CN106255458A - 用于促进高危受试者体内的脂肪和胆固醇代谢的身体活动阈值的方法和设备布置 - Google Patents

Abstract

方法和设备确定降低患有糖和脂类代谢障碍且超重的人体内的风险因素的身体活动的量和强度的阈值或最低水平。方法的特征在于设备登记人的每天身体活动，将其与所测得的阈值水平进行比较并通过其自己或外部的屏幕通知身体活动的量和/或强度已经是否足以预防疾病风险因素的影响。基于此，具有糖和脂类代谢障碍的人能够执行维持健康的身体活动。这里描述的发明证明（作为新颖的观察结果），甚至低强度的身体活动将抑制与心血管疾病、糖尿病和肥胖有关的风险因素。

Description

用于促进高危受试者体内的脂肪和胆固醇代谢的身体活动阈 值的方法和设备布置

技术领域

本发明涉及用于确定为了改进具有久坐生活方式的受试者体内的糖、胆固醇和脂肪代谢的身体活动阈值的方法和设备。在US2008/0312560 A1、WO02005117703中已经提出了使用运动传感器和换能单元来测量身体活动强度和量。在US 2010/0137107 A1中提出了身体活动改进健康受试者体内的胆固醇代谢的方法。

这里描述的发明属于医学学科并且包括可以被用于通过降低血胆固醇、甘油三酯和内脏脂肪质量来预防诸如糖尿病和心血管疾病之类的代谢疾病的风险的身体活动阈值的确定。打算用于健康受试者的与降低血胆固醇的身体活动有关的较早发明（US 2010/0137107 A1）不适合于具有糖尿病和/或心血管疾病风险的受试者，因为它们不能执行先前示出的降低健康受试者体内血胆固醇的规定的身体活动（Herzig等人，2014 Int JObesity38:1089）。

背景技术

超重和代谢疾病在广泛使用能量丰富的饮食且能量消耗保持低位的工业化国家显著增加。根据WHO统计，超过1,400,000,000的世界人口超重或肥胖，超重和低身体活动导致主要为糖尿病和心血管疾病的代谢疾病的患病率增加。现在估计有500,000,000人口患有类型2糖尿病并且到2030年该数字将加倍。除了动脉硬化之外，由于久坐生活方式使血管钙化处于死亡影响之下因为心血管疾病是工业化国家中最常见的死亡原因。死亡名册目前是每年15,000,000并且每年都在增长。低水平的身体活动也是伤残调整寿命年的危险的风险因素。根据目前的WHO统计，其每年都是1,000,000死亡病例和8,000,000伤残调整寿命年的损失的原因。

对促进健康的身体活动的官方指导方针

WHO的目前的身体活动推荐，美国糖尿病协会和美国心脏协会声明健康的成年人应该每周完成至少150分钟中等强度的身体活动，诸如以5km/h的速度行走。该阈值应该意味着在一周的所有日子里在20分钟之内行走2km或3000步。这些推荐是通过回顾受试者关于他们的身体活动水平而开发的，并且表明成年人口的大约50%满足该指导方针。随后已经通过加速度计客观地研究了身体活动水平并且结果示出仅小于5%的成年人口将满足上面提到的身体活动的官方指导方针。因此，关于使用个人回顾或调查表的关于身体活动的健康影响的所有先前研究都是可疑的。

身体活动以及患糖尿病、心血管疾病和代谢疾病的风险

血管的钙化、高血糖、胆固醇和甘油三酯是患糖尿病和心血管疾病的风险因素。可以通过增加的身体活动和减肥计划来降低这些风险因素。增加锻炼将导致血液中LDL胆固醇的降低以及HDL胆固醇的增加（Tannescu等人2002 JAMA，288，1994，Kraus等人2002，NEJM347,1483）所有都会降低心血管疾病的风险。以同样的方式增加的每周的锻炼和减肥计划阻止60%的患者的类型2糖尿病的发展（Tuomilehto等人，2002 NEJM 304.1343，Knowler等人，2002，NEJM 346:393）。脂肪组织（尤其是内部器官周围的脂肪组织）是身体的能量来源并且在锻炼期间释放到血液循环。已经示出的是，在锻炼期间来自内部器官的脂肪首先被松动并且开始减轻体重（O'Leary等人，2009，J Appl Physiol 100,1958）。

