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# 健康科学# 公衆衛生・グローバルヘルス

新しい方法で歩数計の精度が向上したよ。

研究が、健康に関連するステップを数えるより良い方法を開発した。

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ステップカウント革命ステップカウント革命が低くなることを示している。新しいモデルは、歩数が多いほど死亡リスク
目次

身体活動は健康にとって重要だよ。心臓病みたいな人から人へはうつらない病気のリスクを減らすのに役立つし、健康的な心臓を維持するためには、定期的な運動が推奨されてるんだ。

今のフィットネストラッカーは、全体的な動きやアクティブなことに使った時間を測ることが多いけど、歩数を数えるのはシンプルで分かりやすい方法。歩くことに直接つながるからね。でも、手首のデバイスは日常生活を送る中で歩数を正確に数えられないことも多いんだ。

現在の歩数計測法の問題点

多くのフィットネストラッカーは特殊な方法で歩数をカウントしてるけど、そういう方法が十分にテストされてるわけじゃないんだ。オープンソースの歩数計測法の中には、現実のデータに対してしっかり確認されてないものもあるよ。基準では、市販のデバイスは制御されたテストで10%未満の誤差で歩数を推定するべきって言われてるけど、実際に使った時には誤差が20%を超えることも多いんだ。これじゃ、歩数が全体的な健康や心臓病からの死亡リスクにどう関係するか確認するのが難しいよね。

新しい歩数計測法の開発

この問題に取り組むために、研究者たちは日常生活の中で人々の歩数を測るためのより良い方法を作ろうとしたんだ。研究には3つの目標があったよ:

  1. 実生活から集めたデータを使って新しい歩数検出法を作ること。
  2. この方法を他の歩数計算法と比較テストすること。
  3. この歩数計測法が心臓病や他の原因による死亡とどれだけ関係あるかを確認すること。

OxWalkデータセットの作成

新しいデータセットOxWalkを作るために、参加者は日常の活動をしている間に加速度計をつけたんだ。手首や腰にデバイスをつけて動きを追跡したり、歩いている間の足の映像も撮ったりしたよ。加速度計のデータと映像を使うことで、誰かが歩いた時の正確な瞬間を理解できたんだ。

歩数は特定の方法で定義されたよ:足が持ち上げられて新しい場所に置かれるときが歩数。体重を移動させたり足の位置を調整したりする動きは歩数には含まれない。参加者は、手助けなしで歩けて最近足の怪我がないことを確認して選ばれたんだ。

新しいモデルの仕組み

新しい歩数計測モデルは、機械学習とピーク検出技術を組み合わせてる。まず、参加者が歩いてる時とそうでない時を検出するんだ。現実のデータで訓練された特別な学習モデルを使ってるよ。このモデルは、たくさんのサンプルで調整されて、異なる歩行パターンを認識する能力が高められてる。

歩行時間が特定されたら、そのセグメントから歩数をカウントするんだ。正確さを確保するために、研究者はモデルのパラメータを調整して、歩数を数える最適な設定を見つけたよ。

新しい歩数計測モデルのテスト

新しいモデルを開発した後、外部のデータセットを使って異なる歩行シナリオでの性能をテストしたんだ。参加者の歩行シーンが異なる条件下で撮影されて、徹底的な比較ができたよ。新しい方法が既存のアルゴリズムと比べてどれだけ正確に歩数を数えたかを評価したんだ。

UKバイオバンクでのモデルの実施

UKバイオバンクはたくさんの参加者を含む大規模な研究なんだ。研究者たちは、動きを追跡するために加速度計をつけた10万人以上の参加者からデータを取ったよ。新しい歩数計測モデルを使って、参加者が1週間でどれだけの歩数を取ったかを見たんだ。デバイスをつけていなかったための欠損データは、他の似た時間のデータの平均で補ったよ。

データの分析

この研究は、心臓病や癌のような重い健康問題がない参加者を見たんだ。研究者たちは、歩数が年齢や一般的な健康にどう関係しているかを調べたよ。統計テストを実施して、歩数と心臓病や他の原因による死亡などの健康結果との関係を探ったんだ。

歩数と死亡率に関する発見

研究者たちは、1日に取った歩数と心臓病や他の原因による死亡リスクの間に強い関連性があることを見つけたよ。例えば、1日で8,500から10,300歩を歩いた参加者は、心臓病で死ぬリスクがかなり低かったんだ。より多く歩いた日も、全体的な死亡リスクに似た傾向が見られたよ。

正確な歩数計測の重要性

正確な歩数計測はめっちゃ大事だね。これによって、より良い健康アドバイスを提供したり、現実的な活動目標を設定したりできるんだ。もし歩数計測が正確じゃなかったら、健康や活動レベルについて誤解を招くメッセージを発信するかもしれない。それが原因で目標が達成できないと感じると、人々が活発になるのを躊躇しちゃうかもしれないよ。

