综述：基于学校环境中可穿戴活动追踪器对青少年身体活动的有效性：一项系统综述和荟萃分析

该综述聚焦学校场景，系统评估可穿戴活动追踪器（WATs）对青少年身体活动（PA）的影响，值得关注。

　　# 基于学校环境中可穿戴活动追踪器对青少年身体活动的有效性：系统综述与荟萃分析
在全球范围内，青少年身体活动不足和久坐不动的现象日益严重，这对他们的健康构成了重大威胁。身体活动不足是肥胖、非传染性疾病（如 2 型糖尿病、心血管疾病 ）、多种癌症以及过早死亡的危险因素。据统计，全球超过四分之一的人口身体活动不足，且人们的生活方式越来越久坐。青少年占全球人口的 16%，但他们的身体活动水平却显著下降，约 80% 的 11 - 19 岁青少年未能达到每天 60 分钟中等至剧烈身体活动（MVPA）的指南要求。

学校环境在促进青少年健康行为方面至关重要。一方面，青少年在学校活动的参与度较高；另一方面，学校具备支持多样化身体活动的基础设施和专业人员。然而，由于全球教育政策的影响，青少年学习负担加重，在 2000 年代学校内的身体活动有所减少。近年来，在健康促进政策的推动下，学校日 MVPA 有所增加，这表明在学校环境中进行身体活动干预具有改善青少年健康的潜力。

传统的身体活动干预方法，如教育、咨询和调整课程以增加活动量等，虽已被广泛采用并取得一定成效，但存在耗时、难以大规模统一实施的问题。相比之下，基于技术的干预措施，尤其是可穿戴活动追踪器（WATs），因其便捷性和可行性受到关注。WATs 可以佩戴在身体上（手腕、臀部或腰部），用于提供身体活动和久坐行为的相关信息。调查显示，在包括 371 名青少年的 21 个国家参与者中，33.4% 的青少年正在使用可穿戴设备，26.1% 的青少年曾经使用过。同时，可穿戴设备技术发展迅速，能提供实时生理数据，便于更精确的分析。此外，将行为改变技术（BCTs）与 WATs 相结合，有助于促进青少年的身体活动行为改变，且相比传统干预，其对专业知识和指导的要求较低。

此前已有多项研究探索可穿戴设备对儿童和青少年身体活动的促进作用，但由于缺乏高质量证据、结果不一致，多数研究尚无定论。现有综述存在研究设置多样（包括学校和家庭等）、年龄跨度大、参与者健康状况不同导致数据可比性差，以及干预设备信息不足、数据库搜索时间较早等问题。目前，尚无专门针对学校环境中 WATs 促进青少年身体活动的综述。本综述旨在填补这一空白，具体研究目标为：描述学校环境中青少年使用的可穿戴设备类型和特征；评估使用可穿戴设备对改变青少年在学校环境中身体活动行为的效果；为学校通过实施可穿戴设备改变青少年身体活动行为提出建议。

研究方法

本系统综述依据系统评价和荟萃分析的首选报告项目（PRISMA）进行，并补充了无荟萃分析的综合（SWiM）项目，以构建叙述性综述。检索了 PubMed、CENTRAL、Scopus、SPORTDiscus、Web of Science 核心合集和 PsycINFO 六个数据库，检索时间为 2012 年 1 月至 2024 年 3 月。检索词涵盖儿童 / 青少年、可穿戴活动追踪器、干预项目以及身体活动 / 久坐行为四个概念，采用布尔运算符进行组合。同时，查阅相关文章的参考文献列表，以寻找更多相关研究。

纳入标准包括各类实验设计（如预实验、准实验和真实验）、以儿童和 / 或青少年为参与者（平均年龄 10 - 19 岁）、在学校环境中使用可穿戴设备进行干预且以客观工具测量身体活动相关变量等。排除标准有综述文章、非人类参与者、仅使用可穿戴设备评估干预而非干预行为的研究等。

