برآورد ضربان قلب بیشینه در پسران کودک و نوجوان سالم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه فیزیولوژی ورزشی، دانشکده علوم ورزشی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران.

چکیده

زمینه و هدف: اندازه‌گیری و یا برآورد ضربان قلب بیشینه (HRmax) به‌عنوان یک نمایۀ فیزیولوژیک در تنظیم شدت برنامه‌های تمرینی ورزشی و توانبخشی از اهمیت بسیاری برخوردار است. با این همه، به‌دلیل مشکلات اجرایی در اندازه‌گیری استاندارد ضربان قلب بیشینه هنگام فعالیت بدنی، متخصصان علوم ورزش و تندرستی، کاربست معادلات برآورد ضربان قلب بیشینه را پیشنهاد می‌کنند. اغلب این معادلات پیشگوی رگرسیونی خطی/غیرخطی با بهره‌گیری نمونه‌های جمعیت‌های بزرگسال (20 تا 90 سال) طراحی شده است که به‌نظر می‌رسد کاربرد چنین معادلات برآوردی را برای جمعیت کودک و نوجوان در مناطق جغرافیایی گوناگون به‌دلیل نقش مداخلۀ فرایند بلوغ زیستی محدود سازد. بنابراین هدف این پژوهش، طراحی معادلۀ برآورد ضربان قلب بیشینه ویژۀ پسران سالم کودک و نوجوان است.
مواد و روش‌ها: ضربان قلب بیشینه در 349 پسر سالم 8 تا 17 سالۀ شهر همدان با شرکت در آزمون درمانده‌ساز بروس تعدیل‌شده اندازه‌گیری شد. همچنین متغیرهای آنتروپومتری و فیزیولوژیک آزمودنی‌ها در شرایط استراحت به روش استاندارد اندازه‌گیری شد. برای بررسی همبستگی متغیرهای مستقل الگوی رگرسیون با ضربان قلب بیشینۀ اندازه‌گیری‌شده از روش همبستگی استفاده شد. در این زمینه به‌منظور طراحی معادلۀ برآورد ضربان قلب بیشینه از روش آماری رگرسیونی گام به گام استفاده شد. همچنین از نمایه‌های ضریب تعیین (R2)، خطای استاندارد برآورد (SEE)، درصد خطای استاندارد برآورد (SEE%) و توزیع طبیعی خطاها برای ارزیابی کارایی الگوی پیشگو استفاده شد.
نتایج: میانگین ضربان قلب بیشینه هنگام کارسنجی آزمودنی‌ها 12/6±44/202 ضربه در دقیقه بود. همبستگی ضعیف و معنادار ضربان قلب بیشینه با متغیرهای ملاک شامل سن، قد و وزن به‌دست آمد (198/0 - 131/0-=R) (05/0>p). ضربان قلب بیشینه پسران کودک و نوجوان با معادلۀ رگرسیونی «(سال) سن × 452/0 – 015/208 = ضربان قلب بیشینه» برآورد شد (0002/0=p). با این همه، نمایه‌های برگزیده‌شده در این معادله از قدرت بالا برخوردار نبود، به‌طوری‌که ضریب تعیین معادلۀ پیشگو برابر (04/0=R2) و خطای استاندارد برآورد (ضربه در دقیقه 14/6=SEE) بود که برابر با 03/3 درصد میانگین ضربان قلب بیشینۀ اندازه‌گیری‌شده بود.
نتیجه‌گیری: با ملاحظۀ قدرت پایین نمایه‌های آماری در معادلۀ پژوهش حاضر، کاربست عدد 202 به‌عنوان ضربان قلب بیشینۀ پسران سالم جهت کنترل شدت تمرین در برنامه‌های ورزشی و توانبخشی پیشنهاد می‌شود. ارزیابی نتایج پژوهش حاضر به‌منظور اطمینان بیشتر و نیز تعمیم آن به جامعۀ کودکان و نوجوان بسیار ارزشمند خواهد بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Prediction of maximal heart rate (HRmax) in healthy children and adolescent boys

نویسندگان [English]

  • Majid Jalili
  • Reza Komijani
  • Farzad Nazem
Department of Sport Physiology, Faculty of Sports Sciences, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده [English]

Background and Purpose: Measuring or estimating maximal heart rate (HRmax) as a physiological indicator is of great importance in adjusting the intensity of exercise training and rehabilitation programs. However, due to the implementation problems of the standard HRmax measurement, sports sciences experts recommend HRmax estimation equations. Most of these linear/nonlinear regression prediction equations are designed using samples of adult populations (20 to 90 years old), which seems to limit the application of such estimation equations to children’s and adolescents’ populations in different geographical regions due to the intervening role of the biological maturation process. Therefore, the purpose of this research was to design a native equation for estimating the HRmax for healthy Iranian children and adolescent boys.
Material and Methods: In the present study, the HRmax was measured in a modified Bruce's test on a treadmill equipped with a respiratory gas analysis device in 349 healthy boys aged 8 to 17 years in Hamedan city. Moreover, for all subjects, anthropometric and physiological variables were measured in resting conditions. Pearson's correlation was used in order to investigate the relationship between independent variables and HRmax. Stepwise regression was used to design the native equation for HRmax estimation. The indexes of coefficient of determination (R2), standard error of estimate (SEE), percentage of standard error of estimate (SEE%) and normal distribution of errors were used to evaluate the efficiency of the native model.
Results: The average ergometric HRmax of the subjects was 202.44±6.12 beats/min. There was a weak and significant correlation between HRmax and the independent variables including age, height and weight (R=-0.131-0.198, p<0.05). The HRmax of children’s and adolescents’ boys could be estimated (p=0.0002) according to the native equation "maximal heart rate (bpm) = 208.015 - 0.452 × age (years)". However, the indicators of the native equation did not have high power, so that the coefficient of determination of the equation was equal to (R2=0.04) and the standard error index was (SEE=6.14 bpm), which was equivalent to 3% of the average measured HRmax.
Conclusions: Considering the low power of the statistical indicators in the native equation of the present study, the use of the number 202 as the upper limit of maximal heart rate for Iranian children and adolescents’ boys is recommended to control the intensity of training in exercise, sports and rehabilitation workouts. Evaluating the results of the present study for greater confidence and generalization to the children and adolescents would be very valuable.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Maximal heart rate
  • Boys
  • Prediction equations
  • Exercise intensity

