CC BY
46
КАРДИОЛОГИЯ
IVh
МЕДИЦИНСКИЙ
АЛЬМАНАХ
УДК 612.173.3.087.1
ПЕРВЫЙ ОПЫТ ИЗУЧЕНИЯ ЭНЕРГОТРАТ
С ПОМОШЬЮ 3D-АКСЕЛЕРОМЕТРИИ (ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ СООБЩЕНИЕ)
М.В. Кувшинов1, Ю.О. Пестова1, Р.С. Рахманов1, А.В. Васильев2,
1ФГУН «Нижегородский научно-исследовательский институт гигиены и профессиональной патологии»,
2ГУ «Научно-исследовательский институт питания РАМН», г. Москва
Кувшинов Михаил Валерьевич - e-mail: kuvshinovmv@npods.ru
С использование 30-акселерометров оценили энерготраты работающих с низкой физической активностью. Способ оказался не приемлемым для лиц с «сидячим» характером работы, что вызывает необходимость его валидации при параллельном использовании референс-методов, например, непрямой калориметрии.
Ключевые слова: энерготраты, оценка, 30-акселерометрия.
Energy expenditure of workers with low physical activity was evaluated with the use of 3D-accelerometers. This method turned out to be unacceptable for sedentary workers. Validation of the method with a parallel use of reference methods (for example, an indirect calorimetry) is needed.
Key words: еnergy expenditure, evaluation, 3D-accelerometry.
Малоподвижный образ жизни, характерный для большей части населения, имеет значительное влияние на уровень общественного здоровья. Так, если в возрасте 9 лет у 97% детей в Европейских странах физическая активность соответствует нормативам, то к 15 годам доля таких детей значительно снижается [1]. Низкая физическая активность связана с развитием многих серьезных заболеваний, таких как патология сердечно-сосудистой системы, сахарный диабет 2-го типа, остеопороз, ожирение, онкологические заболевания [2].
Понятие физическое активности может быть определено [3] как движение тела, вызванное работой скелетных мышц,
сопровождающееся затратами энергии. Физическая активность может включать как непосредственно занятия спортом, так и неспортивные физические нагрузки, которые, в свою очередь, подразделяются на: трудовые (профессиональные), досуг, работы по дому, личная гигиена и транспортные нагрузки. Все виды физической активности связаны с энерготратами, величина которых зависит от размера и строения тела.
Сложная природа физической активности обусловливает трудности точного измерения и оценки энерготрат. В настоящее время применяются несколько методов их оценки:
основанные на применении опросников и самостоятельных дневников наблюдений, основанные на физиологических маркерах (частота сердечных сокращений, температура тела, функциональные показатели работы дыхательной системы, применение сенсоров движения (педометры, акселерометры), непрямая калориметрия, метод двойной меченой воды, считающийся золотым стандартом измерения энерготрат во внелабораторных условиях.
В настоящее время перспективным современным способом измерения физической активности и расчета энерготрат является 3Э-акселерометрия. Он считается древнейшим способом оценки физической активности. Возможно, изобретателем первого педометра был Леонардо Да Винчи. Современные акселерометр представляет собой электронное устройство, по размеру чуть больше наручных часов, которое можно носить на различных участках тела, чаще всего, на поясе. По принципу устройства сенсора делятся на пьезорезистивные и пьезоэлектрические. Первые нуждаются в предварительной зарядке, сопротивление их силиконовых резисторов изменяется и регистрируется в зависимости от амплитуды и частоты движений. Пьезоэлектрические акселерометры сами способны генерировать электрический заряд в ответ на перемещение в пространстве.
Цель исследования - получить первый опыт применения 3Э-акселерометрии для оценки энерготрат работающего населения.
В исследовании использовались 3Э-акселерометры GT3X Activity Monitor производства компании ActiGraph (США). Они позволяют измерять параметры физической активности, такие как количество активных движений, модуль вектора, энерготраты, интенсивность нагрузки. Встроенный инклинометр позволяет определять положение тела в пространстве и периоды его перемещения. Акселерометр при подготовке к измерению программируется через компьютер через USB-совместимое устройство; после измерения результаты также сбрасываются на компьютер, где происходит хранение и обработка данных с помощью программного обеспечения «Actilife» производства той же компании.
Эта программа позволяет производить расчет энерготрат с использованием формул: Work-Energy Theorem: kcals/ min=0,0000191xcounts/minutexbody mass in kg (1).
Freedson Equation: kcals/min = 0,00094xcounts/
minute+0,1346xbody mass in kg -7,37418 (2).
Способ расчета энерготрат, сочетающий применение формулы (1) в периоды, когда двигательная активность не превышает 1952 движения в минуту, и формулы (2) - в периоды высокой двигательной активности (более 1952 движений в минуту).
В комплексном исследовании, включающем изучение состояния здоровья, статуса питания и энерготрат, приняли участие 28 сотрудников (таблица 1) Нижегородского предприятия «Радиочастотный центр Приволжского федерального округа», чей труд характеризуется очень низкой физической активностью согласно МР 2.3.1.2432-08 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации». Оценивалась физическая активность в течение 1 суток в период бодрствования. Испытуемых просили носить акселерометр в течение дня с момента пробуждения до отхода ко сну.
ТАБЛИЦА 1.