采用I2检验评估计算出的效应量（ES）的统计异质性，分为低异质性（span data-custom-copy-text="\(I^{2}20\%\)"I2<20%）、中等异质性（span data-custom-copy-text="\(20\%I^{2}50\%\)"20%<I2<50%）和高异质性（I2>50%）。通过亚组分析考察临床异质性的影响，包括干预持续时间、干预工具类型、干预背景（是否使用 BCTs）、干预模式、评估方法和评估时间等。

由两名 reviewers 使用 Cochrane 协作网的评估工具评估偏倚风险，对于随机对照试验（RCTs）采用修订后的 RoB 2 工具，对于非 RCT 实验研究采用 ROBINS - I 工具。使用推荐分级、评估、发展和评价（GRADE）方法评估证据的确定性。若纳入研究数量足够（n≥10），通过漏斗图和 Egger 回归检验（span data-custom-copy-text="\(p0.10\)"p<0.10表示存在发表偏倚）检测发表偏倚。

从纳入研究中提取研究特征、参与者人口统计学特征、研究设计细节、干预措施、结果变量、评估方法、比较组以及相关数据结果等信息。对于干预组使用的 BCTs，由两名 reviewers 根据 BCT 分类法 v1 进行提取，对于未报告或不清楚的信息，尝试联系作者获取。

对于叙述性综合分析，将纳入研究按研究设计、干预措施和结果进行分组。对于连续变量，选择标准化均数差（SMD）作为效应估计值，并计算 95% 置信区间（CI），使用 Cohen's d 表示 SMD 的 ES，span data-custom-copy-text="\(d0.20\)"d<0.20视为微不足道，0.20?0.49为小，0.50?0.79为中等，≥0.80为大 。所有计算在 Review Manager 软件（RevMan，5.4.1）和 Stata 17 中进行。为避免对现有证据的误判，对于无法计算 SMD 的研究，采用基于效应方向的投票计数法进行额外综合分析。

研究特征和效应方向以表格形式总结，定量综合分析（SMD 的效应估计值）通过森林图和汇总表直观展示，结果按字母顺序呈现。

研究结果

研究选择

数据库检索共获得 2446 项研究，通过引文检索额外发现 12 项。去除 1063 篇重复文献后，对 1395 项研究的标题和摘要进行筛选（解决 20 个冲突），69 项进入全文筛选。最终，解决 13 个冲突后，纳入 15 项研究进行综述，其中 10 项用于 ES 计算。

研究描述

纳入研究分布在欧洲（n=6）、北美（n=5）、澳大利亚（n=3）和亚洲（n=1）。研究类型包括 4 项准实验研究、7 项前后设计的实验研究、1 项 RCT 和 3 项集群随机对照试验（CRCTs）。共纳入 1303 名独特参与者（干预组 1006 人，对照组 297 人），样本量从 10 到 273 不等。对照组和干预组的平均年龄分别为 12.7（±1.67）岁和 13.15（±2.15）岁 。部分研究仅纳入男生或女生，多数研究同时纳入男女。约三分之一的研究报告了超重或肥胖参与者的比例，其余未报告。

在干预中使用的可穿戴设备方面，近一半（n=7/15，46.7%）使用各种品牌的计步器，三分之一（n=5/15，33.3%）使用 Fitbit 活动腕带，其余采用其他类型。超过一半（n=8/15，53.3%）的设备佩戴在手腕，3 个佩戴在腰部，部分未报告佩戴位置。干预持续时间从 3 周到 2 年不等，多数干预持续时间少于 12 周（多数的平均值为 5.79 周）。评估身体活动水平的设备使用天数差异较大，从 3 天到 8 天不等。干预模式上，4 项研究在工作日进行，9 项在工作日和周末进行，2 项在体育课上进行。部分研究针对多个结果，包括总步数（12 项研究）、MVPA（5 项）、久坐时间（ST，2 项）和能量消耗（1 项）。

累积证据的可信度

多数研究被认为存在中等到高的偏倚风险，仅有 1 项研究被评为低偏倚风险。漏斗图显示，除 1 项研究外，多数研究分布较为对称。Egger 检验结果（p=0.606）表明不存在发表偏倚。根据 GRADE 评估，整体证据以及每个结果的证据质量均被认为较低。