科学研究的结果证明，增加的身体活动在预防糖尿病和心血管疾病的风险因素方面是有效的并且是减肥方面的重要手段。然而，在这些引用的或其他先前的研究中，没有一个已经描述预防糖尿病或心血管疾病的身体活动的确切数量和强度。我们的研究组是已经通过客观方法测量身体活动以便找出疾病风险因素的有益效果的唯一一个研究组。我们的主要目标已经是定义将降低患糖尿病和心血管疾病的风险的最小数量和强度或者阈值水平。通过使用我们的加速度计，我们先前已证明了，当以2.2g加速度下（与以5km/h的速度行走相对应）的每天步数的数量超过1000时健康女性体内的血胆固醇下降15%（Vainionpää等人，2007，Me Sci Sport Exerc 39,756）。

与本发明相关的科学研究

在直接与本发明有关的我们的研究中，我们观察到在具有异常糖平衡的超重受试者中，身体活动的强度水平明显低于降低患糖尿病和心血管疾病风险的官方身体活动推荐中给出的身体活动（Herzig等人，2014，Int J Obesity38:1089）。当每天步数超过6520时，以0.3g-0.7g的加速度行走（与2-3km/h的行走速度相对应）导致血甘油三酯和胆固醇（图1A）和内脏脂肪（图1B）的降低。这是非常重要的发现，因为大多数患有异常血糖病的超重受试者不能以目前官方推荐所需的5km/h的速度行走。因此，这些受试者中的大部分不遵循目前的推荐。我们的记录数量和强度的加速度计使得有可能确定要在代谢疾病的风险因素的降低方面使用的促进健康的身体活动的确切阈值水平。

我们的发明对哪些问题提供最佳解决方案？

工业化国家人口中超重、肥胖、糖尿病和心血管疾病的高发是主要的健康问题。精确的身体活动指导方针在充分地把这些健康问题作为目标方面是无法使用的。我们的本发明提供关于导致降低糖尿病和心血管疾病和内脏脂肪风险的身体活动的数量和强度的确切信息。

先前的解决方案

在我们的本发明之前，不存在关于降低患有代谢障碍的受试者体内的糖尿病和心血管疾病的风险因素的身体活动的确切数量和强度的信息。目前的身体活动指导方针（WHO、美国糖尿病协会和美国心脏协会）是基于来自健康受试者的回顾和调查表并且过分要求大部分普通受试者通常超重且患有代谢障碍。先前已经通过具有异常血糖的受试者体内的运动传感器来跟踪血糖和胆固醇水平，但是传感器已经仅被用于跟踪身体活动但是不用于健康影响的研究（Yates等人，2009，Diabetes care 32:1404，Saito等人，Ann Intern Med2011,171,1352）。在健康受试者中，已经通过检测步数和强度（g值）的加速度计解决了降低血胆固醇的身体活动的数量和强度（Vainionpää等人，2007，Med Sci Sports Exerc.39,756, 美国专利2008/0312560 A1）。在相同受试者中，解决了预防骨质疏松的身体活动的数量和强度（Vainionpää等人，2006，Int J Osteoporosis 17,455，美国专利US2010137107A1）。应该注意的是，两个研究都是对相同的受试者进行处理，可以通过加速度计来为受试者同时定义降低胆固醇且预防骨质疏松的身体活动阈值。

这里描述的发明管理降低具有代谢障碍的超重受试者体内的血胆固醇、甘油三酯和内脏脂肪的身体活动阈值。这些受试者不能达到专利（US 20107137107）中提出的身体活动阈值，并且因此他们需要他们自己的身体活动阈值。专利US 2008/0312560 A1和US2010/137107A1以及这里描述的专利属于同一专利族，在其中确定身体活动阈值是新颖的并且不同于先前已知的技术。

