Εγκυρότητα συσκευών ευρείας χρήσης και εφαρμογών κινητών τηλεφώνων για τη μέτρηση της σωματικής δραστηριότητας αθλούμενων εφήβων

Abstract

In physical education and sport, an important factor in order to achieve the goals set by the professionals is the evaluation of regular physical activity levels of children and adolescents. In order to achieve this objective, new and more technologically sophisticated monitors have been developed, which have the potential to replace older methods of recording physical activity in real time. These are consumer-based monitors, GPS devices and freeware smartphone applications. This study aimed to examine the criterion validity of consumer-based (wearable) activity monitors and free of charge smartphone applications in a sample of adolescent athletes. The devices tested were three activity monitors, Garmin Forerunner 310XT GPS, Garmin Vivofit and Medisana Vifit. Additionally, six free Android applications, which included three accelerometers (Walk Pedometer, Accupedo and Pedometer 2.0) and three GPS (Runkeeper, Runtastic and Sports Tracker), were examined for the accuracy of the activities’ recorded parameters. Finally, a previously validated multisensor monitor, SenseWear Armband, was used as a comparison activity tracker. The variables tested were steps count, distance travelled and energy expenditure during the activities. The sample consisted of 38 healthy well trained adolescents, 16 boys and 22 girls, with an average age 15.3±2.0 years and BMI 22.4±5.0. The research protocol included a cool down period in supine position, a walking test and a running test of submaximal intensity. The objective assessment of energy expenditure was evaluated with indirect calorimetry device in a laboratory setting, while the steps’ and distance’s calculation were recoreded by direct observation and objective measurement, respectively. Statistical analyses included correlations, repeated measures ANOVA, mean absolute percent errors (MAPE) and Bland-Altman plots.The correlations for the monitors and applications were low for the estimation of distance, moderate for step counting and moderate to high for energy expenditure. MAPE were low for GPS device and applications for distance estimation and significantly higher for accelerometer monitors and applications. Garmin Vivofit and Medisana Vifit accurately estimated the number of steps during walking, however only Garmin Vivofit was accurate during running. All applications had high MAPE for step counting. Regarding energy expenditure estimation, all monitors and applications had high MAPE over 10%. Some of the monitors and applications underestimated specific physical activity parameters, while others overestimated them.The validity of consumer-level activity monitors and smartphone applications for the estimation of adolescents’ physical activity differed according to the variable under examination. Larger differences were observed in the estimation of energy expenditure. The most valid monitors-applications were: for step count Garmin Vivofit, Medisana Vifit, SenseWear Armband and Accupedo; for distance Sports Tracker, Garmin Forerunner 310XT, Runkeeper and Runtastic; for energy expenditure Runtastic, SenseWear Armband, Garmin Forerunner 310XT and Accupedo. Lastly, the devices and applications for overall use which combinely meet the most criteria of validity are Runtastic, SenseWear Armband, Garmin Forerunner 310XT and Accupedo.

