Validering av objektivt och subjektivt uppmätt fysisk aktivitet mot energiförbrukning hos äldre vuxna

Bakgrund

Fysisk inaktivitet har uppskattats orsaka 5,3 miljoner dödsfall per år globalt och identifieras som en av de viktigaste modifierbara riskfaktorerna för kroniska sjukdomar, funktionsnedsättning och funktionshinder. För att korrekt identifiera och studera fysisk inaktivitet i ålderdom är tillförlitliga bedömningsverktyg avgörande i både forskning och kliniska miljöer.

De senaste tekniska framstegen inom bärbara aktivitetsmonitorer har lett till ett växande antal stora, befolkningsbaserade studier som använder accelerometrar för att mäta fysisk aktivitet, stillasittande beteende (i termer av total volym, intensitet och mönster) och sömn bland äldre vuxna. Den breda användningen av accelerometrar medför dock också utmaningar när man jämför resultaten mellan olika studier som använder olika märken och modeller, olika bedömningsprotokoll (t.ex. anatomiska platser, provtagningsfrekvens), databehandlingsprocedurer och rapportera olika utfall. Olika accelerometerinställningar (dvs. varumärke, modell, kroppsposition, initialiseringsprotokoll, etc.) kan utmana tolkningen av hälsoförbättrande effekt av fysisk aktivitet och skadlig effekt av stillasittande beteende helt enkelt på grund av metodologiska problem.

Accelerometrar mäter acceleration, definierad som förändringen i hastighet över tiden (Δv/t), som kvantifierar rörelsens volym och intensitet. Dessutom är acceleration en vektorstorhet med komponenter av storlek och riktning, som kan användas för att identifiera accelerometerns position i förhållande till gravitationen. Därför kan accelerometer också användas för att särskilja hållning (t.ex. sittande, stående, liggande) beroende på placeringsplatsen.

Eftersom råa accelerationssignaler är svåra att tolka, "översätts" de vanligtvis genom kalibreringsstudier till fysiologiska resultat (t. energiförbrukning, syreförbrukning) eller beteendekategorier (t.ex. sitta, gå, springa). Genom regressionsmodellering producerar kalibreringsstudier ofta punktuppskattningar av energiförbrukning från accelerometerräkningar eller etablerar ett intervall av accelerometerräkningar för olika fysiska aktivitetsintensitetsnivåer. Detta intervall av accelerometerräkningar kallas "cut-points" för olika intensiteter av fysisk aktivitet.

Före användningen av accelerometrar har fysisk aktivitet och stillasittande beteende i första hand utvärderats med frågeformulär. Även om omfattningen av accelerometerstudier växer snabbt anses frågeformulär fortfarande vara en viktig bedömningsmetod vid bedömning av fysisk aktivitet och stillasittande beteende i storskaliga studier. Vissa accelerometrar och frågeformulär har validerats genom objektivt uppmätt energiförbrukning. Men för frågeformulär om fysisk aktivitet är validiteten mot objektiva metoder (t.ex. accelerometri, pulsmätare och dubbelmärkt vatten) visade sig vara måttliga i bästa fall och mycket få valideringsstudier fokuserade på äldre vuxna. För att överbrygga och tolka data från frågeformulär till accelerometrar bland äldre vuxna, finns det ett behov av att validera befintliga frågeformulär om fysisk aktivitet och stillasittande beteende med energiförbrukning i denna population.

