اعتبارسنجی معادلات فاکس و تاناکا در برآورد ضربان قلب بیشینة کودکان و نوجوانان ایرانی: ارزیابی به روش تحلیل گازهای تنفسی در آزمون ورزشی وامانده‌ساز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده علوم ورزشی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

زمینه و هدف: ضربان قلب بیشینه یک شاخص فیزیولوژیکی به‌منظور کنترل شدت فعالیت بدنی در حوزة ورزش و توانبخشی ورزشی به‌شمار می‌رود. به‌دلیل مشکلات اجرایی اندازه‌گیری ضربان قلب بیشینه در آزمون‌های ورزشی فزاینده، این شاخص فیزیولوژیکی به‌وسیلة معادلات رگرسیونی برآورد می‌شود. اغلب منابع علمی از دو معادلة فاکس (سن - 220) و تاناکا (سن 7/0 -208) به‌منظور برآورد ضربان قلب بیشینه استفاده کرده‌اند که بر پایة داده‌های حاصل از جمعیت بزرگسال طراحی شده‌اند. بنابراین ممکن است این دو معادله در جمعیت کودک و نوجوان از دقت زیادی برخوردار نباشد. هدف این پژوهش اعتبارسنجی معادلات فاکس و تاناکا در برآورد ضربان قلب بیشینة پسران کودک و نوجوان است.
مواد و روش‌ها: در پژوهش حاضر ضربان قلب بیشینه در آزمون درمانده‌ساز بروس تعدیل‌شده بر روی نوار گردان مجهز به دستگاه تحلیل گازهای تنفسی به روش مستقیم در 349 پسر 8 تا 18 سالة سالم اندازه‌گیری شد. در ادامه ضربان قلب بیشینه با استفاده از معادلات فاکس و تاناکا برآورد شد. به‌منظور اعتبارسنجی معادلات فاکس و تاناکا در مجموع آزمودنی و نیز آزمودنی‌های کودک و نوجوان، ضربان قلب بیشینة اندازه‌گیری‌شده و برآوردشده با همدیگر مقایسه شدند. برای این کار از همبستگی پیرسون، تی همبسته و توافق بلاند آلتمن استفاده شد.
نتایج: با افزایش سن آزمودنی‌ها تغییر چشمگیری در ضربان قلب بیشینة پسران رخ نداد، به‌طوری‌که همبستگی منفی ضعیفی بین سن و ضربان قلب بیشینه دیده شد (05/0>P ،198/0 - =P). همبستگی معناداری بین ضربان قلب بیشینة اندازه‌گیری‌شده در روش معیار با معادلات فاکس (198/0=R) و تاناکا (198/0=R) دیده شد (05/0>P). با این همه، تفاوت معناداری بین ضربان قلب بیشینة اندازه‌گیری‌شده با ضربان قلب بیشینة برآوردشدة فاکس (32/6±23/5= میانگین اختلاف، معادل 7/2 درصد میانگین ضربان قلب بیشینه) و تاناکا (17/6±07/3- = میانگین اختلاف، معادل 44/1- درصد میانگین ضربان قلب بیشینه) دیده شد (05/0>P)، به‌طوری‌که معادلات فاکس و تاناکا به‌ترتیب به بیش‌تخمینی و کم‌تخمینی ضربان قلب بیشینه انجامید. همچنین نمودار بلاند-آلتمن حاکی از توافق پایین معادله‌های ضربان قلب بیشینة فاکس و تاناکا در مقایسه با روش معیار بود. در ادامه، با تقسیم آزمودنی‌ها به دو ردة سنی 8 تا 13 سال و 14 تا 18 سال تغییری در نتایج ایجاد نشد، به‌طوری‌که همبستگی معناداری بین ضربان قلب بیشینة معادلات فاکس و تاناکا با روش معیار مشاهده نشد (094/0 – 028/0 =R) (05/0<P). همچنین اختلاف معناداری بین ضربان قلب بیشینة معیار و معادلات فاکس و تاناکا دیده شد (ضربه در دقیقه 26/6 - 55/3 - = میانگین اختلاف) (05/0>P).
نتیجه‌گیری: به‌نظر می‌رسد که در پسران کودک و نوجوان معادلات ضربان قلب فاکس و تاناکا از اعتبار کافی برخوردار نیستند. با این همه، در شرایطی که مجبور به برآورد ضربان قلب بیشینه هستیم، معادلة تاناکا از خطای برآورد کمتری برخوردار است. با توجه به نتایج این پژوهش، طراحی معادلة بومی به‌منظور برآورد ضربان قلب بیشینة پسران کودک و نوجوان ایرانی سودمند خواهد بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Cross-validation of Fox and Tanaka equations in predicting maximal heart rate of Iranian Children and Adolescent boys: Evaluation by the respiratory gas analyzer method in the exhaustive exercise test

