Fitbit One身体活动追踪器在前列腺癌男性中的应用:验证研究

简介

前列腺癌是最常见的侵袭性癌症，也是美国男性癌症死亡的第二大原因。新出现的证据表明，诊断后的体育活动可能改善前列腺癌幸存者的临床结果[1-3.］．我们的研究小组是第一个观察到在诊断为局限性前列腺癌后报告快走和剧烈运动的男性癌症进展和死亡风险较低[2，3.］．然而，就像大多数癌症幸存者的队列分析一样，这些研究依赖于自我报告的身体活动。自我报告评估受到一些限制，包括测量低强度或非结构化活动的能力较差，以及量化活动强度或持续时间缺乏准确性[4］．因此，需要对身体活动进行客观的测量，以便更好地为前列腺癌幸存者提供指导。没有任何身体活动追踪器被证实可以用于癌症幸存者。

虽然研究级加速计(如ActiGraph)用于一些癌症生存研究，但它们比基于消费者的身体活动跟踪器更昂贵，而且通常不能接受超过一周的佩戴时间。利用商业可穿戴设备可能会使更多的研究团队利用客观测量的优势。这些设备适合长期测量行为，可能是身体活动干预的有用工具[5-7］．

越来越多的消费者级、可穿戴的身体活动追踪器可能非常适合客观地测量身体活动，并促进前列腺癌患者的高强度活动。这些设备对于健康研究有很多优势，包括参与者负担低，不依赖准确的回忆，以及能够将个人层面的身体活动数据上传到基于云的数据库，允许用户和研究人员实时查看数据。先前的研究报告称，现代体育活动追踪器在受控的实验室环境中提供了一种有效的体育活动测量方法，但很少有研究在自由生活条件下评估这种追踪器[8］．这一点很重要，因为慢性疾病人群的身体活动类型和强度(如步态速度)可能与实验室验证研究中通常评估的活动类型不同。此外，缺乏关于身体活动追踪器在老年人群和癌症幸存者中的有效性的数据，与年轻人相比，他们从事不同类型的活动。

虽然有几家制造商生产基于消费者的身体活动追踪器，但健康行为研究人员使用的主要品牌是Fitbit。Fitbit生产了好几款运动追踪器。我们之所以选择Fitbit One进行这项研究，是因为它是2013年最先进的Fitbit型号之一;在2017年，它仍然是一个广泛可用和受欢迎的跟踪器。Fitbit One是一款三轴、基于加速度计的身体活动追踪器，可以测量步数、爬楼层、行走距离、燃烧的卡路里、身体活动和睡眠。该设备很小(0.76 " ×0.38 " ×1.89 ")，可以夹在腰带、紧身衣服或口袋上。

在这项研究中，我们对比ActiGraph GT3X+加速度计(金标准)和体育活动日记，验证了Fitbit One对局限性前列腺癌自由生活男性7天的体育活动测量。我们还将这些设备的步数与HJ-322U三轴USB欧姆龙计步器进行了比较。我们假设Fitbit One可以为患有前列腺癌的男性提供一种有效的身体活动测量方法。

方法

研究人群

这项研究在25名前列腺癌患者中进行。参与者于2013年至2015年在加州大学旧金山分校(UCSF)泌尿外科招募。符合条件的男性必须被诊断患有前列腺腺癌，并处于积极监测状态。我们排除了2名缺少ActiGraph GT3X+加速度计数据(我们的黄金标准)的男性和1名缺少Fitbit数据的男性，剩下22名男性可供分析。所有参与者都提供了书面知情同意书，该研究得到了UCSF机构审查委员会的批准。

身体活动评估

参与者被要求在腰上佩戴3个身体活动追踪器——ActiGraph GT3X+ (ActiGraph Inc，美国)、Fitbit One (Fitbit Inc，美国)和HJ-322三轴欧姆龙计步器(欧姆龙医疗，荷兰)，并连续7天记录身体活动日记。

