基于加速计的日常生活活动中的能源消耗估计:不同加速计组合的比较

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 运动科学 运动科学 运动科学
• 可穿戴技术可穿戴技术

背景情况:

• 身体活动能量消耗 (PAEE) 对肥胖管理至关重要.
• 加速度计可以从身体运动中估计PAEE,身体质量中心 (COM) 加速是一个强有力的预测因素.
• 戴在手腕上的设备很受欢迎,但它们对PAEE估计的有效性需要与基于COM的安置进行比较.

研究的目的:

• 为了评估和比较PAEE估计的准确性,使用加速仪在身体质量中心 (COM) 附近的位置与基于手腕的位置.
• 评估不同基于COM的配置 (只有骨盆与骨盆和大腿) 和基于手腕的配置 (左手腕与右手腕) 的性能.
• 为了在这些不同的传感器放置中比较两个已建立的PAEE估计方法 (线性回归和CNN-LSTM).

主要方法:

• 在日常活动中收集了9名参与者的呼吸 (参考) 和加速度计数据.
• 实施了线性回归 (LR) 和CNN-LSTM模型来估计PAEE.
• 评估的加速度计位置:基于COM的设置仅用于骨盆,骨盆和两个大腿 (3-acc),以及基于手腕的设置左/右手腕.

主要成果:

• 基于COM的设置,特别是3-acc配置,产生了最好的PAEE估计结果 (LR:R2=0.41,CNN-LSTM:R2=0.53).
• 在3-acc和骨盆-acc设置之间没有发现显著差异 (p=0.278).
• 基于手腕的设置 (l-wrist-acc, r-wrist-acc) 没有显示PAEE (R2≈0) 的预测能力,显著低于基于COM的设置 (p<0.05).

结论:

• 与基于手腕的位置相比,在身体质量中心 (COM) 附近放置加速度计对于准确估计体力活动能量消耗 (PAEE) 是优越的.
• 3个加速度计配置 (骨盆和大腿) 和只有骨盆的配置在PAEE估计方面表现出相似的有效性.
• 目前的手腕加速度计不适合可靠的PAEE预测,强调了传感器位置在可穿戴健康监测中的重要性.