Gültigkeit und Zuverlässigkeit einer klinischen Methode zur Beurteilung der kardiorespiratorischen Fitness mittels Seismokardiographie

Für die Studie wurden 20 gesunde Teilnehmer rekrutiert. Die Studie umfasste drei identische Laborbesuche innerhalb von 14 Tagen.

Die Teilnehmer erhielten sowohl schriftliche als auch mündliche Informationen über die Studie und die damit verbundenen möglichen Risiken, bevor sie sich freiwillig meldeten und eine schriftliche Einverständniserklärung unterzeichneten.

Die Teilnehmer kamen nach einer Fastennacht ab spätestens 22 Uhr am Vortag im Labor an (Wasser ausgenommen). Darüber hinaus wurden die Teilnehmer gebeten, 48 Stunden vor dem Testtag anstrengende körperliche Betätigung zu vermeiden und eine gewohnheitsmäßige Diät einzuhalten, die vor dem zweiten und dritten Besuch wiederholt werden musste.

Zu den Tests bei jedem Besuch im Labor gehörten:

Ausfüllen einer Kurzversion des International Physical Activity Questionaire über körperliche Freizeitaktivitäten.

Messungen von Größe, Gewicht sowie Taillen- und Hüftumfang.

Messung der Körperzusammensetzung mithilfe eines Dual-Energy-Röntgenabsorptiometrie-Scans (DXA) am ersten Tag.

Messung der Körperzusammensetzung mithilfe einer bioelektrischen Impedanzanalyseskala am 1., 2. und 3. Tag.

Messung des Blutdrucks in Rückenlage. 3 Takte mit 2 Minuten Pause dazwischen.

Messung des VO2max mithilfe einer belastungsfreien Testmethode basierend auf der Seismokardiographie.

Entnahme einer 15-ml-Ruhevenenblutprobe zur Messung der Ruhespiegel von Hormonen, Metaboliten und Lipiden im Blutplasma.

Messung der Lungenfunktion anhand von FEV1 und FVC (Vyntus SPIRO Spirometer, Vyaire Medical).

Bestimmung der VO2max mittels eines abgestuften Belastungstests auf einem Fahrradergometriegerät bis zur freiwilligen Erschöpfung mit kontinuierlichen Messungen des Lungengasaustauschs.

Vorgehensweise und Analyse:

Analyseskala für bioelektrische Impedanz (Tanita MC-780MA, Tanita Corporation of America Inc): Die Teilnehmer wurden nach dem Entleeren und dem Tragen minimaler Kleidung auf der Skala analysiert.

DXA-Scanning (Lunar iDXA, GE Healthcare): Die Teilnehmer wurden nach dem Entleeren und mit minimaler Kleidung in Rückenlage in den DXA-Scanner gebracht.

Blutproben: Die Blutproben wurden aus der Vena cubiti medialis im Unterarm entnommen. Die Blutprobe wurde in eiskalten BD-Vakutainern (5 ml Aprotinin, 4 ml EDTA und 2 ml Lithium-Heparin) entnommen und sofort 10 Minuten lang bei 4⁰C und 4000 g zentrifugiert (Rotina 380R, Hettich). Das Plasma wurde gesammelt und bei -80 °C für spätere Analysen der Ruhespiegel von Metaboliten, Lipiden und Hormonen gelagert.

Die Konzentrationen von Hämoglobin, Hämatokrit, Glukose und Laktat wurden sofort analysiert, indem 2 ml Blut in einer Spezialspritze (safePICO Aspirator, Radiometer) entnommen und ein automatisches Analysegerät (ABL800 Flex, Radiometer) verwendet wurden.

