Content short cut links

UDVIKLING OG EVALUERING AF POLAR FITNESS TEST™ med OwnIndex® - inklusiv praktisk udførelse af testen

 Exercise Science and R&D/Research, Polar Electro Oy
Opdateret 06/2006

UDVIKLING AF POLAR FITNESS TESTTM

Polar Fitness TestTM i de fleste Polar pulsmålere resulterer I OwnIndex en bestemmelse af maksimal aerobisk kraft (maksimal oxygen optagelse, VO2max). Testen er udviklet ved at benytte kunstig neural netværksberegning (Väinämö et al. 1996,1997,1998), som er en udbredt benyttet metode I signal behandling.

I test studiet blev der foretaget 305 laboratorie konditals målinger på 15-65 årige sunde mænd og kvinder. (Väinämö et al. 1996, Väinämö et al. 1998). Ingen af forsøgspersonerne benyttede nogen form for medicin. Maksimal iltoptagelse blev målt med ergospirometer (Medikro M 909, Kuopio, Finland)) under gradvis øget cykling på ergometer cykel. (Tunturi EL 400, Turku Finland). For at sikre at alle nåede maksimal iltoptagelse blev 3 kriterier målt.: ingen øgning i VO2 trods øget belastning, respirations kvotient > 1.1 og blod laktat > 8 mmol/l.
Før maksimal stress test blev mindst 250 R-R målinger (5 min.) gemt fra hver person under komplet hvile I liggende stilling ved at benytte Polar R-R RecorderTM (Polar Electro Oy, Kempele, Finland). Målefejl blev fjernet fra R-R intervallet både ved at benytte automatisk
(Hearts software, Heart Signals Co, Kempele, Finland) og manuel metode (visuel inspektion).
Udviklingen af VO2max. estimeringen blev foretaget I 2 faser: Først blev 25 forsøgspersoner udvalgt tilfældigt som kontrol gruppe. Derefter blev resten af de 305 personer benyttet til oplæring af det neurale netværk. I tillæg til puls og pulsvaribilitet blev alder, køn og højde og benyttet som variable til forudsigelse I den neurale netværks analyse. Kropsvægt blev benyttet til beregningen af den relative VO2max (ml/min/kg).

Korrelationskoefficienten mellem den laboratorie målte VO2max og den beregnede ved hjælp af neurale netværk var 0,97 og middelfejlen var I VO2max estimeringen var 6.5%. Værdierne I den målte maksimale aerobiske kapacitet varierede mellem 1-6 l/min. (25-60 ml/min/kg). I 95% af tilfældene I de oplærte data og I 60% af kontrolgruppens data var VO2max forudsigelsen mindre end 0.5 l/min.
Middel fejlen er god I forhold til andre test forudsigelses metoder. Typisk er middel fejlen mellem 8-15 %. I laboratorietest af VO2max, er testvariationen på den samme person ved flere test 3-5 % på grund af dag til dag variationer I fysikken og tekniske parametre som kalibrering af ergosprirometer.

Yderligere udvikling af Fitness TestTM blev foretaget, baseret på udviklings forsøget, som er beskrevet ovenfor. Nu blev der foretaget 119 konditals målinger på sunde amerikanske mænd og kvinder, hvis maksimale iltoptagelse blev målt på en løbebåndstest med gradvis øgning af belastning. Disse testdata blev benyttet til den endelige udvikling af det neurale netværk. Selv om antallet af forsøgspersoner I den afsluttende fase var 424, hvoraf 381 blev tilfældigt udvalgt til oplæring af det neurale netværk og de 43 som kontrolgruppe (Kinnunen et al. 2000), blev det neurale netværk modificeret til Polar Fitness TestTM.

