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Misurazione dell'attività fisica nei bambini che accettano l'allenamento di ping pong

Published: July 27, 2022 doi: 10.3791/63937
* These authors contributed equally

Summary

Questo studio propone un metodo basato sull'accelerometro per misurare oggettivamente l'attività fisica (PA) e l'attività fisica del tempo libero (LTPA) nei bambini cinesi che accettano l'allenamento di ping pong nei club.

Abstract

Un numero crescente di prove ora mostra che la maggior parte dei bambini in Cina sperimenta livelli più bassi di attività fisica (PA) rispetto alle linee guida raccomandate. Il tennis da tavolo è un gioco composto e tecnicamente difficile che è popolare in Cina; intraprendere un allenamento di ping pong nei club può aiutare i bambini ad elevare i loro livelli di PA. Dato che i bambini non possono compilare da soli questionari autovalutati e le osservazioni basate sul caregiver non sono adatte ai bambini, abbiamo ipotizzato che un metodo basato sull'actigrafia possa essere un metodo oggettivo per misurare la PA. Nel presente studio, descriviamo una procedura che può essere utilizzata per valutare i livelli di PA utilizzando un dispositivo attigrafico e un software. Inoltre, poiché è noto che i dispositivi indossabili all'anca riducono la conformità, abbiamo tentato di valutare l'accordo tra i dati dei dispositivi indossati dall'anca e quelli indossati dal polso. Collettivamente, i nostri risultati indicano che questi dispositivi sono adatti per misurare i livelli di PA e attività fisica nel tempo libero (LTPA). Insieme ai questionari soggettivi, sia i dispositivi indossabili dall'anca che quelli da polso sono altamente adatti per valutare la PA nei bambini cinesi sottoposti a allenamento di ping pong nei club.

Introduction

L'attività fisica (PA) è molto importante nell'infanzia ed è positivamente associata alla salute fisica e mentale. È ben documentato che la PA è associata a effetti benefici nei bambini che vanno a scuola per quanto riguarda l'obesità, la salute delle ossa, il benessere mentale, la funzione cognitiva e i risultati accademici 1,2,3. Tuttavia, la maggior parte dei bambini in Cina sperimenta ancora livelli più bassi di PA rispetto a quelli raccomandati per la loro etàdi 4 anni; Inoltre, è noto che il tempo sedentario aumenta con l'età. Secondo il National Physical Fitness and Health Surveillance Study for Students in China, il numero di studenti con obesità è rimasto significativamente alto nei primi due decenni del 21° secolo5.

Le linee guida internazionali PA per bambini e adolescenti raccomandano almeno 60 minuti di attività fisica da moderata a vigorosa (MVPA) al giorno e attività fisica vigorosa (VPA) su 3 giorni / settimana6 al fine di ottenere benefici per la salute. Allo stesso modo, l'ultima versione delle Linee guida sull'attività fisica per il cinese (2021)7 evidenzia che il tempo comportamentale sedentario accumulato non dovrebbe durare più di 60 minuti, in base alle linee guida internazionali sulla PA. La partecipazione a club sportivi o attività scolastiche è un modo molto vantaggioso con cui i bambini possono soddisfare le linee guida PA8. Il tennis da tavolo è un gioco composto e tecnicamente difficile che è popolare in Cina. Recenti studi hanno confermato che l'allenamento regolare di ping pong ha un effetto positivo sulla forma fisica correlata alla salute di bambini e adolescenti 9,10. Come tale, il tennis da tavolo / allenamento scolastico è un metodo molto adatto per i bambini per aumentare i loro livelli di PA11.

È importante considerare diverse questioni che potrebbero impedire l'adempimento delle raccomandazioni formulate dalle linee guida internazionali della PA. Ad esempio, la maggior parte delle indagini sulla PA nei bambini si basa su questionari riferiti dai genitori12; c'è una significativa mancanza di dati acquisiti con metodi oggettivi in Cina. Inoltre, i modelli di attività dei bambini sono caratterizzati da periodi relativamente brevi di PA13,14 spontaneo, ma intenso. Questo tipo di modello è difficile da riassumere e riportare con la sola osservazione; Inoltre, i questionari o i rapporti dei genitori sono soggetti all'errore15. In secondo luogo, i bambini trascorrono una notevole quantità di tempo libero a casa, ad esempio, durante la sera e nei fine settimana, e tendono ad accumulare una parte sostanziale della loro PA quotidiana in un ambiente domestico. È difficile raccogliere o stimare l'attività fisica del tempo libero (LTPA) nei bambini al di fuori dell'orario scolastico. L'LTPA è essenziale per la salute ed è una delle componenti più importanti del PA16 totale. In terzo luogo, la PA dei bambini può essere influenzata dalle differenze di genere e dallo stile di vita dei genitori8. Collettivamente, queste informazioni evidenziano la necessità di acquisire misurazioni accurate della PA per valutare la salute generale, il suo impatto sociale e il suo uso nel processo decisionale. Se i livelli di attività di specifiche sottopopolazioni (ad esempio, i bambini sottoposti a formazione da ping pong) non sono stimati correttamente, è possibile che i dati possano persino deviare le politiche e le priorità di salute pubblica12.

Come la misura oggettiva più utilizzata per i modelli PA nei giovani, gli accelerometri sono stati riconosciuti come il gold standard per misurare la PA nei bambini17,18,19,20. Con i miglioramenti tecnologici, i dispositivi actigrafici sono progrediti in sensori capacitivi economici. Nella maggior parte dei casi, questi dispositivi devono essere collegati all'anca destra21, un problema che potrebbe essere un potenziale fattore di rischio e ridurre la conformità22. Negli ultimi anni, diversi studi di ricerca hanno indicato che i dati PA derivati da dispositivi indossati in altre sedi anatomiche possono essere comparabili quando impostati in modo appropriato23,24.

Nel presente studio, abbiamo mirato a sviluppare un metodo basato sull'accelerometro actigrafico da polso per valutare la PA nei bambini sottoposti a allenamento di ping pong.

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Protocol

Questo studio è stato approvato dal Comitato etico accademico della Inner Mongolia Medical University di Hohhot, in Cina. I genitori di tutti i bambini inclusi in questo studio hanno fornito il consenso firmato e informato. Nello studio, abbiamo utilizzato il dispositivo Actigraph GT3X + che viene indicato come accelerometro di seguito.

1. Aspetti generali dello sviluppo del metodo

  1. Ottenere accelerometri per valutare la PA. L'accelerometro è un piccolo (3,3 cm x 4,6 cm x 1,5 cm, 19 g), un dispositivo discreto simile a un orologio che misura l'accelerazione su tre assi: verticale, antero-posteriore e medio-laterale.
  2. Collegare il dispositivo a un PC portatile con cavo USB. Utilizza un software esclusivo per la registrazione, l'elaborazione e l'analisi dei dati.
  3. Selezionare i partecipanti in base ai seguenti criteri di inclusione/esclusione.
    1. Includere 20 bambini tra i 7 ei 12 anni di età che accettano l'allenamento di ping pong come gruppo sportivo. Includere i bambini che frequentano regolarmente il club di ping pong, con tre-cinque sessioni di allenamento settimanali, con ogni sessione di allenamento della durata di 2 ore. Includi i bambini che vivono principalmente in una casa o in un appartamento in affitto con i loro genitori con una breve distanza da casa a club.
    2. Seleziona 20 bambini della stessa classe del gruppo Sport come gruppo di controllo abbinato per età e sesso. I bambini del gruppo di controllo non frequentano alcun club sportivo.
  4. Escludere i partecipanti i cui genitori non conoscono le informazioni PA dei loro figli a scuola e a casa.
  5. Escludere i partecipanti a cui è stato diagnosticato un disturbo dello sviluppo neurologico come il disturbo da deficit di attenzione e iperattività (ADHD), l'autismo, il disturbo dello sviluppo della coordinazione (DCD), ecc.

2. Inizializzazione della raccolta dati mediante l'accelerometro

  1. Scaricare ed eseguire il software per il dispositivo.
  2. Digitare la durata della raccolta dei dati facendo clic sul pulsante Seleziona ora di inizio e inserendo la data (ad esempio, 2022/2/9) e l'ora (ad esempio, 13:00).
  3. Fai clic sul pulsante Inserisci informazioni sull'oggetto per accedere al passaggio successivo sull'impostazione delle informazioni demografiche. Digitare le informazioni demografiche del partecipante, inclusi nome, sesso, altezza, peso, data di nascita, etnia, lato (destra), arto (vita) e dominanza (dominante).
    NOTA: Per i partecipanti mancini, nel punto 2.4 selezionare il lato opposto.
  4. Inizializzare la raccolta dati facendo clic su Inizializza 1 dispositivo. Assicurarsi che la batteria sia carica a più dell'80%, altrimenti l'inizializzazione fallirà. Inizializza per registrare accelerazioni grezze a una frequenza di 30 Hz.
  5. Istruire i partecipanti a indossare l'accelerometro sul fianco destro con una fascia elastica in vita. Assicurarsi che l'accelerometro sia posizionato sulla linea semi-ascellare destra a livello della cresta iliaca.
  6. Ripetere il passaggio 2.2. Imposta la stessa data di inizio (ad esempio, 2022/2/9) e la stessa ora (ad esempio, 13:00), per assicurarti che i dati da entrambi i dispositivi vengano raccolti contemporaneamente.
  7. Ripetere 2.4 con le seguenti modifiche: lato (sinistra), arto (polso), dominanza (non dominante).
    NOTA: per i partecipanti mancini, nel punto 2.8 selezionare il lato opposto.
  8. Istruire i partecipanti a indossare l'accelerometro al polso della lancetta non dominante su una cintura di orologio.
  9. Ricorda ai partecipanti di indossare i dispositivi tutto il giorno, tranne durante il bagno, il nuoto e la doccia.
    NOTA: la durata della raccolta dei dati non deve essere inferiore a 7 giorni. (ad esempio, dalle 13:00, dal 9/2/2022 al 12:59, 16/2/2022).
  10. Per i dati grezzi raccolti, ottenere i dati confermati da un medico, un ricercatore istituzionale o un coach professionista, in base al grafico e ai conteggi VM (Figura 1).
  11. Elimina tutti i dati estremi che non sono spiegati (ad esempio, dalle 21:41, 2022/2/12 alle 22:07, 2022/2/12, i dati erano zero e non possono essere spiegati). Eliminare tali dati dai dati grezzi raccolti.

3. Raccolta dei dati dalle voci del diario

  1. Chiedi ai partecipanti di indossare il dispositivo tutto il giorno. Chiedi agli allenatori di tenere un diario dell'allenamento del ping pong, incluso l'orario esatto. Per i bambini del gruppo di controllo, non è necessario alcun diario di formazione.
  2. Assicurati che i partecipanti svolgano le loro routine quotidiane durante la raccolta dei dati.
  3. Chiedi ai genitori di tenere un diario del tempo libero a casa. Istruisci i genitori a raccogliere i dati del sonno, l'ora di andare a letto e l'ora del risveglio nel diario.

4. Uscita dati accelerometro

  1. Togliere il dispositivo dall'anca destra e collegarlo a un laptop/PC con un cavo USB. Eseguire il software del dispositivo.
  2. Scaricare i dati dell'accelerometro del partecipante, facendo clic su Download. Analizza i dati grezzi dell'accelerometro in epoche di 60 s.
  3. Togliere il dispositivo dalla mano non dominante e collegarlo a un laptop / PC con un cavo USB. Ripetere il passaggio 4.2.
  4. Le variabili di risultato dell'accelerazione grezze per l'accelerometro si basano sui conteggi delle grandezze vettoriali (VM). Confermare i dati dell'accelerometro di LTPA in base al diario di allenamento, tempo libero e sonno.

5. Assegnazione dei dati

  1. Aprire la pagina dei punteggi del software (Figura 2).
  2. Selezionare Algoritmi > Cut Points e MVPA > Puyau Children (2002) a sinistra della pagina.
    NOTA: Se necessario, è possibile selezionare altri algoritmi per i punti di taglio di PA.
  3. Fare clic su Calcola e quindi su Esporta e l'output del punteggio verrà visualizzato automaticamente, inclusi SB (comportamenti sedentari), LPA (attività fisiche leggere), MPA (attività fisiche moderate) e MVPA (attività fisiche da moderate a vigorose).
  4. Ottieni LTPA quotidiano aggiungendo i tempi del diario e definendo il tempo libero (ad esempio, il tempo libero del 2022/2/9 è dalle 19:00, 2022/2/9 alle 21:00 2022/2/6, secondo il diario). Quindi, definire il conteggio medio delle VM durante questo periodo come 715,75 e l'LTPA per questa epoca come 715,75.
  5. Media di tutti gli LTPA di tutti i giorni, per ottenere l'LTPA per il partecipante.

