Validierung objektiv und subjektiv gemessener körperlicher Aktivität im Vergleich zum Energieverbrauch bei älteren Erwachsenen

Hintergrund

Schätzungen zufolge verursacht körperliche Inaktivität weltweit 5,3 Millionen Todesfälle pro Jahr und gilt als einer der wichtigsten veränderbaren Risikofaktoren für chronische Krankheiten, Funktionsverlust und Behinderung. Um körperliche Inaktivität im Alter korrekt zu erkennen und zu untersuchen, sind zuverlässige Bewertungsinstrumente sowohl in der Forschung als auch im klinischen Umfeld von entscheidender Bedeutung.

Jüngste technologische Fortschritte bei tragbaren Aktivitätsmonitoren haben zu einer wachsenden Zahl großer, bevölkerungsbezogener Studien geführt, in denen Beschleunigungsmesser zur Messung körperlicher Aktivität, Bewegungsmangel (in Bezug auf Gesamtvolumen, Intensität und Muster) und Schlaf bei älteren Erwachsenen eingesetzt werden. Allerdings bringt die weit verbreitete Verwendung von Beschleunigungsmessern auch Herausforderungen mit sich, wenn man die Ergebnisse verschiedener Studien vergleicht, die unterschiedliche Marken und Modelle, verschiedene Bewertungsprotokolle (z. B. anatomische Lage, Häufigkeit der Probenahme), Datenverarbeitungsverfahren und unterschiedliche Ergebnisse melden. Verschiedene Beschleunigungsmesser-Aufbauten (d. h. Marke, Modell, Körperhaltung, Initialisierungsprotokoll usw.) können die Interpretation der gesundheitsfördernden Wirkung von körperlicher Aktivität und der schädlichen Wirkung von sitzendem Verhalten allein aufgrund methodischer Probleme in Frage stellen.

Beschleunigungsmesser messen die Beschleunigung, definiert als Geschwindigkeitsänderung über die Zeit (Δv/t), die das Volumen und die Intensität der Bewegung quantifiziert. Darüber hinaus ist die Beschleunigung eine Vektorgröße mit Größen- und Richtungskomponenten, die zur Bestimmung der Position des Beschleunigungsmessers im Verhältnis zur Schwerkraft verwendet werden kann. Daher könnte der Beschleunigungsmesser auch zur Unterscheidung der Körperhaltung verwendet werden (z. B. Sitzen, Stehen, Liegen) je nach Platzierungsort.

Da rohe Beschleunigungssignale schwer zu interpretieren sind, werden sie typischerweise durch Kalibrierungsstudien in physiologische Ergebnisse „übersetzt“ (z. B. Energieverbrauch, Sauerstoffverbrauch) oder Verhaltenskategorien (z.B. Sitzen, Gehen, Laufen). Durch Regressionsmodellierung erzeugen Kalibrierungsstudien häufig Punktschätzungen des Energieverbrauchs aus Beschleunigungsmesserzählungen oder legen einen Bereich von Beschleunigungsmesserzählungen für verschiedene Intensitätsniveaus körperlicher Aktivität fest. Dieser Bereich der Beschleunigungsmesser-Zählungen wird als „Grenzwerte“ für unterschiedliche Intensitäten körperlicher Aktivität bezeichnet.

Vor dem Einsatz von Beschleunigungsmessern wurden körperliche Aktivität und sitzendes Verhalten hauptsächlich mit Fragebögen bewertet. Auch wenn der Umfang der Akzelerometerstudien schnell zunimmt, gelten Fragebögen immer noch als wichtige Bewertungsmethode bei der Beurteilung körperlicher Aktivität und sitzendem Verhalten in groß angelegten Studien. Einige Beschleunigungsmesser und Fragebögen wurden durch objektiv gemessene Energieausgaben validiert. Aber für Fragebögen zur körperlichen Aktivität ist die Gültigkeit anhand objektiver Methoden (z. B. Beschleunigungsmessung, Herzfrequenzmesser und doppelt markiertes Wasser) erwiesen sich als bestenfalls moderat und nur sehr wenige Validierungsstudien konzentrierten sich auf ältere Erwachsene. Um Daten aus Fragebögen und Beschleunigungsmessern bei älteren Erwachsenen zu überbrücken und zu interpretieren, müssen vorhandene Fragebögen zu körperlicher Aktivität und sitzendem Verhalten mit dem Energieverbrauch dieser Bevölkerungsgruppe validiert werden.