先前就已经将加速度计（专利US 2010191155 A1、EP 0700661 A2、US 2009171614A1、EP 2210557 A1和US 2001049470 A1）以及心率监测器（US 20110213）用于测量身体活动的能量消耗或者跟踪健康受试者的体重和营养摄入和用于运动员体内的蛋白质消耗和恢复的心率监测器。应该注意，所有上文提到的测量能量消耗的方法对于建立改善健康的阈值水平都是无用的。例如，在先前的研究中，我们证明在加速度范围0.3g-1.0g的条件下每天行走12982步对血胆固醇没有影响，然而在加速度范围1.1g-2.4g的条件下每天行走1062步将血胆固醇降低15%（Vainionpää等人，2007，Med Sci Sports Exerc.39,756）。在0.3g-1.0g的条件下每天行走12982步代表10个MET单位，但是在1.1g-2.4g的条件下每天行走1062步代表1个MET单位。因此我们推断出，已在上文提到的专利中使用的以MET单位或卡路里计的能量消耗既不涉及确定阈值，也不涉及久坐受试者的身体活动的健康益处。

所描述的发明的优点

我们的发明具有许多优点。它使得有可能首次确定降低久坐、超重且患有代谢疾病的受试者体内的疾病风险的身体活动阈值的量和强度。这些受试者覆盖大概50%的人口，并且先前没有针对他们的任何身体活动推荐。本发明中描述的加速度计可以被容易地连续使用，使得有可能登记所有类型的身体活动（包括习惯性活动）。这将使得容易满足我们新颖的身体活动推荐。从预防医学的角度来看，行走也是身体活动的最佳形式。它激活身体的最大肌肉并且可以通过记录步数和跨步引起的加速度或行走速度的加速度计来准确地测量其能量消耗。维持行走能力还免于坠落事故和住院治疗。

当前人口中超重、肥胖和代谢障碍的高发以及这里描述的发明的功效和预防特性的信息将对它的广泛使用和商业适用提供大的可能性。

本发明的方法

图1A和1B中呈现的结果是从携带加速度计达3个月的68名受试者得到的。受试者是年龄为30-70岁且具有异常血糖的超重男性和女性。一半受试者参与受监督的每周锻炼，且另一半继续他们的正常生活方式。受试者在醒来的全部时间期间都在其手腕上携带加速度计。加速度值、它们每天的数目都被连续登记。在试验的开始和结束获得血液样本来测量血糖、胰岛素、胆固醇、LDL胆固醇和甘油三酯。通过生物阻抗方法来测量内脏脂肪的数量。在三个月期间加速度的分布示出锻炼显著地增加了在加速度类别0.3g-0.7g（通常与2-3km/h的缓慢行走对应）中的步数或者影响。通过其量值将加速度类别0.3g-0.7g中的跨步划分成四分位。分析了每个四分位之间的胆固醇和脂肪含量。结果示出（图1A和1B），在第四个四分位（每天超过6520步）中的总胆固醇、LDL胆固醇、甘油三酯和内脏脂肪明显比其他四分位中的更低。每天6520步是身体活动的阈值，超过它会使总胆固醇降低0.6mmol/l，LDL胆固醇降低0.7mmol/l，甘油三酯降低0.4mmol/l，并且使内脏脂肪的面积降低12%。我们的结果示出，由这里描述的发明测量的身体活动量和强度解释了在胆固醇和甘油三酯浓度中以及在内脏脂肪中观察到的有益健康效果。尚不能通过使用先前的方法来获得具有久坐生活方式的受试者中的对应结果。

这里描述的发明本质上确实不同于先前已知的方法，通过本发明锻炼已经被用于预防糖尿病和心血管疾病的风险因素。医师已经普遍意识到定期锻炼的有益效果，但是锻炼的量、强度和持续时间还未知。在我们的发明中新颖且意想不到的是，在久坐受试者方面，非常低强度（加速度0.3g-0.7g）的身体活动降低糖尿病和心血管疾病的主要风险因素的浓度。我们的发明还不同于其他专利和推荐，因为那些并没有将低强度锻炼考虑在内。

Claims (13)

1.一种用于定义和呈现观察以降低患有糖和/或脂类代谢障碍的久坐且超重的受试者体内的血胆固醇和甘油三酯和内脏脂肪的身体活动的阈值水平的方法，该方法的特征在于，其利用登记具有代谢疾病（2）高风险的人的锻炼的加速度的测量系统和换能器单元（2），该方法包括：

