Validering av objektivt og subjektivt målt fysisk aktivitet mot energiforbruk hos eldre voksne

Bakgrunn

Fysisk inaktivitet har blitt anslått å forårsake 5,3 millioner dødsfall per år globalt og er identifisert som en av de viktigste modifiserbare risikofaktorene for kroniske sykdommer, funksjonstap og funksjonshemming. For å korrekt identifisere og studere fysisk inaktivitet i alderdommen, er pålitelige vurderingsverktøy avgjørende både i forskning og kliniske omgivelser.

Nyere teknologiske fremskritt innen bærbare aktivitetsmonitorer har ført til et økende antall store, befolkningsbaserte studier som bruker akselerometre for å måle fysisk aktivitet, stillesittende atferd (i form av samlet volum, intensitet og mønster) og søvn blant eldre voksne. Imidlertid gir den brede bruken av akselerometre også utfordringer når man sammenligner resultatene på tvers av ulike studier som bruker ulike merker og modeller, ulike vurderingsprotokoller (f. anatomiske lokasjoner, prøvetakingsfrekvens), databehandlingsprosedyrer og rapportere ulike utfall. Ulike akselerometeroppsett (dvs. merke, modell, kroppsposisjon, initialiseringsprotokoll, etc.) kan utfordre tolkningen av helsefremmende effekt av fysisk aktivitet og skadelig effekt av stillesittende atferd bare på grunn av metodiske problemer.

Akselerometre måler akselerasjon, definert som endringen i hastighet over tid (Δv/t), som kvantifiserer volumet og intensiteten av bevegelse. I tillegg er akselerasjon en vektorstørrelse med komponenter av størrelse og retning, som kan brukes til å identifisere akselerometerets posisjon i forhold til tyngdekraften. Derfor kan akselerometer også brukes til å skille kroppsholdning (f.eks. sittende, stående, liggende) avhengig av plasseringsstedet.

Siden rå akselerasjonssignaler er vanskelige å tolke, blir de vanligvis "oversatt" av kalibreringsstudier til fysiologiske utfall (f.eks. energiforbruk, oksygenforbruk) eller atferdskategorier (f.eks. sitter, går, løper). Gjennom regresjonsmodellering produserer kalibreringsstudier ofte punktestimat av energiforbruk fra akselerometertellinger eller etablerer en rekke akselerometertellinger for forskjellige fysiske aktivitetsintensitetsnivåer. Denne rekkevidden av akselerometertellinger omtales som "kuttpunkter" for ulike intensiteter av fysisk aktivitet.

Før bruk av akselerometre har fysisk aktivitet og stillesittende atferd primært blitt vurdert med spørreskjemaer. Selv om omfanget av akselerometerstudier vokser raskt, anses spørreskjemaer fortsatt som en viktig vurderingsmetode ved vurdering av fysisk aktivitet og stillesittende atferd i store studier. Noen akselerometre og spørreskjemaer har blitt validert ved objektivt målt energiforbruk. Men for spørreskjemaer om fysisk aktivitet er validiteten mot objektive metoder (f.eks. akselerometri, hjertefrekvensmåler og dobbeltmerket vann) ble funnet å være moderat i beste fall og svært få valideringsstudier fokusert på eldre voksne. For å bygge bro og tolke data fra spørreskjemaer til akselerometre blant eldre voksne, er det behov for å validere eksisterende spørreskjemaer om fysisk aktivitet og stillesittende atferd med energiforbruk i denne populasjonen.