研究の強み

この研究の強みは、歩数を測るための包括的なアプローチにあるよ。実生活から作られた大規模なデータセットを使用することで、高い精度がもたらされたんだ。訓練データは短期間で収集されたけど、それでも信頼できる方法を作るのには十分だったよ。

研究者たちは、数日間にわたりオーバーカウントが起こるかもしれないことを認めてるけど、モデルの訓練中にその問題を最小限に抑えるための手を打ったんだ。今後の評価は、異なるグループの人々に対するこの方法の効果を確認するために重要になるよ。

結論

研究者たちは、リストバンドに装着するデバイスを使って身体活動を測る方法が大幅に改善された新しいオープンな歩数計測法を紹介したんだ。この方法によって、より多くの歩数が心臓病や他の原因による死亡リスクを低下させることがわかったよ。この情報は、人々がもっとアクティブになることを奨励する公衆衛生メッセージを支えるものになるね。動くことが増えれば、特に特定の歩数目標に達するのが難しい人にとって有益なんだ。

オリジナルソース

タイトル: Development and Validation of a Machine Learning Wrist-worn Step Detection Algorithm with Deployment in the UK Biobank

概要: BackgroundStep count is an intuitive measure of physical activity frequently quantified in a range of health-related studies; however, accurate quantification of step count can be difficult in the free-living environment, with step counting error routinely above 20% in both consumer and research-grade wrist-worn devices. This study aims to describe the development and validation of step count derived from a wrist-worn accelerometer and to assess its association with cardiovascular and all-cause mortality in a large prospective cohort study. MethodsWe developed and externally validated a hybrid step detection model that involves self-supervised machine learning, trained on a new ground truth annotated, free-living step count dataset (OxWalk, n=39, aged 19-81) and tested against other open-source step counting algorithms. This model was applied to ascertain daily step counts from raw wrist-worn accelerometer data of 75,493 UK Biobank participants without a prior history of cardiovascular disease (CVD) or cancer. Cox regression was used to obtain hazard ratios and 95% confidence intervals for the association of daily step count with fatal CVD and all-cause mortality after adjustment for potential confounders. FindingsThe novel step algorithm demonstrated a mean absolute percent error of 12.5% in free-living validation, detecting 98.7% of true steps and substantially outperforming other recent wrist-worn, open-source algorithms. Our data are indicative of an inverse dose-response association, where, for example, taking 6,596 to 8,474 steps per day was associated with a 39% [24-52%] and 27% [16-36%] lower risk of fatal CVD and all-cause mortality, respectively, compared to those taking fewer steps each day. InterpretationAn accurate measure of step count was ascertained using a machine learning pipeline that demonstrates state-of-the-art accuracy in internal and external validation. The expected associations with CVD and all-cause mortality indicate excellent face validity. This algorithm can be used widely for other studies that have utilised wrist-worn accelerometers and an open-source pipeline is provided to facilitate implementation. Funding AcknowledgementsThis research has been conducted using the UK Biobank Resource under Application Number 59070. This research was funded in whole or in part by the Wellcome Trust [223100/Z/21/Z]. For the purpose of open access, the author has applied a CC-BY public copyright licence to any author accepted manuscript version arising from this submission. AD and SS are supported by the Wellcome Trust. AD and DM are supported by Swiss Re, while AS is an employee of Swiss Re. AD, SC, RW, SS, and SK are supported by HDR UK, an initiative funded by UK Research and Innovation, Department of Health and Social Care (England) and the devolved administrations. AD, DB, GM, and SC are supported by NovoNordisk. AD is supported by the BHF Centre of Research Excellence (grant number RE/18/3/34214). SS is supported by the University of Oxford Clarendon Fund. DB is further supported by the Medical Research Council (MRC) Population Health Research Unit. DC holds a personal academic fellowship from EPSRC. AA, AC and DC are supported by GlaxoSmithKline. SK is supported by Amgen and UCB BioPharma outside of the scope of this work. Computational aspects of this research were funded from the National Institute for Health Research (NIHR) Oxford Biomedical Research Centre (BRC) with additional support from Health Data Research (HDR) UK and the Wellcome Trust Core Award [grant number 203141/Z/16/Z]. The views expressed are those of the author(s) and not necessarily those of the NHS, the NIHR or the Department of Health.

著者: Aiden Doherty, S. R. Small, S. Chan, R. Walmsley, L. von Fritsch, A. Acquah, G. Mertes, B. G. Feakins, A. Creagh, A. Strange, C. E. Matthews, D. A. Clifton, A. J. Price, S. Khalid, D. Bennett

最終更新: 2023-02-22 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.02.20.23285750

ソースPDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.02.20.23285750.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた medrxiv に感謝します。

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