Walking cadence (Schritte / min) und Intensität bei 21-40-Jährigen: CADENCE-adults

Die CADENCE-Adults-Studie ist die erste Kalibrierungsstudie, die einen ausgewogenen Stichprobenansatz nach Geschlecht und Alter anwendet, um heuristische Trittfrequenzschwellenwerte zu ermitteln, die mit einer zunehmenden genau definierten Intensität während des Gehens verbunden sind. Mit zwei verschiedenen Analysemethoden bestätigen wir, dass 100 Schritte / min eine vernünftige heuristische Schwelle ist, die mit einer absolut definierten moderaten Intensität (d. H. 3 METs) bei 21-40-Jährigen verbunden ist. Wir liefern auch weitere Beweise für zusätzliche Trittfrequenzschwellen im Zusammenhang mit inkrementeller MET-definierter Intensität bis einschließlich 130 Schritte / min als heuristische Schwelle im Zusammenhang mit 6 METs. Diese zusätzlichen heuristischen Werte sind wichtige Indizes, die für Zwecke der öffentlichen Gesundheit nützlich sind, um 1) verallgemeinerte trittfrequenzbasierte Gehempfehlungen und 2) Analyse und Interpretation von minimal verarbeiteten ambulanten Daten, die mit modernen tragbaren Technologien erhalten wurden, zu leiten.Heuristische Werte sind evidenzbasierte, praktische, gerundete Zahlen, die auf Beweisen beruhen, aber nicht unbedingt präzise sein müssen. Sie dienen als nützliche und leicht abrufbare mentale Abkürzungen und vermitteln schnell verallgemeinerte oder allgemein repräsentative Informationen, um Entscheidungen zu treffen. Ein einfaches Beispiel für einen heuristischen Wert für den täglichen Gebrauch ist die geschätzte Zeit, die benötigt wird, um zwischen zwei Städten zu fahren. Andere gängige Beispiele für heuristische Werte im Zusammenhang mit der öffentlichen Gesundheit sind „Essen Sie 5 Obst und Gemüse pro Tag“, „Seien Sie 30 Minuten / Tag aktiv“ und „Begrenzen Sie die Fernsehzeit auf 2 Stunden / Tag“. Es muss hier betont werden, dass heuristische Werte zwar evidenzbasiert und damit für Zwecke der öffentlichen Gesundheit geeignet sind, aber per Definition nicht individualisiert sind.

Wir haben den heuristischen Wert von 100 Schritten / min erstmals 2005 als Proxy-Indikator für moderate Intensität vorgeschlagen, basierend auf einem linearen Regressionsmodell des Laufbandgehens . Eine Reihe anderer Studien bestätigte anschließend diesen heuristischen Wert, obwohl Hinweise auf einen tolerierbaren Bereich interindividueller Variation anerkannt wurden. Bemerkenswerterweise waren diese Studien im Allgemeinen klein, umfassten überwiegend jüngere Proben, verwendeten nicht immer einen direkten Beobachtungskriteriumsstandard der Schrittzählung und verwendeten verschiedene analytische Ansätze. Dieser erste Artikel konzentrierte sich auf 21-40-Jährige aus der CADENCE-Adults-Studie stellt die bisher größte strukturierte Stichprobe nach Geschlecht und Alter dar, die einen direkten Beobachtungsstandard verwendet und sowohl Regressions- als auch ROC-Analysen verwendet, um evidenzbasierte, aber verallgemeinerte heuristische Trittfrequenzwerte zu ermitteln, die mit einer klar definierten moderaten und kräftigen Intensität verbunden sind. Die Schwelle von 100 Schritten / min für eine absolut definierte moderate Intensität wird für diese Altersgruppe weiterhin bestätigt. Die Stabilität dieser Heuristik über die Erwachsenenlebensdauer bis zu einem Alter von 85 Jahren wird weiterhin im Rahmen der CADENCE-Adults-Studie getestet, sobald die Datenerfassung abgeschlossen ist.