Polar Fitness Test blev yderligere udviklet til OwnIndexS, en avanceret modificeret version af Ownindex. I test udviklings studiet blev 450 laboratoriemålinger af 15-65 årige sunde mænd og kvinder foretaget. Korrelations koefficienten mellem laboratoriemålingerne og OwnIndexS estimeringerne var 0,96 og middelfejlen var 8,2 % (3.7 ml/kg/min). I 95 % af tilfældene var fejlen I estimeringen mindre end 9.4 ml/kg/min. På trods af det, kan nøjagtigheden I OwnIndexS siges at være god. OwnIndexS blev yderligere valideret I studier (Peltola et al. 2000, Tschopp et al. 2000) på veltrænede personer. Det viste at VO2max estimeringen nu var mere præcis I forhold til VO2max målt I laboratorie.

POLAR FITNESS TESTâ„¢

Polar Fitness TestTM estimerer en persons aerobiske kondition ud fra hvilepuls, puls variabilitet, køn, alder, højde, vægt og en egen vurdering af niveauet af fysisk aktivitet over en længere periode. For at får præcis måling af puls og pulsvaribilitet, måles 255 (3-5 min.) Hjerteslag under testen. I de nuværende modeller af Polar pulsmålere skal den fysiske aktivitet indtastes ved hjælp af en 4 niveau skala (low/middle/high/top). Skalaen er en modificeret version af NASA/JSC physical activity scale (Ross et al. 1990) som benyttes I en ikke fysisk aktivitets test til estimering af aerobisk kapacitet (Jackson et al. 1990). Det fysiske aktivitets niveau der indtastes skal være det samme, såfremt personens almindelige træningsvaner ikke har ændret sig de sidste 6 måneder.

Polar Fitness TestTM er bedst til opfølgning af længerevarende ændringer I aerobisk kapacitet. For at opnå en ændring I kondition, er regelmæssig træning I en længere periode nødvendig. En sund og rask voksen kan opnå op til 10-15 % forbedring indenfor 3 måneder ved at træne 3-4 gange om ugen I 30-40 min. ved moderat intensitet.


POLAR OWNINDEXâ„¢

Effekten af de ovennævnte variable I Polar Fitness TestTM, kan ikke separeres totalt fra hinanden - variablerne reagerer altid sammen. Dog kan det siges generelt at aktivitetsniveauet sammen med pulsmålingerne står for ca. halvdelen af Ownindex, mens baggrundsvariablerne køn, alder, højde og vægt, tår for den anden halvdel. Ownindex øges ved en reduktion I vægt og sænkes ved en øgning af vægten. Da køn og højde er stabile faktorer og ændringerne I alder er langsom, vil disse 3 parametre have en mindre effekt på Ownindex.

Effekten på index ved længerevarende fysisk aktivitet er essentiel. Jo mere fysisk aktivitet, jo bedre kondition. Overordnet set vil Ownindex øges ved en reduktion I hvilepuls og en øgning af pulsvaribiliteten, og sænkes ved en højere hvilepuls og en lavere pulsvaribilitet. For at opnå langtids ændringer I hvilepuls og pulsvaribilitet er regelmæssig fysisk aktivitet I mindst 6 måneder nødvendig.

Hvilepuls og pulsvaribilitet er følsomme målinger og viser status på kroppen. Korttids variationer I disse variable kan forklare forskellene I flere på hinanden følgende målinger af Polar Fitness TestTM . Der er normalt en daglig variation I hvilepuls og pulsvaribilitet, og åndedræt samt momentære ændringer I blodtryk kan være årsag til normale momentære variationer. Der kan også forekomme uønskede flygtige ændringer I de målte pulsværdier på grund af hoste, tale, bevægelse af kroppen, ophidselse eller andre forstyrrelser. Det er derfor vigtigt at minimere de forstyrrende effekter og standardisere testforholdene for at opnå så præcise og pålidelige målinger som muligt. (Udfør altid testen på samme måde, på samme tid af dagen) Der er imidlertid ingen grund til at kontrollere effekten af åndedrættet I forhold til den normale variation af pulsen og pulsvaribiliteten under testen.

VALIDITET OG PÃ…LIDELIGHED AF TESTEN

Polar Fitness TestTM er blevet valideret I et studie, hvor 52 sunde 20-60-årige mænd blev målt før og efter en 8- ugers træningsperiode. 15 mænd var kontrolgruppe. Før træningsperioden var middelfejlen I VO2max estimering i Polar Fitness TestTM 2,2 % og efter træningsperioden -0,7 % sammenlignet med laboratoriemålt aerobisk kapacitet. Middel afvigelsen I estimeringen før og efter træningsperioden var 4-5 ml/min/kg I alle grupper. Da dette er mindre end standard afvigelsen indenfor middel VO2max værdierne inden for aldersgrupperne (5-7 ml/min/kg), kan validiteten af Polar Fitness TestTM siges at være god. I dette studie af Polar Fitness TestTM blev ændringerne I målingerne også valideret. Effekten af træningen var gennemsnitlig 4.1 ml/min/kg (10 %) da det blev målt I laboratorie. Polar Fitness TestTM estimerede en ændring på 2.4 ml/min/kg (6 %) I gennemsnit. Det vil sige at testen viste korrekt en fremgang I ændringerne men underestimerede en smule ændringen. Middel afvigelsen I den estimerede ændring I aerobisk kapacitet var 4.5 ml/min/kg.

Pålideligheden af Polar Fitness TestTM I flere sammenhængende test af den samme person er god. Når 11 forsøgspersoner gentog testen om morgenen, midt på dagen og om aftenen igennem 8 dage, både ved siddende og liggende stillinger, var den gennemsnitlige individuelle standard afvigelse ved de gentagne test mindre end 8 % fra personens middelværdi. Standardafvigelserne for estimeringerne på de forskellige tidspunkter på dagen var mindre end afvigelserne på hele resultatet. Dette indikerer at testen kan udføres på ethvert tidspunkt på dagen, men at det altid skal udføres på samme tidspunkt.

Polar OwnIndex hos overvægtige mænd er også blevet undersøgt men (Pokki and Laukkanen, unpublished 2000). I dette studie estimeredes maksimal aerobisk kapacitet på 60 mænd (gennemsnitsalder 45 år og BMI 31 kg/m2) med (gennemsnit, SD) gav 34,9(5.7) og 34,6(5.4) ml/kg/min I gentagne målinger, mens de laboratoriemålingerne gav middel(SD) værdi på 36,7(6.1). Konklusionen må være at Polar Fitness Test er sammenlignelig og pålidelig hos overvægtige mænd.

Derudover blev OwnIndex målt med M52 pulsmåler sammenlignet med laboratorie målt gas analyse værdi af Crumpton et al. (2003). I dette forsøg fik 28 mænd (39 år) målt maksimal iltoptagelse I laboratorie og målingerne viste 47,2(7.8) I gennemsnit (SD) og med Polar Fitness Test 47,4(12.1), Værdierne havde ingen statistiske ændringer. Konklusionen var at Polar Fitness Test er valid hos voksne mænd.

Borodulin et al. (2003) har rapporteret en sammenhæng mellem OwnIndex I en spørgeskema undersøgelse omkring fritid og fysisk aktivitet blandt en stor gruppe finske voksne. (n=5346).
Baseret på resultaterne kan man sige at Polars OwnIndex gjorde det muligt at undersøge konditionen på næsten 6000 mennesker på en 10 ugers periode. Selv estimeret kondition havde en stærk direkte sammenhæng med målingerne. Konditionen var lavere hos kvinder og faldt med alderen hos begge køn. Selv estimeret kondition og selvrapporteret aktivitet viste en kraftig og direkte relation med OwnIndex.

I en afhandling af Borodulin (2006) viste det sig også at Polar Fitness Test er relateret til kardiovaskulær helbred således at de der havde bedre helbredsstatus også havde højere OwnIndex værdier. En bedre kondition og en lavere talje-hofte ratio (WHR) blev uafhængigt associeret med lavere systolisk og diastolisk blodtryk. (BP), lavere total kolesterol og triglycerid niveauer og højere tæthed af lipoproteiner (HDL) kolesterol og HDL til total kolesterol forhold. Sammenhængen mellem kondition og diastolisk blodtryk, triglycerider og HDL I forhold til total kolesterol niveau, var stærkere hos mænd med højere WHR.