荟萃分析

1. 总步数：干预前后总步数的变化无统计学意义（n=8，k=13；SMD=0.45，95%CI： - 0.10~0.99；I2=95%，p=0.000）。亚组分析发现，2 年干预的研究有显著结果（n=1，k=2；SMD=0.68；CI：0.39~0.97），而平均干预 5 周的研究无显著差异（n=8，k=11；SMD=0.40，CI： - 0.33~1.14）。使用计步器和 Fitbit 的研究无统计学意义，而使用 Misfit 的一项研究有显著正向影响（SMD=1.92；CI：1.47~2.36）。采用非研究级评估的研究无统计学意义，而使用研究级评估的一项研究对步数有显著正向影响。
2. MVPA：针对 MVPA 的研究 ESs 显示，使用 WATs 对 MVPA 的有效性无统计学意义（n=3，k=4；SMD=?0.10；CI： - 0.39~0.19；I2=7%，p=0.36），尽管研究间存在多种临床特征差异，但统计异质性较低。
3. 能量消耗：仅有 1 项针对能量消耗的研究，结果显示无统计学意义（SMD=0.31；CI： - 0.94~1.56）。

叙述性综合分析

1. 基于结果的效应：在针对总步数的 12 项研究中，一半显示正向效应，3 项结果冲突，部分未报告步数数据。在针对 MVPA 的 5 项研究中，4 项非 RCT 研究结果正负各半，1 项 CRCT 研究显示正向结果。仅 1 项评估能量消耗的研究显示正向效应。由于多数研究使用的可穿戴工具（7/15 使用计步器）无法提供 ST 数据，故无 ST 相关统计信息。
2. 基于 BCT 使用的效应：多数入选研究采用 2 种（5/15，33.3%）或 3 种（5/15，33.3%）BCTs，最常用的 BCTs 是自我监测（n=9/15）和目标设定（n=8/15）。使用自我监测的研究中，66.7%（6/9）有正向效应，使用目标设定的研究中，50%（4/8）有正向结果。采用 1 种 BCT（提示 / 生物反馈）的 2 项研究均显示正向效应，未使用 BCT 的 2 项研究结果不一（1 正 1 负）。

讨论

主要发现

总体而言，现有证据无法证明在学校环境中使用 WATs 干预能改善或阻碍青少年的身体活动。然而，使用有效测量工具和较长干预持续时间可能会取得更积极的结果。

与先前综述的比较

本综述纳入了 3 项之前相关综述未涉及的研究。其中 2 项因发表时间在 2020 年之后而未被之前的综述纳入，另 1 项可能因研究者对可穿戴设备作为干预的理解差异而未被纳入。先前有荟萃分析表明可穿戴设备对增加学龄儿童身体活动有中等效果，但本综述针对学校环境中的青少年，未发现可穿戴设备对身体活动（包括步数、MVPA 或能量消耗）有显著影响。

可穿戴设备的影响

研究间的临床异质性使得比较存在问题。多数研究采用多种干预措施，而非仅使用可穿戴设备，其他干预措施可能干扰了对可穿戴设备有效性的探索。不同的 BCT 策略也增加了判断其额外效果和确定最有效元素的难度。多数研究使用非研究级设备，可能提供无效的身体活动数据，增加了数据不可比的概率。此外，评估身体活动行为的时间少于 7 天可能无法提供足够有效的数据，虽本综述中不同评估时间组间无统计学差异，但该问题仍需进一步探索。

令人惊讶的是，可穿戴设备对 MVPA 无显著影响，而其他综述显示其有增加趋势。这可能是由于干预持续时间不足 7 周。仅 1 项针对能量消耗的研究无显著性，可能与该研究的高偏倚风险有关。研究还发现，使用计步器测量步数可能受参与者行走速度、肥胖程度和身材影响，因此应选择适合青少年身体活动测量的可穿戴设备。基线时未达到每天 60 分钟 MVPA 指南要求的青少年在干预后有更积极的结果，可能是身体活动水平较低的青少年从干预中获益更多。

