强度和精度测斜仪输出的三个活动监视器识别久坐行为和体育活动

文摘

目的。检查的准确性强度和测斜仪输出的三个身体活动监测在各种久坐和体育活动。方法。36个参与者穿三个体育活动监视器(GT1M长短,GT3X +长短,和StepWatch)而完成久坐不动的(使用电脑,躺着,坐着看电视,坐在和静止)光(7.0英里每小时每小时1.0英里的散步,骑车,骑车15.0英里)强度活动控制设置。精度对正确分类为每个监视和阈值强度进行评估。GT3X +测斜仪精度函数(GT3X +包括)正确地识别解剖位置也被评估。协议比例直接观察和监控记录时间久坐行为和光强度检查。结果。所有显示器使用阈值准确地确定行为和60%的低强度的80%以上步行时间基于强度输出。StepWatch是最准确的探测骑车时间,但无法检测到踏板的工作负载。GT3X +包括准确识别解剖位置在所有活动的70%,但在区别不同强度的活动限制。结论。我们的研究表明,所有三个监测精确测量最久坐和体育活动虽然选择监视器应该基于一些具体的需求。

1。介绍

缺乏身体活动是全因死亡率的首要原因(1),已被确认为最重要的一个公共卫生问题的21世纪2]。缺乏身体活动传统上被认为是缺乏身体活动到强的层面上,错误地结合了个人花大部分时间从事久坐行为和体育活动。

久坐行为被定义为这些活动不增加能量消耗大大高于休息(即水平。,1.0 - -1.5代谢当量(大都会)[3等),包括活动(0.95大都会)睡觉,躺下(1.0 - -1.3大都会),坐看电视(1.3大都会),光坐在电脑前做办公室工作(1.5大都会)和静止悄悄地(1.3大都会)4]。低强度体育活动被描述为活动导致能量消耗的1.6 - -2.9大都会如散步低于2.0英里每小时(2.0大都会),烹饪食物(2.0大都会),和洗碗(1.8大都会)(4]。

最近的研究已开始探索更深入具体与长期久坐行为相关的健康影响。例如,1958年一个横断面研究老年男性和女性居住在澳大利亚,自我报告的时间和看电视时间坐都与代谢综合征的风险增加(5]。在相同的子样品研究(),客观地衡量久坐不动的时间(通过加速度计)被发现独立增加腰围和代谢性疾病的风险6),而更多的优惠在久坐时间实益腰围,体重指数(BMI)、甘油三酯和2 h血浆葡萄糖(7]。一致地,客观地评估久坐不动的时间(通过身体活动监视器)也一直在增加生物标志物的慢性疾病(如BMI、腰围、c反应蛋白、空腹胰岛素和内稳态模型评估胰岛素抵抗)在绝经后妇女的样本8]。最近的证据表明取代30分钟/天的时间与低强度体力活动与更好的身体健康和整体健康(9)强调了需要有一个全面的理解之间的差异和低强度的活动。

而积累的证据暗示减少久坐的时间作为干预的目标,仍有分歧,久坐行为测量的最佳实践。虽然身体活动测量方法已经变得更加成熟,久坐行为测量方法落后。早期的努力估计使用自我报告的措施,久坐不动的时间是评估的关键人口趋势和公共卫生干预措施的有效性。然而,自我报告的措施往往是有限的在其准确性由于自我报告的偏见和经常不针对所有久坐行为(10]。此外,许多自我报告措施的久坐不动的时间专注于特定的活动,比如看电视时间,限制结果的解释(10]。

客观的措施,比如身体活动监测,传统上被用来衡量light-to-vigorous强度的体力活动,提供的功能,也可以用来测量久坐行为。例如,随着技术的发展,新的身体活动监测变得可用,有独特的特性(如位置、软件分析功能,测斜仪,等等),这可能允许更好的久坐行为评估。然而,不同的身体活动监视器也有独特的局限性和标准化程序仍在发展。例如,还有分歧关于适当的阈值计算久坐行为。

两个身体活动监测,广泛用于日期包括StepWatch身体活动监控(美国Orthocare创新、Mountlake阶地、清洗)和基于重力感应的长短活动监控(美国佛罗里达州彭萨科拉LLC长短,)。长短一直在个加速器的前沿技术,开发了多个模型的身体活动监测包括此前证明(11- - - - - -14单轴GT1M和最近的三轴GT3X +模型,具有独特的功能,其中一些还没有被广泛测试。

