METHODEN
Probanden und Verfahren
Insgesamt 110 gesunde Männer (Alter: 21,6 (SD 2,5); BMI: 23,6 (2,2)) meldeten sich freiwillig. Zu den Ausschlusskriterien gehörten Rauchen und jegliche Muskel- oder Skelettverletzungen. Von allen Teilnehmern wurde eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt, nachdem sie umfassend über die Verfahren aufgeklärt worden waren. Die Kohorte wurde willkürlich in eine Modell- (n = 40) und eine Validierungsgruppe (n = 70) unterteilt. Die Varianzanalyse (ANOVA) ergab keinen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Gruppen in Bezug auf die anthropometrischen Merkmale.
Innerhalb von 14 Tagen unterzogen sich alle Teilnehmer einer Vo2max-Messung auf dem Laufband und führten die 20mMST in einer Sporthalle mit Gummiboden durch. Im Gegensatz zur Validierungsgruppe wurden die Teilnehmer der Modellgruppe während der Durchführung des 20mMST mit einem tragbaren Gasanalysator einer Vo2max-Bewertung unterzogen. Es wurde besonders darauf geachtet, dass an beiden Messorten ähnliche Umgebungsbedingungen herrschten. Vor der Datenerhebung wurden die Probanden mit allen Messprotokollen vertraut gemacht. Außerdem wurde ihnen geraten, 36-48 Stunden vor den Datenerhebungen stressige Aktivitäten zu vermeiden. Die Tests wurden in zufälliger Reihenfolge, von denselben Untersuchern und für jede Versuchsperson zur gleichen Zeit durchgeführt, entweder zwischen 9:00 und 12:00 Uhr oder zwischen 14:00 und 17:00 Uhr. Die Studie wurde von der Ethikkommission der Universität Wolverhampton genehmigt.
Datenerhebung
Laboruntersuchung der Vo2max (TT)
Ein modifizierter Bruce-Laufbandtest (TT) bis zur Erschöpfung wurde verwendet.16 Die Laufbandgeschwindigkeit wurde entsprechend manipuliert, um den Probanden in 7-10 min zur Erschöpfung zu bringen. Die Neigung des Laufbands wurde alle 3 Minuten um 2,5° erhöht, ausgehend von anfänglich 3,5°. Die Sauerstoffaufnahme (Vo2 (ml kg-1 min-1)) wurde durch Spirometrie im offenen Kreislauf mit einem automatischen Gasanalysator (Vmax 29, SensorMedics, Yorba Linda, CA) gemessen, der zuvor mit Standardgasen kalibriert wurde. Die Atmungsparameter wurden während des Tests alle 20 Sekunden aufgezeichnet, während die Probanden Raumluft durch ein Zweiwege-Rudolph-Ventil mit geringem Widerstand einatmeten. Um sicherzustellen, dass die Probanden Vo2max erreichten, wurden die Messungen für die weitere Analyse berücksichtigt, wenn mindestens zwei der folgenden Kriterien erfüllt waren: (i) maximale Herzfrequenz von mehr als 185 Schlägen pro Minute, (ii) Atmungsaustauschverhältnis von mehr als 1,1 und/oder (iii) Feststellung eines Plateaus in der Vo2-Kurve. Der EC in kcal wurde für jede einzelne Minute/Stufe als Produkt aus mittlerem Vo2 (l min-1) und dem entsprechenden Kalorienäquivalent berechnet.17
Feldbewertung von Vo2max (20mMST)
Dieser Test wurde nach etablierten Verfahren durchgeführt.6 In der Modellgruppe wurde ein tragbarer Gasanalysator (K4b2, Cosmed, Rom, Italien) verwendet, um die Atmungsparameter alle 20 s während des Tests aufzuzeichnen, während die Probanden Raumluft durch eine Gesichtsmaske einatmeten. Die maximale Sauerstoffaufnahme war der wichtigste Parameter, der mit der Methode des offenen Kreislaufs bestimmt wurde. Vor der Messung wurde der Gasanalysator mit Standardgasen kalibriert. Die Erschöpfung wurde bestätigt, wenn mindestens zwei der folgenden Kriterien erfüllt waren: (i) maximale Herzfrequenz von mehr als 185 S/min, (ii) Austauschverhältnis der Atemwege von mehr als 1,1 und/oder (iii) Feststellung eines Plateaus in der Vo2-Kurve. Der EC in kcal wurde für jede einzelne Minute/Stufe als Produkt aus mittlerem Vo2 (l min-1) und dem entsprechenden Kalorienäquivalent berechnet.17 In der Validierungsgruppe wurde die Vo2max anhand der 20mMST-Leistung nach etablierten Verfahren vorhergesagt.6
Der K4b2-Gasanalysator wog 475 g und sollte den Energiebedarf der Probanden nicht wesentlich verändern. Eine Pilotstudie mit fünf Probanden (Alter: 21,6 (SD 1,3); BMI: 24,3 (1,5)) wurde durchgeführt, um den zusätzlichen Energiebedarf zu untersuchen und sicherzustellen, dass eine signifikante Übereinstimmung zwischen den beiden verwendeten Gasanalysatoren besteht. Die Probanden, die nicht am Hauptteil der Untersuchung teilnahmen, führten den zuvor beschriebenen TT zweimal mit beiden Gasanalysatoren durch. Die Ergebnisse zeigten keinen signifikanten Unterschied (p>0,05) zwischen dem mittleren Vo2max-Wert, der mit dem stationären (Vmax 29, SensorMedics) und dem tragbaren (K4b2, Cosmed) Gasanalysator gemessen wurde (48,7 (SD 3,1) vs. 49,1 (3.5) ml kg-1 min-1), mit einem durchschnittlichen absoluten Fehler von 0,51 (SD 0,18) ml kg-1 min-1.