Bisher gab es drei Studien, in denen Werte gemeldet wurden, die mit einem heuristischen Wert von 130 Schritten / min in Verbindung mit 6 METs (d. H. Absolut definierter kräftiger Intensität) bei angeblich gesunden Erwachsenen übereinstimmen . Hierin waren die optimalen, absolut definierten Trittfrequenzschwellen für kräftige Intensität 129 und 120 Schritte / min, die unter Verwendung von Regressions- und ROC-Analysen identifiziert wurden. Beide Algorithmen sind allgemein akzeptierte Mittel, um Assoziationen zwischen unabhängigen und abhängigen Variablen zu bestimmen und Schwellenwerte festzulegen. Beide Analysen haben jedoch unterschiedliche Annahmen und daher unterschiedliche Einschränkungen. Regressionsmodelle können übermäßig von Ausreißern beeinflusst werden, während ROC-Kurven in einer Rangfolge organisiert sind. Durch die Einbeziehung beider Methoden bieten wir eine robustere Unterstützung für die hierin berichteten heuristischen Schwellenwerte. Vor diesem Hintergrund erhöht die Einstellung eines niedrigeren Schwellenwerts die Empfindlichkeit, verringert jedoch die Spezifität und den PPV; Das Gegenteil gilt für höhere Schwellenwerte. In Anbetracht dieser Kompromisse haben wir uns für eine endgültige heuristische Schwelle von 130 Schritten / min für eine absolut definierte Intensitätsintensität entschieden.

Die heuristischen Schwellenwerte von 100 und 130 Schritten / min zeigten eine gute bis ausgezeichnete Klassifizierung von absolut definiertem Gehen mittlerer und kräftiger Intensität mit einer Gesamtgenauigkeit (echte positive und echte negative Raten von > 85%). Darüber hinaus betrug für Personen, die ≥ 100 Schritte / min (~ 53,6–67,1 m / min oder ~ 2,0–2,5 mph; Tabelle 2) gingen, die Wahrscheinlichkeit (PPV), eine absolut definierte moderate Intensität zu erreichen, 91,4%. Für 130 Schritte / min (107,3 m / min oder ~ 4,0 mph) betrug die Wahrscheinlichkeit (PPV), eine absolut definierte Energieintensität zu erreichen, 70,7%. Dieser Wert ist weniger als ideal und kann durch die geringere Anzahl der Teilnehmer (n = 49) beeinflusst werden, die 6 METs erreicht haben. Diese Zahl spiegelt jedoch immer noch 65% des Teilnehmerpools wider, und der damit verbundene NPV von 95.8% deutete umgekehrt auf eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit hin, dass Personen, die mit < 130 Schritten / min gingen, eine Intensität < 6 METs hatten. Insgesamt spricht diese Evidenz für die Verwendung von 100 und 130 Schritten / min, die einer genau definierten ambulanten Aktivität mit mäßiger bzw. kräftiger Intensität entsprechen, als direkte Übersetzung von Empfehlungen der öffentlichen Gesundheit für die minimal gewünschte ambulante Intensität, die zur Erzielung von Gesundheits- und Fitnessverbesserungen erforderlich ist .

In der aktuellen Studie verwendeten wir ein absolut definiertes Maß für die Intensität (d. H. METs) im Gegensatz zu einem relativ definierten Maß für die Intensität (z. B.%VO2Reserve,% Herzfrequenzmaximum oder Herzfrequenzreserve ). Dieser Ansatz steht im Einklang mit früheren Studien, die bestimmt haben, Beschleunigungsmesser Aktivität zählen Schnittpunkte im Zusammenhang mit genau definierten moderaten und kräftigen Intensitäten , und auch mit US-Bundes-Richtlinien für körperliche Aktivität und das American College of Sports Medicine Position Stand, die ihre körperliche Aktivität Empfehlungen (für die öffentliche Gesundheit Anwendungen) mit METs (z. B. 500-1000 MET-min / Woche). Die Verwendung der absoluten Intensität ist jedoch möglicherweise nicht für alle Erwachsenen ideal, insbesondere für Personen, die älter sind oder ein niedriges Fitnessniveau haben, wobei ein Indikator für die absolute Intensität