6. Analisi statistica

  1. Utilizzare il t-test di Student per misurare le differenze di gruppo con un valore P inferiore a 0,05 considerato statisticamente significativo. Utilizzare un pacchetto software statistico disponibile in commercio per condurre tutte le statistiche.
  2. Utilizzare le procedure Bland-Altman per valutare l'accordo per ogni PA, inclusi MPA, VPA e MVPA, tra dispositivi indossati dall'anca e da polso in base a dati grezzi e conteggi. Calcolare la differenza media tra i due metodi di misurazione e il limite di accordo del 95% per la differenza media calcolata.

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Representative Results

I dati demografici sono mostrati nella Tabella 1, inclusi sesso, età, altezza, peso, etnia e mano dominante. Come mostrato nella Tabella 1, non ci sono state differenze significative tra i gruppi per quanto riguarda sesso, età, altezza, peso e mano dominante. Inoltre, i partecipanti del gruppo Sport non hanno mostrato parametri significativamente diversi in termini di comportamenti sedentari (SB; 441,05 ± 31,80 vs 442,25 ± 30,74, P = 0,904), LPA (213,10 ± 15,00 vs 215,65 ± 17,41, P = 0,623), MPA (42,55 ± 3,80 vs 40,70 ± 2,85, P = 0,090), nonché LTPA (1514,20 ± 146,10 vs 1587,70 ± 182,25, P = 0,167). Al contrario, i bambini nel gruppo Sport hanno mostrato un VPA significativamente più alto (21,65 ± 3,43 vs 17,15 ± 4,01, P = 0,0001) e MVPA (64,20 ± 2,33 vs 57,85 ± 3,36, P < 0,001) rispetto a quelli del gruppo di controllo.

Il diagramma di Bland-Altman è stato originariamente sviluppato per confrontare i dati con due serie di misurazioni in un'occasione. Ci si aspettava che il 95% delle differenze tra i due metodi di misurazione rientrasse nel limite del 95% dell'accordo. Come mostrato nella Figura 3, i grafici di Bland-Altman hanno suggerito che l'accordo tra i dati dell'accelerometro indossati dall'anca e quelli indossati dal polso era accettabile per MPA, VPA e MVPA. Ci sono stati due (10%), zero (0%) e tre (15%) valori anomali dal valore di deviazione standard di 1,96 rispettivamente per MPA, VPA e MVPA.

Figure 1
Figura 1: Conteggi di magnitudo vettoriale (dati grezzi) rappresentati come grafici. I grafici a sinistra mostrano il conteggio delle magnitudo vettoriali al giorno. La tabella a destra fornisce il conteggio esatto della magnitudine vettoriale per ogni epoca (60 s). Quattro grafici per VM sono ingranditi e mostrati in basso. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figure 2
Figura 2: La pagina del punteggio mostrata nel software del dispositivo. Le opzioni Puyau Children (2002) per Cut Point e MVPA sono accessibili nella sezione Algoritmi a sinistra. L'output del punteggio può essere ottenuto automaticamente facendo clic sui pulsanti Calcola ed Esporta . Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figure 3
Figura 3: Diagramma di Bland-Altman per le attività fisiche utilizzando dispositivi actigrafici indossati dall'anca e dal polso. (A) Diagramma di Bland-Altman per MPA utilizzando dispositivi actigrafici indossati dall'anca e dal polso. (B) Trama di Bland-Altman per VPA utilizzando dispositivi actigrafici indossati dall'anca e dal polso. (C) Trama di Bland-Altman per MVPA utilizzando dispositivi actigrafici indossati dall'anca e dal polso. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Gruppo sportivo Gruppo di controllo Valore P
Genere (maschio/femmina) 10 maschi/ 10 femmine 8 maschili/ 12 femminili 0.537
Età (anni) 9.85±1.34 9.80±1.36 0.908
Altezza (cm) 135.3±9.41 135.8±9.43 0.881
Peso (kg) 36.65±7.25 35.10±4.84 0.432
Mano dominante (destra%) 15% 10% 0.643
SB (minuti) 441.05±31.80 442,25±30,74 0.904
LPA (minuti) 213.10±15.00 215.65±17.41 0.623
MPA (minuti) 42.55±3.80 40,70±2,85 0.090
AVP (minuti) 21.65±3.43 17.15±4.01 0.001
MVPA (minuti) 64.20±2.33 57.85±3.36 <0.000
LTPA (conteggi VM/) 1514.20±146.10 1587.70±182.25 0.167

