Casper Baarda NVD 17-03-2012
Update rekenprogramma Åstrandtest. Waarom Åstrand-steptest.
1
Een beknopte versie van de lezingen van Casper Baarda voor de cursus Ergometrie te Houten. Op deze NVD-website staan eveneens beknopte versies van de lezingen van 3 andere docenten. Voor de overige docenten en meer informatie over de cursus zie http://www.bewegen-en-gezondheid.nl
1
Excel Laatste update baarda_astrand_cycle_steptest_**-**.xls vrij te downloaden: http://www.baardakeuringen.nl/rekenprogramma.php
2
Op de website www.BaardaKeuringen.nl staat steeds de laatste versie van de geautomatiseerde conditietest, inclusief een korte instructie. Het programma is vrij te downloaden en te gebruiken, mits bronvermelding. Meest recente aanpassingen: -Grafische weergave van de hartfrequenties: de grafische weergave geeft een goede indicatie of de test goed is uitgevoerd en of de uitslag voldoende betrouwbaar is. Voor extra informatie zie de voorbeelden verderop. -Bij de Åstrandsteptest wordt de belasting tijdens de test automatisch berekend. Door de automatisch berekende belasting te vervangen door de op de fietsergometer ingestelde belasting tijdens de Åstrandfietstest is het programma ook te gebruiken voor de Åstrandfietstest. -Wanneer wordt gekozen voor een maximaaltest is van te voren, door het invoeren van de minimaal te behalen VO2 max, af te lezen wat de maximale belasting in Watt minstens moet zijn.
2
Welke test Praktijktest Maximaaltest Sub-maximaaltest Self-perception (nonexercise data)
3
Er zijn veel manieren om conditie te meten. De ideale test bestaat niet. Welke test de voorkeur heeft hangt vooral af van de vraag: Wat wil ik weten. Tijdens deze presentatie wordt vnl ingegaan op de sub-maximale testen, omdat deze met eenvoudige middelen zijn uit te voeren en het risico tijdens de test zeer gering is.
3
Sub-maximale testen, chronologisch • • • • • • • • •
1942/ Harvardsteptest leeftijdsklasse ± 20-30 year 1943 Ruffier (30 knie-buigingen / 45 sec) 1953 Åstrand-Ryhming sub-max fiets (-Ergometer) Test 1954 Irma Ryhming “a still simpler method” ÅstrandRyhming steptest 1960 Aanpassing voor grotere leeftijdsklasse (10-70 j) en voor geslacht, voor de fiets- en steptest 1968 gemodificeerde Harvardtest: Tecumseh test 1995 Chester steptest, aanpassing voor daling maximale hartfrequentie met leeftijd 2006 Offshore meeting Chester-Åstrand 2010 Hoe Tecumseh voor de offshore te gebruiken 4
De belangrijkste sub-maximale testen in chronologische volgorde: Van de Harvardtest is weinig goede vergelijking met maximale testen bekend, wel van de Tecumsehtest die veel overeenkomt met de Harvardtest. Zie voor vergelijking Harvardtest en andere testen de volgende dia. De test van Ruffier maakt vanwege de korte duur bijna alleen gebruik van het anaerobe systeem. De correlatie met een maximaaltest is slecht.
4
Harvard
51
cm, 5 min, 120 steps/min, hartf. na inspanning
Tecumseh 20,3 cm, 3 min, 96 steps/min, hartf. na inspanning Åstrand
33-40cm, 6 min, 90 steps/min, hartf. 5-6e min
Åstrand houdt rekening met afname maximale hartfrequentie bij toenemen van de leeftijd (evenals Chestertest). Harvard en Tecumseh houden geen rekening met afnemen maximale hartfrequentie.