基于重力感应的长短活动监视器的有效性的证据评估水平的强度到高强度的体育运动提出了(11- - - - - -14],但有限的研究已经检查的有效性进行评估的久坐不动的行为。马修斯等人应用< 100 /分钟的阈值进行基于重力感应的活动监视器很大代表性从2003 - 2004年的“全国健康和营养检查调查”数据集来表示久坐行为。该研究的作者报道,参与者花了55%的时间(约7.7小时/天)从事久坐行为(15]。GT1M最近还显示了显著相关,但与自我报告的适度久坐的活动(看电视(电视)、计算机使用、阅读、社交、运输和爱好,和总结测量(总久坐时间))在48老年人(16]。

的tri-axis长短GT3X +基于重力感应的活动监视器提供了一个独一无二的结合这两个向量大小计算,允许身体活动强度测量的三个独立的飞机,和测斜仪的功能,允许识别的解剖位置(例如,躺着,坐着,站)。Kozey-Keadle等人最近报道之间的关联直接观察久坐不动的分钟和久坐不动的分钟使用100计数/分钟从GT3X阈值为0.62。他们的研究结果表明,阈值为150 /分钟计数提供了一个更好的久坐行为评估,相对于直接观察(17]。然而,到目前为止,GT3X +矢量大小和测斜仪的有效性函数区分久坐和光照强度活动还没有被证明。

StepWatch身体活动监视器是戴在脚踝,而不是长短的臀部位置,使可能的差异测量久坐和体力活动行为的能力。StepWatch的准确性和有效性的证据证明,已经能够在实验室设置测量控制行走行为和评估能量消耗(18,19),尽管StepWatch的能力区分久坐不动,光和中等强度的活动也是未知的。

目前,很少有有效的客观评估久坐行为的措施。需要测试的准确性提供体育活动监控的能力准确区分体力活动强度的光谱。因此,本研究的主要目的是检查的准确性的强度输出三个体育活动监控(GT3X + GT1M, StepWatch)久坐行为测量和体育活动控制设置。次要目的是检验的测斜仪输出的准确性GT3X +监控解剖位置的测量。我们预期这三个显示器是准确测量久坐活动控制设置。我们还预期差异准确测量骑车活动的监控光和中等强度的不同位置(髋关节和踝关节)的三个身体活动监视器。预计这项研究的发现将为选择合适的监控提供研究人员指导行为和低强度的测量活动在未来的研究。

2。材料和方法

2.1。主题

36健康,大学生成年人(年龄=年;体重指数=公斤/米²;55%女性)招募参与(见表1),完成所有的研究需求。包括样品的BMI的范围从19.7到39.1公斤/米²有30.5%的样本归类为超重/肥胖。完成这项研究被定义为穿三个体育活动监视器在连续六次活动控制设置。参与者没有任何流动的限制会阻止他们参与活动连续八分钟。参与者不补偿参与这项研究。实验协议是大学和医学中心的机构审查委员会批准在作者的机构,从每个参与者自愿的知情同意了。

2.2。实验设计

所有的测试进行了评估在2011年的3月和4月。知情同意后,参与者被要求参加一个60分钟测试会话。在这次会议期间,参与者们被要求完成一系列连续六次活动(即不同在这两个运动。,没有运动,散步和骑车)和解剖位置(即。,躺着,坐着,站)。活动确定为久坐或光强度根据最近的身体活动纲要(4):(1)仍然躺,双腿伸直,平放于回到水平位置(大约0.9大都会);(2)放松但直立坐在椅子上看电视时脚在地板上(约1.0大都会);(3)放松但直立坐在椅子上,脚在地板上同时使用一台计算机(估计1.5大都会);(4)站立,而完全仍然(估计1.2大都会);(5)50岁走路非常慢步骤/分钟约1.0英里(约2.0大都会);磁阻(6)踩踏踏板运动机(MagneTrainer;三维创新,LLC格里历,CO)在一个缓慢(7.0英里/小时;)或自我选择的速度(记录意味着= 15.0英里/小时;)。在这项研究中使用的活动被选出来代表一系列活动(久坐不动的躺着骑自行车低强度),通常表现在独立生存的环境(躺着,看电视,使用电脑和行走),但明显在这两种不同运动(无运动与步行和骑自行车)和解剖位置(躺着,坐着,站)。

行走在一个节拍器设定在50个步骤/分钟和参与者观察走在这个速度。所有的参与者被要求以恒定的速度由踏板MagneTrainer速度计。参与者骑在自我选择的速度被要求确定一个“舒适”踏板速度在前两分钟,保持速度,剩下的活动。脚踏机器的阻力位骑车观是一致的。两个踩踏的频率的强度被证实为光强度心率和评级的基础上认为努力(RPE)数据与试验样品()的参与者的年龄相仿(23.5年)研究样本。

每个活动持续了八分钟时间在每个活动两分钟的休息时间。所有的参与者被要求完成每一个任务在同一解剖位置。解决协议富达(即。,to ensure 100% time participants spent in each activity was true to the activity), activities were observed directly and the first and last minute of each activity were removed from analyses leaving six minutes for each activity.

