Носимое устройство и диета и физические упражнения с поддержкой искусственного интеллекта

Введение Распространенность ожирения выросла во всем мире, что приводит к увеличению числа заболеваний, связанных с ожирением, и медицинских затрат, связанных с ожирением. Ожирение — сложное эндокринное и метаболическое заболевание с признаками воспаления жировой ткани, ремоделирующей гипертрофии и гиперплазии адипоцитов. Кроме того, ожирение вызывает дисбаланс в регуляции адипокинов, которые представляют собой группу цитокинов, которые производятся и секретируются в жировой ткани. Во многих исследованиях изучалась роль различных адипокинов, и галектин-1 (Gal-1) стал новым адипокином. Галектины представляют собой углеводсвязывающие белки, обладающие сродством к β-галактозидам. Gal-1 экспрессируется различными тканями и проявляет широкий спектр биологической активности. Данные показали, что галектин-1 является регулятором иммунных реакций, воспаления, аллергии, гомеостаза и развития. Гал-1 в основном выполняет противовоспалительную роль. Однако только в последние годы исследования показали, что провоспалительные свойства Gal-1 при некоторых заболеваниях указывают на двойное действие Gal-1. Экспрессия Gal-1 наиболее высока в подкожной жировой ткани. В литературе Gal-1 был предложен как новый адипокин, который циркулирует во время дифференцировки адипоцитов и гомеостаза жировой ткани. В исследованиях на людях циркулирующий Gal-1 положительно связан с индексом массы тела (ИМТ), жировой прослойкой и окружностью талии.

Для снижения сердечно-сосудистого риска у пациентов с избыточным весом и ожирением рекомендуется пропагандировать физическую активность/упражнения и снижение веса. Программы тренировок, соответствующие минимальным рекомендациям по физической активности, связаны с пользой для здоровья сердечно-сосудистой системы. С развитием технологий носимые устройства и приложения с искусственным интеллектом могут стать эффективным и недорогим инструментом для пациентов, помогая облегчить их взаимодействие с поставщиками медицинских услуг. В системном обзоре, посвященном характеристикам фитнес-приложений и носимых устройств, помогающих пользователям преодолеть ожирение, было обнаружено, что носимые устройства уделяют особое внимание напоминаниям, отслеживанию/мониторингу/обратной связи и целям/вознаграждениям. Использование носимых устройств для улучшения процессов и результатов здравоохранения перспективно для укрепления здоровья пациентов с хроническими заболеваниями, такими как ожирение и диабет.

Уровень циркулирующего Gal-1 после изменений состава тела, вызванных диетой и физическими упражнениями, ранее никогда не исследовался. Поэтому мы реализовали 6-месячную программу диеты и упражнений, в которой применялись носимые устройства и приложения искусственного интеллекта, чтобы исследовать связь изменений в циркулирующем Gal- с потерей веса, составом тела и метаболическими параметрами среди людей с ожирением.

Материалы и методы Участники. В этом исследовании применялась индивидуальная 6-месячная индивидуальная диета и программа упражнений для снижения веса. Субъекты были набраны в амбулаторных клиниках отделения семейной медицины больницы Национального университета Тайваня. В этом исследовании участвовали взрослые с избыточным весом и ожирением. Критерии избыточного веса и ожирения на Тайване следующие: избыточный вес определяется как 24 ≤ ИМТ (кг/м2) ≤ 27; легкая степень ожирения определяется как 27 ≤ ИМТ (кг/м2) ≤ 30; умеренное ожирение определяется как 30 ≤ ИМТ (кг/м2) ≤ 35; а тяжелое ожирение определяется как 35 ≤ ИМТ (кг/м2). Критериями исключения были следующие: изменение массы тела более чем на 3% за предыдущие три месяца; история бариатрических процедур; нелеченные психические расстройства; или в настоящее время принимаете лекарства, которые, как известно, влияют на массу тела. Это исследование было одобрено Комитетом по этике больницы Национального университета Тайваня (202011101RINB), и от всех участников было получено письменное информированное согласие.

