在青少年中使用可穿戴运动追踪器的可行性和有效性:系统综述

介绍

缺乏身体活动是一种全球性流行病，已被确定为全球第四大死亡原因[1]。规律的体育活动在预防儿童代谢和心血管疾病的前兆方面起着至关重要的作用[2]，从童年到成年都对健康有许多好处[3.]。这些健康益处包括对骨骼健康的保护作用，以及对健身、体脂和血压的积极作用[4]。一些国家(如美国、英国和澳大利亚)建议儿童每天应进行至少60分钟的中等至高强度身体活动(MVPA)，以有益于健康[5-7]。然而，大多数儿童和青少年(以下定义为青少年)没有达到这些建议水平，因此活动不足，无法获得相关的健康益处[8-10]。由于缺乏身体活动是造成疾病负担的一个主要但可改变的风险因素，因此需要采取有效的预防性干预措施，以提高这一人群的身体活动水平。

自我监控已被认为是一种有效的行为改变技术，用于针对身体活动水平增加的行为干预[11]。事实上，自我监控和反馈是提高个人身体活动水平意识的基础，这一点尤其重要，因为如果年轻人不知道自己的实际活动量，也不知道这如何转化为政府的指导方针，他们就不太可能改变自己的行为。具体来说，Corder和他的同事发现，大约60%不运动的青少年认为他们符合体育活动指南[12这表明他们可能认为没有必要改变自己的行为，尽管这对健康有益。传统上，佩戴在臀部的计步器被用来提高人们对自己身体活动的意识。13];然而，参与者被要求在每天结束时记录他们的活动，这对他们来说可能是负担[13]。近年来，人们对新兴技术和可穿戴传感器作为提高身体活动水平的自我监测工具越来越感兴趣[14]。可穿戴式活动追踪器的激增，以及它们日益增长的商业可用性、受欢迎程度和广泛采用[15]，为将这些技术整合到体育活动干预中提供了机会。虽然没有关于年轻人的所有权数据，但据估计，美国和澳大利亚分别有10%和20%的成年人拥有某种形式的可穿戴技术。15，16]。Fitbit和Jawbone等可穿戴活动追踪器的一个组成部分是实时身体活动跟踪的自动化[17]。将这些设备无线同步到基于Web或应用程序的个人资料中，不仅消除了手动输入数据的负担，而且还使佩戴者能够根据体育活动建议或设定目标进行自我监控。14，17]。

迄今为止，体育活动研究主要集中在建立可穿戴活动追踪器的有效性和可靠性，以测量一系列结果，包括步数和睡眠[18]。相比之下，无论是单独使用还是与其他策略结合使用，这些设备作为提高身体活动水平的工具的可行性和有效性知之甚少。最近的一篇综述报告称，有一些初步证据表明，可穿戴活动追踪器可以提高身体活动水平，尽管只包括在成年人中进行的研究[19]。考虑到与技术的接触对年轻人来说是一种高度重视的行为，在他们生活的不同领域(如教育、社交和娱乐)起着重要作用;［20.])，有必要确定可穿戴活动追踪器在改变这一人群的身体活动水平方面是否可行和有效。这些信息对于告知未来的身体活动干预措施非常重要，并有可能有助于制定关于这些工具在身体活动和健康促进实践中的作用的公共卫生指南。

因此，本综述的目的是检验可穿戴活动追踪器作为提高儿童和青少年身体活动水平的工具的有效性。我们还研究了在青年人群(定义为年龄在5-19岁之间的人群)中使用这种技术的可行性。

方法

我们根据系统评价和荟萃分析的首选报告项目(PRISMA)声明进行了系统的文献检索[21]。我们检索了5个电子数据库(PubMed, Web of Science, SPORTDiscus, Scopus和ProQuest Central)。不同数据库的搜索策略包括以下四个主要领域的搜索字符串:可穿戴活动追踪器(电子追踪器*、电子活动*、电子监测器、电子健身追踪器*、可穿戴设备、可穿戴行为*、可穿戴追踪器*、消费者可穿戴设备、Fitbit、SenseWear、Jawbone、Nike Fuelband、PAM)、人群(儿童*、青少年、青少年)、研究设计(干预、试验、可行性)和结果变量(体力活动、能量消耗、健身、锻炼)。给出了每个数据库的完整搜索策略多媒体附录1。发表在同行评议期刊或会议记录上的文章被考虑进行审查。我们没有包括摘要、论文、系统综述和案例研究。除了电子检索，我们还检索了我们的个人收藏和检索研究的参考书目。这是一种常用的方法，用于确定可能纳入系统评价的其他相关研究[22]。

