Фитнес-трекеры стали популярным инструментом для подсчета сожженных за день калорий. Однако для людей с ожирением, у которых наблюдаются различия в походке, скорости движения и затратах энергии, эти устройства часто дают неточные данные. Ученые нашли решение этой проблемы.
Разработка нового алгоритма
Научные сотрудники из Северо-Западного университета (Northwestern University) создали новый алгоритм, позволяющий умным часам гораздо точнее отслеживать расход калорий у людей с ожирением при различных физических нагрузках. Результаты исследования опубликованы в журнале «Scientific Reports».
Технология устраняет критический пробел в фитнес-технологиях, пояснил Набиль Альшурафа (Nabil Alshurafa), руководитель лаборатории HABits Lab при университете, где разработали и протестировали этот открытый алгоритм, настроенный специально для людей с ожирением и предназначенный для доминирующего запястья. Алгоритм прозрачен, прошел строгие испытания и готов для дальнейшего развития другими исследователями. Следующим шагом станет запуск приложения для мониторинга активности в конце этого года для iOS и Android.
«Люди с ожирением могли бы извлечь значительную пользу для здоровья из данных трекеров активности, но большинство существующих устройств не справляются с этой задачей», — сказал Альшурафа, научный сотрудник кафедры поведенческой медицины Медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета (Feinberg School of Medicine, Northwestern University).
Почему существующие трекеры ошибаются
Современные алгоритмы мониторинга активности, используемые в фитнес-трекерах, были разработаны для людей без ожирения. Устройства, носимы на бедре, часто ошибаются в оценке расхода энергии из-за изменений походки и наклона устройства у людей с большей массой тела, пояснил Альшурафа. Модели для запястья, хотя и обещают больший комфорт, приверженность и точность для разных типов телосложения, ранее не проходили строгой проверки и калибровки для группы людей с ожирением.
«Без валидированного алгоритма для запястных устройств мы по-прежнему в неведении относительно того, сколько именно активности и энергии реально получают люди с ожирением каждый день. Это замедляет нашу способность разрабатывать индивидуальные вмешательства и улучшать показатели здоровья», — отметил Альшурафа.
Его команда сравнила алгоритм своей лаборатории с 11 передовыми алгоритмами, созданными другими исследователями с использованием исследовательских устройств. Для фиксации моментов, когда датчики на запястье ошибались в подсчете калорий, использовались носимые камеры.
Источник вдохновения: Фитнес-класс
Альшурафа задумался о создании алгоритма после посещения фитнес-класса со своей тещей, у которой диагностировано ожирение.
«Она работала усерднее всех, но когда мы взглянули на табло, ее показатели были едва заметны», — рассказал Альшурафа. — «Этот момент заставил меня задуматься: фитнес не должен ощущаться ловушкой для тех, кто нуждается в нем больше всего».
Методы исследования
Для оценки точности нового алгоритма ученые провели исследование в двух группах:
-
Контролируемые условия: 27 участников носили фитнес-трекер и метаболический карт (метаболическую тележку) — маску, измеряющую объем вдыхаемого кислорода и выдыхаемого углекислого газа для точного расчета расхода энергии (в килокалориях, кКал) и скорости основного обмена. Участники выполняли набор физических упражнений, а ученые сравнивали данные трекера с показаниями метаболического карта.
-
Реальные условия: 25 участников носили фитнес-трекер и камеру на теле в повседневной жизни. Камера позволяла визуально подтверждать случаи, когда алгоритм завышал или занижал оценку расхода кКал.
Результаты исследования
Используя данные коммерческих фитнес-трекеров, новая модель показала точность, сопоставимую с «золотым стандартом» измерения расхода энергии. Алгоритм способен оценивать, сколько энергии тратит человек с ожирением каждую минуту, достигая точности свыше 95% в реальных условиях.
«Бывали случаи, когда я предлагал участникам сделать как можно больше отжиманий за пять минут, — поделился Альшурафа. — Многие не могли отжиматься от пола, но каждый превосходно справлялся с отжиманиями от стены, их руки дрожали от усилий. Мы превозносим ‘стандартные’ тренировки как высший тест, но эти стандарты исключают многих людей. Этот опыт показал, что мы должны переосмыслить то, как тренажерные залы, трекеры и программы упражнений измеряют успех — чтобы усердная работа каждого была замечена».
Заключение
Данное достижение открывает возможность для более точного отслеживания ежедневной активности и расхода энергии большему числу людей с ожирением. Разработчики планируют выпустить приложение для смартфонов уже в этом году.
Среди других авторов исследования из Северо-Западного университета — ведущий автор Боян Вей (Boyang Wei), Кристофер Романо (Christopher Romano) и Бонни Нолан (Bonnie Nolan). Работа выполнена в сотрудничестве с Махди Педрам (Mahdi Pedram) и Уитни А. Морелли (Whitney A. Morelli), ранее также работавшими в Северо-Западном университете.
Литература:
Developing and comparing a new BMI inclusive energy burn algorithm on wrist-worn wearables, Scientific Reports (2025).
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики ООО «ВеронаМед» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей.
E-mail для связи – [email protected];
