Inter-Instrument Reliability and Agreement of Fitbit Charge Measurements of Heart Rate and Activity at Rest, during the Modified Canadian Aerobic Fitness Test, and in Recovery

Physiother Can. 2019 Summer;71(3):197-206. doi: 10.3138/ptc.2018-25.

Abstract

Purpose: We determined the inter-instrument reliability and agreement parameters of the Fitbit Charge Heart Rate (Charge HR) device during three phases: rest, modified Canadian Aerobic Fitness Test (mCAFT), and recovery. Method: We recruited 60 participants for this cross-sectional measurement study using convenience and snowball sampling approaches. The performance of the Charge HR was assessed throughout the rest, mCAFT, and recovery phases. To establish inter-instrument reliability, the Charge HR variables - heart rate, steps taken, and energy expenditures - were compared with those for two other devices: the Zephyr BioHarness (ZB) for heart rate and the Fitbit One for steps taken and energy expenditure. Measurements were recorded every 30 seconds. Results: At rest, the inter-instrument intra-class correlation coefficient (ICC) (standard error of measurement [SEM]) for the Charge HR versus the ZB was ≥ 0.97 (range, min-max, 1.02-1.32). During the mCAFT and in recovery, the ICCs (SEMs) for the Charge HR and the ZB were ≥ 0.89 (range, min-max, 1.30-3.98) and ≥ 0.68 (range, min-max, 3.58-8.35), respectively. During the mCAFT only, the number of steps taken and the energy expenditure recorded by the Charge HR and the Fitbit One displayed ICCs (SEMs) of 0.97 (83.00) and 0.77 (14.70), respectively. The average agreement differences in heart rate in this pair-wise device comparison indicated mean differences of -0.20, 4.00, and 1.00 beats per minute at rest, during the mCAFT, and in recovery, respectively. Conclusions: The Charge HR heart rate variable demonstrated excellent inter-instrument reliability compared with the ZB and provided good levels of agreement. The steps taken and energy expenditure variables displayed excellent reliability measures between Charge HR and Fitbit One. Our findings may be used to capture field-based wireless measures of heart rate in various phases and provide information about possibly using the Charge HR and ZB devices interchangeably.

Objectif : déterminer la corrélation interinstrument et les paramètres de concordance du bracelet Fitbit Charge pour la fréquence cardiaque (Charge FC) pendant trois phases : repos, physitest aérobie canadien modifié (PACm, un test de capacité aérobique) et récupération. Méthodologie : les chercheurs ont recruté 60 participants pour cette étude transversale de mesures faisant appel aux approches d’échantillonnage de commodité et en boule de neige. Ils ont évalué le rendement du bracelet Charge FC pendant les phases de repos, de PACm et de récupération. Pour établir la corrélation interinstrument, ils ont comparé les variables du bracelet Charge FC (fréquence cardiaque, pas effectués et dépense énergétique) à celles de deux autres dispositifs : le Zephyr BioHarness (ZB) pour la fréquence cardiaque et le Fitbit One pour les pas effectués et la dépense énergétique. Ils ont enregistré les mesures toutes les 30 secondes. Résultats : au repos, le coefficient de corrélation intraclasse (CCI) interinstrument (erreur-type de mesure [ETM]) du Charge FC par rapport au ZB était de ≥ 0,97 (plage minimum-maximum de 1,02 à 1,32). Pendant le PACm et la récupération, le CCI (ETM) du Charge FC par rapport au ZB était ≥ 0,89 (plage minimum-maximum de 1,30 à 3,98) et ≥ 0,68 (plage minimum-maximum de 3,58 à 8,35), respectivement. Pendant le PACm seulement, le nombre de pas effectués et les dépenses énergétiques enregistrés par le Charge FC et le Fitbit One indiquaient un CCI (ETM) de 0,97 (83,00) et 0,77 (14,70), respectivement. Selon les différences moyennes de concordance de la fréquence cardiaque de cette comparaison par paire, les différences moyennes étaient de –0,20, 4,00 et 1,00 battements à la minute (battements/min) au repos, pendant le PACm et la récupération, respectivement. Conclusion : la variable de la fréquence cardiaque du bracelet Charge FC présentait une excellente corrélation interinstrument par rapport au dispositif ZB et un bon niveau de concordance. Les variables des pas effectués et de la dépense énergétique présentaient d’excellentes mesures de concordance entre le bracelet Charge FC et le dispositif Fitbit One. Ces résultats peuvent servir à saisir les mesures sans fil de la fréquence cardiaque à diverses phases sur le terrain et fournir de l’information sur l’interchangeabilité possible du bracelet Charge FC et du dispositif ZB.

Keywords: Fitbit Charge; cardiorespiratory fitness; fitness trackers; heart rate determination; reproducibility of results.