Statistische Analysen
DieANOVA wurde zum Vergleich der mittleren EC zwischen TT und 20mMST verwendet. Die Auswirkung der Energiekostenvarianz zwischen TT und 20mMST (ECV) auf das ursprüngliche 20mMST-Vorhersagemodell (EQLÉG6) wurde mittels eines simultanen allgemeinen linearen Modells (GLM) bewertet. Dieses Modell zielte darauf ab, Vo2max-Unterschiede/Fehler zwischen TT und EQLÉG unter Verwendung des mittleren ECV als unabhängige Variable vorherzusagen. Darüber hinaus wurden Pearson-Korrelationskoeffizienten verwendet, um die Linearität zwischen dem ECV und verschiedenen anthropometrischen Merkmalen zu ermitteln.
Für die Berechnung des neuen Vorhersagemodells wurde der Ansatz der verallgemeinerten Schätzgleichungen (GEE)18 verwendet, um die subjektspezifische Abhängigkeit zwischen den wiederholten Beobachtungen zu berücksichtigen. Die GEE ist ein leistungsfähiger Ansatz zur Anpassung verallgemeinerter linearer Modelle an nicht normal verteilte, aber abhängige Antwortvariablen.18 Ein GLM-Rahmen mit GEE-Schätzung wurde eingeführt, um eine Gleichung (EQMST) zur Vorhersage der während des 20mMST gemessenen Vo2max unter Verwendung der Daten der Modellgruppe (n = 40) zu erstellen. Für das letztgenannte Modell wurde die maximal erreichte Geschwindigkeit (MAS) während des 20mMST als unabhängige Variable festgelegt. Danach wurde ein zweites GLM mit GEE-Schätzung durchgeführt, um das EQTT-Modell zu erstellen, das darauf abzielte, die Referenzstandard-Vo2max (abhängige Variable) unter Verwendung des Endergebnisses der EQMST als unabhängige Variable vorherzusagen. Dieses Verfahren wurde angewandt, um ein 20mMST-Vo2max-Modell zu erstellen, das die ECV berücksichtigt. Um sicherzustellen, dass die bei der Berechnung des EQTT-Modells angewandten Verfahren dem traditionellen Ansatz tatsächlich überlegen waren, wurde ein GLM mit TT Vo2max (abhängige Variable) und MAS (unabhängige Variable) berechnet. ANOVA und Pearson-Korrelationskoeffizienten wurden verwendet, um mögliche Verzerrungen zwischen den mittleren tatsächlichen und vorhergesagten Vo2max-Werten für die drei Modelle aufzudecken.
Daten der verbleibenden 70 Probanden (als Validierungsgruppe bezeichnet) wurden zur Kreuzvalidierung von EQTT und dem ursprünglichen EQLÉG-Modell verwendet. Korrelationskoeffizienten, ANOVA, 95%-ige Übereinstimmungsanalysen (LIMAG) und prozentuale Variationskoeffizienten (CV%) wurden zur Validierung der beiden Modelle gemäß etablierter Verfahren verwendet.19 Fünfundneunzigprozentige Konfidenzintervalle (CI95%) und die ROC-Kurvenanalyse wurden mit einer in SAS/Macro/IML integrierten Statistiksoftware berechnet. Die letztgenannte Software wurde speziell für die Anpassung von ROC-Kurven unter Verwendung von Dummy-Variablen für Daten entwickelt, die aus Designs mit wiederholten Messungen stammen. Die Fläche unter der ROC-Kurve wurde mit der nichtparametrischen Wilcoxon-Methode geschätzt.20 Der Abgrenzungspunkt für Vo2CR wurde gemäß den verfügbaren Leitlinien auf 44 ml kg-1 min-1 festgelegt.1,4,5 Die berechnete Sensitivität und Spezifität mit den entsprechenden CI95% wurden verwendet, um die Wirksamkeit der beiden Gleichungen beim Screening auf Vo2CR zu bestimmen. Die Sensitivität (SE) wurde definiert als der Anteil der Probanden unterhalb des Vo2CR, die einen 20mMST-Vorhersagewert unter 44 ml kg-1 min-1 aufwiesen. Die Spezifität (SP) wurde definiert als der Anteil der Probanden oberhalb des Vo2CR, die einen 20mMST-Vorhersagewert von über oder gleich 44 ml kg-1 min-1 aufwiesen. Die McNemar-χ2-Analyse untersuchte die Unterschiede zwischen der berechneten Sensitivität und Spezifität am Cut-off-Punkt für beide Gleichungen. Die Cohen’s κ-Statistik wurde verwendet, um die Übereinstimmung zwischen den Vorhersagemodellen und dem Referenzstandardtest zu bewerten. Schließlich wurden ANOVA und Pearson-Korrelationskoeffizienten verwendet, um mögliche Verzerrungen zwischen den mittleren tatsächlichen und den vorhergesagten Werten festzustellen. Alle statistischen Analysen wurden mit den Statistik-Softwarepaketen SPSS (Version 11.5; SPSS, Chicago, IL) und SAS (Version 8.2; SAS Institute, Cary, NC, USA) durchgeführt. Das Signifikanzniveau wurde auf p<0,05 festgelegt.