مراجع

  1. Gibson AL, Wagner D, Heyward V. Advanced fitness assessment and exercise prescription, 8E: Human kinetics; 2019.
  2. Kraemer WJ, Fleck SJ, Deschenes MR. Exercise physiology: integrating theory and application: Lippincott Williams & Wilkins; 2011.
  3. Keiller D, Gordon D. Confirming Maximal Oxygen Uptake: Is Heart Rate the Answer? International journal of sports medicine. 2018;39(03):198-203.
  4. Tanaka H, Monahan KD, Seals DR. Age-predicted maximal heart rate revisited. Journal of the American College of Cardiology. 2001;37(1):153-6.
  5. Medicine ACoS. ACSM's health-related physical fitness assessment manual: Lippincott Williams & Wilkins; 2013.
  6. 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.
  7. Cundrič L, Bosnić Z, Kaminsky LA, Myers J, Peterman JE, Markovic V, et al. A Machine Learning Approach to Developing an Accurate Prediction of Maximal Heart Rate During Exercise Testing in Apparently Healthy Adults. Journal of Cardiopulmonary Rehabilitation and Prevention. 2023:10.1097.
  8. 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.
  9. Robergs RA, Landwehr R. The surprising history of the" HRmax= 220-age" equation. Journal of Exercise Physiology Online. 2002;5(2):1-10.
  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. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. Park JH, Jung HC, Jung YS, Song JK, Lee JM. Re-Visiting Maximal Heart Rate Prediction Using Cross-Validation in Population Aged 7-55 Years. International journal of environmental research and public health. 2022;19(14).
  15. Komijani R, jalili m, Nazem F. 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. Journal of Sport and Exercise Physiology. 2024;16(4):20-30.
  16. 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.
  17. Nikolaidis P. Maximal heart rate in soccer players: measured versus age-predicted. Biomedical journal. 2015;38(1).
  18. 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.
  19. Heidary R, Zarrinkalam E. Evaluating the Accuracy of Maximum Heart Rate Prediction Equations to Adjust the Intensity of Physical Activity in 8–12-Year-Old Students. Avicenna Journal of Clinical Medicine. 2024;31(1):62-9.
  20. Mirwald RL, Baxter-Jones AD, Bailey DA, Beunen GP. An assessment of maturity from anthropometric measurements. Medicine & Science in Sports & Exercise. 2002;34(4):689-94.
  21. Medicine ACoS. ACSM's guidelines for exercise testing and prescription: Lippincott Williams & Wilkins; 2013.
  22. 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.
  23. Kemp F. Applied multiple regression/correlation analysis for the behavioral sciences. Journal of the Royal Statistical Society: Series D (The Statistician). 2003;52(4):691-.
  24. Hinkle DE, Wiersma W, Jurs SG. Applied statistics for the behavioral sciences. 2003.
  25. Rowland TW. Evolution of maximal oxygen uptake in children. Pediatric Fitness. 50: Karger Publishers; 2007. p. 200-9.
  26. Machado FA, Denadai BS. Validity of maximum heart rate prediction equations for children and adolescents. Arquivos brasileiros de cardiologia. 2011;97(2):136-40.
  27. 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.
  28. Londeree BR, Moeschberger ML. Effect of age and other factors on maximal heart rate. Research Quarterly for Exercise and Sport. 1982;53(4):297-304.
  29. Nes B, Janszky I, Wisløff U, Støylen A, Karlsen T. Age‐predicted maximal heart rate in healthy subjects: The HUNT F itness S tudy. Scandinavian journal of medicine & science in sports. 2013;23(6):697-704.
  30. 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.
  31. Robertson RJ, Goss FL, Boer NF, Peoples JA, Foreman AJ, Dabayebeh IM, et al. Children's OMNI scale of perceived exertion: mixed gender and race validation. Medicine and science in sports and exercise. 2000;32(2):452-8.
  32. Ogundimu EO, Altman DG, Collins GS. Adequate sample size for developing prediction models is not simply related to events per variable. J Clin Epidemiol. 2016;76:175-82.
  33. Machado FA, Denadai BS. Validity of maximum heart rate prediction equations for children and adolescents. Arquivos brasileiros de cardiologia. 2011;97(2):136-40.

 

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 02 دی 1403
  • تاریخ بازنگری: 24 بهمن 1403
  • تاریخ پذیرش: 08 اسفند 1403
  • تاریخ اولین انتشار: 08 اسفند 1403
  • تاریخ انتشار: 01 تیر 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار