Physical activity measurement accuracy in advanced chronic lung disease

ABSTRACT

RATIONALE: Non-invasive energy expenditure (EE) measurement is used to monitor physical activity in chronic lung disease. Unlike widely used motion-based devices calibrated in healthy populations, the Flex Heart Rate Method (FHR) estimates EE using individualized algorithms and thus may be more appropriate in patients with advanced disease severity.

OBJECTIVES: To investigate the accuracy of FHR in comparison with commercially-available devices using accelerometry from Actical (AC) and integrated multisensor technology from SenseWear (SW) (the “index measures”) against criterion standard indirect calorimetry (IC) in adults with advanced chronic lung disease.

METHODS: We measured EE in eight patients with cystic fibrosis (n = 5), chronic obstructive pulmonary disease (n = 2) and rheumatoid arthritis-associated interstitial lung disease (n = 1) using FHR, SW and AC concurrently with IC during standardized activities. Bland-Altman analyses were performed to explore agreement (mean difference ± 95% limits of agreement) and interchangeability (sum of the limits of agreement and its 95% confidence interval) between EE measured by the index measures and IC. MAIN RESULTS: There was a trend for mean differences between each index measure and IC to be lower for FHR compared to AC and SW during most activities. However, there was a high degree of variability in these bias estimates. FHR also showed to be more interchangeable with IC during the majority of lifestyle and cycling activities compared to AC and SW.

CONCLUSIONS: FHR is potentially useful in estimating EE in advanced chronic lung disease. Future studies warrant investigation of FHR and other individualized activity measures in larger populations and in free-living settings.

RÉSUMÉ

JUSTIFICATION: La mesure de la dépense énergétique (DE) non invasive est utilisée pour suivre l'activité physique dans les cas de maladie pulmonaire chronique. Contrairement aux dispositifs fondés sur le mouvement qui sont calibrés auprès de populations en bonne santé, la méthode Flex Heart Rate (FHR) estime la dépense énergétique à l'aide d'algorithmes individualisés, de sorte qu'elle pourrait être mieux adaptée aux patients dont la maladie se situe à un stade avancé.

OBJECTIFS: Déterminer le degré d'exactitude du FHR comparativement aux dispositifs disponibles sur le marché à l'aide de l'accéléromètre Actical (AC) et de la technologie de multicapteurs intégrés de SenseWear (SW) (les ‘mesures d'indices') par rapport à la calorimétrie indirecte en tant que norme de référence chez les adultes souffrant de maladie pulmonaire chronique avancée.

MÉTHODES: Nous avons mesuré la DE chez huit patients atteints de fibrose kystique (n = 5), de maladie pulmonaire obstructive chronique (n = 2), et de maladie pulmonaire interstitielle en lien avec la polyarthrite rhumatoïde (n = 1) à l'aide du FHR, du SW et de l'AC parallèlement à la CI pendant des activités uniformisées. Des analyses Bland-Altman ont été réalisées afin d'explorer la concordance (différence moyenne pour des limites de concordance à ± 95 %) et l'interchangeabilité (somme des limites d'agrément avec un intervalle de confiance à 95 %) entre la DE mesurée par les mesures d'indices et la CI.

PRINCIPAUX RÉSULTATS: On a constaté une tendance à un écart moyen plus faible entre chaque mesure d'indice et la CI dans le cas du FHR comparativement à l'AC et au SW pendant la plupart des activités. Toutefois, le degré de variabilité était plus élevé dans ces estimations de biais. Il a aussi été démontré que le FHR était plus interchangeable avec la CI durant la plupart des activités de la vie quotidienne et des activités cyclistes, comparativement à l'AC et au SW.

CONCLUSIONS: Le FHR est potentiellement utile pour estimer la DE dans les cas de maladie pulmonaire chronique avancée. Les futures études devraient se pencher sur le FHR et d'autres mesures de l'activité individualisées parmi de plus grandes populations et en conditions de vie libre.

KEYWORDS:

• Chronic obstructive pulmonary disease (COPD)
• cystic fibrosis
• interstitial lung disease
• physical activity
• pulmonary rehabilitation

Acknowledgments

The authors acknowledge the Centre for Health Evaluation and Outcome Sciences at St. Paul's Hospital, Vancouver, Canada and Ronald Monillas for their statistical expertise in the data analysis.

Declaration of interest

None of the authors has a financial relationship with a commercial entity that has an interest in the subject of the presented manuscript or other conflicts of interest to disclose.