نویسندگان [English]

  • Reza Komijani
  • majid jalili
  • Farzad Nazem
School of Sports Sciences, University of Bu-Ali Sina, Hamedan, Iran.
چکیده [English]

Background and Purpose: The maximal heart rate is a physiological index to control the intensity of physical activity in exercise and rehabilitation. Due to the practical problems of measuring maximal heart rate in strenuous exercise tests, this physiological index is estimated by regression equations. Most scientific sources have used the two equations of Fox (age - 220) and Tanka (208 -0.7 age) to estimate the maximal heart rate. Fox and Tanaka's equations were designed based on the data obtained from the adult population. Therefore, these two equations may not be highly accurate in the child and adolescent population. The purpose of this research is to evaluate the validity of Fox and Tanaka's equations in estimating the maximal heart rate of children and adolescent boys.
Materials and Methods: In the present study, maximal heart rate was measured in 349 healthy boys aged 8 to 18 years in a direct method by using modified Bruce test on a treadmill equipped with a respiratory gas analyzer. Thereafter, the maximal heart rate was estimated using Fox and Tanaka’s equations. In order to validate the equations of Fox and Tanaka, the measured and estimated maximal heart rate were compared in all subjects as well as children and adolescent. For this purpose, Pearson's correlation, pair sample t-test, and Bland-Altman's agreements were used.
Results: With increasing the age of the subjects, there was no noticeable change in the maximal heart rate of the boys. So that, a weak negative correlation was observed between age and maximal heart rate (r = -0.198, p<0.05). A significant correlation was observed between the maximal heart rate measured by the standard method with Fox (r=0.198) and Tanaka (r=0.198) equations (P<0.05). However, there was a significant difference between the measured maximal heart rate and estimated maximal heart rate by Fox (mean difference = 5.23±6.32, equivalent to 2.7% of the mean for maximal heart rate) and Tanaka (mean difference = 3.07±6.17, equivalent to -1.44 percent of mean for measured maximal heart rate). The Fox and Tanaka equations led to overestimation and underestimation of maximal heart rate, respectively. Furthermore, the Bland-Altman diagram indicated a low agreement between the maximal heart rate equations of Fox and Tanaka compared to the standard method. Even by dividing the subjects into two age groups, 8 to 13 years and 14 to 18 years, no changes in the results were found. No significant correlation was observed between maximal heart rate of Fox and Tanaka equations with standard method (r = 0.028-0.094) (p<0.05). In addition, a significant (P<0.05) difference was observed between the standard maximal heart rate and the Fox and Tanaka equations (mean difference = - 3.55 to 6.26 beats per minute).
Conclusions: It seems that the Fox and Tanaka heart rate equations do not have sufficient validity in children and adolescent boys. However, in situations where we have to estimate the maximal heart rate, Tanaka's equation has a lower estimation error. According to the results of this research, it will be beneficial to design a native equation for estimating the maximal heart rate of Iranian children and adolescent boys.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Exercise intensity control
  • Maximal heart rate
  • Maximal heart rate equations
  • Children and adolescents
  1. Medicine ACoS. ACSM's guidelines for exercise testing and prescription: Lippincott Williams & Wilkins; 2013.
  2. Tanaka H, Monahan KD, Seals DR. Age-predicted maximal heart rate revisited. Journal of the American College of Cardiology. 2001;37(1):153-6.
  3. Medicine ACoS. ACSM's health-related physical fitness assessment manual: Lippincott Williams & Wilkins; 2013.
  4. Fox 3rd S, Naughton JP, Haskell W. Physical activity and the prevention of coronary heart disease. Annals of clinical research. 1971;3(6):404-32.
  5. Cicone ZS, Holmes CJ, Fedewa MV, Macdonald HV, Esco MR. The Validity Of Age-based Maximal Heart Rate Equations In Youth: A Systematic Review And Meta-analysis. Medicine & Science in Sports & Exercise. 2018;50(5S):665.
  6. Nikolaidis PT, Padulo J, Chtourou H, Torres-Luque G, Afonso J, Heller J. Estimating maximal heart rate with the ‘220-age’formula in adolescent female volleyball players: a preliminary study. Human Movement. 2014;15(3):166-70.
