青少年使用可穿戴式活动追踪器的可行性和有效性:系统综述

简介

缺乏体育活动是一种全球性流行病，已被确定为全球第四大死因[1］．有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发挥着关键作用[2]，在儿童时期对健康有益，并一直持续到成年[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)建议儿童每天至少进行60分钟中等至剧烈的体育活动，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)没有达到这些建议的水平，因此没有足够的活动量来获得相关的健康益处[8-10］．由于缺乏身体活动是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。

自我监控已被确定为一种有效的行为改变技术，已用于行为干预，目标是增加身体活动水平[11］．事实上，自我监测和反馈对于提高个人体育活动水平的意识至关重要，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，以及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，科德和他的同事们发现，大约60%不爱运动的青少年认为他们符合体育锻炼指南[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，戴在臀部的计步器被用来提高个人对自己身体活动的意识[13];然而，参与者必须在每天结束时记录他们的活动，这对他们来说可能是一种负担[13］．近年来，人们对新兴技术和可穿戴传感器越来越感兴趣，它们可以作为提高身体活动水平的自我监测工具[14］．可穿戴活动追踪器的激增，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，提供了一个机会，将这些技术整合到体育活动干预中。虽然没有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等可穿戴式运动追踪器的一个组成部分是实时运动跟踪的自动化。17］．这种设备与基于网络或应用程序的档案的无线同步，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测[14,17］．

迄今为止，体育活动研究主要集中在建立可穿戴式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，对于这些设备作为增加身体活动水平的工具的可行性和有效性知之甚少，无论是单独使用还是与其他策略结合使用。最近的一项综述报告称，有一些初步证据表明，可穿戴活动追踪器可以增加身体活动水平，尽管只包括在成人人群中进行的研究[19］．考虑到参与技术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(例如，教育、社会化和娱乐;［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体育活动干预措施很重要，并有可能有助于制定关于这些工具在体育活动和健康促进实践中的作用的公共卫生指南。

因此，本综述的目的是研究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PRISMA (Preferred Reporting Items for systematic Reviews and meta - analysis)声明进行了系统的文献检索[21］．我们搜索了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:可穿戴式活动跟踪器(电子轨道*、电子活动*、电子监测器、电子健身轨道*、可穿戴设备、可穿戴行为*、可穿戴轨道*、消费者可穿戴设备、Fitbit、SenseWear、Jawbone、Nike Fuelband、PAM)、人群(儿童*、青少年、青年)、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、运动)。中给出了每个数据库的完整搜索策略多媒体附件1．发表在同行评议期刊或会议论文集上的文章被考虑进行审查。我们不包括摘要、论文、系统综述和案例研究。除了电子搜索，我们还搜索了我们的个人收藏和检索到的研究书目。这是一种常用的方法，用于识别其他相关研究，以便纳入系统评价[22］．

在本文中，我们将可穿戴式活动追踪器定义为一种具有以下特征的电子设备:设计用于穿戴在用户身上;使用加速度计、高度计或其他传感器来跟踪穿戴者的运动或生物特征数据，或两者兼而有之;除了显示基本的活动计数信息外，还可以通过显示器显示或通过合作应用程序提供反馈，以引起对活动行为的持续自我监控[19,23］．要纳入综述，研究要求:(1)在干预或可行性研究中具体检查可穿戴设备的使用;(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有关装置可行性的工艺数据;(5)在各电子数据库启动日至2016年8月之间发布;(6)以英文出版。我们排除了报告研究方案的研究，使用手机而不是可穿戴式活动跟踪器的研究，使用手机或平板电脑应用而不附带可穿戴式活动跟踪器的研究，或仅使用可穿戴式活动跟踪器来评估干预(例如，在基线和干预后佩戴)。在可穿戴式活动追踪器与其他工具(如Facebook)一起使用以分享活动提示的情况下，如果报告了身体活动数据或单独报告了设备的可行性，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，那么在临床人群中使用此类技术的研究就有资格被纳入。 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的文献检索中获得的结果。文章筛选分为4个步骤:首先去除重复，然后筛选标题、摘要和全文。然后我们根据上面列出的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合适，我们就访问全文文章，并将其与纳入标准进行比较。任何分歧都由两位作者讨论解决。然后，我们使用符合纳入标准的每项研究的标准化表格提取以下数据: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。第一个作者提取数据，其余作者(MAM, KAM)检查这些数据。然后，我们对纳入的研究进行了叙述性回顾。