PRAKTISK UDFØRELSE AF POLAR FITNESS TEST™

Parametre som køn, alder, højde og vægt så vel som fysisk aktivitets niveau indtastes I pulsmåleren. Højde må angives på nærmeste cm. (eller fod og tommer), og vægt indenfor nærmeste kg. ( eller pund)

Aktivitets niveau bedømmes ud fra de af de 4 nedenstående niveauer, der bedst passer til dit aktivitets niveau over længere tid.(ca. 6 mnd.)

Aktivitets niveauerne er:
1. Low(Lav): Du deltager ikke regelmæssigt I planlagt motions idræt eller laver tung fysisk aktivitet. F.eks. går du kun for fornøjelsens skyld eller af og til og det giver tungt åndedræt og sved.
2. Middle(Middel): Du deltager regelmæssigt I motions sport. F.eks. løber du 5-10 km. om ugen eller bruger 0,5-1 time om ugen på fysisk aktivitet, eller dit arbejde kræver moderat fysisk aktivitet.
3. High(høj): Du deltager regelmæssigt, mindst 3 gange om ugen I tung fysisk træning. F.eks. løber du 10-20 km. om ugen eller tilbringer 2-3 timer om ugen med lignende fysisk aktivitet.
4. Top(top): Du deltager regelmæssigt I tung fysisk træning mindst 5 gange om ugen. F.eks. træner du for at øge din præstation I konkurrence situationer.

For at kunne reproducere puls og pulsvaribilitet målingerne er det vigtigt at testen udføres under samme forhold. Det anbefales at testen udføres I fredelige omgivelser, da tale (selv et host), larmende musik og telefon ringning forstyrrer testen. Indtagelse af et stort måltid eller rygning 2-3 timer op til testen bør undgås. Usædvanlig stor fysisk anstrengelse så vel som alkoholiske eller medicinske stimulanser bør undgås på testdagen og dagen før.

HVORDAN FORSTÃ…S POLAR OWNINDEX

Ownindex svarer til maksimal aerobisk kapacitet VO2max, i ml/min/kg. Dette indikerer hvor mange hvor mange milliliter ilt din krop er I stand til at transportere og benytte pr. Kg. Kropsvægt pr. Minut. Den maksimale aerobiske kapacitet, er som alle andre konditionstest resultater mest brugbar til sammenligning af individuelle værdier og ændringer. Forskellige nationale normer kan benyttes til sammenligning af konditionstest resultater til gennemsnitsværdier indenfor samme alder og køn. Nedenfor er et eksempel på normalværdier præsenteret som middel (standard afvigelser) I forhold til aldersgrupper. (Fletcher et al. 1995).

Ã…r
VO2max, ml/min/kg
         Mænd  Kvinder
20-29 43(7) 36(7)
30-39 42(7) 34(6)
40-49 40(7) 32(6)
50-59 36(7) 29(5)
60-69 33(7) 27(5)

Individuelle Ownindex kan sammenlignes med befolknings normen som følger: En standard afvigelse omkring middel (Halv SD til begge sider) repræsenterer "gennemsnitlig kondital" F.eks. for en 33 årig gammel kvinde vil tal indenfor 31-37 (34-3 og 34 + 3) repræsentere "gennemsnitlig kondital" sammenlignet med andre kvinder på samme alder. Værdier mindre end 31 er lavere end gennemsnit og højere end 37 over gennemsnit.

Til international brug kan konditions klassifikationen af Shvartz & Reibold (1990) præsenteret I Tabel 1 anbefales.

Tabel 1. Klassifikation af maksimal ilt optagelse. (Shvartz & Reibold 1990). Data er fra voksne I U.S.A., Canada og 7 europæiske lande.