为了本综述的目的，我们将可穿戴活动追踪器定义为具有以下特征的电子设备:设计用于佩戴在用户身上;使用加速度计、高度计或其他传感器来跟踪佩戴者的运动或生物特征数据，或两者兼而有之;并可以提供反馈，除了显示基本的活动计数信息外，还可以通过监视器显示或通过合作应用程序进行反馈，以引发对活动行为的持续自我监控[19，23]。要纳入审查，研究需要(1)专门检查可穿戴设备在干预或可行性研究中的使用;(2)包括5-19岁的参与者;(3)将身体活动作为干预研究的结果变量;(四)在可行性研究中报告与设备可行性有关的工艺资料;(5)在各电子数据库启动日期至2016年8月之间发布;(6)以英文出版。我们排除了以下研究:报告了研究方案，使用手机而不是可穿戴式活动跟踪器，使用手机或平板电脑应用程序而没有附带可穿戴式活动跟踪器，或仅使用可穿戴式活动跟踪器来评估干预措施(例如，在基线和干预后佩戴)。如果可穿戴式活动追踪器与Facebook等其他工具一起使用来分享活动提示，那么如果报告了身体活动数据，或者单独报告了该设备的可行性，则有资格纳入研究。如果研究的重点是使用可穿戴设备来增加身体活动水平，则在临床人群中实施此类技术的研究有资格纳入。 When studies were still in press or were an advanced publication ahead of print but had a unique digital object identifier, they were eligible for inclusion. Conference proceedings were eligible for review due to the potential for such devices to be examined in different disciplines (eg, computer science) where such outputs are often more reputable than journal articles.

所有作者都独立评估了从最初文献检索中获得的结果。文章筛选分为四个步骤:首先，我们删除重复，然后筛选标题、摘要和全文。然后，我们根据上述纳入和排除标准筛选文章。如果我们在筛选标题和摘要时不能确定是否适合，我们访问全文文章，并将其与纳入标准进行比较。任何分歧都通过作者之间的讨论来解决。然后，我们使用标准化表格提取符合纳入标准的每项研究的以下数据:研究国家、研究设计、样本特征(如样本量、年龄)、使用的可穿戴设备和结果。第一作者提取数据，由其余作者(MAM, KAM)进行检查。然后，我们对纳入的研究进行了叙述性回顾。

第二个和最后一个作者(MAM, KAM)独立评估了符合纳入标准的干预研究的偏倚风险。我们调整了评估偏倚风险的标准方法:比较疗效评价指南［24]及以往类似范畴的检讨[19]。我们确定了8个对本综述重要的标准:(1)参与者随机分配;(2)足够比例的参与者拥有完整的结果变量数据(即不超过20%的数据缺失);(3)按分组进行数据分析;(4)研究人群具有相关人群的代表性;(5)各组结果评估时间相似;(6)该研究报告了所使用器械的有效性(要么在文章中提供了数据，要么对原始研究有适当的参考);(7)该研究报告了所使用设备的可靠性(要么在文章中提供了数据，要么对原始研究有适当的参考);(8)这项研究是独立于所使用设备的制造商进行的。考虑到此类研究设计的性质，我们仅评估了可行性研究的最后3个偏倚风险标准。 Each criterion was scored as “yes” (1), “no” (0), or “unsure” (?).

结果

我们在2016年8月筛选并分析了数据。通过系统检索，我们最初确定了259篇文章，然后通过其他来源确定了1篇额外的文章。其中5项纳入检讨(图1): 3项为干预研究[25-27并主要侧重于增加全天的体力活动水平[26，27]或在休息期间[25]，有2项研究被列为可行性研究[28，29]。在干预研究中，2 [26，27还包括对所使用设备的过程测量。大多数研究(n=4)集中在儿童身上，并在美国进行[25，27-29]。使用的可穿戴设备主要品牌为Fitbit [25，27，28]。表1报告每个纳入研究的特征。图2显示了在纳入的研究中使用的不同可穿戴设备，和表2概述这些设备的特性。

表3报告每项研究的偏倚风险。所有研究均独立于所使用器械的制造商进行，其中2项研究报告了所使用器械的可靠性和有效性。在进行的干预研究中，只有1项采用了随机对照试验设计[26]。

