Online eszköz az elhízás kezelésére és a közegészségügyre

Jason G. Su

Környezet-egészségügyi tudományok, Közegészségügyi Iskola, Kaliforniai Egyetem, Berkeley, Berkeley, CA 94720-7360, USA

Absztrakt

Háttér

Noha az Amerikai Egyesült Államok (USA) elhízási aránya a kiegyenlítés jeleit mutatja, az arány továbbra is magas. A rossz táplálkozás hozzájárul az elhízás kialakulásához, a fizikai inaktivitás pedig számos betegség fontos oka és közvetlenül összefügg az elhízással. Az étrend javítására, a fizikai aktivitás növelésére és más viselkedési változásokra való törekvés elengedhetetlennek tűnik. A beavatkozási stratégiák hatékony kezelése azonban nagyszámú résztvevő számára kihívást jelent, mivel az elsődleges, a másodlagos és a tercier ellátásban részt vevő szolgáltatások gyakran nincsenek eléggé finanszírozva, viszonylag nincsenek összehangolva az egészségügyi rendszer más részeivel. Szükség van tehát kísérő intervenciós stratégiákra, amelyek populáció szinten megvalósíthatók. Ebben a cikkben egy online beavatkozási eszközt írunk le, amelyet az Elhízás Megelőzése az Egészségre II.

Eredmények

Az online eszköz első része egészséges ételeket árusító üzleteket és szabadidős programokat keres a résztvevő otthona vagy érdekes helye meghatározott távolságán belül. Az élelmiszer-környezetek között gyümölcs- és zöldségboltok, mezőgazdasági termelők piacai és élelmiszerboltok találhatók, a vállalat felugró ablakában pedig az egyes üzletek címe és elérhetősége található. A parkok és a szabadidős programok a parkok vagy a szabadidős programok nevén, a rendelkezésre álló programtípusokon és az egyes szolgáltatásokhoz tartozó városokon jelennek meg. Az eszköz a növényzet zöldségének, a légszennyezésnek és az aktív utazással járó történelmi közlekedési baleseteknek a térbeli lefedését is biztosítja.

Az eszköz második része optimalizált utazási lehetőségeket kínál a különféle szolgáltatások eléréséhez. A kerékpározás, a gyaloglás és a tömegközlekedés beépítése az utazás-tervezőbe ez az online eszköz segít növelni az aktív közlekedést és csökkenteni a gépkocsiktól való függőséget. Elősegíti a közlekedést, amely ösztönzi a biztonságtudatosságot, a fizikai aktivitást, az egészséget, a kikapcsolódást és az erőforrások megőrzését.

Következtetések

Kifejlesztettük az első Google-alapú online beavatkozási eszközt, amely segít az elhízott és túlsúlyos résztvevőknek abban, hogy étkezési és szabadidős szolgáltatásokat találjanak a látnivalók közelében, és meghatározzák az optimális útvonalakat, amelyek megfelelnek a személyes preferenciáiknak. Ez az eszköz a lakosságot és a politikai döntéshozókat is szolgálhatja az oktatás, a betegségek megelőzése és az egészségfejlesztés terén.

Háttér

Az elmúlt 20 évben az elhízás drámai módon megnőtt az Egyesült Államokban (USA), és az arány továbbra is magas. Az amerikai felnőttek több mint egyharmada (34,9%) és a 2–19 éves gyermekek és serdülők körülbelül 17% -a (vagy 12,7 millió) elhízott [1–3]. A túlsúly és az elhízás súlyos közvetlen egészségügyi következményekkel jár mind az egyén, mind a tágabb közösség számára [4–6]. Az epidemiológia, az esettanulmány-vizsgálatok és a klinikai vizsgálatok széles körű bizonyítékai rámutattak a rossz táplálkozási bevitelre, például az energiasűrű tápanyagtartalmú ételek és édesített italok megnövekedett bevitele, az alacsony étrendi rostbevitel és a nagy adagok hozzájárulnak az elhízás [7, 8].

Habár az elhízás különféle krónikus betegségekkel, sőt korai halállal is társul, a fizikai inaktivitás számos betegség fontos oka és közvetlenül összefügg az elhízással [9, 10]. Az Egyesült Államok Betegségmegelőzési és Megelőzési Központja (CDC) a fizikai aktivitás mennyiségét javasolta a fontos egészségügyi előnyök elérése érdekében: 150 perc közepes intenzitású aerob tevékenység (azaz gyors séta) minden héten és súlyzós edzés izomerősítő tevékenységek legalább 2 napon keresztül egy héten [11].