ActiGraph GT3X+被认为是活动跟踪的黄金标准;它已在众多人群中得到验证，并广泛用于研究环境[9，10］．欧姆龙计步器也广泛用于研究，并已在健康人群中得到验证[11］．这些追踪器被放置在右侧臀部的腰带上，一个挨着一个。研究人员要求参与者在醒着的时候都要系上腰带，睡觉、洗澡或游泳时要取下腰带。设备的所有设置、充电和同步都是由研究人员完成的。参与者没有获得Fitbit One充电线或无线同步加密狗，并被告知不要更改设备的设置。因此，参与者在佩戴这些设备时可能收到的唯一反馈是他们在计步器和Fitbit One上的每日步数。Fitbit公司捐赠了本研究中使用的Fitbit One设备，但在研究的设计、实施或分析中没有任何作用。

身体活动日记在前面已经描述过[4］．研究人员为参与者提供了7张24小时图表，其中每一行代表一天中的每一个小时，并要求他们报告他们在每个小时内每项活动上花了多少分钟:躺着或睡觉;户外散步(如锻炼、交通);在家站立和行走混合;站着和离开家(例如，工作，购物);坐在家里;坐在工作场所、汽车或火车上;运动或其他活动。对于运动或其他活动，参与者被要求指定活动的类型(如网球、游泳、瑜伽、园艺)和活动的强度(如低、中、高)。如果他们参加了举重，他们被要求指出肌肉群工作(例如，手臂，腿，背部)。

数据处理

加速度计数据使用ActiLife版本6.13.3 (ActiGraph, LLC)进行处理。数据下载时间为5秒。不磨损定义为持续60分钟或更长时间的连续0计数间隔。有效的一天被定义为至少穿戴10小时;我们要求至少三天有效。共有2名男性丢失了他们的ActiGraph GT3X+加速度计数据:1名男性在指示的日子里没有佩戴安全带，另一名男性的数据没有正确下载。对于其余男性，我们使用ActiGraph GT3X+数据来确定所有设备和日记的有效日历天数。我们使用特罗亚诺切点从加速度计数据中估算轻度、中度和剧烈体育活动的持续时间:轻度活动定义为每分钟100-2019次，中度活动定义为每分钟2020-5998次，剧烈活动定义为每分钟5999次或更多[12］．

研究人员将Fitbit One设备同步到制造商的网站，并使用设置下的“导出数据”功能下载可用数据以供分析[13］．每个参与者的可用数据包括每日总步数、轻度活动的分钟数、相当活跃的分钟数和非常活跃的分钟数，以及其他未检查的变量(例如，估计燃烧的卡路里、距离、楼层)。根据Fitbit网站上的信息[14]以及最近Fitbit Flex验证研究报告的数据[15)， Fitbit追踪器使用代谢任务当量(METs)计算活动时间。例如，“相当活跃”的分钟对应于从事需要3-5.9代谢当量的活动的分钟。因此，我们假设Fitbit数据中的“轻度”、“相当活跃”和“非常活跃”体育活动类别分别对应于轻度(<3 METs)、中度(3-5.9 METs)和剧烈(≥6 METs)体育活动的标准定义[16］．

研究人员将欧姆龙计步器设备同步至制造商网站，并下载可用的步长数据以供分析[17］．

对于日记数据，我们使用体育活动纲要为参与者报告的每项活动分配特定的MET值。然后将活动分为剧烈(≥6 METs)、中等(3-5.9 METs)或轻度(<3 METs;看到表1) [16］．我们总结了每个活动类别的持续时间，以获得轻度、中度和剧烈体育活动的估计时间。

统计分析

为了计算每个设备每天轻度、中度和剧烈体育活动的平均分钟数，我们用有效数据计算了每天的总分钟数，并除以有效天数。然后，我们使用描述性统计(例如，平均值、标准差、中位数、四分位范围[IQR])和箱线图来检查平均每日轻度、中度和剧烈体育活动的分布，以及每个设备和日记所测量的步数。平均每天轻度和中度体力活动和步数呈正态分布;平均每天的剧烈运动是偏右的。因此，我们使用皮尔逊相关系数来比较轻度和中度体育活动和步数的测量，并使用斯皮尔曼等级相关系数来比较设备和日记之间的剧烈活动测量。所有统计分析均采用SAS v9.4 (SAS Institute, Inc)和双面分析P值<。05例被认为有统计学意义。

结果

平均而言，这些男性有5.8天的有效穿戴时间可用于分析。在我们的研究中，男性前列腺癌患者报告的活动在表1。与先前报道局限性前列腺癌男性活动的出版物一致[2，3.]，散步是最常见的运动形式，20名有日记数据的男性中有19人(95%)报告说。骑自行车是第二受欢迎的活动，20名男性中有7人(35%)表示。

