Physical activity assessment: Comparison between movement registration and doubly labeled water method

Summary

The doubly labeled water method for the measurement of average daily metabolic rate (ADMR), combined with a measurement of resting metabolic rate, permits the calculation of energy expenditure for physical activity under normal daily living conditions. This procedure was used to evaluate the use of movement registration for physical activity assessment under daily living conditions.

Subjects were 16 men and 14 women with normal weight (body mass index (BMI) 24.6±2.4 kg/m²). Their body movement was registered with a triaxial accelerometer over a 7-day interval, simultaneous with an ADMR measurement with a doubly labeled water method. Resting metabolic rate was measured overnight in a respiration chamber (sleeping metabolic rate (SMR)) at the start of the ADMR measurement. Subjects did wear the accelerometer during waking hours. Accelerometer output (AO, counts/min) was related to physical activity as quantified by adjustment of ADMR for SMR. Additional studies were performed in 11 subjects with anorexia nervosa (BMI 16.7±1.7 kg/m²) and 8 subjects with morbid obesity (BMI 45.3±6.8 kg/m²).

AO explained most of the variation in ADMR, after adjustment for SMR (R²=0.64, SEE=0.9 MJ/d). Average AO was 1108±293, 1144±318, and 946±391 for subjects with normal weight, anorexia nervosa, and morbid obesity, respectively, and was not significantly different between the three groups. However, in the anorectics AO was significantly related to body mass index (r=0.84, <p 0,01), subjects with a BMI17 kg/m2 were equally or more active compared with control subjects, while subjects with a BMI <17 kg/m² were equally or less active compared with control subjects. In the morbid obese group, 5 of the 8 subjects had a low activity level (AO<900 counts/day) and the other 3 had a high activity level (AO1150 counts/day).

The triaxial accelerometer is an objective method that can be used to quantify physical activity related energy expenditure and to distinguish differences in activity levels between individuals.

Zusammenfassung

Die doppeltmarkierte Wassermethode (DLWM) zur Bestimmung des mittleren täglichen Energieumsatzes (ADMR), kombiniert mit einer Messung des Ruhccnergieumsatzes, erlaubt die Berechnung des Energieaufwands für die körperliche Aktivität unter den normalen täglichen Lebensbedingungen. Dieses Verfahren wurde angewandt, um die Anwendung der Bewegungsregistrierung zur Abschätzung der körperlichen Aktivität unter den täglichen Lebensbedingungen zu bewerten. Untersuchungspersonen waren 16 Männer und 14 Frauen mit normalem Gewicht (body mass index BMI 24,6±2,4 kg/m²). Ihre Körperbewegung wurde mit einem triaxialen Akzelerometer über ein 7-Tages-Intervall registriert, simultan mit einer ADMR-Messung mittels DLWM. Der Ruheenergieumsatz wurde über Nacht in einer Respirationskammer (sleeping metabolic rate SMR) zu Beginn der ADMR-Messung bestimmt. Die Probanden trugen das Akzelorometer tagsüber. Die Quantifizierung der Beziehung zwischen Akzelerometer-Output (AO, Impulse/min) und körperlicher Aktivität wurde durch die Anpassung der ADMR an die SMR vorgenommen. Zusätzliche Untersuchungen wurden an 11 Personen mit Anorexia nervosa (BMI 16,7±1,7 kg/m²) und 8 Personen mit morbider Fettsucht (BMI 45,3±6,8 kg/m²) durchgeführt. Der AO erklärte die meisten Variationen in der ADMR, nach Justierung auf SMR (R²=0,64, SEE=0,9 MJ/d). Der mittlere AO war 1108±293, 1144±318 und 946±391 für Personen mit Normalgewicht, Anorexia nervosa und morbider Fettsucht. Dieser Wert war nicht signifikant unterschiedlich zwischen den 3 Gruppen. In der Anorexianervosa-Gruppe war der AO signifikant mit dem BMI korreliert (r=0,84, p 0,01). Personen mit BMI<17 kg/m² waren gleich oder stärker aktiv als die Kontrollpersonen, während Personen mit BMI kg/m² gleich oder weniger aktiv als die Kontrollpersonen waren. In der Gruppe der morbiden Übergewichtigen hatten 5 von 8 Personen ein niedriges Aktivitätsniveau (AO<900 Impulse/d), während die anderen 3 Personen ein hohes Aktivitätsniveau (AO>1150 Impulse/d) aufwiesen. Das triaxiale Akzelerometer ist eine objektive Methode, um die körperliche Aktivität mit Bezug auf den Energieaufwand zu quantifizieren und Aktivitätsniveaus zwischen den Individuen zu unterscheiden.