-步骤（41、42、图3），在其中通过测量单元来登记由身体活动引起的人身体的加速度；

-步骤（43），在其中登记某时段内的加速度极大值的数目，将其存储且根据量值划分成四个类别，用于估计所执行的身体活动是否改善糖、胆固醇和脂类代谢；

-步骤（44），在其中将每个加速度类别中人的加速度极大值的数目与来自描述已知改进糖和脂肪代谢的身体活动水平的每个加速度类别中的锻炼的人的加速度极大值的数目测得的参考数据进行比较；

-步骤（45，46），在其中通过使用加速度类别中加速度极大值的数目将其识别到该人可以被归类的描述身体活动的那个类别中；以及

-步骤（47），在其中基于描述所执行的身体活动的所述类别，识别受试者所执行的身体活动是否有益于糖、胆固醇和脂类代谢（48、49）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于身体活动超过给定加速度范围中加速度极大值或阈值的最高类别的数目的人呈现出所执行的锻炼对糖、胆固醇和脂肪代谢障碍具有有益的健康影响。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，为了定义最高锻炼活动类别，所登记的加速度极大值被划分成在0.3g和10g（0g对应于站着）之间的若干个加速度类别，通常划分成类别0.3 <0.5、0.5 <0.7、0.7 <0.9、0.9 <1、1，和>1.1，在高风险受试者中，在0.3g和0.7g之间的加速度群集的超过80%被用于分析。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，每个测得的加速度极大值使它所属于的加速度类别中的出现数目（N）添加1。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果每天的加速度极大值的数目超过在0.3g和0.7g之间的加速度范围内的每天6520步的给定阈值，则人已经执行了通常被认为降低血胆固醇、LDL胆固醇和甘油三酯和内脏脂肪的身体活动。

6.根据权利要求1所述的换能器单元和加速度计，其特征在于：

加速度计包括连续记录由人的身体活动引起的加速度的一轴或多轴设备；

处理单元和存储器，其存储加速度极大值并且将其归类到根据权利要求3所述的加速度类别；

存储器单元，其通常将人的已归类的加速度极大值的数目与给定阈值水平进行比较，超过该给定的阈值水平就被认为是根据权利要求5的改善糖和脂肪代谢障碍，

处理器单元，其将他/她的身体活动是否改进糖和脂肪代谢的信息给予人。

7.根据权利要求6所述的换能器单元，其特征在于，如果所执行的加速度极大值的数目超过给定阈值水平，则人知道实行预防糖、胆固醇和脂肪代谢障碍的身体活动。

8.根据权利要求7所述的换能器单元，其特征在于，最大加速度值被划分成0.3 <0.5、0.5 <0.7、0.7 <0.9、0.9 <1、1，和>1.1的加速度类别。

9.根据权利要求8所述的换能器单元，其特征在于，每个所登记的加速度最大值使它所属于的加速度类别处的出现增加1（N=1）。

10.根据权利要求9所述的换能器单元，其特征在于，当每天的加速度极大值数目超过加速度范围0.3g-0.7g中的给定阈值水平6250时，所执行的身体活动被认为降低血甘油三酯、胆固醇、LDL胆固醇和内脏脂肪。

11.根据权利要求10所述的换能器单元和/或外部设备，其特征在于，它们产生以整数天、周或其他时段形式的关于g值、g值的数目、行走速度和在线能量消耗以及还有所执行的身体活动是否达到给定阈值水平的信息的图表和/或视听呈现，超过该给定阈值水平就被认为降低血胆固醇、LDL胆固醇、甘油三酯和内脏脂肪。

12.根据权利要求2所述的换能器和加速度单元还可以是蜂窝电话，可以通过该蜂窝电话来跟随和引导人的身体活动，以使得身体活动足以降低胆固醇、LDL胆固醇、甘油三酯和内脏脂肪。

13.根据权利要求10所述的换能器单元，其特征在于，它包含代码，通过该代码来执行权利要求1-5呈现出的所有程序。