允许由多个评估,分析相同的活动参与者完成了六个活动戴着三个不同的身体活动监视器:(1)GT3X +长短;(2)GT1M长短;(3)StepWatch。这三个显示器是故意测试比较不同位置的多个显示器(髋关节和踝关节)和功能(例如,一步,个加速器,和测斜仪)希望增加知识基于特定监控最适合测量特定的久坐不动和体育活动。例如,许多身体活动干预研究鼓励步行(20.)当别人鼓励骑自行车21]。是很重要的,研究人员选择客观监测最准确评估被提升或测量的主要活动。参与者戴着两个显示器长短带在左或右臀部和StepWatch左或右脚踝。所有三个监视器的位置抵消导致同等数量的参与者穿每个监控身体的左右。

StepWatch初始化是基于参与者的自我报告的高度和每分钟记录的步骤。GT1M监视器在秒初始化时代和集成的60秒时代计算每分钟计数与StepWatch保持一致。GT3X +监控初始化在30赫兹的频率和数量/分钟然后计算与其他两个显示器保持一致。低频扩展(纤维变性时没有选择初始化GT3X +。分钟花在六个不同的活动被隔开每个监控允许为特定监控/活动分析。概要文件被创建来计算的总分钟数的六分钟正确记录是久坐行为(躺着,坐着看电视,坐在电脑和打字,和静止)或光强度(在1.0英里每小时,慢慢地踩在7.0或15.0英里/小时)。

的阈值用于每个监控提供了表2。久坐不动的阈值用于StepWatch(零)是基于提供的推荐产品制造商(StepWatch)。光的阈值-(1-45步骤/分钟)和温和(46 +步骤/分钟)强度身体活动用于StepWatch是基于以前的工作,展示了中等强度步速率范围从90 - 113步/分钟根据身高和步幅(22,23]。

基于结果Kozey-Keadle et al .,(即两个不同的阈值。,<100 counts/minute and <150 counts/min) were used for calculating sedentary time from the GT1M (GT1M100, GT1M150) and GT3X+ (GT3X+100, GT3X+150) monitors [17]。每分钟计数收集从GT1M的单轴和矢量大小GT3X +显示器。没有阈值为GT3X +建立了久坐不动的。先前建立的阈值上开发GT1M [15,17)被用来分类活动光或中等强度GT1M和GT3X +显示器。

GT3X +测斜仪功能(GT3X +包括)是检测(即它能够准确地识别解剖位置。,lying down, sitting, and standing) during the six activities, which is not a direct measure of the intensity of the activity. Manufacturer recommendations were followed to categorize each minute of activity into an anatomical position (i.e., 1 for standing, 2 for lying down, 3 for sitting, and 0 for nonwear).

2.3。统计分析

有效性的活动监视器/阈值检查通过比较monitor-recorded时间(总分钟6分钟)编码为久坐行为,光强或中等强度准则的直接观察。GT3X +包括函数,有效性检查通过比较监视器记录时间(总分钟6分钟)编码的躺着,坐着,站着和/或non-wear准则的直接观察。具体来说,比例之间的协议被定义为百分比协议标准测量观察到的强度或解剖位置分monitor-recorded强度或解剖位置分钟。均值的95%置信区间计算分钟6分钟强度和解剖位置的正确编码。意义决定根据张成的95%置信区间的标准6分钟正确。分钟的久坐行为均方根误差(躺着,坐着看电视,使用电脑,坐在、站)和体育活动(7.0英里每小时每小时1.0英里的散步,骑车,骑车15.0英里)编码正确的6分钟计算强度和测斜仪输出。而统计分析进行分钟,数据报告为每个强度/解剖位置的时间编码的百分比。

3所示。结果

示例包括健康,大学生正常的成年人obese-weight状态(BMI范围= 19.7 - -39.1公斤/米²)和一个大约甚至性别分布(见表1)。参与者主要是白人(69.4%)或黑色/非裔美国人(19.4%)和大多数非西班牙裔(68.0%)。

