Energy expenditure and accelerometer cut-points for sedentary behavior and physical activity in spinal cord injury : implication for guiding and prevention

Doktorsavhandling

Bakgrund

Efter en motorisk komplett ryggmärgsskada (RMS) förändras förutsättningarna för fysisk aktivitet och sedermera energiomsättning. Personer med en RMS ovanför bröstkota sex har en ändrad fysiologisk respons framförallt vid träning. Denna förändring gör att även energiomsättning minskar vid aktiviteter. Låg grad av fysisk aktivitet och viktuppgång under rehabiliteringen ökar risken för hjärt- och kärlsjukdomar och dess riskfaktorer. Det saknas kunskap kring aktivitetsrelaterad energiomsättning och intensitetsnivåer för personer med motoriskkomplett RMS. Detta leder till otillräcklig information kring hälsorelaterat beteende.

Syfte

Avhandlingen syftar till att öka kunskapen kring energiomsättning, syreupptag och hjärtfrekvens under olika aktiviteter så som vila, vardagsaktiviteter, träning samt maximalt syreupptag. Därutöver att skapa information kring att objektivt mäta fysisk aktivitet med hjälp av accelerometer eller Borg RPE skalan.

Metod

Sextiofyra personer med motorisk-komplett RMS varav sjutton var kvinnor. Tjugosex personer hade en tetreplegi (C5-C8) och 38 personer med paraplegi (T7-T12). Studie I och II är baserade på mätningar med hjälp av indirekt kalorimetri under vila och standardiserade aktiviteter. I Studie III kategoriseras aktiviteterna i olika intensitetsnivåer som bygger på data från maximalt syreupptag, maximal hjärtfrekvens samt Borgskalan. I Studie IV presenteras tröskelvärden utifrån relativa intensitetsnivåer för handledsburen accelerometer (ActiGraph GT3X+) som skapats utifrån receiver operating characteristic (ROC- kurvor).

Resultat

Studie I och II visade på en genomsnittlig syreförbrukning vid vila på 2.52 ml·VO2·kg-1·min-1 för hela gruppen och att det fanns några signifikanta könsskillnader. Den variabeln som bäst kunde förklara variansen för energiomsättningen under vila (24 timmar) var kroppsvikt (kg) r2 = 0,37. Vid vardagsmotion ökade aktivitetsrelaterade energiomsättningen (total energiomsättning minus energiomsättning vid vila), för personer med tetraplegi, två till fyra gånger (rulla inomhus/utomhus Borg 10-11 och duka bord) jämfört med stillasittande och mellan tre till femgånger vid träning. För personer med paraplegi så ökade den aktivitetsrelaterade energiomsättningen fem till åtta gånger vid vardagsmotion och 11-14 gånger vid träning, jämfört med stillasittande. Den maximalt syreupptag var 0,76 L∙min-1 för tetraplegi och 1,36 L∙min-1 för paraplegi och det var en signifikant skillnad mellan män och kvinnor för både grupperna (Studie III). Könsskillnaderna uteblev när det maximala syreupptaget relaterades till kroppsvikt. I Studie III blev samtliga standardiserade aktiviteter kategoriserades som antingen stillasittande, lågintensiva, medelintensiva eller högintensiva. Aktivitetsnivåerna baserades på % av maximalt syreupptag och % av maximal hjärtfrekvens samt Borg RPE-skalan. För personer med tetraplegi kategoriserades de flesta vardagsaktiviteterna som medel eller högintensiva. Studie IV visade på en hög korrelation 0,8 - 0,9 mellan relativa/absoluta maximala syreupptaget och accelerometer registrering vector magnetud counts (VMC). Resultatet analyserades vidare med ROC-kurvor och visade area under ROC-kurvan (AUC) på 0,8, vilket resulterade i separata tröskelvärden (cut-points) för respektive grupp för olika intensitetsnivåer så som medel-till-högintensiv 4887 VMC (tetraplegi) och 9515 VMC (paraplegi).

Konklusion

De stora skillnaderna i energiomsättning under vila, mellan deltagarna visar på vikten av individrelaterad information för energiomsättningen. Eftersom det maximala syreupptaget för personer med tetraplegi är lägre än för paraplegi, detta gör att vardagsaktiviteter utförs vid en högre intensitetsnivå. Aktivitetsenergiomsättningen vid vardagsmotion har potentialen att öka den totala energiomsättningen eftersom de lättillgängliga och kan utföras under lång tid. Ryggmärgsskadespecifika tröskelvärden för handlesburen accelerometer skulle kunna användas för att objektivt mäta aktivitetsmönster både under rehabilitering och vid forskning

Publikationer

Energy expenditure in people with motor-complete paraplegia. Spinal cord (2017).
Holmlund, T., Ekblom-Bak, E., Franzen, E., Hultling, C., Nilson Wikmar L & Wahman, K

Energy expenditure after spinal cord injury in people with motor-complete tetraplegia or motor-complete paraplegia. Spinal cord (2017)
Holmlund, T., Ekblom-Bak, E., Franzen, E., Hultling, C. & Wahman, K.

Intensity of physical activity as a percentage of peak oxygen uptake, heart rate and Borg RPE in motor-complete para- and tetraplegia.
Holmlund, T., Ekblom-Bak, E., Franzen, E., Hultling, C. & Wahman, K.

Defining accelerometer cut-points for different intensity levels in motorcomplete spinal cord injury. Spinal Cord, 2020
Holmlund, T., Ekblom-Bak, E., Franzen, E., Hultling, C. & Wahman, K

Presentationer

The Nordic Spinal Cord Society (NOSCoS) Helsingfors 2012
International Spinal Cord Society (ISCoS) (nr 52) Istanbul 2013
International Spinal Cord Society (ISCoS/ASIA) (4th joint meeting) mötet i Montreal 2015
The Nordic Spinal Cord Society (NOSCoS) mötet Linköping 2017