5
Doordat de Harvardtest en de Tecumsehtest geen rekening houden met het afnemen van de maximale hartfrequentie bij het toenemen van de leeftijd, zijn zij slechts geschikt voor een smalle leeftijdsklasse. Bij dia 11 staat een vergelijking van de betrouwbaarheid van de Tecumsehtest en de Åstrandtest. De Chestertest heeft veel overeenkomsten met de Åstrandtest, maar de uitvoering kost meer tijd en de berekening verloopt niet automatisch.
5
6
Nomogram voor de submaximale fiets- en steptest ontwikkeld door I. Åstrand-Rhyming in 1960. De berekening verloopt in 3 stappen: Invoeren van belasting: vermogen in Watt bij de fiets en gewicht bij de steptest. Door een lijn te trekken naar de Heart rate wordt de VO2 max afgelezen. Correctie voor de leeftijd dmv de tabel rechtsonder.
6
3 steps calculation submaximal Åstrand-R cycling- and steptest 1 Work rate cycling > Watt. Or steptest kg > Watt 2 Formula man VO2
174,2 x Watt + 4020 103,2 x heartrate - 6299
or formula woman VO2 163,8 x Watt + 3780 104,4 x heartrate - 7514 3 Factor to be used for correction of predicted of maximal oxygen uptake 7
2 The formula man and woman are devellopped by ÅstrandRhyming and mentioned in the publication from 1960. 3 Inital I made a formula in Excel wich gives for every age in the table exactly the same “Factor” from the table.
7
180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80
Max. Heartrate Upperlimit Measured
70 60 50
Sublimit
40 HR rest
HR 1e min.
HR 2e min
HR 3e min
HR 4e min
HR 5e min
HR 6e min
HR 1min. rest after
belast 163 watt > geschatte belasting max. 318 watt 49 jaar 76kg > VO2 52 ml/kg/min
8
Het verloop van de hartfrequenties geeft waardevolle aanvullende informatie: de snelheid van de toename van de hartfrequenties tijdens de inspanning en de de snelheid van de afname van de hartfrequenties tijdens de herstelfase zijn voorspellers voor hart- en vaarziekten.
8
Step
Max Fiets - Astrandstep ArboUnie 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
50,0
55,0
Fiets
9
De Inspectie Verkeer en Waterstaat heeft in 2007 aan de ArboUnie gevraagd als deel van het totale onderzoek, de Åstrandsteptest te vergelijken met een maximaaltest. 50 persluchtdragers hebben eerst de Åstrandsteptest gedaan, vervolgens hebben ze een maximale fietstest gedaan met directe zuurstofmeting. Over een groot gebied komen de waarden van de submaximale Åstrandsteptest en van de maximale fietstest goed overeen. De uitslagen van de steptest zijn berekend met de automatische berekening. Ten tijde van deze test had ik nog geen grafische weergave toegevoegd aan de automatische berekening van de Åstrandtest. Bij de grafische weergave zou direct te zien zijn dat de hartfrequenties van de uitschieters buiten het betrouwbare meet gebied vallen.
9
Steptest als screening onder/boven VO2 max 31ml/kg/min Totaal Fietstest max afgekeurd goed gekeurd 10 2 12 Steptest afgekeurd goed gekeurd 6 32 38 Totaal 16 34 50 Sensitiviteit 0,63 Specificiteit 0,94 Overeenstemmingsperc. 84% Pearson correlatie 0,7 10
Kruistabel van de Åstrandsteptest en de maximale fietstest als screening. De personen die bij de steptest onvoldoende scoren op conditie, moet de mogelijkheid worden aangeboden via een maximaaltest (bv fietstest maar voor brandbestrijders beter een maximaaltest op de lopende band, of loopladder) te kunnen laten zien alsnog voldoende conditie te hebben. Personen die voldoende scoren met steppen, maar niet met fietsen, zullen vrijwel allen te horen krijgen dat hun conditie aan de ondergrens zit. De praktijktest zal moeten laten zien of hun conditie inderdaad voldoende is. Fietsen en steppen vragen niet dezelfde arbeid. (Voor verschillen van de maximaal te behalen VO2 voor fietsen en steppen, zie dia 9. ) Desondanks en zelfs met de uitslagen buiten het “betrouwbare meetgebied” erbij, zoals in bovenstaande tabel, is er een grote mate van overeenkomst. Voor de bedrijfsarts die dit onderzoek bij de ArboUnie heeft uitgevoerd waren bovenstaande getallen, ook zonder de correcties voor de grenzen van de hartfrequenties, reden om te concluderen dat de geautomatiseerde Åstrandsteptest een goed screeningsinstrument is voor de zeevarenden.