研究参与者的社会人口学和临床特征在表2。中位年龄66岁(IQR 56-83岁)，中位体重指数(BMI)为26.7 kg/m²(IQR 20.1-34.4 kg/m²)．在22名男性中，15名是白人(68%)，6名(27%)报告为“其他种族”，1名男性(5%)是亚洲或太平洋岛民。从诊断到入组的中位时间为1.6年(IQR 0.7-3.5)。

体育活动追踪器和日记检测了轻度、中度和剧烈体育活动的不同绝对水平(表3)．每个设备和日记测量的每日剧烈体育活动的平均值(SD)为:根据Fitbit One, 19(20)分钟/天，根据ActiGraph GT3X+， 4(6)分钟/天，根据日记，29(59)分钟/天。对于中度运动，根据Fitbit One的数值为81(37)分钟/天，根据ActiGraph GT3X+的数值为47(26)分钟/天，根据日记的数值为80(62)分钟/天。总的来说，Fitbit One每天的MVPA比ActiGraph GT3X+平均多49分钟。然而，这种差异在个体之间有很大差异，范围从- 5分钟(即Fitbit测量的MVPA比ActiGraph GT3X+少5分钟)到109分钟。最后，Fitbit One记录了平均每天190(50)分钟的轻度活动，ActiGraph GT3X+记录了平均每天125(32)分钟的轻度活动。根据Fitbit One，平均每日步数为8724(3535);根据ActiGraph GT3X+，平均每日步数为8024(3231);根据欧姆龙计步器，平均每日步数为6399(3476)。

尽管记录的运动和步数的绝对水平存在差异，但平均每天剧烈、中等和轻度运动和步数在追踪器之间高度相关(表4)．比较Fitbit One和ActiGraph GT3X+，相关系数为:剧烈活动0.65，中等活动0.70，轻度活动0.72，步数0.94P<措施)。Fitbit One和ActiGraph都记录了与计步器相关的步数。分别为67和0.72;P<措施)。

与ActiGraph GT3X+相比，Fitbit One对平均中等强度和高强度体育活动的测量与体育活动日记(r=点,P=。04和r= 38,P= 10)。在检查散点图后，我们确定了一名参与者，根据Fitbit one，他的剧烈运动量较低(5分钟/天)，中等运动量较高(173分钟/天)，但根据日记，他的剧烈运动量较高(240分钟/天)，中等运动量较低(26分钟/天)。这种差异似乎是由于Fitbit和日记数据在网球强度分类上的差异。据报告，他们平均每天打240分钟网球，步行26分钟。根据MET值的概要[16]，网球需要7.3个代谢当量，因此在日记数据中被归类为剧烈运动。我们进行了两次敏感性分析，以评估该个体对估计相关系数的影响。首先，我们计算了由Fitbit One评估的剧烈和中度体育活动与日记之间的相关性，不包括该个体(r=收P=。006年和r=收P=。分别为005)，并在日记数据中将网球列为适度运动(r=算下来,P=。008年和r= =收,P<措施)。

讨论

主要研究结果

在这项研究中，我们在22名局限性前列腺癌患者中验证了Fitbit One对身体活动和步数的测量，与ActiGraph GT3X+、欧姆龙计步器和自由生活条件下的7天身体活动日记进行了对比。Fitbit One对剧烈、中等和轻度体育活动和步数的测量与ActiGraph GT3X+加速度计、欧姆龙计步器和体育活动日记有很好的相关性。此外，Fitbit One和体育活动日记之间进行中等强度和高强度活动的平均时间相当，但远远超过ActiGraph GT3X+记录的这些活动的估计时间。