MÆND / MAKSIMAL ILT OPTAGELSE (VO2max, ml/kg/min)
ALDER
           1      2       3        4       5        6        7
20-24 <32 32-37 38-43 44-50 51-56 57-62 >62
25-29 <31 31-35 36-42 43-48 49-53 54-59 >59
30-34 <29 29-34 35-40 41-45 46-51 52-56 >56
35-39 <28 28-32 33-38 39-43 44-48 49-54 >54
40-44 <26 26-31 32-35 36-41 42-46 47-51 >51
45-49 <25 25-29 30-34 35-39 40-43 44-48 >48
50-54 <24 24-27 28-32 33-36 37-41 42-46 >46
55-59 <22 22-26 27-30 31-34 35-39 40-43 >43
60-65 <21 21-24 25-28 29-32 33-36 37-40 >40

KVINDER / MAKSIMAL ILT OPTAGELSE (VO2max, ml/kg/min)
ALDER
           1      2        3       4        5       6      7
20-24 <27 27-31 32-36 37-41 42-46 47-51 >51
25-29 <26 26-30 31-35 36-40 41-44 45-49 >49
30-34 <25 25-29 30-33 34-37 38-42 43-46 >46
35-39 <24 24-27 28-31 32-35 36-40 41-44 >44
40-44 <22 22-25 26-29 30-33 34-37 38-41 >41
45-49 <21 21-23 24-27 28-31 32-35 36-38 >38
50-54 <19 19-22 23-25 26-29 30-32 33-36 >36
55-59 <18 18-20 21-23 24-27 28-30 31-33 >33
60-65 <16 16-18 19-21 22-24 25-27 28-30 >30

I denne klassifikation svarer klasse 1 til "meget dårlig", klasse 2 til "dårlig", klasse 3 "rimelig", klasse 4 "middel", klasse 5 "godt", klasse 6 "meget godt" klasse 7 "super" I kondital sammenlignet med individer på samme alder og køn. Hos befolkningen tilhører 11 % klasse 1-2 og 6-7, 22 % I klasse 3 og 5, 34 % I klasse 4. Dette svarer til "gaussian distribution", fordi klassifikationen er udviklet I repræsentative eksempler af individer fra forskellige lande.

Konditions klasser er brugbare som reference når individuelle resultater skal tolkes. Da kardiovaskulær sundhed er relateret til aerobisk kapacitet, vil mennesker I klasse 1-3 højst sandsynligt opnå store sundhedsmæssige fordele ved at forbedre deres kondition ved at påbegynde regelmæssig træning. Personer I klasse 4 bør mindst vedligeholde deres træningsvaner for at sikre bedre helbred. Det anbefales dog at øge mængden af fysisk aktivitet. Folk I klasse 5-7 har højst sandsynligt allerede et godt helbred og deres træning øger målene for deres præstationer. Elite atleter indenfor udholdenheds sports grene opnår typisk VO2max værdier (ml/kg/min) over 70 (mænd) og 60 (kvinder). Værdierne varierer fra sport til sport I nogen udstrækning, men der findes ingen pålidelig reference værdi I litteraturen for forskellige sportsgrene. Sportsfolk der regelmæssig deltager I konkurrencer opnår kondital mellem 60-70(mænd) og 50-60 (kvinder). Individer der træner meget men ikke på konkurrenceplan har værdier mellem 40-60 (mænd) og 30-50 (kvinder) og stillesiddende mennesker har højst sandsynligt kondital under 40 (mænd) og 30 (kvinder)

MAKSIMUM PULS ESTIMERING I POLAR S-SERIEN

Maksimum puls forudsigelse (HRmax-p) udføres samtidigt med Polar Fitness Test I S-serien af pulsmålere. HRmax-p er baseret på hvilepuls, pulsvaribilitet under hvile, alder, køn, højde, vægt og maksimal iltoptagelse, VO2max (målt eller estimeret). HRmax-p er udviklet ud fra studier af 431 15-65 årige mænd og kvinder (Hannula et al. 2000). 175 personer blev benyttet til udviklingen af HRmax prediction formlen og resten 256 I validerings forsøget. Forsøget viste at HRmax-p predicted fandt en mere præcis HR.Maks. puls end den aldersbaserede formel (220-alder). Den absolutte middelfejl var 6,5 slag pr. Minut (3,5 %) sammenlignet med 7,6 slag (4,1 % )I den aldersbaserede formel. Standard afvigelsen (SD) af Polars estimering var 7,9 slag pr. Min. med HRmax-p metoden og 9,4 slag pr. Min. ved den aldersbaserede formel.