10
Accuracy Tecumseh- / Åstrand-steptest True Pass/Fail numbers using discriminant analysis.(Tecumseh / Treadmill n=100)
VO2m ax 31 40 42 46 49
Accuracy (%) 74 79 74 72 70
False Negative 25 14 14 12 8
n = Passed 90 63 55 45 35
False positive 1 7 12 16 22
n = Failed
False positive 6 4 2 6 5
n = Failed
10 37 45 55 65
True Pass/Fail numbers Åstrandsteptest / max cycletest n=50 VO2m ax 31 40 42 46 49
Accuracy (%) 84 86 90 86 88 74% / 87%
False Negative 2 3 3 1 1
n = Passed 43 22 17 12 10
7 28 33 38 40 11
Vergelijking van Tecumseh- en de Åstrandsteptest. Beiden zijn vergeleken met een maximale fietstest. Bij beiden staat onder Accuracy de mate van overeenstemming bij het gebruik van de test als screeningstest. Dit is gebeurd met verschillende afkappunten voor de VO2 max. (afkappunt: de waarde waarboven goedgekeurd zou worden). Accuracy Tecumseh gemiddeld 74% Accuracy Astrand gemiddeld 87% De Pearson correlatie van de maximale fietstest en de Tecumseh is 0,6. De Pearson correlatie van de maximale fietstest en de Åstrandsteptest is 0,7 (inclusief de waarden buiten het “betrouwbare meetgebied”).
11
Åstrand-steptest • Zelfde procedure als de Åstrand-fietstest. • Veel onderzoek en publicaties van de Åstrand-fietstest, maar ook van de Åstrand-steptest. • Bekend wanneer meest betrouwbaar en wanneer minst: Grootste nauwkeurigheid bij een “normale” conditie. Resultaten te optimistisch bij een zeer goede conditie en te pessimistisch bij een slechte conditie
• • • • • •
Lage investeringskosten. Vraagt weinig ruimte. Geen ijking en nauwelijks onderhoud nodig. Goede reproduceerbaarheid. Vaste duur onderzoek 6+1 min. Automatische aanpassing aan lichaamsgewicht. Met de automatische berekening van het rekenprogramma: snel, eenvoudig en nauwkeuriger. • Toevoeging van de grafische weergave geeft extra meerwaarde. 12
12
Validiteit en precisie conditietest offshore en scheepvaart
a
b
c
d
Submax. fietstest niet precies niet valide
Submax. Steptest niet precies meer valide
Maximale fietstest meer precies niet valide
Ideaal precies valide
13
De ideale test bestaat niet!
13
Reproduceerbaarheid
14
De reproduceerbaarheid van sub-maximale Åstrand fiets en steptesten zijn goed. Dit maakt deze testen naast screening ook geschikt om een conditie te volgen in de tijd. Bij een maximaaltest is de reproduceerbaarheid afhankelijk van aanmoediging en doorzettingsvermogen. Een maximaaltest is ook meer gevoelig voor bv spier- en gewrichtspijn.