Végrehajtás

A Google-alapú online intervenciós eszköz főbb funkcióit az 1. ábra mutatja. A felső rész segít a résztvevőnek abban, hogy egészséges ételüzleteket és szabadidős programokat találjon a résztvevő otthona vagy érdekes helye meghatározott puffertávolságán belül. Az alsó rész meghatározza az optimális utazási lehetőségeket a kényelem eléréséhez, beleértve az aktív utazást kerékpározással és gyaloglással. A következő szakaszok részletezik a túlsúly és az elhízás megelőzését elősegítő kényelmi eszközök kiválasztásának kritériumait, a kényelem rendszerbe építésének módját, valamint az utazás-tervezési algoritmusokat, amelyek segítségével a résztvevők részt vehetnek az aktív közlekedésben, hogy elérjék kényelmüket.

A Google-alapú online beavatkozási eszköz funkcionalitása, amelynek felső része a rendszer kényelmeit képviseli, az alsó része pedig az optimális útválasztási lehetőség a szolgáltatások eléréséhez vagy visszatérésükhöz

Egészséges ételek kényelme

Balra: Gyümölcs- és zöldségboltok (gyümölcskosár-ikonokkal jelölve) és mezőgazdasági termelők piacai (eper-ikonok) a Los Angeles-i Kaiser Permanente Bellflower Medical Center 5 mérföldes körzetében. Jobbra: Élelmiszerboltok (tejesüveg ikonok) ugyanattól a mérföldtől 5 mérföldön belül

Parkok és rekreációs szolgáltatások

Az elhízás járványának az Egyesült Államokban történő kezelésének egyik módja egy ambiciózus parkok és rekreációs program [25]. A parkok és a zöldterületek számos környezeti, társadalmi és pszichológiai szolgáltatást nyújtanak, amelyek jelentősek a modern városok élhetősége és a városlakók jóléte szempontjából [26, 27]. Ezenkívül a parkok és a zöldfelületek gyakran a testmozgás helyszínéül szolgálnak, és hatékony egészségfejlesztési célpontot jelenthetnek az aktív fiatalok életének fokozásához [28]. Wolch és mtsai. [29] megállapította, hogy a nyilvános szabadidős programokhoz jobban hozzáférő kisgyermekek kevésbé elhíznak. Bár egyes tanulmányok kimutatták, hogy az étrendi energiasűrűség csökkentése vagy a fizikai aktivitás növelése önmagában nem eredményezett súlycsökkenést vagy elhízási arányt [30–33], a kutatások szignifikánsan nagyobb túlélési arányt találtak az emlőrák résztvevői számára, akik egészséges életmódot követtek, amely mindkét ajánlást tartalmazta. zöldség-gyümölcs bevitel és mérsékelt fizikai aktivitás [34].

Balra: Szabadidős programok, amelyek az ESRI üzleti elemzéséből származnak (teniszütővel és pályaikonokkal jelölve), a Los Angeles-i Kaiser Permanente Bellflower Medical Center 5 mérföldes körzetében. Jobbra: Szabadidős programok a kapcsolódó erőforrások (kosárlabda és pálya ikonok) részletes helyi ellenőrzésén alapulnak, ugyanazon helytől 5 mérföldön belül

A résztvevőnek lehetősége van kiválasztani egy meghatározott távolságú kényelmet az otthona körül vagy az érdeklődésére számot tartó helyen, amint az a. 2. és 3. ábra. 3. A résztvevők részletes információkat kaphatnak minden egyes szolgáltatásról, ha a bal egérgombbal kattintanak a felugró ablak kényelmére.

Növényzöldség és szennyezésfelület

A környezeti változások és a hőhullámok jelentős hatással vannak a növényekre, a közösségekre és az ökoszisztémákra, beleértve az embert is [35, 36]. Ugyanakkor a növényzet jelenléte árnyékolást biztosít, és a beeső napsugárzást latens hővé alakítja [37, 38]. Normalizált különbségű vegetációs zöldséget (NDVI) használunk a növényzet zöldségének ábrázolására. Az élő zöld növények elnyelik a napsugárzást a fotoszintetikusan aktív sugárzás (PAR) spektrális régiójában, és szórják (azaz visszaverik és továbbítják) a napsugárzást a közeli infravörös spektrális régióban. Az élő zöld növények a PAR-ban viszonylag sötétnek, a közeli infravörösben pedig viszonylag világosnak tűnnek. Az NDVI-t a következőképpen kell kiszámítani:

ahol a RED és a NIR a vörös és a közeli infravörös régióban kapott spektrális reflexiós méréseket jelenti. Ezek a spektrális reflexió 0,0 és 1,0 közötti értékeket vesznek fel, és maga az NDVI -1,0 és +1,0 között változik. A magasabb NDVI index nagyobb vegetációs zöldséget jelent. A vizsgálati régió NIR és RED adatait az Egyesült Államok Geológiai Felméréséből szereztük Landsat Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM +) 2001-re. A levezetett NDVI felületet (4a. Ábra) alacsonyról magasra kódoltuk az online beavatkozási jelmagyarázatban (ábra (5a).