Tabella 1: Dati demografici e attinigrafici. La tabella fornisce i dati demografici e attigrafici raccolti dal gruppo Sport e dal gruppo Controllo. Abbreviazioni:cm = centimetri; kg = chilogrammi; SBs = comportamenti sedentari; LPA = attività fisica leggera; MPA = attività fisica moderata; VPA = attività fisica vigorosa; MVPA = attività fisica da moderata a vigorosa; LTPA = attività fisica per il tempo libero; VM = magnitudine vettoriale.

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Discussion

Come mostrato nella Tabella 1, i bambini nel gruppo Sport hanno mostrato un VPA e MVPA significativamente più alti (64,20 ± 2,33 vs 57,85 ± 3,36, P < 0,001) rispetto a quelli del gruppo di controllo. Secondo i risultati di precedenti rapporti sia negli adolescenti25 che nei giovani adulti26, i dispositivi accelerometrici rappresentano un metodo accurato per la stima della PA, rispetto alle indagini soggettive.

I grafici di Bland-Altman hanno dimostrato che c'erano alti livelli di accordo per MPA, VPA e MVPA tra i dati dell'accelerometro indossati dall'anca e quelli indossati dal polso (mostrati nella Figura 3). Questo risultato indica che questi dispositivi possono anche essere indossati al polso per valutare la PA. Tuttavia, dobbiamo sottolineare che l'accordo tra i dati dell'accelerometro indossati dall'anca e quelli da polso per l'MPA era inferiore a quello del VPA. Questo perché nella PA a bassa resistenza, come sedersi in classe o fare i compiti, il grafico dell'accelerometro indossato dall'anca riflette principalmente il movimento del centro di gravità del corpo, mentre il grafico dell'accelerometro indossato dal polso riflette principalmente il movimento dell'arto superiore non dominante. Inoltre, considerando i diversi livelli di conformità tra dispositivi indossabili all'anca e da polso, è importante selezionare il dispositivo più appropriato per valutare la PA nei bambini sottoposti a formazione di ping pong nei club.

I passaggi critici nel protocollo consistono nel confermare la disponibilità dei dati non elaborati del conteggio delle macchine virtuali e dei dati dell'accelerometro per LTPA. In altre parole, la sfida principale sarà garantire che i dati siano sottoposti a un controllo di qualità rigoroso. Si consiglia vivamente di utilizzare il tracciamento dei dati per monitorare i dati di ciascun partecipante. I periodi in cui il dispositivo non è stato indossato possono essere identificati come lunghe stringhe di conteggi zero e devono essere rimossi dal set di dati finale, anche se i partecipanti non segnalano questo periodo come un momento in cui non indossavano il dispositivo. I diari del tempo libero e del sonno sono utili per identificare LTPA; Di conseguenza, è necessario che i genitori o gli operatori sanitari riconoscano le informazioni quotidiane dei loro figli in modo preciso.

Il software utilizzato dall'accelerometro contiene diversi algoritmi adatti ai bambini, tra cui l'algoritmo Puyau Children (2002), l'algoritmo Freedson Children (2005) e l'algoritmo Mattock Children (2007). L'algoritmo Everson Children (2008) è stato precedentemente scelto per valutare la PA di bambini e adolescenti in Tibet27, mentre l'algoritmo Pate Preschool (2006) è stato scelto per valutare la PA nei bambini in età prescolare residenti a Shanghai, Cina28. Nel nostro presente studio, abbiamo usato l'algoritmo Puyau Children (2002) perché è il metodo più utile con cui classificare i bambini in base all'indice di massa corporea e alla percentuale di massa grassa29.