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干预研究

在荷兰，斯洛特梅克和他的同事26]研究了PAM监测仪联合PAM COACH提高青少年体育活动水平的有效性(13-17岁;n = 87)。来自PAM设备的活动数据被上传到PAM COACH，这是一个基于web的系统，用于自我监测活动水平和设定目标。在3个月的干预结束时，干预组的女孩自我报告的每周适度体育活动相对于对照组(相当于~59分钟/天)有所增加，尽管这在干预后8个月并不明显。3个月后，男孩没有观察到干预效果，尽管自我报告的久坐时间在8个月时相对于对照组男孩(~257分钟/天)较低。更强的研究依从性(例如，登录和上传PAM COACH的频率)与更强的身体活动无关。观察到最小的损耗，分别有78%和91%的参与者在干预后3个月和8个月提供随访数据。总的来说，参与者对PAM的评价是积极的，65%的人报告说PAM经常磨损，尽管监测仪丢失(12%)和损坏(7%)可能影响了结果。

海斯和范坎普[25使用Fitbit(型号未报道)作为工具，在学校休息期间提高6年级(8岁)女孩的体育活动水平。在收集了7个课间休息时间的基线数据后，为女孩们提供了7个课间休息时间的步骤目标(基于基线数据的增量)，并鼓励她们根据这些目标自我监控自己的步骤。在此之后，收集了另外7个时期的数据(没有提供步骤目标)。项目在最后的干预环节中达到高潮，在这个环节中给出了3个目标，并根据目标的实现提供了有形的奖励(例如，一个小玩具)。从基线(1326步)到干预(1956步)，采取的步数增加了47%;每日步数建议占18% [30.])，而花在MVPA上的时间比例则从4%增加到25%，这相当于在休息期间花了5分钟的MVPA，或占每日建议时间的8% [5]。没有使用Fitbit来自我监测休息活动，采取的步骤和MVPA下降到初始基线水平。基本的过程评价措施表明，数据由于同步问题而丢失，特别是在后来的休会期间。

Hooke及其同事[27研究了Fitbit One在临床环境中促进身体活动的功效。共有16名患有急性淋巴细胞白血病的儿童(平均年龄8.7岁，平均年龄3.1岁)在皮质类固醇脉冲前17天和期间5天佩戴Fitbit。3天的监测用于确定基线活动水平。然后由一名研究护士为每位参与者量身定制步骤目标，并针对这些目标提供每日反馈。虽然从第1周到第2周，步数有增加的趋势(平均269步/天;每日步数指引的2% [30.])，但从第2周到第3周减少(平均每天307步)。过程评估表明，参与者和他们的家人能够使用Fitbit One和附带的网站，他们喜欢Fitbit，并且92%的测量天数的数据是可用的。

可行性研究

Schaefer及其同事对美国小学适龄儿童进行了两项可行性研究[28，29]。首先，24名儿童分别佩戴4个活动监测器(practical, SenseWear, Polar Active和Polar心率监测器)一周[29]。在这些活动监测器中，Polar Active和SenseWear符合可穿戴活动跟踪器的定义。在每个星期的佩戴之后，孩子们和他们的父母接受了关于他们使用监视器的经历的采访。总体而言，Polar Active是最受欢迎的显示器，其舒适度和反馈功能(包括时钟功能)备受关注。它占总时间的98%。相比之下，SenseWear是最不受欢迎的，主要是因为它放在手臂上(不舒服，尴尬)。这也与它缺乏使用(占总时间的28%)相对应。Polar Active无磨损反应性报告。

在他们的第二项研究中，Schaefer和同事们调查了Fitbit One在社会经济劣势地区上学的11-12岁儿童中的可行性。28]。最初，为24名儿童提供了Fitbit，以监测他们在课外活动期间的活动水平。几周后(大约1个月)，孩子们每天佩戴Fitbit，持续5个月。孩子们平均每天走8406步。在监视阶段，采取的步骤数量有所增加，但并不显著。在研究期间，平均从每位参与者收集了58天的数据，其中19天被认为是有效天数(总体使用率为15%)。只有2名参与者在研究结束时仍在使用他们的Fitbit(8%)。采访数据显示，虽然Fitbit One的一系列功能很受欢迎，但它的设计不受欢迎，而且很容易忘记佩戴。据报道，一些孩子使用监视器试图改变行为，而另一些孩子(主要是男孩)则用它来相互竞争。最大的障碍之一是孩子们能够在课后项目之外同步和访问他们的数据。