Energianvändning har tidigare använts för att validera accelerometrar och mätvärden från frågeformulär för fysisk aktivitet. Ändå förblir flera frågor olösta: (1) trots att korrelationen mellan dessa metoder har rapporterats vara hög i få studier, är överensstämmelsen generellt låg, särskilt i populationer med förändrade metabola tillstånd såsom fetma och överviktiga individer; (2) medan den totala volymen av fysisk aktivitet är ett tydligt mått som förmodligen är positivt korrelerat med den totala dagliga energiförbrukningen, kan intensiteten av fysisk aktivitet hos äldre vuxna påverkas av ett antal fysiologiska bestämningsfaktorer såsom kardiovaskulär och neuromuskulär funktion, inflammationsstatus och undernäring. Vilometabolisk hastighet (RMR) och maximal fysiologisk kapacitet (t.ex. maximal syreuppdatering (VO2 max) minskar vanligtvis med åldern, vilket kan vara särskilt viktigt eftersom samma dagliga aktiviteter sannolikt skulle vara "intensivare" för en äldre person jämfört med en yngre person; (3) trots att många aktivitetsövervakare tillhandahåller liknande mätvärden (t.ex. antal/minuter), kan den fysiologiska implikationen vara mycket olika beroende på vad sådana mätvärden står för. Till exempel, trots att utsignalen från accelerometrar placerade på handleden och på höften kan vara identiska (antal/minuter), kan accelerationens olika storlek ha ett helt annat fysiologiskt samband när de bedöms med fysiologiska mätvärden (t.ex. energi, syreupptag). Sådana olika fysiologiska effekter beroende på den anatomiska placeringen av accelerometrar kräver en rigorös harmonisering av metrik från accelerometrarna i kombination med energiförbrukning i representativa aktiviteter vid olika intensiteter.

Hittills är valideringsstudier med accelerometrar som bärs på flera kroppspositioner få och inte alla studier använder energiförbrukning som referens. Ett sätt att reda ut den fysiologiska innebörden av fysisk aktivitet och stillasittande beteende är att förankra accelerometerns utdata till objektiva mätningar av fysiologisk kapacitet såsom VO2 max, syreupptagningsförmåga under semi-standardiserade aktiviteter som utförs i självvald takt och total energiförbrukning under fritt liv. villkor som samlats in under en representativ tidsperiod. Detta kommer att bidra till en djupare förståelse och korrekt tolkning av accelerometerdata bland äldre vuxna som bor i samhället och att ge mer specifika accelerometribaserade rekommendationer för fysisk aktivitet, särskilt för den äldsta befolkningen.

Mål

Syftet med denna metodologiska studie är att:

1. utveckla höft-, handleds-, lår- och lågryggsburna accelerometerskärvärden för olika intensiteter av fysisk aktivitet baserat på energiförbrukning under semi-standardiserade dagliga sysslor för 80+-åringar.
2. validera accelerometri vid handled, höft, lår och ländrygg för att uppskatta energiförbrukningen under fria levnadsförhållanden, mätt med guldstandarden för energiförbrukning, dubbelmärkt vatten (DLW).
3. validera befintliga frågeformulär för fysisk aktivitet och stillasittande beteende mot guldstandarden för energiutgifter (DLW) under fria levnadsförhållanden hos 80-åringar.

Rekryterings- och datainsamlingsrutiner

Utredarna kommer att genomföra en tvärsnittsstudie med två sätt för datainsamling: 1) i laboratoriet; och 2) i fält. Deltagarna kommer att rekryteras genom två vägar: 1)(Pathway A) inbjudna personligen under rutinmässiga förebyggande hembesök som utförs av Odense kommun; (Vägväg B) eller 2) inbjudna genom ett brev till samhällsboende äldre medborgare som bor i Odense kommun. De som visar intresse för att delta får sedan detaljerad skriftlig information om projektet och bjuds in till en medicinsk screening efter att ha skrivit på ett informerat samtycke. Hela testproceduren kommer att sträcka sig över 14 dagar eftersom urinprover för DLW-metoden behövs på dag 1 och dag 14. Däremellan kommer deltagarna att bjudas in att delta i ett för labbtest för att mäta energiförbrukning under semi-standardiserade funktionsuppgifter.

Statistiska överväganden och datahantering En detaljerad datahanteringsplan kommer att följas vid insamling, inmatning och analys av data. På laboratorieundersökningsdagen kommer alla mätapparater att synkroniseras innan mätningen påbörjas.