REFERENCER

Borodulin K, Lakka T, Laatikainen T, Laukkanen R, Kinnunen H, Jousilahti P. Self-reported physical activity and predicted aerobic fitness in 5346 Finnish adults. XVII Puijo Symposium Kuopio, Finland, June 25-28, 2003.

Borodulin K, Lakka T, Laatikainen T, Laukkanen R, Kinnunen H, Jousilahti P. Associations of self-rated fitness and different types of leisure time physical activity with predicted aerobic fitness in 5346 Finnish adults. Journal of Physical Activity and Health 1,142-153,2004.

Borodulin K, Physical activity, fitness, abdominal obesity, and cardiovascular risk factors in Finnish men and women. The National FINRISK 2002 study. Publication of the National Public Health Institute, A1/2006, 156 pages. http://www.ktl.fi/portal/4043.

Crumptom S, Williford H, O´Mailia S, Olson M, Woolen L. Validity of the Polar M52 heart rate monitor in predicting VO2max. Med Sci Sports Exerc 35,5 (Suppl), 1078, May 2003.

Fletcher, Balady, Froelicher, Hartley, Haskell, Pollock. Exercise Standards. A statement for healthcare professionals from the American Heart Association. Circulation 91,2,580-615,1995.

Jackson, Blair, Mahar, Ross and Stuteville. Prediction of functional aerobic capacity without exercise testing. Med Sci Sports Exerc 22,6,863-870,1990.

Hannula, Nissilä, Kinnunen, Virtanen. Development of a new HRmax prediction model. Proc 5th Annual Congress of the ECSS, Jyväskylä, Finland, 19-23 July 2000, p 306.

Kinnunen, Hautala, Mäkikallio, Tulppo, Nissilä. Artificial neural network in predicting maximal aerobic power. Med Sci Sports Exerc 32,5,1535,2000.

Laukkanen R. Non-exercise test for aerobic fitness assessment. Proc 8th Annual Congress of the ECSS, Salzburg, Austria, 9-12 July 2003, p 383.


Peltola, Hannula, Held, Kinnunen, Nissilä, Laukkanen, Marti. Validity of Polar Fitness Test based on heart rate variability in assessing VO2max in trained individuals. Proceedings of 5th Annual Congress of ECSS, Jyväskylä, Finland, 19-23 July 2000, p 565.

Ross, Jackson. Exercise concepts, calculations, and computer applications. Carmel, IN, Benchmark Press, 1990, pp 95-103,109.

Shvartz, Reibold. Aerobic fitness norms for males and females aged 6 to 75 års: a review. Aviat Space Environ Med 61,3-11,1990.

Tcshopp, Peltola, Held, Kinnunen, Hannula, Laukkanen, Marti. Traditionelle und neue Ansätze zür Schätzung der maximalen Sauerstoffaufnahme in Ruhe. Schweizerische Zeitschrift für Sportmedizin und Sporttraumatologie 48(2),58-63,2000.

Väinämö, Nissilä, Mäkikallio, Tulppo, Röning. Artificial neural networks for aerobic fitness approximation. Proceedings of International Conference on Neural Networks (ICNN), Washington DC, June 3-6, 1996, pp 1939-1949.

Väinämö, Mäkikallio, Tulppo, Röning. MS-Windows software for aerobic fitness approximation:neuroaerobic. The Scandinavian Conference on Image Analysis, Lappeenranta, Finland, June 9-11,1997.

Väinämö, Mäkikallio, Tulppo, Röning. A neuro-fuzzy approach to aerobic fitness classification: a multistucture solution to the context-sensitive feature selection problem. Proceedings of IEEE World Congress on Computational Intelligence, Anchorage, May 4-9,1998.