Developing and Validating a Step Test of Aerobic Fitness among Elementary School Children

Physiother Can. 2019 Spring;71(2):187-194. doi: 10.3138/ptc.2017-44.pp.

Abstract

Purpose: The tests to estimate aerobic fitness among children require substantial space and maximum effort, which is often difficult for children. We developed a simple submaximal step test (Step Test of Endurance for Pediatrics, or STEP) and assessed its reliability, validity, and ability to estimate aerobic fitness among elementary school children. Method: Children aged 5-10 years completed the STEP with a protocol consisting of 0.1-, 0.2-, and 0.3-metre (4, 8, and 12 in.) step heights. Participants underwent treadmill testing with open circuit spirometry to determine actual maximal oxygen consumption (V̇o2max). Intra-class correlation coefficients (ICCs) assessed test-retest reliability of the STEP and its component tests. Multivariate linear regression assessed the associations between the STEP and V̇o2max, adjusting for potential covariates such as age, sex, BMI, and comorbidity count. Results: The STEP showed excellent reliability (ICC ≥ 0.92; N = 170), irrespective of effort level during testing. Significant effort issues and collinearity among the independent variables led us to exclude children aged 5-6 years (n = 45) from the regression analysis. The final regression model for children aged 7-10 years with adequate effort (n = 111), as defined by a respiratory exchange ratio of 1.0 or more, showed that the STEP, sex, and BMI were significantly predictive of V̇o2max (R 2 = 0.51). Conclusions: This new, effort-independent step test can estimate the aerobic fitness of children aged 7-10 years. Regression equations to estimate V̇o2max from the STEP were provided.

Objectif : les tests d’évaluation de la capacité aérobique chez les enfants exigent beaucoup d’espace et un effort maximal, et les enfants éprouvent souvent de la difficulté à les exécuter. La présente étude visait à mettre à l’essai un simple test sous-maximal de la marche d’escalier (test de la marche d’escalier pour établir l’endurance en pédiatrie, ou STEP, selon l’acronyme anglais) et à en déterminer la fiabilité, la validité et la capacité à évaluer la capacité aérobique des enfants du primaire. Méthodologie : des enfants de cinq à dix ans ont effectué le STEP selon un protocole qui incluait des marches de 0,1, 0,2 et 0,3 mètre (4, 8 et 12 pouces). Les participants ont effectué une épreuve d’effort sur tapis roulant avec spirométrie en circuit ouvert pour déterminer leur consommation maximale réelle d’oxygène (V̇o2max). Les chercheurs ont utilisé les coefficients de corrélation intraclasse (CCI) pour évaluer la fiabilité test-retest du STEP et des tests qui le composaient. Ils ont utilisé la régression linéaire multivariée pour évaluer les associations entre le STEP et le V̇o2max, rajustée pour tenir compte de covariances potentielles comme l’âge, le sexe, l’indice de masse corporelle (IMC) et le nombre de comorbidités. Résultats : le STEP était d’une excellente fiabilité (CCI ≥ 0,92; n = 170), quel que soit le niveau d’effort utilisé. Des problèmes relatifs à l’importance de l’effort et la colinéarité entre les variables indépendantes ont incité les chercheurs à exclure de l’analyse de régression les enfants de cinq et six ans (n = 45). Le modèle de régression final des enfants de sept à dix ans qui faisaient un effort approprié (n = 111), défini par un ratio d’échanges gazeux minimal de 1,0, a révélé que le STEP, le genre et l’IMC étaient très prédictifs du V̇o2max (R 2 = 0,51). Conclusion : ce nouveau test de la marche d’escalier qui n’est pas lié à l’effort peut évaluer la capacité aérobique des enfants de sept à dix ans. Les chercheurs ont fourni les équations de régression pour évaluer le V̇o2max à partir du STEP.

Keywords: V̇o2; cardiorespiratory fitness; paediatrics; physical fitness; reproducibility of results; validation.