健身追踪器正让数百万用户失望——这个解决方案或将改变一切

对许多人来说，健身追踪器已成为监测每日消耗卡路里不可或缺的工具。但对于肥胖人群来说，这些设备通常无法准确测量活动量——直到现在。已知肥胖人群在步行步态、速度、能量消耗等方面表现出差异。

西北大学的科学家开发了一种新算法，使智能手表能更准确地监测肥胖人群在各种体育活动期间消耗的卡路里。

西北大学HABits实验室的纳比尔·阿尔舒拉法表示，这项技术弥合了健身技术中的一个关键空白。该实验室创建并测试了这个开源、主手腕算法，专门为肥胖人群调整。该算法透明、经过严格测试，并可供其他研究人员在此基础上构建。他们的下一步是部署一个活动监测应用程序，将于今年晚些时候推出，适用于iOS和安卓系统。

“肥胖人群本可以从活动追踪器获得重要的健康洞察，但目前大多数设备都未能准确做到这一点，”西北大学范伯格医学院行为医学副教授阿尔舒拉法说。

他解释说，健身追踪器使用的当前活动监测算法是为非肥胖人群构建的。对于体重较高的人，由于步态变化和设备倾斜，佩戴在臀部的追踪器常常误读能量消耗。最后，手腕佩戴模型承诺在不同体型上提供更好的舒适度、依从性和准确性，但没有人对肥胖人群进行严格测试或校准它们。

阿尔舒拉法表示：“没有经过验证的手腕设备算法，我们仍然不清楚肥胖人群每天究竟有多少活动和能量消耗——这减缓了我们定制干预措施和改善健康结果的能力。”他的团队将实验室算法与研究人员使用研究级设备设计的11种最尖端算法进行了测试，并使用可穿戴相机捕捉手腕传感器在卡路里消耗测量上出现偏差的每一刻。

该研究结果将于6月19日发表在《自然》子刊《科学报告》（Scientific Reports）上。

激发此项研究的健身课

阿尔舒拉法在参加岳母（一位肥胖者）的健身课后受到启发，决心开发此算法。

“她比任何人都更努力，但当我们瞥了一眼排行榜时，她的数字几乎没显示出来，”阿尔舒拉法说。“那一刻触动了我：健身不应让最需要它的人感觉像是个陷阱。”

算法媲美金标准方法

通过使用商用健身追踪器的数据，这个新模型媲美测量能量消耗的金标准方法，能够估算肥胖者每分钟消耗的能量，在现实场景中实现了超过95%的准确度。阿尔舒拉法表示，这一进步使更多肥胖人群更容易追踪他们的日常活动和能量消耗。

研究如何测量能量消耗

在一组实验中，27名研究参与者佩戴了健身追踪器和代谢推车——这是一种面罩，测量佩戴者吸入的氧气量和呼出的二氧化碳量，以计算其能量消耗（单位：千卡/kCals）和静息代谢率。参与者进行了一系列身体活动，以测量每项任务期间的能量消耗。科学家随后比较了健身追踪器结果与代谢推车结果。

在另一组实验中，25名研究参与者佩戴健身追踪器和随身摄像头进行日常生活。随身摄像头让科学家能够直观地确认算法何时高估或低估了千卡消耗。

阿尔舒拉法表示，有时他会挑战研究参与者在五分钟内尽可能多地做俯卧撑。

“许多人无法做到地面俯卧撑，但每个人都完成了撑墙俯卧撑，他们的手臂因用力而颤抖，”他说，“我们把‘标准’锻炼奉为终极考验，但这些标准排除了太多人。这些经历告诉我，我们必须重新思考健身房、追踪器和锻炼计划如何衡量成功——这样，任何人的努力都不会被忽视。”

该研究题为《在腕戴式设备上开发并比较一种新的包含BMI的能量消耗算法》（"Developing and comparing a new BMI inclusive energy burn algorithm on wrist-worn wearables"）。

西北大学的其他作者包括第一作者魏博阳（Boyang Wei）、克里斯托弗·罗马诺（Christopher Romano）和邦妮·诺兰（Bonnie Nolan）。这项工作也与曾在西北大学工作的马赫迪·佩德拉姆（Mahdi Pedram）和惠特尼·A·莫雷利（Whitney A. Morelli）合作完成。

该研究由美国国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所（资助号：K25DK113242-01A1 和 R01DK129843-01）、美国国家科学基金会（资助号：1915847）、美国国家生物医学成像和生物工程研究所（资助号：R21EB030305-01）以及美国国立卫生研究院国家推进转化科学中心（资助号：UL1TR001422）提供资助。