六项研究已经证明了Fitbit One在实验室环境下的有效性，但此前只有一项研究验证了Fitbit One在自由生活条件下的身体活动测量[8，18］．在这项研究中，21名健康的澳大利亚成年人(平均年龄:33岁)佩戴了7个消费者级活动监测器，包括Fitbit One，以及两个研究级监测器，ActiGraph GT3X+和BodyMedia SenseWear Model MF (BodyMedia Inc，美国)48小时。与我们的研究方案一致，Fitbit One和ActiGraph GT3X+都系在腰部右侧的弹性腰带上。在该研究中，Fitbit One和ActiGraph GT3X+测量MVPA的相关性为。91。ActiGraph GT3X+测量的MVPA的中位数为58.5分钟，Fitbit One和ActiGraph GT3X+测量的MVPA的中位数绝对差值为58.6分钟。我们在患有前列腺癌的老年男性中的发现与Ferguson等人的报道非常一致[18］．在我们的研究人群中，Fitbit One和ActiGraph GT3X+测量MVPA的中位数绝对差异为47分钟。总的来说，Fitbit One的MVPA测量方法似乎与ActiGraph GT3X+有很好的相关性，ActiGraph GT3X+是一种被广泛接受的金标准研究级加速度计。然而，Fitbit One可能高估了自由生活的年轻人和老年人的MPVA。

我们研究的一个新颖方面是纳入了体育活动日记。有趣的是，Fitbit One测量的平均每日中等强度和高强度体育活动的时间与参与者日记中报告的这些活动的时间非常相似。平均而言，Fitbit One和日记分别测量出每天100分钟和110分钟的MVPA。相比之下，ActiGraph GT3X+测量的平均每天MVPA为51分钟。从比例上看，剧烈运动比适度运动的差异更大。ActiGraph GT3X+测量出平均每天4分钟，Fitbit One测量出平均每天19分钟，日记报告了平均每天29分钟的剧烈运动。

限制

根据日记数据，我们观察到步行和骑自行车是局限性前列腺癌患者中最受欢迎的体育活动，其次是高尔夫球和户外工作或园艺。在我们的研究中，男性在各种活动上花费的时间分布与美国两项前列腺癌男性大型队列研究报告的数据一致[2，3.］．值得注意的是，在我们的研究中，没有人为了锻炼而游泳;Fitbit公司建议用户不要带着Fitbit One追踪器游泳。较新型的活动追踪器具有防水功能，并包含确定正在进行的活动类型的算法，需要未来的研究来评估这些数据的准确性和实用性。

此外，自我报告的体育活动数据的一个局限性是缺乏对活动强度的客观评估。我们的数据在比较Fitbit One和中等强度和高强度体育活动的日记测量时清楚地证明了这一点。一名参与者报告了长时间的网球运动，我们根据MET值概要将其归类为剧烈运动。然而，根据Fitbit One的数据，对这个人来说，网球似乎更适合归类为中等强度的运动。当佩戴在臀部时，Fitbit One和ActiGraph GT3X+也有可能不太擅长检测需要大量手臂运动的运动强度。未来的研究应结合客观和自我报告的身体活动数据，以便最好地评估参与者通常的身体活动持续时间、强度和模式。

这项研究有很多优点，包括:(1)将Fitbit One与ActiGraph GT3X+和体育活动日记进行了比较，这些都是被广泛接受的黄金标准测量方法;(2)受试者在自由生活条件下，连续7天佩戴监测器并记录日记;(3)这是首个检验Fitbit One在癌症幸存者身上有效性的研究。缺乏对不同种族或民族、性别、疾病状况或身体活动模式的人群的概括性是我们研究的一个潜在局限性，尽管我们的结果与先前在健康年轻成年男性和女性中进行的验证研究显著相似。

未来的工作

新的身体活动追踪器，以及更新的产品和软件，不断发布。在2013年初这项研究开始时，Fitbit One是市面上最先进的Fitbit型号。从那时起，苹果发布了几款新机型，包括基于手腕的追踪器。需要进一步的研究来确定基于手腕的追踪器是否具有与Fitbit One类似的精度，以及评估患者对夹式设备和基于手腕的设备的偏好。总的来说，由于活动追踪器行业的快速发展，在同行评审的期刊上严格评估和报告最新和相关设备的结果对该领域的研究人员来说是一个特别的挑战。尽管如此，验证研究对于使用可穿戴身体活动追踪器的临床研究的设计和解释至关重要。

结论

总之，Fitbit One对身体活动和步数的测量与ActiGraph GT3X+、欧姆龙计步器和身体活动日记有很好的相关性。Fitbit One估计的MVPA运动时间与身体活动日记中报告的时间一致，但ActiGraph GT3X+测量的平均持续时间大约是前者的两倍。因此，通过Fitbit One和自我报告方法测量的中等和剧烈运动的绝对持续时间应谨慎解释。