Növényzöldség az NDVI-n keresztül (normalizált különbség vegetációs index) (a) és a forgalommal összefüggő légszennyezésből származó várható NO2-felület (b)

A Google-alapú online beavatkozási eszköz kényelmi (bal) és útválasztási (jobb) fülei

A légszennyezés egyre inkább összefügg a betegségekkel és a halálozással [39–42]. A bizonyítékok kezdenek megmutatni, hogy a légszennyezés túlzásba helyezi a zsírgyulladást, az inzulinrezisztenciát és más tüneteket a cukorbetegségben, elhízásban és magas vérnyomásban szenvedőknél [43–46]. Annak érdekében, hogy a résztvevők tudatában legyenek az érdeklődésre számot tartó területek légszennyezettségének, és lehetőség szerint elkerüljék az erősen szennyezett területeket, modelleztük a forgalomhoz kapcsolódó légszennyezést (a régió fő légszennyezési forrása) a vizsgálati régió számára (4b. Ábra). a földhasználat regressziós modellezési stratégiájának alkalmazásával [47]. A földhasználat regressziós módszere egy puffersorozat segítségével próbálja megjósolni a szennyezés koncentrációját egy adott helyen a környező földhasználat, az úthálózat, a forgalom, a fizikai környezet és a népesség jellemzői alapján [48]. A vegetáció zöldségéhez hasonlóan az online beavatkozási mondatban alacsonyról magasra kódoltuk a szennyezési értékeket (5a. Ábra).

A növényzet zöldellési felületének és a légszennyezettség felszínének felgyorsítása érdekében mindegyik felületet 80 téglalap alakú szakaszra boncoljuk. Minden alkalommal csak az a kijelölt kép lesz meghívva az Access adatbázisból, amely az aktuális térkép tetejére kerül. A biztonsági tudatosság érdekében olyan közlekedési balesetek adatait is beépítettük, amelyekben legalább egy kerékpáros vagy egy gyalogos érintett 2005 és 2007 között. Az adatokat a Kaliforniai Autópálya Járőr szerezte be az egész államra kiterjedő integrált forgalmi nyilvántartási rendszertől (SWITRS). Az adatokat kódoltuk és egy Access adatbázisban tároltuk. Az egészséges étkezési kényelemhez hasonlóan az AJAX-ot és az internetes szolgáltatásokat használták a balesetek helyének és számának a Google térképen történő megjelenítésére. Az online intervenciós eszközhöz kiválasztott egyéb szolgáltatások közé tartoztak az éttermek (külső link), az iskolák és oktatási intézmények, valamint az engedélyezett egészségügyi intézmények helyei (5a. Ábra).

Ahhoz, hogy egy réteg megjelenjen a Google térképen, a felhasználónak ki kell választania a kényelem típusait, majd kattintson a „Választás frissítése” gombra. A közparkokkal, iskolákkal és oktatási intézményekkel kapcsolatos, egymást átfedő problémák, a növényzet zöldsége és a forgalommal összefüggő légszennyezés miatt a négy rétegből csak az egyiket engedték egyszerre bemutatni. A felhasználó egy meghatározott gyalogos, kerékpáros vagy vezetési távolságon belül is ellenőrizheti az utazási sebességet és az utazással töltött időt, vagy egyszerűen megadhatja a távolságot, majd kattintson a „Keresési lehetőségek belül” gombra.