14
Welke test Praktijktest Maximaaltest Sub-maximaaltest Self-perception (nonexercise data)
15
15
< <
<
16
Hoe hoog de uitslag van een maximaaltest kan zijn, wordt in belangrijke mate bepaald door het aantal spiergroepen die worden ingezet bij de test. Omdat tijdens de fietstest de armspieren minimaal worden belast, is de maximaal te behalen VO2 lager dan bij de test op de lopende band. Tijdens de steptest worden de armen al meer gebruikt en is maximaal te behalen VO2 hoger dan op de fiets.
16
Welke test Praktijktest Maximaaltest Sub-maximaaltest Self-perception (nonexercise data)
17
Op één uitzondering na geven alle onderzoeken naar de betrouwbaarheid van “Self-perception” (schatten conditie obv vragenlijsten) aan dat de betrouwbaarheid te laag is. De uitzondering betrof een onderzoek bij leerlingen van een sportacademie: leerlingen van een sportacademie kunnen vrijwel allemaal nauwkeurig aangeven, hoe snel ze bv 1km kunnen hardlopen, 200 meter zwemmen etc. Bij het aangeven van te rooskleurige uitslagen zullen ze al snel door de mand vallen. Wanneer er belangen op het spel staan worden uitslagen al snel “optimistisch” weergegeven. De volgende cartoon zal voor veel keuringsartsen een bekend beeld opleveren.
17
18
18
www.BaardaKeuringen.nl : rekenprogramma
www.Bewegen-en-Gezondheid.nl
19
De laatste update van de geautomatiseerde berekening van de Åstrandtest is te downloaden via www.BaardaKeuringen.nl Voor de cursus Ergometrie theorie en praktijk, met zeer hoge waarderingscijfers zie www.Bewegen-en –Gezondheid.nl
19
20
Houten stepdoos voor mannen 40 cm hoog.
20
21
Zelfde stepdoos maar nu gekanteld: 33cm hoog, de hoogte voor vrouwen
21
22
Een Amsterdamse collega heeft het kratje van zijn favoriete biermerk gebruikt (kratje en inhoud aftrekbaar als ondernemingskosten)
22
23
3 gestapelde Curver opstapjes geven een hoogte van precies 33 cm. Een 4e opstapje en een plankje er tussen geven een hoogte van 40 cm
23
24
Dia mede docent prof H.C.G. Kemper De onnauwkeurigheid neemt toe bij een zeer lage belasting en bij een te hoge belasting. Te lage belasting meestal overschatting. Te hoge belasting (bijna maximaal test) meestal onderschatting.
24
210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40
real HR max HR upper limit under limit
HR rest
HR 1e min
HR 2e min
HR 3e min
HR 4e min
HR 5e min
HR 6e min
HR 1 min. rest
Conditie zeer goed (VO2
>60)
25
Weergave van en zeer goede conditie: Lage hartslag in rust, Beperkte stijging na belasting, Snel bereiken van een “steady state”, Snel herstel na de inspanning. Echter de hartfrequenties liggen volledig buiten de grenzen: De waarde van de VO2max alleen, is weinig betrouwbaar: vrijwel zeker een overschatting, maar ook de grafiek wijst op een zeer goed conditie.
25
200 190 180 170 160 150 140 130 120 110
M ax. Heart rat e
100 90
Upperlimit
80 70
M easured
60
Sublimit
50 40 H R r es t
HR 1 e mi n .
H R 2e mi n
H R 3e mi n
H R 4e mi n
H R 5e mi n
be f or e
H R 6e mi n
H R 1 mi n. r es t af t er
Conditie zeer matig (VO2 29)
26
Weergave van en zeer matige conditie: Sterke stijging na belasting, Geen “steady state”, Hartslag bijna maximaal, Traag herstel na de inspanning.
26
210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90
Max. Heartrate
80
Upperlimit
70 60
Measured
50
Sublimit
40 H R rest
H R 1e m in. H R 2e m in H R 3e m in H R 4e m in H R 5e m in H R 6e m in H R aft er 1 m in. rest
Kracht training (VO
2
58)
27
Op kracht getrained: De hartslag is laag, maar bereikt geen steady stade.