Характеристики участников исследования, M±m
Характеристики Мужчины, n=11 Женщины, n=17 В целом, n=28
Возраст, лет 51,2+3,1 (37,6 - 63,5) 47,8+2,1 (29,7 - 61,5) 49,1+1,8 (29,7 - 63,5)
Длина тела, см 179,2+3,3 (160,0 - 190,0) 162,6+1,1 (157,0 - 173,0) 169,1+2,1 (157,0 - 190,0)
Масса тела, кг 93,2+4,2 (77,0 - 123,0) 67,1+2,6 (53,0 - 96,8) 77,4+3,3 (53,0 - 123,0)
ИМТ, кг/м2 29,0+1,1 (25,9 - 38,7) 25,2+1,1 (19,2 - 34,3) 26,8+0,8 (19,2 - 38,7)
Энерготраты покоя (РМР), кКал/сут 2288,7+149,1 (1193,0 - 2987,0) 1517,6+116,4 (1202,0 - 2077,0) 1820,6+115,6 (1193,0 - 2987,0)
ТАБЛИЦА 2.
Результаты оценки энерготрат, M±m
Способ оценки энерготрат Мужчины, n=11 Женщины, n=17 В целом, n=28
Work-Energy Theorem, кКал/сут 644,2+44,4 (494,7 - 905,0) 280,2+32,8 (48,1 - 482,6) 415,0+43,1 (48,1 - 905,0)
Freedson Equation, кКал/сут 555,9+50,2 (378,4 - 825,4) 134,7+21,5 (7,9 - 304,1) 290,7+45,8 (7,9 - 825,4)
Combination, кКал/сут 758,4+57,1 (580,8 - 1083,0) 298,2+35,8 (48,8 - 509,2) 468,7+53,0 (48,9 - 1083,0)
Результаты исследования представлены в таблице 2.
Они позволяют сделать вывод, что реализованные способы оценки энерготрат не являются приемлемыми. Максимальное значение суточных энерготрат 1083 кКал/сут. оказалось меньше, чем минимальное значение показателя энерготрат покоя (1193 кКал/сут.). В такой ситуации проведение детального анализа результатов признано нецелесообразным.
Возможные причины некорректных результатов: отсутствие контроля за испытуемыми в период исследования -люди могли носить прибор не полный день, реализованные в исследовании формулы расчета энерготрат основаны на регрессионной зависимости и создавались для анализа циклической физической деятельности (бег, ходьба и т. п.) [4, 5]. Применение их в случае нециклической физической активности, какой являются большинство из повседневных видов деятельности, сопряжено со значительными погрешностями [6]. Исследователи отмечают [7], что при расчете энерготрат не учитывается физическая активность, осуществляемая за счет верхней части тела, например, движения руками пи неподвижном корпусе и ногах. Вызывает сомнения корректность результатов в случае работы, связанной с нагрузкой или усилиями в стационарных или изометрических условиях. Очевидно, что при преобладании «сидячего» характера работы и, в целом, малоподвижного образа жизни требуются иные математические модели зависимости энерготрат от показателей физической активности.
Таким образом, необходима валидация подобных методик при параллельной оценке энерготрат с помощью 3Э-акселерометрии и референс-методов, например, непрямой калориметрии. Однако анализ научной литературы показал, что проводимые исследования ориентированы на изучение энерготрат при наиболее популярных видах
КАРДИОЛОГИЯ
КАРДИОЛОГИЯ
IVh
МЕДИЦИНСКИЙ
АЛЬМАНАХ
спортивной нагрузки (бег, ходьба, велосипед и велотренажер, некоторые игровые виды спорта), а также при бытовых видах активности (уборка, в том числе, с помощью пылесоса, мытье посуды, глажение белья, подстригание травы и т. п.). Анализ физической активности и энерготрат при производственной деятельности не проводился.
В настоящее время сотрудниками Нижегородского НИИ гигиены и профессиональной патологии совместно с НИИ питания РАМН в рамках реализации Государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации организовано исследование фактического питания, пищевого статуса и энерготрат при различных видах производственной деятельности с использованием современных высокотехнологичных методов с целью донозологической оценки состояния здоровья, выявления факторов риска развития алиментарно-зависимых заболеваний и оптимизации питания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Riddoch C.J., Bo Andersen L., Wedderkopp N. et al. Physical activity levels and patterns of 9- and 15-yr-old European children. Med Sci Sports Exerc. 2004. № 36. Р. 86-92.
2. Guy Plasqui, Klaas R. Westerterp Physical activity assessment with accelerometers: an evaluation against doubly labeled water.
3. Caspersen C.J., Powell K.E., Christenson G.M. Physical activity, exercise, and physical fitness: definitions and distinctions for health-related research. Public Health Rep. 1985. № 100. Р. 126-31.
4. Brage S., Wedderkopp N., Franks P.W. et al. Reexamination of validity and reliability of the CSA monitor in walking and running. Med Sci Sports Exerc 35. 2003. Р. 1447-1454.
5. Freedson P.S., Melanson E. and Sirard J. Calibration of the Computer Science and Applications, Inc. accelerometer. Med Sci Sports Exerc 30. 1998. Р. 777-781.
6. Scott E. Crouter, Kurt G. Clowers et al. A novel method for using accelerometer data to predict energy expenditure. J Appl Physiol. 2006. Apr. № 100 (4). Р. 1324-31.
7. Campbell K.L., Crocker P.R., McKenzie D.C. Field evaluation of energy expenditure in women using Tritrac accelerometers. Med Sci Sports Exerc. 2002. Oct. № 34 (10). Р. 1667-74.