讨论

主要研究结果

这篇系统的叙述性综述评估了可穿戴活动追踪器作为提高儿童和青少年身体活动水平的工具的有效性。我们还研究了在这一人群中使用可穿戴活动追踪器的可行性。总的来说，在年轻人中使用可穿戴运动追踪器来增加运动水平的研究很少。我们确定了3项干预研究，其中1项针对学龄儿童[25]， 1例临床人群[27]，青少年1例[26]，后者是唯一使用随机对照试验设计的研究。有证据表明，可穿戴式活动追踪器可能会增加青少年的活动水平，与基线或对照组相比，他们的身体活动有所增加。此外，有证据表明，年轻人对可穿戴运动追踪器的看法是积极的，他们喜欢佩戴它们。然而，考虑到这些研究有许多方法上的缺陷，而且大多数报告的差异在很大程度上是不显著的，很明显，需要使用严格和精心设计的方法进行进一步的研究，以确定这些设备对提高青少年活动水平的有效性。

干预效果

本综述纳入的研究中观察到的有限干预效果可能归因于几个因素。首先，实施干预的时间从19天到3个月不等。有可能较短的干预时间不足以改变行为，最近的一项综述支持了这一观点，该综述强调，较长时间(≥6个月)的行为干预在改变身体活动水平方面更成功[31]。很明显，需要用更长的测量周期来研究这些设备在青少年中的有效性。其次，干预是否基于行为理论尚不清楚，而行为理论对干预的有效性至关重要[32]。第三，由于招募的儿童人数较少，其中两项研究可能没有足够的力量来检测身体活动的变化[25，27]。第四，没有使用经过验证的客观监测器(如加速度计)检查干预效果。虽然有几项研究使用了可穿戴活动追踪器的数据，但迄今为止，这些设备还没有被证实能评估青少年的体育活动结果[18]。这可能被视为这些纳入研究的局限性。然而，如果干预研究的重点是使用该设备作为促进行为改变的工具，而不是评估结果(即，在使用该设备之前应确定有效性和可靠性)，则这可能不是一个问题。在唯一一项报告显著效果的研究中，自我报告的身体活动数据是使用低效度问卷收集的[26]。显然，需要进行基于行为理论的随机对照试验的长期研究，以确定可穿戴运动追踪器在改变青少年体育活动行为方面的有效性。

使用可穿戴式活动追踪器进行自我监控

已确定的干预研究的一个共同特征是，可穿戴活动追踪器与不同的干预方法相结合，用于自我监测身体活动[17]。不出所料，这些干预方法主要由目标设定组成，被认为是一种有效的行为改变技术[11]提高身体活动水平[33]。然而，在谁设定目标方面存在一些差异。在儿童干预中，研究人员根据获得的基线值设定目标，然后提供定期支持[27]或奖励[25与实现目标的关系。相比之下，青少年有机会设定自己的活动目标，然后根据他们喜欢的活动获得量身定制的建议，以实现这些目标[26]。虽然研究表明，如果给出目标的原因，分配的目标和自己设定的目标一样有效。34]，目前尚不清楚纳入的研究是否向参与者提供了这一信息。对于未来的研究来说，重要的是要确定青少年是如何参与可穿戴式活动追踪器的(例如，自我监测的频率是否由活动目标源介导?)，因为这将为如何将这些设备整合到未来的干预措施和策略中提供重要的见解，以吸引儿童和青少年参与行为改变过程。

可穿戴运动追踪器的可持续性

可以说，关于可穿戴运动追踪器的最大担忧之一是，人们是否会长期坚持使用这项技术。16]。研究表明，大约三分之一的美国成年人在6个月后停止使用他们的可穿戴活动追踪器[16]，期望不匹配(即技术没有达到预期)是一个常见的原因[35]。虽然很难对此得出任何结论，因为已确定的研究数量很少，而且佩戴可穿戴活动追踪器的时间长短也存在差异，但有一些初步证据表明，当这项技术与干预措施相结合时，年轻人可能会定期使用这项技术来自我监测他们的身体活动水平[26，27]，但当这些装置只是提供给青少年使用时，可能无法长期观察到持续使用[28]。有趣的是，slotmaker和他的同事们发现，青少年将数据上传到PAM COACH的频率与身体活动无关，但女孩在3个月时身体活动水平增加，男孩在8个月时久坐时间减少。26]。这些结果可以解释为研究中女孩的活动水平比男孩低;因此，女孩可以在活动水平上取得更大的进步[26]。然而，也有可能存在不同程度的参与，从短暂地看一眼设备[36]，到使用监视器跟踪一天的活动，到使用附带的应用程序中的特定功能(例如趋势数据)，这可能会调节设备对活动水平的功效。需要进一步的研究来证明年轻人是如何随着时间的推移使用这些设备和配套的应用程序的(例如，流失率)，这是否因人口亚群(例如，性别，年龄)而不同，使用不同的功能是否会产生不同的影响，以及随着时间的推移使用的潜在变化的原因。此类研究对于确定如何将可穿戴活动追踪器纳入干预措施，以及为未来体育活动干预和健康促进实践提供最佳实践信息至关重要。