第二名和最后一名作者(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有效性评价指南［24]及以往在类似范畴的检讨[19］．我们确定了8个重要标准:(1)参与者是随机分配的;(2)足够比例的参与者拥有结果变量的完整数据(即不超过20%的数据缺失);(3)数据按分组进行分析;(4)研究人群代表了感兴趣的人群;(5)各组结果评估时间相似;(6)该研究报告了所使用设备的有效性(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);这项研究是独立于所使用设备的制造商进行的。鉴于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

我们筛选并分析了2016年8月的数据。通过系统搜索，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，有5项被纳入检讨(图1): 3项为干预研究[25-27]并主要侧重于增加全天的身体活动水平[26,27]或在休息期间[25]，并有两项研究被列为可行性研究[28,29］．在干预研究中，2 [26,27]还包括有关所使用设备的工艺措施。大多数研究(n=4)集中于儿童，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显示所包括研究中使用的不同可穿戴设备，以及表2提供这些设备功能的概述。

表3报告每项研究的偏倚风险。所有研究均独立于所使用设备的制造商进行，其中2项研究报告了所使用设备的可靠性和有效性。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，slotmaker和同事们[26]调查了PAM监控器与PAM COACH联合使用对增加青少年(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，干预组的女孩相对于对照组增加了她们自我报告的每周适度体育活动(相当于~59分钟/天)，尽管在干预后8个月这一点并不明显。3个月后，没有观察到男孩的干预效果，尽管与对照组男孩相比，8个月时自我报告的久坐时间较低(~257分钟/天)。更大的坚持研究(例如，登录和上传到PAM COACH的频率)与更大的体育活动无关。观察到最小的磨损，78%和91%的参与者分别在干预后3个月和8个月提供随访数据。总体而言，参与者对PAM的看法是积极的，65%的参与者报告经常磨损，尽管监控器丢失(12%)和损坏(7%)可能会影响结果。

海耶斯和范坎普[25]使用Fitbit(模型未报道)作为工具，提高三年级(8岁)女孩在学校休息期间的身体活动水平。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数目标(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数。在此之后，再收集7个阶段的数据(不提供步骤目标)。该项目在最后的干预会议中达到高潮，其中给出了3个目标，并根据实现的目标提供了有形的奖励(例如，一个小玩具)。从基线(1326步)到干预(1956步;每日建议步数占18% [30.])，而花在MVPA上的时间比例从4%增加到25%，这相当于课间休息时进行了5分钟的MVPA，或对每日建议的贡献为8% [5］．在不使用Fitbit来自我监测课间活动的情况下，所走步数和MVPA下降到初始基线水平。基本程序评价措施表明，由于同步问题，特别是在后来的休会期间，数据丢失了。

胡克及其同事[27]研究了Fitbit One在临床环境下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，SD 3.1岁)在皮质类固醇脉冲前17天和脉冲期间5天佩戴Fitbit。使用超过3天的监测来确定基线活动水平。然后，研究护士为每个参与者量身定制步骤目标，并根据这些目标提供每日反馈。每日步数没有显著增加，但从第1周到第2周有增加的趋势(平均每天269步;每日步数指南的2% [30.])，但从第2周至第3周减少(平均每天307步)。过程评估表明，参与者及其家人能够使用Fitbit One和附带的网站，他们喜欢Fitbit, 92%的测量日数据可用。

可行性研究

Schaefer及其同事在美国小学学龄儿童中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(Actical、SenseWear、Polar Active和Polar心率监测器)，持续1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。在每周的佩戴之后，孩子们和他们的父母接受了关于他们使用监控器的经历的采访。总体而言，Polar Active是最受欢迎的显示器，其舒适性和反馈功能(包括时钟功能)备受关注。它占总时间的98%。相比之下，SenseWear最不受欢迎，主要是因为它戴在手臂上(不舒服，令人尴尬)。这也与它的使用不足(占总时间的28%)相对应。Polar Active无磨损反应报告。