27
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.
18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28.
Literatuur Åstrand PO, Rodahl K, Dahl HA, Stromme SB, Textbook of Work Physiology 2003 Åstrand I. Aerobic work capacity in men and women with special reference to age. Acta physiol. Scan. 1960, 49 Supl 169. Baarda DB. & Goede PM. de : Basisboek Methoden en technieken 2006 Brand & Brandweer 6 juni 2008 347 Binkhorst RA et al. Richtlijnen voor de Ergometrie ten behoeve van Sportmedische Adviescentra. NISGZ publicatie nr. 22 1986 Cooper CB, Storer TW, Exercise testing and interpretation. Cambridge 2006 Coumans B. Bepaling van de fysieke conditie bij de koninklijke landmacht. Ned. Milit. Geneeskundig Tijdschrift 1994. Diagnostisch-Kompas CVZ 2003: Inspannings ECG Hartmans bedrijfsarts ArboUnie, De proef van Ruffier. Geschikt als screeningsinstrument voor fietsergometrisch onderzoek? 2005. Keizer H, Baarda CM, Folgering H, Hoogsteen J, Kemper HCG, Konijnenburg J, Loon L v, Zonderland M, Cursus ergometrie 2009. Kiss P. et al. Medisch toezicht en medische geschiktheidscriteria voor brandweermannen CoPrev werkgroep Februari 2009. KLM arbo service / Coronel Instituut 2002 Koppert MJA bedrijfsarts ArboUnie, Rapportage onderzoek steptest versus maximale fietstest met directe O2 meting nov 2007. McArdle W D, Katch F I, Katch VL, Exercise physiology, sixth edition Lippincott Williams & Wilkens 2007 Legge BJ, Banister EW. The Åstrand-Ryhming nomogram revisited. American Physiological Society 1986 1203-1209. Palatini P, Exercise testing in asymptomatic subjects: fromdiagnostic test to prognostic tool? European Heart Journal (2008) 29, 1803–1806 Plat,MCJ; Frings-Dresen,MHW; Sluiter,JK, Pilot-implementatie Periodiek Preventief Medisch Onderzoek (PPMO) bij repressief brandweerpersoneel Amsterdam : Coronel Instituut voor Arbeid en Gezondheid, Academisch Medisch Centrum, 2009. 101pp. [Report (rapportnummer, 09-02)] Puttiger PHJ. De medische keuring bij gebruik van persluchtkeuringen. Rijksuniversiteit Groningen. Proefschrift 1994. RBB Handboek bedrijfsgezondheidszorg 1999 Leidraad voor het keuren van het burgerlijk overheidspersoneel. (keuringsrichtlijnen RBB) Uitg. Rijksbedrijfsgezondheidsdienst en Bedrijfsveiligheidsdienst A II –4 Roberts MA et al 2002 Nat Inst for Fitness and Sport Indianapolis (training) Ryhming I. A modified Harvard step test for the evaluation of physical fitness. Arbeitsphysiologie 1954 Bd. 15 S. 235-250. Senden F, Broen AC, Reinalda W, Binkhorst RA. De validiteit van de sub-maximale fietstest volgens Åstrand als selectieinstrument bij brandweerkeuring. Tijdschrift sociale gezondheidszorg 1991. Stevens N Sykes K 1996 Aerobic testing: an update Sykes K Roberts A The Chester steptest a simple yet effective tool for the prediction of aerobic capacity 2004. Takken T, Inspanningstests. Elsevier gezondheidszorg 2007 Voedingscentrum: www.voedingscentrum.nl: “BMI, middelomtrek en andere testmethoden”. Vos JA, Binkhorst RA. Fietsergometrie bij begeleiding van training. De tijdstroom 1987. 28 1994. Wasserman K, Hansen J, Sue D, Whipp B. Principles of exercise testing and interpretation. Lea & Febiger Philadelphia
28