Energiforbruk har tidligere blitt brukt til å validere akselerometre og spørreskjemaer for fysisk aktivitet. Ikke desto mindre er flere problemer fortsatt uløste: (1) til tross for at korrelasjonen mellom disse metodene har blitt rapportert å være høy i få studier, er enigheten generelt lav, spesielt i populasjoner med endrede metabolske tilstander som fedme og overvektige individer; (2) mens det totale volumet av fysisk aktivitet er en klar metrikk som antagelig er positivt korrelert med det totale daglige energiforbruket, kan intensiteten av fysisk aktivitet hos eldre voksne påvirkes av en rekke fysiologiske determinanter som kardiovaskulær og nevromuskulær funksjon, betennelsesstatus og underernæring. Hvilemetabolsk hastighet (RMR) og maksimal fysiologisk kapasitet (f.eks. maksimal oksygenoppdatering (VO2 max) reduseres vanligvis med alderen, noe som kan være spesielt viktig ettersom de samme daglige aktivitetene sannsynligvis vil være "mer intense" for en eldre person sammenlignet med en yngre person; (3) til tross for at mange aktivitetsovervåkere gir lignende beregninger (f.eks. teller/minutter), kan den fysiologiske implikasjonen være svært forskjellig avhengig av hva slike beregninger står for. For eksempel, til tross for at utgangen fra akselerometre plassert på håndleddet og på hoften kan være identiske (teller/minutter), kan den forskjellige størrelsen på akselerasjonen ha et helt annet fysiologisk forhold når det vurderes av fysiologiske beregninger (f.eks. energi, oksygenopptak). En slik mangfoldig fysiologisk påvirkning i henhold til den anatomiske plasseringen av akselerometre krever en streng harmonisering av metrikk fra akselerometrene kombinert med energiforbruk i representative aktiviteter ved forskjellige intensiteter.

Til dags dato er valideringsstudier med akselerometre båret på flere kroppsposisjoner knappe, og ikke alle studier bruker energiforbruk som referanse. En måte å skille ut den fysiologiske betydningen av fysisk aktivitet og stillesittende atferd er å forankre akselerometerets utgang til objektive målinger av fysiologisk kapasitet som VO2 maks, oksygenopptak under semi-standardiserte aktiviteter utført i selvvalgt tempo og samlet energiforbruk under fritt liv forhold samlet over et representativt tidsrom. Dette vil bidra til en dypere forståelse og nøyaktig tolkning av akselerometerdataene blant eldre voksne som bor i lokalsamfunnet og til å gi mer spesifikke akselerometribaserte anbefalinger for fysisk aktivitet, spesielt for den eldste befolkningen.

Mål

Målet med denne metodiske studien er å:

1. utvikle hofte-, håndledd-, lår- og lavt ryggbårne akselerometer-kuttpunkter for ulike intensiteter av fysisk aktivitet basert på energiforbruk under semi-standardiserte daglige oppgaver for 80+-åringer.
2. validere akselerometri ved håndledd, hofte, lår og korsrygg for å estimere energiforbruk under frie leveforhold, målt etter gullstandarden for energiforbruk, dobbeltmerket vann (DLW).
3. validere eksisterende spørreskjemaer om fysisk aktivitet og stillesittende atferd mot gullstandarden for energiforbruk (DLW) under frie leveforhold hos 80+-åringer.

Rekrutterings- og datainnsamlingsprosedyrer

Etterforskerne vil gjennomføre en tverrsnittsstudie med to moduser for datainnsamling: 1) i laboratoriet; og 2) i felten. Deltakerne vil bli rekruttert gjennom to veier: 1)(Vei A) invitert personlig under de rutinemessige forebyggende hjemmebesøkene utført av Odense kommune; (Vei B) eller 2) invitert gjennom et brev til fellesskapsboende eldre borgere som bor i Odense kommune. De som viser interesse for å delta vil da motta detaljert skriftlig informasjon om prosjektet og vil bli invitert til en medisinsk screening etter å ha signert et informert samtykke. Hele testprosedyren vil strekke seg over 14 dager ettersom urinprøver for DLW-metoden er nødvendig på dag 1 og dag 14. I mellomtiden vil deltakerne bli invitert til å delta på en laboratorietest for måling av energiforbruk under semi-standardiserte funksjonelle oppgaver.

Statistiske betraktninger og datahåndtering En detaljert datahåndteringsplan vil bli fulgt ved innsamling, inntasting og analyse av data. I laboratorieundersøkelsesdagen vil alle måleapparater synkroniseres før målingen starter.