einen höheren Prozentsatz der maximalen Kapazität darstellt (im Vergleich zu einem jüngeren oder fitteren Erwachsenen) . Nur wenige Studien haben die Kadenz-Intensitäts-Beziehung unter Verwendung relativ definierter Intensitätsmaße untersucht, die für klinische oder andere Arten von individualisierten Anwendungen besser geeignet sind. Zum Beispiel Serrano et al., und Slaght et al. gemeldete Trittfrequenzschwellen von 115 ± 10 bzw. 114 ± 11 Schritten / min, verbunden mit 40% der VO2reserve. Darüber hinaus Pillay et al., fanden heraus, dass 122 ± 37 Schritte/min 60% der HRmax entsprachen, während O’Brien et al., berichtet, dass ~ 120-125 Schritte / min 40% METmax entsprachen, abhängig von der Modellierungstechnik und den im Modell enthaltenen Kovariaten (z. B. Höhe, Beinlänge). Die beobachteten Unterschiede zwischen diesen Trittfrequenzschwellen (unter Verwendung verschiedener relativer Intensitätsindikatoren) und den hierin berichteten (nicht definiert) spiegeln die Inkonsistenzen zwischen den implementierten Intensitätsdefinitionen wider. Im Gegensatz zu absoluten Intensitätsmaßen, für die in der Literatur Konsens darüber besteht, was eine moderate oder kräftige Intensität ausmacht (3 bzw. 6 METs) , scheint es weniger Konsens über eine relativ definierte Intensität zu geben . Unter Verwendung eines einzigen Beispiels von % HRmax wurde eine moderate Intensität als 64-76% HRmax , 55-69% HRmax und 60% HRmax definiert . Während die Verwendung eines Ansatzes zur relativen Intensität Stärken aufweist, insbesondere für klinische und andere Arten von individualisierten Anwendungen, gibt es auch Schwächen, z. B. die Notwendigkeit eines maximalen Fitnesstests, um relativ moderate und kräftige Intensitätsniveaus basierend auf individualisierten maximalen / maximalen VO2- oder HR-Werten festzulegen. Obwohl es möglich ist, Gleichungen zu verwenden, um% HRmax oder HRR zu schätzen , basieren solche Schätzungen auf Annahmen, die eine zusätzliche Fehlerquelle darstellen können. Tatsächlich gibt es keine allgemein akzeptierte HR-basierte Gleichung mit einem minimalen und akzeptablen Fehlerniveau (< 3 bpm) . Darüber hinaus können einige Gleichungen altersspezifisch (z. B. Åstrand ) oder geschlechtsspezifisch sein (z. B. Gulati et al., ), so dass bei der Anwendung dieser Gleichungen auf verschiedene Populationen Vorsicht geboten ist. Insgesamt macht dies solche Indikatoren der relativen Intensität für Anwendungen im Bereich der öffentlichen Gesundheit, einschließlich der Übersetzung von Richtlinien für körperliche Aktivität, wie sie derzeit ausgedrückt werden, weniger praktikabel . Zusammenfassend halten wir unseren Ansatz zur Verwendung einer genau definierten Intensität für angemessen und vertretbar angesichts der Konsistenz mit früheren Studien und mit Richtlinien für die öffentliche Gesundheit. Dennoch gehen wir davon aus, dass die zukünftige Forschung in der Lage sein wird, sich mit dem Nutzen und den Grenzen der Individualisierung zu befassen trittfrequenzbasierte Übungsvorschriften für klinische und individuellere Anwendungen (z., persönliches Training).Eine Innovation dieser Studie beinhaltet die Bereitstellung eines umfassenderen Satzes von inkrementellen Trittfrequenz-Intensitätsschwellen, einschließlich optimaler und heuristischer Trittfrequenzschwellen für die Zwischenwerte von 4 und 5 METs. Insbesondere neigten die Präzisionsschätzungen (Vorhersageintervalle für die Regression; Konfidenzintervalle für die ROC-Kurve) mit jedem zunehmenden Intensitätsniveau dazu, sich zu verengen, was auf ein größeres Vertrauen hindeutet, dass Personen, die mit höheren Trittfrequenzschwellen gehen, tatsächlich das gewünschte höhere Intensitätsniveau