Johan S. Thiessen, Nasimi A. Guluzade, Robin Faricier, Daniel A. Keir
Skandinavische Zeitschrift für Medizin und Sportwissenschaft
Januar 29, 2025
Einleitung
Stoffwechseluntersuchungen mit Stoffwechselmessgeräten werden international seit jeher in Krankenhäusern und Labors durchgeführt. Die Validierung der Genauigkeit der neueren tragbaren Geräte ist von entscheidender Bedeutung, da diese weltweit in bisher ungewohnten Forschungsumgebungen sowie in der Fitness-, Wellness- und Sportbranche zum Einsatz kommen.
In dieser Studie untersuchten Johan Thiessen und das Forschungsteam „die Validität, Reliabilität und Übertragbarkeit von Gasaustausch- und Beatmungsvariablen aus zwei gängigen Stoffwechselmesssystemen (COSMED Quark und VO2Master Pro)“.
Methoden
Ausrüstung und Versuchsaufbau
Mithilfe eines Stoffwechselsimulators (VacuMed) wurden präzise Gasausgleichs- und Beatmungsbedingungen bei vier simulierten Trainingsintensitäten erzeugt:O2 1,0, 2,0, 3,0 und 4,0 l/min mit entsprechenden V̇E-Werten von 30, 60, 105 und 150 l/min. Jedes System wurde in zufälliger Reihenfolge getestet, wobei an zwei verschiedenen Tagen jeweils drei Messungen pro Intensitätsstufe durchgeführt wurden. Zusätzlich wurden Messungen mit einem Douglas-Beutel als Referenz erfasst. Die Geräte COSMED Quark CPET und VO2Master Pro wurden vor jedem Test kalibriert. Das COSMED Quark verwendet eine bidirektionale Turbine und Gasanalysatoren, während der VO2Master Pro einen Differenzdruck-Durchflusssensor und einenanalyzer einsetzt. Beide Systeme wenden unterschiedliche Korrekturfaktoren für Standardtemperatur und -druck (STPD) an, was Anpassungen erforderlich macht, um genaue Vergleiche zu gewährleisten.
Simulationen und Experimente am Menschen
Zusätzlich zu den simulierten Tests wurden Versuche am Menschen mit fünf Teilnehmern durchgeführt, die mit konstanter Intensität (100 W und 160 W) Rad fuhren. Jeder Teilnehmer absolvierte an verschiedenen Tagen in zufälliger Reihenfolge jeweils fünf Durchgänge mit jedem Messsystem, einschließlich des Douglas-Beutels.
Gültigkeit
Beide Systeme wiesen beiO2 V̇E einen mittleren prozentualen Fehler von unter 3 % auf, was dem zulässigen Bereich für Geräte zur Stoffwechselmessung entspricht. Das COSMED Quark wies einen mittleren Fehler von 3,5 % fürO2 2,0 % für V̇E auf, während das VO2Master Pro einen geringeren mittleren Fehler von 0,6 % fürO2 1,1 % für V̇E aufwies. Bei der Douglas-Bag-Methode wurden über alle Intensitätsstufen hinweg prozentuale Fehler von 1,5 % bis -3,7 % verzeichnet.
Klinische Studien am Menschen
Die während des Radfahrens bei 100 W und 160 W erfasstenO2 V̇E-Werte im Steady State waren über alle Geräte hinweg konsistent. Es gab keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den Messsystemen, was die Übertragbarkeit der simulatorbasierten Ergebnisse auf Versuchsbedingungen am Menschen untermauert.
Fazit
“Using the VacuMed metabolic simulator to simulate human pulmonary gas exchange andventilation, we compared the expected values of V̇ E , B F , V T , V̇O 2 , and V̇CO 2 variables at four exercise “intensities” (1.0, 2.0, 3.0, and 4.0 L·min −1 ) with the measured values of two metabolic measurement systems (COSMED Quark CPET and VO2Master Pro). This study demonstrated that the error of V̇ E and V̇O 2 during simulated breathing is generally < 3% and is consistent between-days and between-devices within a simulated V̇O 2 range of 1–4 L·min −1 . Notably, the overall relative error of measured V̇O 2 for the VO2Master System averaged ±0.6% (SD of 3.0%), which is similar to reported error rates (± 1%) for the VacuMed simulator. Findings also indicate low variability concerning between-day accuracy for all four devices. Together, when in good operating condition and meticulously operated, both systems appear valid, reliable, and transferable and are, therefore, suitable for within-day, between-day, and between-device use in a laboratory setting.”