SCG VO2max-Vorhersage:

Die SCG-VO2max-Vorhersage wurde wie zuvor von Sørensen et al. beschrieben durchgeführt. 2020 und Hansen et al. 2021 mit gleicher Ausstattung. Kurz gesagt, die SCG-Aufzeichnung wurde mit einem iWorx IX-228/s (IWORX, Dover, New Hampshire) durchgeführt, der an einen PC angeschlossen war. Als Aufzeichnungssoftware wurde LabScribe verwendet (Version 3, Dover, New Hampshire). Der Beschleunigungsmesser (Silicon Design 1521-002) hatte eine Auflösung von ± 2 g, ein geringes Rauschen bei 7 μg/√ Hz und eine Frequenz-70-Antwort von 0–300 Hz und wurde auf dem Brustbein 2 cm proximal des Processus xiphoideus platziert. Die Aufzeichnung dauerte 5 Minuten und wurde in Rückenlage durchgeführt. VentriJect Aps führte später die Signalverarbeitung und die VO2max-Schätzung durch. VentriJect Aps wurde über das Alter, die Größe und das Gewicht der Teilnehmer zur Einbeziehung in das Vorhersagemodell informiert, der gemessene VO2max blieb jedoch unberücksichtigt.

Anschließend wurde ein neues dezentrales drahtloses Gerät (Seismofit, VentriJect Aps) zur Bestimmung des SCG VO2max verwendet. Das Seismofit enthält eine 3-V-Batterie und einen dreiachsigen Beschleunigungsmesser mit digitalem Ausgang (LIS3DHH, ST Microelectronics). Das Seismofit-Gerät ist mit einer Telefonanwendung verbunden, in der die demografischen Daten des Teilnehmers (Alter, Größe und Gewicht) vor der Aufzeichnung eingegeben wurden. Für die Aufzeichnung lagen die Teilnehmer in Rückenlage und das Seismofit-Gerät wurde mit Doppelklebeband 2 cm proximal des Processus Xiphoideus am Brustbein angebracht. Der vorhergesagte SCG VO2max-Wert erschien innerhalb von 5 Minuten auf dem Telefonbildschirm.

Die Seismofit VO2max-Vorhersage wurde zweimal mit jeweils 5 Minuten Pause dazwischen durchgeführt. Dies wurde durchgeführt, um die Test-Retest-Zuverlässigkeit des Geräts zu beurteilen.

Der iWorx VO2max wurde erstellt, um die bisherigen Geräte mit den neuen drahtlosen Geräten mit automatischer Signalverarbeitung zu vergleichen.

Die Goldstandard-VO2max-Bestimmung:

Es wurde ein abgestufter Belastungstest (GET) bis zur freiwilligen Erschöpfung auf einem Fahrradergometer durchgeführt. Das Protokoll bestand aus einem fünfminütigen Aufwärmen bei 80 W für Frauen und 100 W für Männer und steigerte sich anschließend mit 20 W für Frauen und 25 W für Männer jede Minute bis zur Erschöpfung.

Die Teilnehmer trugen während des Tests einen Brustgurt-Herzfrequenzmesser (Polar Vantage XL, Polar) mit kontinuierlicher Herzfrequenzmessung. Darüber hinaus wurden die Teilnehmer direkt nach der Erschöpfung nach ihrer wahrgenommenen Erschöpfung auf der Borg-Skala 6–20 gefragt.

Statistische Analyse:

Alle Daten wurden auf Normalverteilung (Shapiro-Wilk-Test) und gleiche Varianz (Brown-Forsythe-Test) überprüft. Das signifikante Niveau liegt bei p<0,05.

Zur Bewertung der Gültigkeit zwischen Seismofit VO2max und GET VO2max, Seismofit VO2max-Messung 1 und 2 sowie zwischen Seismofit VO2max und iWorx wurde ein Mixed-Effect-Modell, eine Bland-Altman-Analyse mit 95 % Übereinstimmungsgrenzen, Pearson-Korrelationen und einem mittleren absoluten prozentualen Fehler verwendet VO2max.

Zur Beurteilung der Zuverlässigkeit von VO2max-Messungen wurden der Variationskoeffizient (CV), der Standardfehler der Schätzung (SEE) und der Intraklassen-Korrelationskoeffizient (ICC) verwendet.

Das Projekt wurde am 3. Februar 2020 vom Wissenschaftsethikkomitee der Großregion Kopenhagen (H-19081375) genehmigt. Das Protokoll der Studie entsprach den Grundsätzen der Helsinki-Erklärung.