  7. Cruz-Martínez LE, Rojas-Valencia JT, Correa-Mesa JF, Correa-Morales C. Maximum Heart Rate during exercise: Reliability of the 220-age and Tanaka formulas in healthy young people at a moderate elevation. Revista de la Facultad de Medicina. 2014;62(4):579-85.
  8. Lehmann M, Keul J, Korsten-Reck U. The influence of graduated treadmill exercise on plasma catecholamines, aerobic and anaerobic capacity in boys and adults. European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology. 1981;47(3):301-11.
  9. Shargal E, Kislev-Cohen R, Zigel L, Epstein S, Pilz-Burstein R, Tenenbaum G. Age-related maximal heart rate: examination and refinement of prediction equations. The Journal of sports medicine and physical fitness. 2015;55(10):1207-18.
  10. Gellish RL, Goslin BR, Olson RE, McDONALD A, Russi GD, Moudgil VK. Longitudinal modeling of the relationship between age and maximal heart rate. Medicine and science in sports and exercise. 2007;39(5):822-9.
  11. Mahon AD, Marjerrison AD, Lee JD, Woodruff ME, Hanna LE. Evaluating the prediction of maximal heart rate in children and adolescents. Research quarterly for exercise and sport. 2010;81(4):466-71.
  12. Machado FA, Denadai BS. Validity of maximum heart rate prediction equations for children and adolescents. Arquivos brasileiros de cardiologia. 2011;97(2):136-40.
  13. Gelbart M, Ziv-Baran T, Williams CA, Yarom Y, Dubnov-Raz G. Prediction of maximal heart rate in children and adolescents. Clinical Journal of Sport Medicine. 2017;27(2):139-44.
  14. Cicone ZS, Sinelnikov OA, Esco MR. Age-Predicted Maximal Heart Rate Equations Are Inaccurate for Use in Youth Male Soccer Players. Pediatric exercise science. 2018;20(XX):1-5.
  15. Colantonio E, Peduti Dal Molin Kiss MA. Is the HRmax= 220-age equation valid to prescribe exercise training in children? Journal of exercise Physiology online. 2013;16(1).
  16. Cicone ZS, Holmes CJ, Fedewa MV, MacDonald HV, Esco MR. Age-based prediction of maximal heart rate in children and adolescents: A systematic review and meta-analysis. Research quarterly for exercise and sport. 2019;90(3):417-28.
  17. Winter EM, Jones AM, Davison RR, Bromley PD, Mercer TH. Sport and Exercise Physiology Testing Guidelines: Volume I–Sport Testing: The British Association of Sport and Exercise Sciences Guide: Routledge; 2006.
  18. Bahreini Nejad A, Moflahi D, Abbaspour M. Evaluation of intermittent protocol at incremental laboratory test in measuring physiological indices of soccer players. Journal of Sport and Exercise Physiology. 2022;15(2):41-51. [In Persian]
  19. Hozourri T, Fashi M, Hasanloei Ha. The effect of four weeks of polarized training on aerobic fitness and performance of professional rowers. Journal of Sport and Exercise Physiology. 2022;15(4):31-41. [In Persian]
  20. Machado FA, Denadai BS. Validity of maximum heart rate prediction equations for children and adolescents. Arquivos brasileiros de cardiologia. 2011;97(2):136-40.
  21. Londeree B, Moeschberger M. Effect of Age and Other Factors on Maximal Heart Rate. Research Quarterly for Exercise and Sport. 2013;53:297-304.
  22. Bar-Or O. Physiologic responses to exercise of the healthy child. Pediatric Sports Medicine for the Practitioner: Springer; 1983. p. 1-65.
  23. Rowland T, Maresh C, Charkoudian N, Vanderburgh P, Castellani J, Armstrong L. Plasma norepinephrine responses to cycle exercise in boys and men. International journal of sports medicine. 1996;17(01):22-6.
  24. Astrand P-O. Experimental studies of physical work capacity in relation to sex and age. Dissertation. 1952.
  25. Washington R, Bricker J, Alpert B, Daniels S, Deckelbaum R, Fisher E, et al. Guidelines for exercise testing in the pediatric age group. From the Committee on Atherosclerosis and Hypertension in Children, Council on Cardiovascular Disease in the Young, the American Heart Association. Circulation. 1994;90(4):2166-79.
  26. Atkinson G, Nevill AM. Statistical methods for assessing measurement error (reliability) in variables relevant to sports medicine. Sports Med. 1998;26(4):217-38.
  27. Bland JM, Altman D. Statistical methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement. The lancet. 1986;327(8476):307-10.
  28. Hinkle DE, Wiersma W, Jurs SG. Applied statistics for the behavioral sciences. 2003.
  29. Pedroni AS, Schiavo A, Macedo Ed, de Campos NE, Winck AD, Heinzmann-Filho JP. Predictive maximal heart rate equations in child and adolescent athletes: a systematic review. Fisioterapia em Movimento. 2018;31.

 

  • تاریخ دریافت: 14 مرداد 1402
  • تاریخ بازنگری: 07 مهر 1402
  • تاریخ پذیرش: 15 آبان 1402
  • تاریخ اولین انتشار: 01 آذر 1402
  • تاریخ انتشار: 01 بهمن 1402