Prøvestørrelse Forutsatt at forskjellige akselerometre kan fange opp samme fysiske aktivitetsatferd, i en test for samsvar mellom to vurderere som bruker Kappa-statistikken, oppnår en prøvestørrelse på 95 forsøkspersoner 80 % kraft til å oppdage en sann Kappa-verdi på 0,70 når det er 3 kategorier med frekvenser lik 0,01, 0,20 og 0,79. (representerer estimert prosentandel av tiden brukt i moderat til kraftig aktivitet, lett aktivitet og stillesittende atferd i denne populasjonen). Denne effektberegningen er basert på en alfa på 0,05.

Oppretting av en forskningsbiobank

En forskningsbiobank (blod-, urin- og spyttprøver) vil bli opprettet for det beskrevne prosjektet. Blodprøvene destrueres senest 5 år etter at prosjektet avsluttes. Blodprøver vil bli tatt på anleggene til Universitetet (SDU). En autorisert sykepleier eller biomedisinsk laboratorieforsker vil være ansvarlig for å ta blodprøver fra deltakerne. Biobanken vil bli lagret på SDU. Totalt skal det innhentes 8 urinprøver fra hver deltaker i løpet av hele prosjektperioden. Urinprøver vil bli frosset og sendt til USA for analyse. Urinprøvene vil anonymiseres og lagres i forskningsbiobanken frem til prosjektets slutt, da prøvene skal destrueres. Et utdannet prosjektpersonell vil stå for innsamling av urinprøver fra forsøkspersonene. I denne protokollen fungerer Syddansk Universitet som kontrollerer av det biologiske materialet som samles inn (urinprøver). Databehandlingsavtaler vil bli inngått mellom SDU og University of Wisconsin, USA; og mellom SDU og University of California, Berkeley. Den amerikanske databehandleren skal overholde dansk lov som regulerer beskyttelse av personopplysninger.

Etiske vurderinger

Forskningsaktivitetene til denne studien vil bli utført i samsvar med Helsinki-erklæringen. Alle forsøkspersoner vil motta brosjyrene fra Den nasjonale komité for helseforskningsetikk angående personlige rettigheter ved deltakelse i et helseforskningsprosjekt og aspekter som må vurderes før de bestemmer seg for å delta. Denne studien vil involvere eldre voksne, som anses som sårbare individer. Det er viktig å anerkjenne og respektere deltakernes autonomi, det vil si at de selv må kunne bestemme deres deltakelse i studien med rett til å trekke seg når som helst. I tillegg vil en kommunikasjonsstrategi som passer for denne populasjonen bli brukt for å forhindre enhver risiko for å øke sårbarhet og stigmatisering av eldre voksne.

Dette prosjektet vil generere verdifull og ny kunnskap om hvordan man objektivt måler fysisk aktivitet målt ved forskjellige akselerometre på samme individ korrelerer med energiforbruk blant +80 år gamle innbyggere i lokalsamfunnet; og om disse mønstrene er forskjellige i henhold til proteinnivå. Denne kunnskapen som kan brukes til å optimalisere og målrette forebyggende og behandlingsstrategier for underernærte eldre, gir derfor en fordel for den enkelte eldre voksne og for helsesektoren. Dermed mener etterforskerne at utbyttet av studien er større enn de begrensede plagene som kan følge med deltakelse. Forsøkspersonene er dekket av den danske pasientforsikringsforeningen og kan dermed få forsikring om økonomisk kompensasjon i tilfelle det oppstår skade under deltakelse i forskningsprosjektet. Denne informasjonen vil bli gitt til deltakerne både muntlig og skriftlig (i heftene fra Den nasjonale komité for helseforskning) under rekruttering.

Alle personopplysninger vil bli anonymisert og behandlet med full konfidensialitet i samsvar med personopplysningsloven. Prosedyren for behandling av personopplysninger vil bli rapportert til det danske datatilsynet ved Syddansk Universitet. I denne studieprotokollen vil bare de anonymiserte urin- og spyttprøvene bli sendt til utlandet for analyse (detaljer beskrevet tidligere) uten kobling til andre personopplysninger (f.eks. CPR-nummer, adresse, telefonnummer osv.).

Deltakerne vil ikke motta noen kompensasjon for sin deltakelse i studien.