在他们的第二项研究中，谢弗和同事们考察了Fitbit One在一所位于社会经济弱势地区的学校的11-12岁儿童身上的可行性。28］．最初，24名儿童在一个课后项目中佩戴Fitbit来监测他们的活动水平。几周后(大约1个月)，研究人员给孩子们提供了一个Fitbit，连续5个月每天佩戴。孩子们平均每天累积8406步。在监视阶段，所采取的步骤数增加了，但并不显著。在研究期间，平均从每个参与者收集了58天的数据，其中19天被认为是有效天数(总使用率为15%)。只有2名参与者在研究结束时仍在使用他们的Fitbit(8%)。访谈数据显示，尽管Fitbit One的功能范围广受好评，但它的设计却不受欢迎，而且很容易忘记佩戴。据报道，一些孩子用这个监视器来改变自己的行为，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在课外项目之外同步和访问数据的能力。

讨论

主要研究结果

这项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，很少有研究报告在青年人群中使用可穿戴活动追踪器来增加活动水平。我们确定了3项干预研究，其中1项针对学龄儿童[25]， 1个临床人群[27]和1个青少年[26]，后者是唯一一项采用随机对照试验设计的研究。有证据表明，可穿戴活动追踪器可能有可能提高年轻人的活动水平，与基线或对照组相比，他们的身体活动有所增加。此外，有一些证据表明，年轻人对可穿戴活动追踪器持积极态度，他们喜欢佩戴它们。然而，鉴于这些研究存在许多方法上的缺陷，而且报告的大多数差异在很大程度上并不显著，很明显，需要使用严格和设计良好的方法进行进一步的研究，以确定这些设备在提高青少年活动水平方面的有效性。

干预效果

在本综述中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。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，较长持续时间(≥6个月)的行为干预在改变身体活动水平方面更成功[31］．显然需要进行使用更长的测量周期的研究，以检查这些设备在年轻人中的有效性。其次，目前尚不清楚这些干预措施是否基于行为理论，而行为理论对干预效果至关重要[32］．第三，由于所招募的儿童人数较少，其中两项研究可能不足以检测体育活动的变化[25,27］．第四，没有使用有效的客观监测器(如加速度计)来检查干预效果。虽然一些研究使用了可穿戴式活动追踪器的数据，但迄今为止，这些设备尚未被验证用于评估年轻人的身体活动结果[18］．这可以被视为这些研究的局限性。然而，如果干预研究的重点是将设备作为促进行为改变的工具，而不是评估结果(即，在使用这种方法之前应建立有效性和可靠性)，这可能不是一个问题。在唯一报告显著影响的研究中，自我报告的身体活动数据是使用低效度的问卷收集的[26］．显然，有必要进行基于行为理论的随机对照试验的长期研究，以确定可穿戴活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，结合不同的干预方法，可穿戴活动跟踪器被用于自我监测身体活动[17］．不出所料，这些干预方法主要包括目标设定，被认为是一种有效的行为改变技术[11]以加强身体活动水平[33］．然而，由谁来设定目标却存在一些差异。在对儿童的干预中，研究人员根据获得的基线值设定目标，然后定期提供支持[27]或奖励[25与达到目标的关系。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来实现这些目标[26］．虽然研究表明设定的目标和自己设定的目标一样有效，但前提是要给出目标的原因。34]，目前尚不清楚纳入的研究是否向参与者提供了这些信息。对于未来的研究来说，确定青少年如何使用可穿戴活动跟踪器是很重要的(例如，自我监控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集成到未来的干预措施和策略中，使儿童和青少年参与行为改变过程提供关键的见解。