Provstorlek Om vi ​​antar att olika accelerometrar kan fånga samma fysiska aktivitetsbeteende, i ett test för överensstämmelse mellan två bedömare med hjälp av Kappa-statistiken, uppnår en provstorlek på 95 försökspersoner 80 % kraft för att detektera ett sant Kappa-värde på 0,70 när det finns 3 kategorier med frekvenser lika med 0,01, 0,20 och 0,79. (representerar uppskattad procentandel av tiden som spenderas i måttlig till kraftig aktivitet, lätt aktivitet och stillasittande beteende i denna population). Denna effektberäkning är baserad på ett alfa på 0,05.

Skapande av en forskningsbiobank

En forskningsbiobank (blod-, urin- och salivprover) kommer att skapas för det beskrivna projektet. Blodproverna kommer att förstöras senast 5 år efter projektets slut. Blodprover kommer att tas vid universitetets (SDU) lokaler. En auktoriserad sjuksköterska eller biomedicinsk laboratorieforskare kommer att ansvara för att ta blodprover från deltagarna. Biobanken kommer att förvaras på SDU. Totalt kommer 8 urinprov att tas från varje deltagare under hela projektperioden. Urinprov kommer att frysas och skickas till USA för analys. Urinproverna kommer att anonymiseras och förvaras i forskningsbiobanken fram till projektets slut, då proverna kommer att förstöras. En utbildad projektpersonal kommer att ansvara för att samla in urinprover från försökspersonerna. I detta protokoll fungerar Syddanmarks Universitet som kontrollant av det biologiska material som samlas in (urinprover). Databehandlingsavtal kommer att träffas mellan SDU och University of Wisconsin, USA; och mellan SDU och University of California, Berkeley. Den amerikanska processorn ska följa dansk lag som reglerar skydd av personuppgifter.

Etiska betänkligheter

Forskningsverksamheten i denna studie kommer att genomföras i enlighet med Helsingforsdeklarationen. Alla försökspersoner kommer att få broschyrer från National Committee on Health Research Ethics angående personliga rättigheter vid deltagande i ett hälsoforskningsprojekt och aspekter att överväga innan de beslutar sig för att delta. Denna studie kommer att involvera äldre vuxna, som anses vara utsatta individer. Det är viktigt att erkänna och respektera deltagarnas autonomi, det vill säga att de själva måste kunna bestämma sitt deltagande i studien med rätt att dra sig ur när som helst. Dessutom kommer en kommunikationsstrategi som är lämplig för denna befolkning att tillämpas för att förebygga risker för att öka sårbarheten och stigmatiseringen av äldre vuxna.

Detta projekt kommer att generera värdefull och ny kunskap om hur man objektivt mäter fysisk aktivitet mätt med olika accelerometrar på samma individ korrelerar med energiförbrukning bland +80-åriga medborgare som bor i samhället; och om dessa mönster skiljer sig beroende på proteinnivå. Dessa kunskaper som kan användas för att optimera och målinrikta de förebyggande och behandlingsstrategier för undernärda äldre vuxna erbjuder därför en fördel för den enskilda äldre vuxen och för hälso- och sjukvårdssektorn. Utredarna menar alltså att nyttan av studien är större än de begränsade obehag som kan följa med deltagandet. Ämnen omfattas av den danska patientförsäkringsföreningen och kan därmed få en försäkring om ekonomisk ersättning ifall någon skada uppstår under deltagande i forskningsprojektet. Denna information kommer att ges till deltagarna både muntligt och skriftligt (i broschyrerna från National Committee on Health Research Ethics) under rekryteringen.

Alla personuppgifter kommer att anonymiseras och hanteras med full konfidentialitet i enlighet med lagen om behandling av personuppgifter. Förfarandet för behandling av personuppgifter kommer att rapporteras till den danska dataskyddsmyndigheten i Syddanmarks Universitet. I detta studieprotokoll kommer endast de anonymiserade urin- och salivproverna att skickas utomlands för analys (detaljer beskrivna tidigare) utan koppling till några andra personuppgifter (t.ex. CPR-nummer, adress, telefonnummer etc.).

Deltagarna kommer inte att få någon ersättning för sitt deltagande i studien.