التنبؤ بمستويات اللياقة البدنية بدقة باستخدام الأجهزة القابلة للارتداء دون الحاجة إلى ممارسة الرياضة
لست بحاجة إلى اختبار مكلف في المختبر للحصول على قياس حقيقي للياقة البدنية؛ فالأجهزة القابلة للارتداء التي نستخدمها كل يوم يمكن أن تكون بنفس القوة، إذا كان لديها الخوارزمية الصحيحة وراءها.
طور باحثو كامبريدج طريقة لقياس اللياقة العامة بدقة على الأجهزة القابلة للارتداء – وبقوة أكبر من الساعات الذكية الاستهلاكية وشاشات اللياقة البدنية الحالية – دون أن يحتاج مرتديها إلى ممارسة الرياضة.
عادةً ما تتطلب الاختبارات التي تقيس بدقة سعة قصوى للأكسجين VO2max – وهو مقياس رئيسي للياقة البدنية العامة ومؤشر مهم لأمراض القلب ومخاطر الوفاة – معدات معملية باهظة الثمن وتقتصر في الغالب على نخبة الرياضيين. تستخدم الطريقة الجديدة التعلم الآلي للتنبؤ سعة قصوى للأكسجين VO2max – قدرة الجسم على القيام بالأعمال الهوائية – أثناء النشاط اليومي، دون الحاجة إلى معلومات سياقية مثل قياسات GPS.
في أكبر دراسة من نوعها إلى حد بعيد، جمع الباحثون بيانات النشاط من أكثر من 11000 مشارك في دراسة Fenland باستخدام أجهزة استشعار يمكن ارتداؤها، مع اختبار مجموعة فرعية من المشاركين مرة أخرى بعد سبع سنوات. استخدم الباحثون البيانات لتطوير نموذج للتنبؤ بـ VO2max، والذي تم التحقق من صحته بعد ذلك مقابل مجموعة ثالثة أجرت اختبارًا معياريًا قائمًا على المختبر. أظهر النموذج درجة عالية من الدقة مقارنة بالاختبارات المعملية، وتفوق على الأساليب الأخرى.
تدعي بعض الساعات الذكية وأجهزة مراقبة اللياقة البدنية الموجودة حاليًا في السوق أنها توفر تقديرًا لـ VO2max، ولكن نظرًا لأن الخوارزميات التي تدعم هذه التنبؤات لم يتم نشرها وتخضع للتغيير في أي وقت، فمن غير الواضح ما إذا كانت التنبؤات دقيقة، أو ما إذا كان نظام التمرين له أي تأثير على VO2max للفرد بمرور الوقت.
يتميز النموذج الذي طورته كامبريدج بالقوة والشفافية ويوفر تنبؤات دقيقة بناءً على بيانات معدل ضربات القلب والتسارع فقط. نظرًا لأن النموذج يمكنه أيضًا اكتشاف تغييرات اللياقة البدنية بمرور الوقت، فقد يكون مفيدًا أيضًا في تقدير مستويات اللياقة البدنية لجميع السكان وتحديد تأثيرات اتجاهات نمط الحياة. تم نشر النتائج في مجلة npj Digital Medicine .
يعتبر قياس VO2max “المعيار الذهبي” لاختبارات اللياقة. الرياضيون المحترفون، على سبيل المثال، يختبرون VO2max عن طريق قياس استهلاكهم للأكسجين أثناء ممارسة الرياضة إلى درجة الإرهاق. توجد طرق أخرى لقياس اللياقة في المختبر، مثل استجابة معدل ضربات القلب لاختبارات التمرين، ولكنها تتطلب معدات مثل جهاز الجري أو الدراجة الرياضية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تشكل التمارين الشاقة خطرًا على بعض الأفراد.
قال المؤلف المشارك الدكتور سورين براج من مجلس البحوث الطبية في كامبريدج (MRC): “إن VO2max ليس المقياس الوحيد للياقة البدنية، ولكنه مقياس مهم للقدرة على التحمل، وهو مؤشر قوي على الإصابة بمرض السكري وأمراض القلب ومخاطر الوفيات الأخرى”. ) وحدة الوبائيات. “ومع ذلك، نظرًا لأن معظم اختبارات VO2max يتم إجراؤها على الأشخاص الذين يتمتعون بلياقة بدنية معقولة ، فمن الصعب الحصول على قياسات من أولئك الذين لا يتمتعون باللياقة البدنية وقد يكونون معرضين لخطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية.”
قال المؤلف الرئيسي المشارك الدكتور ديميتريس سباثيس من قسم علوم الكمبيوتر والتكنولوجيا في كامبريدج: “أردنا معرفة ما إذا كان من الممكن التنبؤ بدقة بـ VO2max باستخدام بيانات من جهاز يمكن ارتداؤه ، بحيث لا تكون هناك حاجة لاختبار التمرين”. كان سؤالنا المركزي هو ما إذا كانت الأجهزة القابلة للارتداء يمكنها قياس اللياقة في البرية. توفر معظم الأجهزة القابلة للارتداء مقاييس مثل معدل ضربات القلب ، والخطوات أو وقت النوم ، وهي مقاييس للصحة ، ولكنها لا ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالنتائج الصحية “.
كانت الدراسة عبارة عن تعاون بين القسمين: قدم فريق من وحدة علم الأوبئة في مركز البحوث الطبية خبرة في صحة السكان واللياقة القلبية التنفسية وبيانات من دراسة Fenland – وهي دراسة صحة عامة طويلة الأمد في شرق إنجلترا – بينما قدم فريق من قدم قسم علوم وتكنولوجيا الكمبيوتر الخبرة في التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي للبيانات المحمولة والقابلة للارتداء.
ارتدى المشاركون في الدراسة الأجهزة القابلة للارتداء بشكل مستمر لمدة ستة أيام. جمعت المستشعرات 60 قيمة في الثانية ، مما أدى إلى كمية هائلة من البيانات قبل المعالجة. قال سباتيس: “كان علينا تصميم خط أنابيب خوارزمي ونماذج مناسبة يمكنها ضغط هذه الكمية الهائلة من البيانات واستخدامها لعمل تنبؤ دقيق”. “تجعل طبيعة الحياة الحرة للبيانات هذا التوقع صعبًا لأننا نحاول التنبؤ بنتيجة عالية المستوى (لياقة) ببيانات صاخبة منخفضة المستوى (أجهزة استشعار يمكن ارتداؤها).”
يقول الباحثون إن نتائجهم توضح كيف يمكن للأجهزة القابلة للارتداء أن تقيس اللياقة البدنية بدقة، لكن الشفافية تحتاج إلى تحسين إذا كانت القياسات من الأجهزة القابلة للارتداء المتاحة تجاريًا موثوقة.
قال Brage: “صحيح من حيث المبدأ أن العديد من شاشات اللياقة البدنية والساعات الذكية توفر قياس VO2max ، ولكن من الصعب للغاية تقييم صحة هذه الادعاءات”. “لا تُنشر النماذج عادةً ، ويمكن أن تتغير الخوارزميات بشكل منتظم، مما يجعل من الصعب على الأشخاص تحديد ما إذا كانت لياقتهم البدنية قد تحسنت بالفعل أو ما إذا كان يتم تقديرها فقط من خلال خوارزمية مختلفة.”
