使用 RL 评估基于应用程序的运动处方对满意度和运动强度的影响 (PERFORM-RL)

研究概述 PERFORM-RL 研究是一项为期 12 周的随机交叉试验，旨在评估基于应用程序的个性化运动处方对用户满意度和运动强度的影响，使用强化学习 (RL) 作为定制的关键机制。 本研究旨在确定与非个性化的通用课程相比，强化学习生成的锻炼课程是否可以提高用户满意度并增加锻炼强度。 这些发现预计将有助于不断发展的数字健康干预领域，特别是在旨在增强用户参与度和长期坚持的可扩展、基于应用程序的锻炼计划领域。

研究目标 该研究的主要目标是比较 RL 生成的练习课程和通用课程之间的用户满意度。 假设是，强化学习驱动的个性化将带来更高的用户满意度，如体育活动享受量表 (PACES-8) 所衡量。 第二个目标是评估 RL 对运动强度的影响，通过博格感知劳累等级 (RPE) 量表进行测量。 假设参与者在强化学习条件下会进行更高强度的锻炼，因为课程是量身定制的，符合他们的喜好和健身水平。

研究设计

这是一项随机、评估者盲法交叉试验。 每个参与者在 12 周的研究中完成了两个不同的条件：

干预条件：使用强化学习模型对锻炼课程进行个性化，该模型根据参与者的偏好、过去的表现和反馈来调整课程难度和内容。

控制条件：参与者完成了通用的、非个性化的锻炼课程。 这些会话是预先设计的，不会根据用户的反馈或偏好进行调整。

参与者每周在干预条件和控制条件之间交替，这意味着他们每周都会经历不同的运动处方方法。 这种设计确保每个参与者都充当自己的对照，减少变异性并提高研究结果的稳健性。 所有锻炼课程均通过三星开发的 i80 BPM 应用程序进行，这也有助于数据收集。

参与者 参与者是通过口碑和社交媒体从爱尔兰都柏林及其周边地区招募的。 共有 62 名参与者（27 名男性，42 名女性；平均年龄 42 岁）完成了至少 1 次锻炼，在 12 周的试验期内总共完成了 559 次锻炼。 参与者是年龄在 18 岁至 65 岁之间、健康、活跃的成年人。 使用“运动专业人士运动准备健康筛查问卷”对他们进行资格筛查。 排除标准包括身体残疾、严重认知障碍或无法用英语读写。

干预措施 强化学习 (RL) 干预

i80 BPM 应用程序采用的 RL 模型根据用户偏好、感知的运动情况以及之前训练的反馈来个性化锻炼课程。 强化学习框架使用决策代理，根据用户的健身水平、目标和实时反馈从预先存在的数据库中选择练习。 该模型的奖励函数旨在通过调整练习难度和内容来响应用户不断变化的需求，从而最大限度地提高用户满意度和会话有效性。

例如，如果参与者在上一次训练中报告了高满意度和中等强度，则强化学习模型会为下一次训练建议类似或稍微更具挑战性的练习。 强化学习系统不断从用户交互中学习，调整运动处方以保持最佳的参与度和有效性。

控制条件

在控制条件下，参与者接受的通用锻炼课程并未根据用户反馈进行个性化或调整。 这些课程包括固定的练习选择，并且不会随着时间的推移而演变，从而提供了可以比较个性化强化学习干预的基线。

结果衡量主要结果：用户满意度

每次训练结束后，都会使用精简版的体育活动享受量表 (PACES-8) 评估用户满意度，该量表包含 8 项内容。 这个经过验证的量表衡量了参与者享受锻炼的程度。 分数范围从 1（低满意度）到 5（高满意度），分数越高表示对锻炼体验的乐趣和总体满意度越高。

次要结果：运动强度

运动强度使用博格感知运动量表 (RPE) 进行测量，范围从 1（非常简单）到 10（最大运动量）。 每次训练后，参与者都会被提示通过应用程序对他们感知的努力程度进行评分，以确保实时捕捉他们的体验。 使用三星 Galaxy Fit 2 智能手表收集的心率数据可作为强度的附加测量，验证主观 RPE 分数。

额外结果：心率

使用三星 Galaxy Fit 2 智能手表在每次训练期间持续监测心率。 心率数据自动传输至 i80 BPM 应用程序，并用于跟踪运动过程中的生理反应。

数据收集和管理 数据通过 i80 BPM 应用程序收集，记录用户满意度、运动强度、心率和每次运动的持续时间。 为了确保参与者的机密性，所有数据在分析前都经过匿名处理。 参与者被分配了一个唯一的识别码，所有敏感文件都被安全存储，只有授权人员才能访问。

样本量和功效计算 根据之前的可行性研究，样本量估计至少为 40 名参与者，才能以 80% 的功效检测 PACES-8 量表上 8 分的平均差异。 考虑到潜在的退出情况，总共招募了 69 名参与者，其中 62 名参与者至少完成了一次锻炼。 最终样本量提供了足够的能力来检测 RL 和控制条件之间的差异。

统计分析广义估计方程（GEE）用于分析主要和次要结果。 GEE 模型用于解释受试者内重复测量的相关性。 模型中的因变量是用户满意度（PACES-8 分数）和感知用力（Borg 量表分数），而自变量是条件（RL 与对照）和试验周。 协变量包括年龄、性别和基线身体活动水平，其中参与者 ID 作为受试者效应。