可穿戴活动追踪器的可持续性

可以说，对于可穿戴活动追踪器，人们最大的担忧之一是，随着时间的推移，个人是否会持续使用这项技术。16］．研究表明，大约三分之一的美国成年人在6个月后停止使用可穿戴活动追踪器[16]，其中预期不匹配(即技术没有达到预期)是一个常见的原因[35］．虽然由于所确定的研究数量较少，且可穿戴活动追踪器佩戴时间长短存在差异，因此很难对此得出任何结论，但一些初步证据表明，当将该技术整合到干预措施中时，年轻人可能会定期使用该技术来自我监测他们的身体活动水平[26,27]，但若只是提供给青少年使用，则可能无法观察到长期持续使用[28］．有趣的是，斯lootmaker及其同事发现，青少年将数据上传到PAM COACH的频率与身体活动无关，但发现女孩在3个月大时身体活动水平增加，男孩在8个月大时久坐时间减少[26］．这些结果可以解释为研究中女孩的活动水平低于男孩;因此，女孩可以在运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，从简单地看一眼设备[36]，使用监控器跟踪一天的活动，使用配套应用程序中的特定功能(如趋势数据)，这可能会调节设备对活动水平的有效性。我们需要研究来提供进一步的证据，以证明年轻人如何随着时间的推移使用这些设备和伴随的应用程序(例如，流失率)，这是否因人群子群体(例如，性别，年龄)而不同，对不同功能的参与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。这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。

可穿戴式活动追踪器在青少年中的可行性

这篇综述发现，无论是作为干预的一部分还是作为独立研究，很少有研究研究了在儿童和青少年中使用可穿戴活动追踪器的可行性。虽然这些技术为提高身体活动水平和促进健康实践提供了重大希望[14]或在健康和临床人群中潜在的临床相关结果[27的研究中，确定可穿戴式活动追踪器是否适合青少年使用，无论在何种环境下都是很重要的。总体而言，是次检讨的结果显示，青少年及其父母对电子设备的看法是正面的[26-29他们还表示，他们很欣赏这些设备的一系列功能，其中包括跟踪身体活动。易用性、舒适性和美观对参与者来说很重要[28,29]，这是一个值得注意的有趣点，因为这些设备不太可能是为年轻人而开发的[35］．这些因素之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他们的可穿戴活动追踪器来与(男孩)竞争或相互支持(女孩)[28]，在成人中亦有发现[37]，很少有研究指出对该设备准确性的担忧。Schaefer和同事们发现，虽然一些孩子确实测试了监测器的准确性，28]，这似乎没有影响使用。更令人担忧的是，对于社会经济地位较低的年轻人来说，获取技术是一个潜在问题，例如在家中同步和访问数据的能力[28］．这支持了之前的一项研究，该研究发现，来自低社会经济地区的男孩使用手机应用程序来跟踪他们的目标和行为是适度的，因为他们优先考虑娱乐数据而不是应用程序[39］．因此，我们建议研究人员研究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，持有与可穿戴活动追踪器相关的帐户所需的年龄(≥13岁)存在问题，这可能会排除儿童使用这些帐户，除非采用替代反馈机制(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征整合到体育活动干预中，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

这篇综述有一些局限性，值得注意。首先，这篇综述强调了在青少年中使用可穿戴活动追踪器的研究数量之少令人惊讶，尽管它们在日常生活中广泛流行。这使得很难得出任何确切的结论。鉴于这些技术的普遍性和广泛的吸引力，需要进一步研究以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，还需要进行研究，以确定是否根据参与者的年龄观察到不同的影响。其次，纳入研究的质量较低，只有一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。有必要进行更严格和强有力的干预设计，以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控器，但一些监控器已经停产(如PAM、SenseWear)或在很大程度上被新型号所取代(如Fitbit)。此外，这些设备在青少年中的有效性和信度尚未建立。

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年轻人中的可行性。虽然有一些初步数据表明，可穿戴活动追踪器是可行的，并且可能有潜力通过自我监测和目标设定来增加青少年的身体活动水平，但显然需要更多的研究来检查这些问题，使用更长的测量周期的有力研究。鉴于可穿戴技术市场的不断变化(例如，更新的设备和型号经常可用)，研究应主要集中在使用设备作为改变青少年干预行为的工具。关注不同可穿戴设备品牌的共同功能(例如，自我监控显示器，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可能很重要，而不是单个监视器本身。根据这项审查，可行性研究应确定青年如何使用这项技术，坚持和参与是否持续或随着时间的推移而改变，以及影响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体育活动的潜在贡献。