erreichen. Basierend auf den hier vorgestellten Werten ist der Schluss zu ziehen, dass ab 100 Schritten / min jede Erhöhung um 10 Schritte / min in etwa mit einer Intensitätssteigerung von 1 MET verbunden ist, was die Ergebnisse einer kleinen Vorstudie aus dem Jahr 2005 bestätigt . Basierend auf den optimalen Regressions- und ROC-Schwellenwerten (beide 112,5 Schritte / min), die 4 METs entsprechen, haben wir möglicherweise entweder 110 oder 115 Schritte / min ausgewählt. In Anbetracht unserer Definition einer heuristischen Schwelle (nicht nur evidenzbasiert, sondern auch praktisch nützlich) und des vollständigen Satzes von Trittfrequenz-Intensitätsschwellen, die hierin dargelegt werden, haben wir uns jedoch für 110 Schritte / min entschieden. Numerisch war dies mit einem Rückgang des PPV (8,3%) und einem Anstieg des NPV (4,6%) für dieses Intensitätsniveau verbunden. Bemerkenswerterweise sind diese Trittfrequenzschwellen, einschließlich der mit 6 METs verbundenen, alle im Bereich der Gehkadenzen für gesunde Erwachsene erreichbar; Der Übergang von Gehen zu Laufen erfolgt bei ~ 140 Schritten / min . Darüber hinaus haben wir in der aktuellen Studie bewusst die Kämpfe ausgeschlossen, bei denen 15 Teilnehmer zum Laufen übergegangen sind, sodass die hier vorgestellten Beweise ausschließlich aus der Gehtrittfrequenz stammen. Da das Gehen die am häufigsten gemeldete und am weitesten verbreitete Form der körperlichen Aktivität ist , verbessert dieser absichtliche Fokus den Nutzen dieses Satzes von Trittfrequenz-Intensitätsschwellen für die Anwendung in der Allgemeinbevölkerung erheblich.

In Bezug auf die Genauigkeit von Regressionsvorhersagen haben wir uns entschieden, Vorhersageintervalle (PIs) zu melden. Während Konfidenzintervalle häufiger gemeldet werden, PIs eignen sich eher für Regressionen von Datasets mit wiederholten Messungen, da sie nicht nur die Unsicherheit des tatsächlichen Mittelwerts der Grundgesamtheit berücksichtigen, aber auch die Gesamtstreuung der Daten. Aus diesem Grund erscheinen PIs im Vergleich zu Konfidenzintervallen breiter verteilt. Cadence PIs für 3 METs waren scheinbar groß (45,9-111,2 Schritte / min). Es ist wichtig zu beachten, dass wir absichtlich alle Gehkämpfe (z. B. ab 0,5 Meilen pro Stunde) einbezogen haben, um einen maximalen Bereich ambulanter Geschwindigkeiten zu berücksichtigen. Extrem langsame Geschwindigkeiten (z.B. 0.5 und 1.0 mph) kann als nicht ökologisch angesehen werden, da junge gesunde Erwachsene normalerweise nicht mit diesen langsamen Geschwindigkeiten laufen und wir beobachteten, dass unsere eigenen Teilnehmer Schwierigkeiten hatten, eine bequeme Ausführung dieser Geschwindigkeiten zu finden. In einer anderen Studie wählten gesunde junge Erwachsene (19-39 Jahre), selbst wenn sie angewiesen wurden, ‚ziemlich langsam‘ zu gehen, ein Tempo von 2,1 ± 0,4 Meilen pro Stunde . Wenn man die beiden langsamsten Gehgeschwindigkeiten ausschließt, die hier verwendet werden, nimmt die mittlere Trittfrequenz, die mit 3 METs verbunden ist, leicht ab (96,4 Schritte / min), aber was noch wichtiger ist, die PIs nimmt beträchtlich zu (72-114 Schritte / min).Während der Zweck dieser Analyse darin bestand, heuristische Trittfrequenz-Intensitätsschwellen bei 21-40-Jährigen unter Verwendung von Gruppenaggregatdaten zu ermitteln, erkennen wir an, dass eine interindividuelle Variabilität besteht und dass jede heuristische Schwelle eine begrenzte Genauigkeit in Bezug auf die Anwendbarkeit auf jede einzelne Person hat. Während wir den potenziellen Einfluss von Beinlänge und Geschlecht auf die Gesamtanpassung des Modells bei allen Teilnehmern berücksichtigten, änderten diese zusätzlichen Variablen die Modellvorhersage