Der Energieverbrauch wurde früher zur Validierung der Metriken von Beschleunigungsmessern und Fragebögen zur körperlichen Aktivität herangezogen. Dennoch bleiben mehrere Probleme ungelöst: (1) Obwohl in wenigen Studien berichtet wurde, dass die Korrelation zwischen diesen Methoden hoch ist, ist die Übereinstimmung im Allgemeinen gering, insbesondere bei Populationen mit veränderten Stoffwechselzuständen wie fettleibigen und übergewichtigen Personen; (2) Während das Gesamtvolumen der körperlichen Aktivität eine klare Messgröße ist, die vermutlich positiv mit dem gesamten täglichen Energieverbrauch korreliert, kann die Intensität der körperlichen Aktivität bei älteren Erwachsenen durch eine Reihe physiologischer Determinanten wie der kardiovaskulären und neuromuskulären Funktion sowie dem Entzündungsstatus beeinflusst werden und Unterernährung. Ruheumsatz (RMR) und maximale physiologische Kapazität (z. B. Die maximale Sauerstoffaktualisierung (VO2 max) nimmt typischerweise mit zunehmendem Alter ab, was besonders wichtig sein kann, da die gleichen täglichen Aktivitäten für eine ältere Person wahrscheinlich „intensiver“ sind als für eine jüngere Person; (3) Obwohl zahlreiche Aktivitätsmonitore ähnliche Messwerte liefern (z. B. Zählungen/Minuten) kann die physiologische Implikation sehr unterschiedlich sein, je nachdem, wofür solche Metriken stehen. Obwohl beispielsweise die Ausgabe von Beschleunigungsmessern am Handgelenk und an der Hüfte identisch sein kann (Zählungen/Minuten), kann die unterschiedliche Größe der Beschleunigung eine völlig unterschiedliche physiologische Beziehung haben, wenn sie anhand physiologischer Metriken beurteilt wird (z. B. Energie, Sauerstoffaufnahme). Solch unterschiedliche physiologische Auswirkungen entsprechend der anatomischen Platzierung von Beschleunigungsmessern erfordern eine strenge Harmonisierung der Messwerte der Beschleunigungsmesser in Verbindung mit dem Energieverbrauch bei repräsentativen Aktivitäten mit unterschiedlichen Intensitäten.

Bisher gibt es nur wenige Validierungsstudien mit Beschleunigungsmessern, die an mehreren Körperpositionen getragen werden, und nicht alle Studien verwenden den Energieverbrauch als Referenz. Eine Möglichkeit, die physiologische Bedeutung von körperlicher Aktivität und sitzendem Verhalten zu entwirren, besteht darin, die Ausgabe des Beschleunigungsmessers an objektive Messungen der physiologischen Kapazität wie VO2 max, Sauerstoffaufnahme bei halbstandardisierten Aktivitäten in selbstgewähltem Tempo und Gesamtenergieverbrauch bei freiem Leben zu verknüpfen Bedingungen, die über einen repräsentativen Zeitraum erfasst wurden. Dies wird zu einem tieferen Verständnis und einer genaueren Interpretation der Beschleunigungsmesserdaten bei in Wohngemeinschaften lebenden älteren Erwachsenen beitragen und spezifischere, auf Beschleunigungsmessungen basierende Empfehlungen für körperliche Aktivität, insbesondere für die älteste Bevölkerung, liefern.

Ziele

Die Ziele dieser methodischen Studie sind:

1. Entwickeln Sie an der Hüfte, am Handgelenk, am Oberschenkel und am unteren Rücken getragene Beschleunigungsmesser-Grenzwerte für unterschiedliche Intensitäten körperlicher Aktivität, basierend auf dem Energieverbrauch während halbstandardisierter täglicher Aufgaben für über 80-Jährige.
2. Validierung der Beschleunigungsmessung am Handgelenk, an der Hüfte, am Oberschenkel und am unteren Rücken zur Schätzung des Energieverbrauchs unter freien Lebensbedingungen, gemessen anhand des Goldstandards des Energieverbrauchs, doppelt markiertes Wasser (DLW).
3. Validierung bestehender Fragebögen zu körperlicher Aktivität und sitzendem Verhalten anhand des Goldstandards für den Energieverbrauch (DLW) unter freilebenden Bedingungen bei über 80-Jährigen.

Rekrutierungs- und Datenerfassungsverfahren

Die Forscher werden eine Querschnittsstudie mit zwei Arten der Datenerfassung durchführen: 1) im Labor; und 2) im Feld. Die Teilnehmer werden auf zwei Wegen rekrutiert: 1) (Weg A) werden persönlich während der routinemäßigen präventiven Hausbesuche der Gemeinde Odense eingeladen; (Weg B) oder 2) durch einen Brief an in der Gemeinde Odense lebende, in der Gemeinde lebende ältere Bürger eingeladen. Wer Interesse an einer Teilnahme zeigt, erhält anschließend ausführliche schriftliche Informationen zum Projekt und wird nach Unterzeichnung einer Einverständniserklärung zu einer medizinischen Vorsorgeuntersuchung eingeladen. Das gesamte Testverfahren wird sich über 14 Tage erstrecken, da an Tag 1 und Tag 14 Urinproben für die DLW-Methode benötigt werden. Dazwischen werden die Teilnehmer zu einem Labortest zur Messung des Energieverbrauchs bei halbstandardisierten Funktionsaufgaben eingeladen.

Statistische Überlegungen und Datenverwaltung Bei der Erfassung, Eingabe und Analyse der Daten wird ein detaillierter Datenverwaltungsplan befolgt. Am Laboruntersuchungstag werden alle Messgeräte vor Beginn der Messung synchronisiert.

