Urządzenie do noszenia oraz interwencja w zakresie diety i ćwiczeń wspieranych przez sztuczną inteligencję

Wprowadzenie Częstość występowania otyłości wzrosła na całym świecie, co prowadzi do wzrostu liczby schorzeń związanych z otyłością i kosztów leczenia otyłości. Otyłość jest złożonym zaburzeniem endokrynologicznym i metabolicznym charakteryzującym się zapaleniem tkanki tłuszczowej, przerostem remodelującym i rozrostem adipocytów. Ponadto otyłość powoduje brak równowagi w regulacji adipokin, które stanowią grupę cytokin wytwarzanych i wydzielanych w tkance tłuszczowej. W wielu badaniach badano rolę różnych adipokin, a galektyna-1 (Gal-1) okazała się nową adipokiną. Galektyny są białkami wiążącymi węglowodany i mającymi powinowactwo do β-galaktozydów. Gal-1 ulega ekspresji w różnych tkankach i wykazuje szeroki zakres aktywności biologicznej. Dowody wskazują, że galektyna-1 jest regulatorem odpowiedzi immunologicznych, stanów zapalnych, alergii, homeostazy i rozwoju. Gal-1 pełni głównie rolę przeciwzapalną. Jednak dopiero w ostatnich latach badania wykazały prozapalne właściwości Gal-1 w niektórych chorobach, wskazując na podwójne działanie Gal-1. Ekspresja Gal-1 jest najwyższa w podskórnej tkance tłuszczowej. W literaturze zaproponowano Gal-1 jako nową adipokinę, która krąży podczas różnicowania adipocytów i homeostazy tkanki tłuszczowej. W badaniach na ludziach krążąca Gal-1 jest dodatnio powiązana ze wskaźnikiem masy ciała (BMI), zawartością tkanki tłuszczowej i obwodem talii.

Zaleca się promowanie aktywności fizycznej/treningu wysiłkowego i odchudzania w celu zmniejszenia ryzyka chorób sercowo-naczyniowych u pacjentów z nadwagą i otyłością. Programy ćwiczeń fizycznych zgodne z wytycznymi dotyczącymi minimalnej aktywności fizycznej wiążą się z korzyściami dla zdrowia układu sercowo-naczyniowego. Wraz z rozwojem technologii urządzenia do noszenia i aplikacje oparte na sztucznej inteligencji mogą stać się skutecznym i tanim narzędziem dla pacjentów, ułatwiając im interakcję z podmiotami świadczącymi opiekę zdrowotną. W systemowym przeglądzie skupionym na cechach aplikacji fitness i urządzeń do noszenia, które pomagają użytkownikom przezwyciężyć otyłość, odkryto, że w urządzeniach do noszenia kładzie się nacisk na przypomnienia, śledzenie/monitorowanie/informacje zwrotne oraz cele/nagrody. Wykorzystanie urządzeń do noszenia w celu poprawy procesów i wyników opieki zdrowotnej jest obiecujące z punktu widzenia promocji zdrowia wśród pacjentów cierpiących na choroby przewlekłe, takie jak otyłość i cukrzyca.

Nigdy wcześniej nie badano poziomu krążącej Gal-1 po zmianach w składzie ciała wywołanych dietą i ćwiczeniami fizycznymi. Dlatego wdrożyliśmy 6-miesięczny program diety i ćwiczeń, w którym wykorzystano urządzenie do noszenia i aplikacje sztucznej inteligencji, aby zbadać związek zmian w krążącym Gal-z utratą masy ciała, składem ciała i parametrami metabolicznymi u osób z otyłością.

Materiały i metody Uczestnicy W badaniu przyjęto spersonalizowaną, spersonalizowaną dietę i program ćwiczeń na 6 miesięcy, aby promować utratę wagi. Pacjenci byli rekrutowani w przychodniach ambulatoryjnych na Oddziale Medycyny Rodzinnej Narodowego Szpitala Uniwersyteckiego w Tajwanie. Do badania zakwalifikowano osoby dorosłe z nadwagą i otyłością. Kryteria nadwagi i otyłości na Tajwanie są następujące: nadwagę definiuje się jako 24 ≤ BMI (kg/m2) ≤ 27; łagodną otyłość definiuje się jako 27 ≤ BMI (kg/m2) ≤ 30; umiarkowaną otyłość definiuje się jako 30 ≤ BMI (kg/m2) ≤ 35; a ciężką otyłość definiuje się jako 35 ≤ BMI (kg/m2). Kryteriami wykluczenia były: zmiana masy ciała większa niż 3% w ciągu ostatnich trzech miesięcy; historia zabiegów bariatrycznych; nieleczone zaburzenia psychiczne; lub obecnie stosuje leki wpływające na masę ciała. Badanie to zostało zatwierdzone przez Komisję Etyki Narodowego Szpitala Uniwersyteckiego w Tajwanie (202011101RINB) i od wszystkich uczestników uzyskano pisemną świadomą zgodę.