当检查分钟正确认定为久坐不动的,所有三个身体活动监测准确识别超过80%的久坐不动的活动(躺着,坐着看电视,使用电脑,坐在和静止)作为久坐的久坐不动的使用多个阈值行为(见图1、表3)。

当检查分钟正确认定为光强度,所有三个显示器/阈值准确地确定至少70%的步行分钟的光强度除了GT1M150 (60.7%)。StepWatch是最准确的识别缓慢步行时间为光强度的88.8%,而GT1M150是最不准确的协议(60.7%)。骑车活动,StepWatch是唯一监测准确记录超过半数的骑车时间在7.0英里(54.4%)和15.0英里每小时(100%),“nonsedentary”。然而,45.6%的骑车时间在7.0英里是错误编码为久坐和60.8%的骑车时间在15.0英里StepWatch错误编码为中等强度。

GT3X +正确的测斜仪功能确定解剖位置介于60.6和66.7%的时间(见表四久坐的活动4)。GT3X +也包括准确地确定照度步行时间的站71.8%,有85.1%的骑车在每小时7.0英里的坐着,和74.5%的踩在每小时15.0英里的坐着。所有久坐和体育活动,GT3X +包括编码少于14.3%的都穿时间零个或“non-wear”。

均方根误差为分钟正确编码为久坐行为和体育活动展示在表5。均方根误差是GT1M150最低(0.07)和最高GT3X + 100监控(0.86)在久坐行为而均方根误差是GT1M150最低(2.10)和最高StepWatch监控(3.33)在体育活动中。均方根误差一直大体育活动比久坐不动的行为在所有显示器的亮度输出。均方根误差在解剖位置正确地识别分钟是在久坐行为比低强度的活动GT3X +测斜仪功能(见表5)。

4所示。讨论

本研究的结果支持StepWatch GT1M,和GT3X +身体活动监测准确措施基于强度的时间久坐不动的输出等活动中躺着,坐着看电视、使用电脑,和站仍在控制设置。当比较正确编码的平均精度四久坐行为在所有显示器/阈值,GT1M监视器是最准确的,当使用< 150 /分钟阈值(平均99.2%),其次是GT1M在< 100阈值(平均98.4%),StepWatch(平均96.2%),GT3X +矢量大小在< 150阈值(平均90.1%),GT3X +矢量在< 100级阈值(87.0%)。在统计学意义时常常发现比较monitor-recorded乘以100%的准确率的标准,这样的结果进行解释时应特别谨慎。微小的差异往往是由于大样本大小和小样本统计上显著的变化。例如,监视非常精确的识别一个特定的强度确定活动代码没什么变化。活动由监视器记录之间的协议和直接观察标准措施为研究人员提供了一个指南试图选择最好的衡量久坐不动的时间。总的来说,这些发现支持所有三个体育活动监视器的使用评估时间久坐与100年和150年的小差别阈值计数/分钟。

所有三个显示器似乎也相当准确识别缓慢行走在每小时1.0英里的体育活动。除了GT1M使用150 /分钟阈值时,所有监控/阈值准确地确定了超过70%的光强度缓慢的步行时间。看来GT1M不准确使用< 150 /分钟时阈值区分行为和低强度的活动。然而,这个例子说明了一个重要的点,测量的身体活动强度取决于所选阈值和研究人员应该意识到有一个权衡使用这样的阈值。例如,当比较两个阈值用于区分久坐和体育活动(< 100 < 150 /分钟)GT1M GT3X +,看来,久坐不动的定义扩大到所有活动在150 /分钟增加协议百分比略久坐活动的监控与先前的研究一致(17]。具体来说,GT1M和GT3X +监控准确确定平均99.2%和90.1%的久坐不动的分钟使用150 /分钟的阈值时,分别。

百分比协议识别步行作为GT1M低强度下降了10%在使用150 /分钟阈值与100 /分钟阈值相比,虽然协议GT3X +百分比是几乎相同的阈值。因此,改变活动计数阈值的影响可能是在一个时间的准确性强度类别(例如,久坐不动的)的提高,识别时间的准确性在邻近的类别(例如,低强度)是牺牲。此外,有可能是特定阈值的准确性取决于其他因素,如肥胖水平,这些潜在的影响应该探索。