Stichprobengröße Unter der Annahme, dass verschiedene Beschleunigungsmesser das gleiche Verhalten bei körperlicher Aktivität erfassen können, erreicht in einem Test zur Übereinstimmung zwischen zwei Bewertern unter Verwendung der Kappa-Statistik eine Stichprobengröße von 95 Probanden eine Aussagekraft von 80 %, um einen echten Kappa-Wert von 0,70 zu erkennen, wenn drei Kategorien vorhanden sind Frequenzen gleich 0,01, 0,20 und 0,79. (Stellt den geschätzten Prozentsatz der Zeit dar, die in dieser Population mit mäßiger bis starker Aktivität, leichter Aktivität und sitzendem Verhalten verbracht wurde). Diese Leistungsberechnung basiert auf einem Alpha von 0,05.

Aufbau einer Forschungsbiobank

Für das beschriebene Projekt wird eine Forschungsbiobank (Blut-, Urin- und Speichelproben) erstellt. Die Blutproben werden spätestens 5 Jahre nach Projektende vernichtet. Die Blutentnahme erfolgt in den Einrichtungen der Universität (SDU). Eine autorisierte Krankenschwester oder ein biomedizinischer Laborwissenschaftler ist für die Entnahme von Blutproben von den Teilnehmern verantwortlich. Die Biobank wird bei SDU gelagert. Insgesamt werden während der gesamten Projektlaufzeit von jedem Teilnehmer 8 Urinproben entnommen. Urinproben werden eingefroren und zur Analyse in die USA geschickt. Die Urinproben werden anonymisiert und bis zum Ende des Projekts in der Forschungsbiobank aufbewahrt und anschließend vernichtet. Ein geschultes Projektpersonal wird für die Entnahme von Urinproben bei den Probanden zuständig sein. In diesem Protokoll fungiert die Universität Süddänemark als Kontrolleur der gesammelten biologischen Materialien (Urinproben). Datenverarbeitungsvereinbarungen werden zwischen SDU und der University of Wisconsin, USA, getroffen; und zwischen SDU und der University of California, Berkeley. Der US-Verarbeiter muss die dänischen Gesetze zum Schutz personenbezogener Daten einhalten.

Ethische Überlegungen

Die Forschungsaktivitäten dieser Studie werden im Einklang mit der Deklaration von Helsinki durchgeführt. Alle Probanden erhalten vom National Committee on Health Research Ethics Broschüren zu Persönlichkeitsrechten bei der Teilnahme an einem Gesundheitsforschungsprojekt und zu Aspekten, die vor der Entscheidung zur Teilnahme zu berücksichtigen sind. An dieser Studie werden ältere Erwachsene beteiligt sein, die als gefährdete Personen gelten. Es ist wichtig, die Autonomie der Teilnehmer anzuerkennen und zu respektieren, d. h. sie müssen in der Lage sein, selbst über ihre Teilnahme an der Studie zu entscheiden und das Recht zu haben, jederzeit zurückzutreten. Darüber hinaus wird eine für diese Bevölkerungsgruppe geeignete Kommunikationsstrategie angewendet, um jeglichem Risiko einer erhöhten Gefährdung und Stigmatisierung älterer Erwachsener vorzubeugen.

Dieses Projekt wird wertvolle und neuartige Erkenntnisse darüber generieren, wie die objektive Messung der körperlichen Aktivität, die mit verschiedenen Beschleunigungsmessern an derselben Person gemessen wird, mit dem Energieverbrauch bei über 80-jährigen Bürgern in Wohngemeinschaften korreliert; und ob sich diese Muster je nach Proteingehalt unterscheiden. Diese Erkenntnisse, die zur Optimierung und gezielten Prävention und Behandlung von unterernährten älteren Erwachsenen genutzt werden können, bieten somit einen Nutzen für den einzelnen älteren Erwachsenen und für den Gesundheitssektor. Daher glauben die Forscher, dass der Nutzen der Studie größer ist als die begrenzten Unannehmlichkeiten, die sich aus der Teilnahme ergeben können. Die Probanden sind durch den dänischen Patientenversicherungsverband versichert und können daher eine finanzielle Entschädigung für den Fall erhalten, dass während der Teilnahme am Forschungsprojekt ein Schaden entsteht. Diese Informationen werden den Teilnehmern während der Rekrutierung sowohl mündlich als auch schriftlich (in den Broschüren des National Committee on Health Research Ethics) mitgeteilt.

Alle personenbezogenen Daten werden anonymisiert und gemäß dem Gesetz zur Verarbeitung personenbezogener Daten vertraulich behandelt. Das Verfahren zur Verarbeitung personenbezogener Daten wird der dänischen Datenschutzbehörde an der Universität Süddänemark gemeldet. In diesem Studienprotokoll werden nur die anonymisierten Urin- und Speichelproben zur Analyse ins Ausland geschickt (Details siehe oben), ohne Verknüpfung mit anderen personenbezogenen Daten (z. B. CPR-Nummer, Adresse, Telefonnummer usw.).

Die Teilnehmer erhalten für ihre Teilnahme an der Studie keine Vergütung.