Projekt badania W przychodniach ambulatoryjnych przebadano łącznie 171 pacjentów. Dwudziestu dziewięciu ze 171 uczestników zostało wykluczonych z badania po badaniu przesiewowym, ponieważ ich BMI nie spełniało kryteriów. Pozostałe 142 osoby uczestniczyły w wyjściowym badaniu składu ciała i analizie biochemicznej. Dziewięćdziesiąt osiem z tych osób wyraziło chęć wzięcia udziału w 6-miesięcznym programie odchudzania w ramach interwencji dietetycznej i ćwiczeń fizycznych, podczas gdy pozostałe 44 osoby wolały pozostać w kohorcie jako grupa kontrolna. Po włączeniu badanych podzielono na dwie grupy w oparciu o ich preferencje: jedna grupa uczestniczyła w standardowym programie diety i ćwiczeń, natomiast druga grupa otrzymała ten sam program wraz z zegarkiem do noszenia i aplikacjami sztucznej inteligencji. Zegarka do noszenia można używać do śledzenia i monitorowania różnych wskaźników, w tym kroków, tętna i spalonych kalorii. Wizyty ambulatoryjne zaplanowano na tydzień 0, tydzień 12 i tydzień 24. Podczas każdej wizyty przeprowadzono bezpośrednią edukację dotyczącą diety i ćwiczeń fizycznych. Uczestnicy odbyli także konsultacje telefoniczne prowadzone przez kierowników sprawy w tygodniu 2, tygodniu 4 i tygodniu 8. Osoby zarządzające przypadkiem zapewniały konsultacje dotyczące diety i ćwiczeń oraz coaching przez 10 minut na każdą konsultację. Podczas programu treningowego nie wolno było przyjmować leków odchudzających.

Zbieranie danych Masę ciała, wzrost, skurczowe ciśnienie krwi (BP) i rozkurczowe ciśnienie krwi uczestników mierzono za pomocą standardowej skali elektronicznej składającej się ze stadiometru i sfigmomanometru. Masę ciała oceniano z dokładnością do 0,1 kg, gdy uczestnik był ubrany w lekką odzież. Obwód talii został zmierzony przez tego samego przeszkolonego operatora. Analizę impedancji bioelektrycznej przeprowadzono dla mięśni szkieletowych, masy beztłuszczowej, masy tkanki tłuszczowej i procentowej zawartości tkanki tłuszczowej w organizmie. Jeśli chodzi o analizę krwi, od uczestników pobrano próbki krwi żylnej po co najmniej ośmiogodzinnym okresie postu. Poziom glukozy w surowicy, cholesterolu całkowitego, cholesterolu lipoprotein o dużej gęstości (HDL), cholesterolu lipoprotein o małej gęstości (LDL) i triglicerydów oceniano za pomocą automatycznego testu spektrofotometrycznego (HITACHI 7250, Japonia). Poziomy insuliny na czczo mierzono za pomocą testu immunologicznego na mikrocząsteczkach, stosując system AxSYM (Abbott Laboratories, Dainabot Co, Tokio, Japonia). Jako pośrednią miarę stopnia insulinooporności zastosowano homeostatyczny model oceny insulinooporności (HOMA-IR) (HOMA-IR = insulina na czczo x glukoza w osoczu na czczo/22,5, z glukozą w mmol/l i insuliną w mU/l Poziomy galektyny-1 w surowicy (nr kat.: DGAL10, RD Systems, MN, USA) mierzono za pomocą zestawu do testu immunoenzymatycznego (ELISA), w którym zastosowano ilościową technikę immunologicznego testu kanapkowego. Cały skład ciała, ciśnienie krwi i zmienne biochemiczne mierzono w dniu 1 (punkt wyjściowy) i na końcu interwencji (tydzień 24).

Interwencja dotycząca diety i ćwiczeń fizycznych. Pacjenci zostali podzieleni na dwie grupy w oparciu o ich preferencje. Każdy uczestnik otrzymał standardową dietę i program ćwiczeń. Dla tych, którzy zdecydowali się na dodatkowe urządzenia ubieralne, udostępniono zegarek do noszenia i aplikacje ze sztuczną inteligencją. Każdemu uczestnikowi zasugerowano, aby dążył do dziennego celu wynoszącego 7500 kroków. Zalecenie to jest zgodne z wytycznymi dotyczącymi wykonywania około 150 minut aerobowej aktywności fizycznej o umiarkowanej intensywności tygodniowo, zgodnie z zaleceniami Światowej Organizacji Zdrowia. Standardowa edukacja dietetyczna obejmuje instrukcje dotyczące obliczania całkowitego spożycia kalorii i kładzie nacisk na zasady diety śródziemnomorskiej . W oparciu o indywidualne nawyki pacjenta opracowywane są indywidualne koncepcje dietetyczne, które służą praktycznym poradom. Każdy uczestnik, który wybrał dodatkowe urządzenie do noszenia, pobrał aplikację, aby połączyć się z platformą zarządzania zdrowiem. Interfejs użytkownika platformy zarządzania zdrowiem zbierał spontanicznie dane dotyczące liczby wykonanych kroków, dystansu i tętna. Uczestnicy codziennie prowadzili dziennik dietetyczny za pomocą aplikacji na smartfony. Wszystkie zebrane informacje zostały również przesłane na platformę zarządzania zdrowiem. Dobrze wyszkoleni menadżerowie przypadków zaoferowali platformę do coachingu uczestników w zakresie wprowadzenia lepiej zarządzanej przez siebie modyfikacji stylu życia poprzez strategie przypominania o najważniejszych wydarzeniach, śledzenie/monitorowanie/informacje zwrotne oraz cele/nagrody.