参与者的影响

与儿童相比，青少年经历更多生活和环境变化，身体活动往往更少。虽目前无法确定可穿戴设备对青少年身体活动增强的作用，但有研究表明 mHealth（如游戏化应用和可穿戴干预）对改善青少年身体活动不足有效。不过，该研究纳入了不同健康状况的青少年，在考虑健康青少年群体时应谨慎解释结果。在报告超重和肥胖参与者比例的 5 项研究中，仅 1 项分别阐述了对健康和超重 / 肥胖参与者的干预效果，发现对超重和肥胖参与者的身体活动改变有正向干预效果，这与其他研究中可穿戴设备通过增加身体活动预防和治疗青少年肥胖的结果一致。但纳入研究中未报告超重和肥胖参与者比例可能会混淆本综述的整体结果。

干预方法的影响

在成人中，整合可穿戴设备的多成分干预比单独使用可穿戴设备更能有效改变身体活动行为，但在青少年中缺乏可靠证据。效应方向分析结果显示，在工作日、学校日或体育课上进行的干预效果较好，而在工作日和周末都进行的干预效果不佳，这可能与熟悉的环境、教师参与课程活动或学生工作日和周末身体活动状态的不可比性有关。较长时间的干预（≥12周）似乎更能有效促进和维持青少年的身体活动水平，本综述中 2 年的长期干预项目比平均 5 周的短期干预更能增加步数，这凸显了干预持续时间对引发行为改变的重要性。亚组分析中，常用的计步器和 Fitbit 在增加步数方面不如 Misfit，但这似乎与设备的有效性无关，探索不同设备在干预中的具体使用可能有助于确定有效工具。虽有研究表明手腕佩戴的可穿戴设备可能比腰部佩戴的更有效，但本综述结果不一，无法得出结论。

结果测量的影响

除 1 项研究外，先前综述多包含身体活动的自我报告数据，这可能导致结果不确定，因为自我报告在测量青少年身体活动方面可能不可靠，应谨慎比较自我报告和基于设备的测量数据。本综述所有研究均采用基于设备的测量，但设备的有效性和不同特征使得比较困难。

优势与局限性

本综述的最大优点是采用荟萃分析和基于证据的叙述性综合方法，确保了对现有证据的全面严谨分析。然而，本综述也存在局限性。部分研究的图表数据因软件提取不准确且无法从作者处获取原始数值数据，可能导致结论有偏。高质量研究（如 RCT 研究）数量有限，实验研究样本量较小（span data-custom-copy-text="\(10\)"<10），可能无法提供最佳证据，不过去除最小样本量的研究后，荟萃分析总体结果未变。缺乏非英语语言研究数据可能影响整体结果，因为不同地区身体活动情况可能不同。此外，干预持续时间缺乏标准化、缺乏统一信息（如 BMI 或社会经济地位）等因素也可能影响结果的普遍性。

对未来研究的启示

未来研究需要设计更完善的研究（最好是 RCTs），以提供关于可穿戴设备对青少年影响的更可靠证据。应采用研究级工具进行结果测量或选择经过验证的适合青少年活动的可穿戴设备，以获得可比结果。现有研究主要强调教育干预和调整身体活动项目，未来研究应优先探索将 WATs 系统整合到学校干预中的实证策略，如结合适合学生发展阶段的个性化反馈机制，探索体育活动休息时间和基于运动的课程等教学方法的系统整合。需要注意的是，在低社会经济群体中实施 WATs 可能存在困难，研究人员应采用适合不同地区的身体活动干预措施。此外，研究应涵盖更多地区，如拉丁美洲和亚洲，以形成全球视角。

结论

本系统综述和荟萃分析未发现证据表明 WATs 能增加学校环境中健康青少年的客观测量身体活动。然而，研究发现选择经过验证的测量工具或采用长期干预可增加每日总步数。但由于当前证据质量较低，在推广这些结果时需谨慎。未来研究可针对其他地理区域的人群，以及研究 WATs 与适应学校环境的特定策略相结合的效果。