro etiku zdravotnického výzkumu) během náboru.

Veškeré osobní údaje budou anonymizovány a bude s nimi nakládáno zcela důvěrně v souladu se zákonem o zpracování osobních údajů. Postup zpracování osobních údajů bude oznámen Dánské agentuře pro ochranu údajů na University of Southern Denmark. V tomto protokolu studie budou do zahraničí odeslány k analýze pouze anonymizované vzorky moči a slin (podrobnosti byly popsány výše) bez vazby na jiné osobní údaje (např. CPR číslo, adresa, telefonní číslo atd.).

Účastníci neobdrží za účast ve studii žádnou odměnu.