Fyysisen aktiivisuuden kuormittavuuden määrittäminen absoluuttisesti ja kestävyyskuntoon suhteutettuna energiankulutukseen ja lantiolta mitattuihin kiihtyvyysarvoihin perustuen alakouluikäisillä lapsilla

Abstract

Fyysisen aktiivisuuden on havaittu olevan positiivisesti yhteydessä fyysiseen ja henkiseen terveyteen sekä kehitykseen lapsilla. Kuormittavuus on yksi tärkeimmistä fyysisen aktiivisuuden osatekijöistä ja sen on oltava riittävän suuri, jotta halutut positiiviset vaikutukset saavutetaan. Kuormittavuutta kuvataan kuitenkin yleensä vain absoluuttisilla arvoilla, jotka eivät ota huomioon kestävyyskunnon mukaan vaihtelevaa fyysisen aktiivisuuden yksilöllistä kuormittavuutta. Kiihtyvyysmittarit ovat yksi yleisimmistä tavoista mitata fyysistä aktiivisuutta, vaikkakin niiden kyky arvioida kuormitusta yksilöllisesti onkin kyseenalaistettu. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli ensinnä selvittää, kuinka hyvin kiihtyvyysarvot korreloivat epäsuoralla kalorimetrialla mitatun energiankulutuksen kanssa alakouluikäisillä lapsilla, kun he suorittavat kuormitukseltaan eritasoisia aktiviteetteja. Toiseksi selvitettiin, kuinka hyvin kiihtyvyysarvot kykenevät erottelemaan fyysisen aktiivisuuden aiheuttamaa yksilöllistä kuormitusta kestävyyskunnoltaan eritasoisilla lapsilla. Lisäksi tarkasteltiin, onko suhteellisessa kuormittavuudessa eroja lasten välillä, jos kuormitus suhteutetaan hapenottokyvyn reserviin tai ensimmäiseen ventilaatiokynnykseen. Tutkimukseen osallistuneet lapset (N=34) olivat alakoulun ensimmäiseltä, kolmannelta ja viidenneltä luokalta. Lapset suorittivat kahdeksan aktiviteettia, jotka olivat istuminen, kävely (4 ja 6 km/h) ja juoksu (8 km/h) juoksumatolla, porraskävely, ruutuhyppely sekä omavauhtinen juoksu ja kävely. Tehtävien aikana kiihtyvyyttä mitattiin lantiolle puettavalla kolmiakselisella kiihtyvyysmittarilla ja energiankulutusta epäsuoraan kalorimetriaan perustuvalla liikuteltavalla hengityskaasuanalysaattorilla. Lapsilta mitattiin myös lepoenergiankulutus. Lisäksi polkupyöräergometrilla toteutetun maksimaalisen kuormituskokeen perusteella määritettiin hapenkulutuksen huippuarvo sekä ventilaatiokynnykset. Kiihtyvyysarvojen ja energiankulutuksen välillä oli voimakas korrelaatio (0,809, p<0,001) mitatuissa tehtävissä. Tulokset osoittivat kuitenkin, että kiihtyvyysarvot eivät kykene erottelemaan yksilöiden kestävyyskuntoon suhteutettua kuormittumista. Lisäksi havaittiin, että vaikka lapset työskentelevät samassa suhteessa hapenottokyvyn reserviin, voi kuormitus suhteessa ensimmäiseen ventilaatiokynnykseen vaihdella yksilöiden välillä. Tämän seurauksena fyysisen aktiivisuuden fysiologiset vasteet voivat olla erilaiset, jos kuormitusta kuvataan ainoastaan hapenottokyvyn reserviin suhteutettuna. Jatkossa tulisi tarkemmin tutkia mahdollisuuksia ottaa kestävyyskunto huomioon fyysistä aktiivisuutta tarkastelevissa tutkimuksissa. Tarkemman yksilöllisen kuormituksen havaitsemiseksi kuormitus tulisi suhteuttaa ennemmin ensimmäiseen ventilaatiokynnykseen kuin hapenottokyvyn reserviin.

There is evidence that physical activity is positively associated with health and development in children. Intensity is one of the most important components of physical activity and it has to be high enough to achieve all the positive effects of physical activity. Intensity of the physical activity is traditionally expressed as absolute values which are not taking into account the aerobic fitness level of children. Accelerometers are the most popular devices to measure physical activity because they are inexpensive and relative feasible to use, although their ability to detect individual intensity of physical activity has been questioned. The purpose of this study was firstly to examine what is the correlation between acceleration values and energy expenditure in tasks with different intensity levels in children. Secondly, the aim was to compare absolute and relative values of the physical activity intensity between children with different level of aerobic fitness. Thirdly, the study examined if there is difference in relative intensity when it is determined relative to first ventilatory threshold or relative to oxygen uptake reserve. The subjects (N=34) were children from first, third and fifth grade of primary school. Children performed eight different activities which were sitting, walking (4 and 6 km/h) and running (8 km/h) on the treadmill, stairs climbing, playing hopscotch and walking and running with self-selected speed. During activities accelerations were measured from the hip with the accelerometer and energy expenditure was recorded breath by breath with a portable gas analyzer based on indirect calorimetry. Resting energy expenditure was also measured. Peak oxygen uptake and ventilatory thresholds were determined based on respiratory gases measured during maximal test performed till exhaustion with a cycling ergometer. There was a strong correlation (0.809, p<0.001) between accelerations and energy expenditure measured in different activities. However, acceleration values could not detect individual intensity level when intensity was determined in relation to aerobic fitness. Results also showed that although children work with the same intensity relative to oxygen uptake reserve, they can work at different intensity when intensity is determined relative to the ventilatory threshold. In this case, also physiological responses of activity are different. In the future, studies should concentrate to examine how aerobic fitness level of individual could better taken into account when measuring physical activity. To detect more specific individual effects of physical activity, the intensity level should rather be determined relative to the first ventilatory threshold than oxygen uptake reserve.