Дизайн исследования В амбулаторных клиниках был обследован в общей сложности 171 человек. Двадцать девять из 171 участника были исключены из исследования после скрининга, поскольку их ИМТ не соответствовал критериям. Остальные 142 субъекта участвовали в определении состава тела и биохимическом анализе на исходном уровне. Девяносто восемь из этих субъектов были готовы принять участие в 6-месячной программе по снижению веса с помощью диеты и физических упражнений, в то время как другие 44 субъекта предпочли остаться в когорте в качестве контрольной группы. После регистрации испытуемые были разделены на две группы в зависимости от их предпочтений: одна группа участвовала в стандартной диете и программе упражнений, а другая группа получала ту же программу вместе с носимыми часами и приложениями с искусственным интеллектом. Носимые часы можно использовать для отслеживания и мониторинга различных показателей, включая шаги, частоту сердечных сокращений и расход калорий. Посещения амбулаторной клиники были запланированы на 0-й, 12-й и 24-й неделе. При каждом посещении проводились очные занятия по диете и физическим упражнениям. Участники также получали телефонные консультации от кураторов на 2-й, 4-й и 8-й неделях. Кейс-менеджеры давали консультации по диете и упражнениям, а также инструктировали по 10 минут на каждую консультацию. Во время тренировочной программы запрещалось принимать лекарства для похудения.

Сбор данных. Вес, рост, систолическое кровяное давление (АД) и диастолическое АД участников измерялись с помощью стандартных электронных весов ростомера и сфигмоманометра. Масса тела оценивалась с точностью до 0,1 кг, когда участник был одет в легкую одежду. Окружность талии измерялась тем же обученным оператором. Биоэлектрический импедансный анализ проводился для скелетных мышц, обезжиренной массы, жировой массы тела и процентного содержания жира в организме. Что касается анализа крови, образцы венозной крови были взяты у участников после минимального восьмичасового периода голодания. Уровень глюкозы в сыворотке крови, общего холестерина, холестерина липопротеинов высокой плотности (ЛПВП), холестерина липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и триглицеридов оценивали с помощью автоматического спектрофотометрического анализа (HITACHI 7250, Япония). Уровни инсулина натощак измеряли с помощью иммуноферментного анализа микрочастиц с использованием системы AxSYM (Abbott Laboratories, Dainabot Co, Токио, Япония). Гомеостатическая модель оценки резистентности к инсулину (HOMA-IR) применялась в качестве косвенной меры степени резистентности к инсулину (HOMA-IR = инсулин натощак x глюкоза плазмы натощак/22,5, с глюкозой в ммоль/л и инсулином в мЕд/л). Уровни галектина-1 в сыворотке (кат. номер: DGAL10, RD Systems, Миннесота, США) измеряли с помощью набора для иммуноферментного анализа (ELISA), в котором использовался метод количественного сэндвич-ферментного иммуноанализа. Весь состав тела, артериальное давление и биохимические показатели измерялись в первый день (исходный уровень) и в конце вмешательства (24-я неделя).

Диета и физические упражнения. Субъекты были разделены на две группы в зависимости от их предпочтений. Каждый участник получил стандартную диету и программу упражнений. Тем, кто выбрал дополнительные носимые устройства, были предоставлены носимые часы и приложения искусственного интеллекта. Каждому участнику было предложено стремиться к ежедневной цели в 7500 шагов. Эта рекомендация согласуется с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения по достижению примерно 150 минут аэробной физической активности умеренной интенсивности в неделю. Стандартное диетическое обучение включает инструкции по расчету общего потребления калорий и подчеркивает принципы средиземноморской диеты. . Индивидуальные диетические концепции разрабатываются на основе индивидуальных привычек пациента и дают практические советы. Каждый участник, выбравший дополнительное носимое устройство, загрузил приложение для подключения к платформе управления здоровьем. Пользовательский интерфейс платформы управления здоровьем спонтанно собирал данные о количестве пройденных шагов, расстоянии и частоте сердечных сокращений. Участники каждый день вели дневник питания с помощью приложения для смартфона. Вся собранная информация также была загружена на платформу управления здравоохранением. Хорошо обученные кейс-менеджеры предложили участникам платформу для обучения лучшему самостоятельному изменению образа жизни с помощью стратегий акцентирования напоминаний, отслеживания/мониторинга/обратной связи и целей/вознаграждений.