nicht (RMSE 0,68 ± 0,10 bzw. 0,69 ± 0,10 im Vergleich zu 0,68 ± 0.10 für das Basismodell). Darüber hinaus verbesserte die Hinzufügung der Beinlänge die Passform des Modells nur geringfügig (R2 = 0,85; im Vergleich zum Basismodell R2 = 0,84). Bemerkenswerterweise sagte das Regressionsmodell einschließlich der Beinlänge bei einer bestimmten Trittfrequenz nur einen Unterschied von 0,58 CM zwischen den Teilnehmern mit der längsten und der kürzesten Beinlänge voraus (95,5 cm vs. 65,7 cm). Wenn der BMI zum Regressionsmodell hinzugefügt wurde, änderte sich die Modellanpassung nicht (R2 = 0, 84), und es gab nur einen Unterschied von 0, 57 % bei den Vorhersagen für Teilnehmer mit dem höchsten und niedrigsten BMI (36, 9 vs. 19.4 kg/m2). Angesichts der begrenzten Änderung der Modellgenauigkeit beim Hinzufügen dieser zusätzlichen Faktoren hielten wir es für sinnvoll, nur die Trittfrequenz in das endgültige Modell aufzunehmen. Wir erkennen an, dass jede verbleibende Varianz der Intensität bei einer bestimmten Trittfrequenz besser durch andere Faktoren erklärt werden kann. Darüber hinaus haben wir in dieser Studie weder VO2peak noch VO2max gemessen und können daher keine Rückschlüsse auf die Fitness und ihre Auswirkungen auf unsere Studienergebnisse ziehen oder Trittfrequenzschwellenwerte angeben, die den relativen Intensitätsmaßen entsprechen. Es muss hier jedoch wiederholt werden, dass das Ziel der Festlegung trittfrequenzbasierter Schwellenwerte, die absolut definierten Intensitätsstufen entsprechen, darin besteht, klare Richtlinien mit wenig oder keiner zusätzlichen individuellen Information bereitzustellen. Schließlich erkennen wir auch an, dass die Trittfrequenz spezifisch für zweibeinige Bewegungsbewegungen ist und dass diese Schwellenwerte am besten auf Gehverhalten anwendbar sind, das charakteristisch rhythmisch, zielgerichtet, kontinuierlich und vorwärts durch den Raum fortschreitend ist.Trotz dieser Einschränkungen können Trittfrequenzschwellen, die mit einer genau definierten moderaten und kräftigen ambulanten Intensität verbunden sind, als wichtige heuristische Werte bei den Bemühungen zur Messung und Modulation des Gehverhaltens von Erwachsenen dienen und so den potenziellen Nutzen zeitgenössischer tragbarer Technologien erweitern, die Schrittzähl- und Trittfrequenzverfolgungsfunktionen bieten. Eine klare Anwendung dieser Trittfrequenzschwellen ist die Implementierung in Gehinterventionen. In unserer jüngsten systematischen Überprüfung identifizierten wir eine begrenzte Anzahl (n = 9) von Interventionsstudien, die ein trittfrequenzbasiertes Modell zur Modulation des Gehverhaltens oder Trittfrequenzschwellen zur Quantifizierung der körperlichen Aktivitätsintensität aus Beschleunigungsmessern und tragbaren Gerätedaten verwendet hatten. Basierend auf der geringen Anzahl von Studien und dem beobachteten damit verbundenen hohen Risiko für Verzerrungen kamen wir zu dem Schluss, dass es verfrüht war, ihre Ergebnisse zu synthetisieren. Rigoros gestaltete Gehinterventionsstudien, die diese Trittfrequenzschwellen zur Vermittlung und Bewertung des ambulanten Verhaltens nutzen, sind erforderlich, um die damit verbundenen gesundheitlichen Vorteile (z. B. Verbesserungen der aeroben Fitness, des Blutdrucks und des Blutzuckerspiegels, der Körperzusammensetzung) aufzuklären. Darüber hinaus sollte die zukünftige Forschung auch Möglichkeiten zur Individualisierung von trittfrequenzbasierten Intensitätsvorgaben (z. B. unter Verwendung von Indikatoren für die relative Intensität) untersuchen, ähnlich wie Slaght et al. und die Intensität auf vorhersehbare Weise zu modulieren (z. B. die Manipulation der Kadenz mit rhythmischem auditivem Cueing).