Στη Φυσική Αγωγή και τον Αθλητισμό γενικότερα, η αξιολόγηση της σωματικής δραστηριότητας των παιδιών είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την επίτευξη των στόχων, τόσο της εκπαιδευτικής όσο και της προπονητικής διαδικασίας. Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, τεχνολογικά εξελιγμένες συσκευές έχουν τη δυνατότητα να αντικαταστήσουν παλαιότερες μεθόδους καταγραφής της σωματικής δραστηριότητας. Τέτοιες συσκευές είναι τα επιταχυνσιόμετρα ευρείας χρήσης, συσκευές Global Positioning System (GPS) και δωρεάν εφαρμογές για smartphones. Σκοπός της παρούσας έρευνας ήταν ο έλεγχος της εγκυρότητας κριτηρίου ευρέως διαδεδομένων συσκευών και δωρεάν εφαρμογών κινητών τηλεφώνων, για την καταγραφή της σωματικής δραστηριότητας, σε δείγμα αθλουμένων εφήβων. Οι συσκευές που εξετάστηκαν ήταν το GPS Garmin Forerunner 310XT και δύο συσκευές-επιταχυνσιόμετρα ευρείας χρήσης, οι Garmin Vivofit και Medisana Vifit. Επιπλέον αξιολογήθηκαν ως προς την ακρίβεια καταγραφής παραμέτρων της άσκησης έξι δωρεάν εφαρμογές για Android smartphones, που περιλάμβαναν τρία επιταχυνσιόμετρα (Walk Pedometer, Accupedo και Pedometer 2.0) και τρία GPS (RunKeeper, Runtastic και Sports Tracker). Τέλος, χρησιμοποιήθηκε και μία ήδη έγκυρη ερευνητική συσκευή πολλαπλών αισθητήρων, η SenseWear Armband, με σκοπό εκτός από τον έλεγχο εγκυρότητας, να συγκριθεί και με τις υπόλοιπες συσκευές-εφαρμογές. Οι μεταβλητές που ελέγχθηκαν ήταν: α) ο αριθμός των βημάτων β) η διανυθείσα απόσταση και γ) η ενεργειακή δαπάνη. Το δείγμα της παρούσας έρευνας ήταν 38 υγιείς αθλούμενοι έφηβοι, 16 αγόρια και 22 κορίτσια, ηλικίας 15.3±2.0 έτη, με ΔΜΣ 22.4±5.0. Το ερευνητικό πρωτόκολλο περιλάμβανε τρεις δοκιμασίες: α) ηρεμία σε ύπτια θέση β) βάδιση και γ) τρέξιμο υπομέγιστης έντασης. Η αντικειμενική αξιολόγηση της ενεργειακής δαπάνης έγινε με συσκευή έμμεσης θερμιδομετρίας σε εργαστηριακές συνθήκες, ενώ ο υπολογισμός των βημάτων και της απόστασης πραγματοποιήθηκε με άμεση παρατήρηση. Πιθανές διαφορές από τις μετρήσεις των κριτηρίων ελέγχθηκαν μέσω συσχετίσεων, ANOVA επαναλαμβανομένων μετρήσεων, μέσω απόλυτων ποσοστιαίων τιμών σφάλματος (MAPE) και γραφημάτων Bland-Altman. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι συσχετίσεις που υπολογίστηκαν μεταξύ συσκευών-εφαρμογών και μετρήσεων κριτηρίου ήταν χαμηλές για τον υπολογισμό της διανυθείσας απόστασης, μέτριες στην καταγραφή των βημάτων και μέτριες προς υψηλές στην εκτίμηση της ενεργειακής δαπάνης. Τα MAPE ήταν χαμηλά για τη συσκευή και τις εφαρμογές GPS κατά τον υπολογισμό της απόστασης και σημαντικά υψηλότερα για τα επιταχυνσιόμετρα. Η Garmin Vivofit και η Medisana Vifit υπολόγισαν με υψηλή ακρίβεια τον αριθμό των βημάτων κατά τη βάδιση, αλλά μόνο η Garmin Vivofit ήταν επαρκώς έγκυρη κατά το τρέξιμο. Οι εφαρμογές είχαν σημαντικά σφάλματα, με εξαίρεση την Accudepo. Όσον αφορά την ενεργειακή δαπάνη, όλες οι συσκευές-εφαρμογές είχαν υψηλά σφάλματα στις εκτιμήσεις τους, άνω του 10%. Κάποιες συσκευές και εφαρμογές υποεκτίμησαν συγκεκριμένες παραμέτρους της άσκησης, ενώ άλλες τις υπερεκτίμησαν. Συμπερασματικά, η εγκυρότητα των συσκευών ευρείας χρήσης και των εφαρμογών κινητών τηλεφώνων για τον υπολογισμό της σωματικής δραστηριότητας εφήβων διέφερε ανάλογα με την υπό εξέταση μεταβλητή. Οι μεγαλύτερες διαφορές παρατηρήθηκαν στην αξιολόγηση της ενεργειακής δαπάνης. Οι πιο έγκυρες συσκεύες-εφαρμογές ανά παράμετρο ήταν οι εξής: α) για τα βήματα, οι Garmin Vivofit, Medisana Vifit, SenseWear Armband και Accupedo, β) για την απόσταση, οι Sports Tracker, Garmin Forerunner 310XT, RunKeeper και Runtastic, και γ) για την ενεργειακή δαπάνη, οι Runtastic, SenseWear Armband, Garmin Forerunner 310XT και Accupedo. Τέλος, οι εφαρμογές και συσκευές για γενική χρήση, που πληρούν συνδυαστικά τα περισσότερα κριτήρια εγκυρότητας, είναι οι Runtastic, SenseWear Armband, Garmin Forerunner 310XT και Accupedo.