此外,特定于显示器长短,久坐不动的测量时间也依赖于特定的特性,如低频扩展(纤维变性,旨在拓宽低频范围的数字带通滤波器允许更敏感的检测运动。虽然纤维变性是不启用在目前的研究中,GT3X +似乎更敏感比单轴GT1M运动。这表明,对于久坐行为可能适合不同的阈值两个显示器。基于目前的发现似乎100 /分钟更适合GT1M,而150 /分钟计数提供了更准确的识别行为和低强度活动比GT3X + 100 /分钟阈值。这些发现符合Kozey-Keadle et al(最近的发现17]。

当检查踏板活动,与我们的假设一致,ankle-worn StepWatch是唯一监控识别nonsedentary骑车时间的一半以上。这让直观监控长短都戴在臀部和过去的研究已经证实waist-mounted计步器开始下肢骑车活动更敏感比ankle-worn显示器如StepWatch [24]。尽管StepWatch能够拿起比长短踏板活动监视器、StepWatch只能代码强度基于踏板的速度而不是工作负载。这是说明在当下研究的大强度识别两个踏板之间的利率差异的7.0和15.0英里每小时进行低电阻。这些发现表明,尽管ankle-worn StepWatch可能是最准确的测量三个显示器的低强度骑车活动,大部分时间骑车在15.0英里不准确编码为中等强度,而大部分骑车时间编码为久坐行为是在7.0英里的不准确。鼓励研究人员补充StepWatch数据与另一项措施的强度,如心率或评级被认为发挥(RPE)更好的区分行为和低强度的行为。

在评估的准确性GT3X +测量包括在每个时间的三个解剖位置(例如,躺着,坐着,站),我们的研究结果表明,测斜仪准确识别解剖位置超过60%的时间在久坐行为。我们的研究结果表明,测斜仪函数更精确识别正确的位置在久坐不动的坐着和站着的活动和不准确测量时间躺着比先前报道(25]。此外,测斜仪函数更精确识别正确的解剖位置在体育活动中协议(71.8 -85.1%)比在久坐的活动。似乎更运动的测斜仪是最准确的时期似乎导致更少的时间编码为“non-wear”。

而测斜仪提供了独特的功能,它允许区分时间不同解剖位置,人员时应谨慎使用这个特性。例如,当使用的强度输出GT3X +在骑车时,超过一半的时间不准确认定为久坐而测斜仪准确识别超过74%的同时,“坐”。控制设置,研究人员可以很容易地确定这次骑车的时间了和代码nonsedentary但使用这样的显示器时,没有额外的测量强度,如心率监视器,研究者将没有办法确定是否这个时间久坐或nonsedentary。这是在目前的研究进一步阐述当比较静止的时间和时间慢慢站立和行走。GT3X +强度输出准确地识别这些倍久坐不动的光强度,分别,而测斜仪功能无法区分这两种不同的活动。总之,看来,如果研究人员感兴趣的是使用测斜仪的输出来确定解剖位置在久坐行为,我们的数据显示,测斜仪功能只确定了大约三分之二的时间在正确的解剖位置。因此,进一步的工作是需要确定一个适当的方式使用强度和测斜仪输出GT3X +的组合。

目前的研究也有一些局限性。首先,给出的结果是有限的样本相对精益的成年人。结果也局限于久坐和体育活动完成的类型和位置参与者在完成每个活动。例如,坐着的时候使用电脑,参与者被要求坐直在椅子上用脚平放在地板上。虽然这是一个可能的位置一个人坐在在使用电脑,不同的结果可能会发现如果一个人坐在不同的位置。这项研究还限于向量大小阈值用于估计久坐时间GT3X +监控。目前,没有久坐行为向量大小阈值建立,但根据我们的研究结果,100年和150年数/分钟似乎为研究活动提供类似的结果。

5。结论

总的来说,这三个体育活动监视器测试在这项研究似乎准确地识别时间久坐行为和从事缓慢行走控制设置在使用强度的输出。然而,监视器之间差异出现在测量开始下肢骑车时间ankle-worn StepWatch是最精确的,但仍然无法评估限制踏板阻力。GT3X +包括似乎准确地识别解剖位置在70%的久坐不动和体育活动虽然这特性也是有限的能力区分活动类似的解剖位置,但不同的强度。建议研究人员感兴趣的测量和低强度时间使用监视器与特定的功能,最适合目标活动。

确认

作者要感谢Caryln Diaz,马洛里Peavler,恩典安妮·爱德华兹,尼古拉斯·Boerio马洛里克拉克,和哈德利孔雀,东卡罗来纳大学人体运动学系的学生,协助完成这项研究。

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