Inoltre, avevamo bisogno di chiarire le equazioni esatte da usare; Questo è stato determinato dal tipo specifico di dispositivo accelerometro utilizzato per acquisire i dati grezzi (vedere l'equazione di seguito).

VM = Equation 1

Nell'equazione, X, Y e Z sono i conteggi di grandezza vettoriale per l'asse X, l'asse Y e l'asse Z, rispettivamente. LTPA rappresenta la PA media durante il tempo libero.

I conteggi triassiali delle VM al minuto per diverse intensità PA sono stati determinati dall'algoritmo Puyau Children (2002), come segue: comportamenti sedentari <799; PA leggero = da 800 a 3199; PA moderato = da 3200 a 8199; vigore PA >8200; e PA moderato e vigoroso >3200. In futuro, diversi tipi di algoritmi saranno modificati per fornire un algoritmo ottimizzato per le caratteristiche specifiche dei soggetti.

Il dispositivo accelerometro ha tre limitazioni principali che devono essere considerate. In primo luogo, il metodo indossato dall'anca è pensato per essere la scelta migliore per riflettere PA; Tuttavia, questo metodo mostra una minore conformità rispetto ai dispositivi indossabili da polso, in particolare per i bambini piccoli30. In secondo luogo, la complessità e il prezzo elevato del dispositivo (incluso il software) possono ostacolare l'utilità del dispositivo accelerometro e del software in un ambiente domestico. In caso contrario, il personale clinico, i ricercatori istituzionali e gli allenatori di club sportivi possono facilmente gestire questo metodo e il costo associato diminuirà se il dispositivo viene ampiamente riutilizzato. In terzo luogo, i dispositivi accelerometri hanno solo una garanzia di impermeabilità di base; Pertanto, questi dispositivi non dovrebbero essere utilizzati per alcuni partecipanti sportivi, come quelli che praticano vela, canottaggio e nuoto.

Esistono alcuni metodi alternativi che potrebbero essere utilizzati al posto degli accelerometri. Ad esempio, molti telefoni cellulari hanno funzioni simili per misurare la PA, anche se con affidabilità e validità relativamente basse. Altri studi hanno riportato pedometri più convenienti che sono adatti per gli individui31. Ulteriori ricerche devono identificare l'affidabilità e la validità di tutti i metodi alternativi.

Collettivamente, i nostri risultati indicano che sia gli accelerometri indossati dall'anca che quelli da polso possono misurare efficacemente la PA e sono altamente adatti per i bambini cinesi che intraprendono l'allenamento di ping pong nei club. Questi metodi possono anche essere utilizzati per valutare la PA sia in individui sani che in bambini con disturbi dello sviluppo come paralisi cerebrale32, autismo 33 e ADHD34.

Il dispositivo utilizzato qui è considerato il gold standard per misurare la PA, come menzionato in precedenza. Tuttavia, i rapporti preliminari suggeriscono che questi dispositivi possono anche misurare la qualità del sonno, il ritmo circadiano e il ritmo dell'attività di riposo nella pratica clinica35,36. Sono ora necessarie ulteriori indagini per ampliare la portata e l'applicazione di questi dispositivi. Questi dispositivi possono anche essere utili nel monitoraggio della PA nei bambini che intraprendono l'allenamento di ping pong nei club. Insieme a questionari soggettivi, come il questionario sul comportamento sanitario nei bambini in età scolare e il questionario internazionale sull'attività fisica, questo metodo è in grado di dimostrare la PA dei bambini in modo altamente efficace.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

Ringraziamo la signora Shuo Tian per il supporto della tecnologia digitale. Questo studio è stato sostenuto dalla Wu Jieping Foundation (Grant No. 320.6750.18456).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Actigraph  ActiGraph Corp  GT3X+ device
ActiLife ActiGraph Corp  v6.13.3 software
SPSS 22.0 software statistical analysis software

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Zhang, X., Xia, C., Zhao, X., Liu, Y., Zhào, H., Huang, Y. Physical Activity Measurement in Children Accepting Table Tennis Training. J. Vis. Exp. (185), e63937, doi:10.3791/63937 (2022).

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