The heart rate method for estimating oxygen uptake in walking and cycle commuting

Fredagen den 28 september klockan 09:00 disputerar Jane Salier Eriksson i idrottsvetenskap. Avhandlingens titel är "The heart rate method for estimating oxygen uptake in walking and cycle commuting".

Jane Salier Eriksson har skrivit en idrottsvetenskaplig avhandling som handlar om metodologiska utmaningar vid mätning eller uppskattning av syreupptagning vid gång- och cykelpendling. Jane Salier Eriksson tillhör GIH:s enhet för fysisk aktivitet och hälsa. 

Disputationen äger rum fredagen den 28 september klockan 09:00-12:00 i GIH:s aula.

Opponent är Jostein Hallén vid Norges Idrottshögskola.

Huvudhandledare är professor Peter Schantz vid GIH och bihandledare är docent Hans Rosdahl vid GIH.

Betygsnämnden består av:

  • Eva Jansson, professor, Karolinska Institutet
  • Ulf Ekelund, professor, Norges Idrottshögskola
  • Filip Larsen, docent, GIH

Läs mer om Jane Salier Eriksson.

Läs avhandlingen i publikationsdatabasen DiVA 

Abstract 

Läs pressmeddelandet om avhandlingen

Om avhandlingen

Att kunna mäta syreupptagningen (VO2) vid olika vardagliga aktiviteter, såsom gång och cykel vid arbetspendling, är viktigt ur såväl pedagogiska som forsknings- och folkhälsoperspektiv. Många av de metoder som mäter VO2 är komplicerade och kostsamma att använda i stor skala, och därför finns det ett behov av enklare mätmetoder med god validitet och reliabilitet. Dessa metoder bör även vara praktiskt tillämpbara för såväl lärare och forskare som de som deltar i mätningar. De måste även vara ändamålsenliga i de miljöer som mätningar sker.

Bild på avhandlingens första sidaHjärtfrekvensmetoden är en förhållandevis enkel metod, och den behöver inte vara förknippad med stora kostnader. Den baseras i denna studie på att varje individs förhållande mellan hjärtfrekvens (HF) och VO2 kartläggs under standardiserade betingelser inomhus under arbete på en cykelergometer. Detta förhållande används sedan för att utifrån HF vid en fysisk aktivitet beräkna dess VO2.

Det är dock inte studerat om förhållandet mellan HF och VO2 vid laboratorieförhållanden är detsamma som när man cyklar eller går till jobbet i utomhusmiljöer, och om denna metod därmed kan ge en valid estimering av VO2 vid dessa förhållanden. Faktorer såsom vind, temperatur, luftfuktighet och olika trafikmiljöer skulle kunna påverka detta förhållande. Likaså skulle det kunna påverkas av hur van man är vid aktiv arbetspendling, träningsgrad, ålder, kön och durationen av det fysiska arbetet.

Det övergripande syftet med avhandlingen var att utvärdera hjärtfrekvensmetoden för att estimera VO2 under gång- och cykelpendling under fältförhållanden. För att uppnå det behövde vissa aspekter av hjärtfrekvensmetodens reliabilitet utvärderas. Likaså behövde ett mobilt metaboliskt system (MMS) testas under laboratorie- (validitet och reliabilitet) och fältförhållanden (validitet).

De specifika syftena med avhandlingen var att: (i) testa ett bärbart metaboliskt systems validitet och reliabilitet under både laboratorie- och fältförhållanden, (ii) utvärdera reproducerbarheten för sambandet mellan HF och VO2 vid arbete på cykelergometer under laboratorieförhållanden, och (iii) utvärdera om sambandet mellan HF och VO2 från laboratoriemätningar kan användas för att med hjälp av HF under cykel- och gångpendling på ett valitt sätt estimera VO2 under aktiv arbetspendling vid fältmässiga förhållanden.

De huvudsakliga resultaten av denna avhandling var att:

  • ett bärbart metaboliskt system var valitt både vid laboratorie- och fältförhållanden under arbetspendling genom gång och cykling, vilket möjliggjorde fältmätningarna,
  • hjärtfrekvensmetoden vad avser HR-VO2 relationen i laboratoriemiljö vid upprepade mätningar, på ett reliabelt sätt kan estimera VO2 vid tre nivåer av HF som speglar gång- respektive och cykelpendling,
  • hjärtfrekvensmetoden på ett valitt sätt kan estimera medelvärdesnivån för VO2 hos cykelpendlare vid fältbetingelser, medan medelvärdena för gångpendlare i fält var 13-17% högre än de som beräknades från sambandet mellan HF och VO2 vid mätningar i laboratoriet,
  • samtidigt noterades att de individuella spridningarna i resultaten med hjärtfrekvensmetoden är stora för både cykel- och gångpendlare, vilket gör att   
         konfidensintervallen för medelvärdena blir relativa vida
    .

Sammanfattningsvis innebär detta att hjärtfrekvensmetodens medelvärdesnivåer av syreupptagning speglar de verkliga nivåerna väl och kan användas för cykelpendlare vid deras normala pendlingsförhållanden, medan man för gångpendlare måste ta hänsyn till att VO2 per HR är högre vid gångpendling än under ergometercykling i laboratoriet.

Abstract

Walking and cycling to work can contribute to population health, but more objective knowledge concerning exercise intensities, oxygen uptake and the metabolic demands of this physical activity is needed for this and other evaluations. To attain this, valid and reliable instruments are a requirement. The focus of this thesis was to evaluate whether the heart rate method can be used for this purpose. It involves establishing the relation between heart rate and oxygen uptake during ergometer cycling in laboratory conditions, and thereafter checking if the same relation exists during cycle or walking commuting in a metropolitan area.

To accomplish this, a portable metabolic system was tested for validity and reliability in laboratory and field conditions and the reproducibility of the heart rate and oxygen uptake relation in the laboratory was evaluated. Furthermore, the heart rate and oxygen uptake relations during cycle and walking commuting was compared with those attained in the laboratory.

The first two studies showed that a portable metabolic system is valid during laboratory and sustained field conditions. Studies 3 and 4 showed that the heart rate method with respect to the heart rate-oxygen uptake relationship is reliable on the group level for both walking and cycling commuters during repeated measures in the laboratory. The last two studies showed that applying the heart rate method during cycle commuting leads to valid levels of oxygen uptake on the group level for both males and females. Contrary to that, the measured levels of oxygen uptake in the field during walking commuting were on average 17% higher for males, and 13% higher for females than the values obtained with the heart rate method. For both walking and cycling commuters, the individual spread around the mean values was rather high, creating somewhat wide confidence intervals for the mean values.

In summary, the heart rate method can be used for cycle commuters during their normal commuting conditions, while for pedestrians it is necessary to take into account that oxygen uptake per heart rate is higher while walking than that estimated from ergometer cycling in the laboratory.

Adress till denna sida: www.gih.se/disputationJASA