可穿戴运动追踪器在青少年中的可行性

本综述发现，很少有研究检验了在儿童和青少年中使用可穿戴活动追踪器的可行性，无论是作为干预措施的一部分还是作为独立研究。虽然这些技术为提高身体活动水平和促进健康提供了巨大的希望[14]或在健康和临床人群中潜在的临床相关结果[27]，重要的是要确定可穿戴式活动追踪器是否适合年轻人使用，而不管环境如何。总的来说，这篇综述的结果表明，年轻人和他们的父母对这些设备持积极态度[26-29]，而且他们很欣赏这些设备的功能范围，其中包括跟踪身体活动。对参与者来说，易用性、舒适性和美观性是很重要的[28，29]，这是一个有趣的观点，因为这些设备不太可能是为年轻人而开发的[35]。这些因素先前已被确定为成人使用的重要和潜在障碍[37，38]。有趣的是，虽然有一些证据表明年轻人使用可穿戴活动追踪器与男孩竞争或相互支持女孩[28]，这在成人中也有发现[37]，很少有研究注意到对设备准确性的担忧。Schaefer和他的同事们发现，虽然有些孩子确实测试了监视器的准确性[28]，这似乎没有影响使用。更令人担忧的是，获取技术被认为是社会经济地位较低的年轻人的一个潜在问题，例如在家里同步和访问数据的能力[28]。这支持了先前的一项研究，该研究发现，由于他们优先考虑娱乐数据而不是应用程序，因此使用手机应用程序使来自低社会经济地区的男孩能够跟踪他们的目标和行为是适度的[39]。因此，我们建议研究人员检查不同设备的可行性和可接受性，我们建议年轻人对使用可穿戴活动追踪器感兴趣，这些设备在临床和健康人群中都是可行的。然而，必须指出的是，可穿戴式活动追踪器相关账户的年龄要求(≥13岁)存在问题，这可能会妨碍儿童使用，除非采用其他反馈机制(例如，研究人员主导的反馈[25，27])。确定如何最好地将可穿戴活动追踪器的功能和特性整合到身体活动干预中，以最大限度地发挥其在感兴趣人群中的潜力，应该是未来的研究领域。

限制

本综述有一些值得注意的局限性。首先，这篇综述强调了在年轻人中使用可穿戴运动追踪器的研究数量少得惊人，尽管它们在日常生活中广泛流行。这使得很难得出任何确定的结论。鉴于这些技术的普及和广泛的吸引力，需要进一步研究探讨青年中的这些问题，以便为干预措施和公共卫生指导提供信息。此外，还需要研究来确定是否根据参与者的年龄观察到不同的效果。其次，纳入的研究质量较低，只有1项研究采用随机对照设计，并在3个月的时间内评估干预效果。需要更严格、更有力的干预设计来评估这些设备对青少年身体活动水平的长期有效性。第三，虽然在纳入的研究中使用了一系列监视器，但一些监视器已经停产(例如PAM, SenseWear)或大部分被新型号(例如Fitbit)所取代。此外，这些设备在青少年中的有效性和可靠性尚未建立。

结论

关于可穿戴活动追踪器作为提高儿童和青少年身体活动水平的工具的有效性的文献很少。此外，很少有研究证明这种技术在青少年中的可行性。虽然有一些初步数据表明，可穿戴运动追踪器是可行的，可能有潜力通过自我监控和目标设定来提高青少年的身体活动水平，但显然需要更多的研究来检验这些问题，使用更长的测量周期的稳健研究。鉴于可穿戴技术市场的不断变化(例如，更新的设备和模型定期可用)，研究应主要集中在使用该设备作为工具，在干预中改变年轻人的行为。关注不同可穿戴设备品牌的共同特征(例如，自我监测显示器，配套应用程序和生物反馈功能)对于确定这些技术在年轻人中的可行性而不是单个监视器本身的可行性可能很重要。基于这一综述，可行性研究应该确定年轻人如何参与这项技术，坚持和参与是持续的还是随着时间的推移而改变，以及效果是否因年龄和性别而异。这些信息将为未来干预措施的制定提供信息，并确定如何最大限度地发挥这种普及技术对促进青少年身体活动的潜在贡献。