Optimalizált úttervező

Az útvonaltervező ablakában kiszámítják és megjelenítik az autóval történő vezetésből származó szén-dioxid (CO2) kibocsátást, valamint a kerékpározás és a gyaloglás „megtakarítását”. Feltételezzük, hogy egy tipikus személygépkocsi évente 20 000 km távolságból 5 tonna CO2-t bocsát ki, ami 0,25 kg megtett km −1-nek felel meg [51]. A kerékpáros/gyalogos túra során a becsült közvetlen CO2-kibocsátás vagy megtakarítás (kg-ban) tehát megegyezik a megtett távolság kilométerben szorozva 0,25 kg km-1-el. Az energiafogyasztás terén átlagosan egy ember 35 Cal-t használ, ha egy mérföldnyire kerékpárral halad [51]. A kerékpárút során elégetett kalóriákat úgy becsüljük meg, hogy a megtett távolság km-ben megszorozva 21,75 Cal km −1 (metrikus egyenérték). Hasonlóképpen, a gyaloglás energiafogyasztása a testtömegen alapszik, fontban kifejezve × 0,853 × távolság kilométerben, feltételezve, hogy az átlagos testtömeg 150 font. A kimenetek tartalmazzák a becsült utazási időt, az útvonal hosszát, a teljes magasságnövekedést, az átlagos forgalmi szennyezettségi koncentrációt és a választott út vegetációs zöldségének mértékét is. Ezenkívül egy optimalizált útvonal kapcsolódik a meredekség gradiens adataihoz, és mindegyik úttestet ennek megfelelően színkóddal látják el. Az úttest útszakaszonként és az út hossza az interfész jobb oldalán jelenik meg a „Javasolt útvonal” alatt.

Eredmények és értékelésük

Az online platform használhatóságát és kísérleti tesztelését egy kapcsolódó tanulmányban végezték [51]. Ez az online eszköz az adott kerékpáros utazástervező személyre szabott terméke a túlsúlyos és elhízott beavatkozások céljából. A fejlesztés magában foglalta a résztvevők segítségét az egészséges élelmiszerboltok azonosításában az őket érdeklő helyeken. Ez magában foglalta a szabadidős létesítmények használatát is a fizikai aktivitás elősegítése érdekében. Ez az eszköz kiegészítette a korábbi kerékpáros túra-tervezőt más közlekedési módok beépítésével, beleértve a gyaloglást, a tömegközlekedést és az autóvezetést. Mivel a kapcsolódó platform részletes felhasználói értékelésen és kísérleti tesztelésen ment keresztül, ezeket a teszteket már nem végeztük el. Ehelyett ez a cikk kifejezetten a túlsúlyos és elhízott beavatkozás eszközének funkcióira összpontosított, a finanszírozott projekt szükséges céljára.

Következtetések

Kidolgoztuk az első Google-alapú online beavatkozási eszközt, amely segít az elhízott és túlsúlyos résztvevőknek abban, hogy étkezési és szabadidős szolgáltatásokat találjanak egy hely környékén, és optimalizált útvonalakat találjanak, amelyek megfelelnek a személyes preferenciáiknak. Ez az eszköz legyőzi azokat az elhízási beavatkozási programokat, amelyek jellemzően elsődleges beavatkozási megközelítést alkalmaznak, és amelyeket az egészségügyi környezetben hajtanak végre. Mivel az elsődleges, másodlagos és felsőfokú ellátások szolgáltatásai gyakran nincsenek eléggé finanszírozva, viszonylag nincsenek összehangolva az egészségügyi rendszer más részeivel, a beavatkozások hatékony kezelése kevés résztvevő számára megvalósítható; ez a menedzsment azonban sok résztvevő számára hatástalan. Ez az online eszköz ezzel szemben megvalósíthatóvá teszi az intervenciós programok nagy számú résztvevő számára történő eljuttatását, és bármikor kiadható a nagyközönség számára gyakorlás céljából. A túlsúly és az elhízás elleni küzdelemben tett erőfeszítéseink fontos eleme.

Mivel az eszköz segít azonosítani az egészséges élelmiszerboltokat a felhasználók érdeklődésének számító helyeken, a lakosságot is szolgálhatja az egészséges ételek vásárlásának és étkezési lehetőségeinek növelésére. Parkok, zöldfelületek és szabadidős létesítmények beépítése a lakosság számára is segítséget nyújthat a fizikai aktivitás és a társas összejövetel helyszíneinek azonosításához. A légszennyezettségi felületek bevonása segít az olyan fogékony lakosságnak, mint az asztma résztvevői, elkerülni a magas légszennyezettséget, és a közlekedési balesetekre vonatkozó adatok beépítése a rendszerbe növeli a biztonságtudatosságot a mindennapi utazások során. Ez az eszköz emellett elősegítheti a kerékpározás és a gyaloglás, mint az aktív közlekedés egyik formáját, és az autóutak csökkentésével elősegítheti az üvegházhatású gázok szén-dioxid (CO2) és légszennyező anyagok kibocsátásának csökkentését. Összefoglalva, ez az eszköz a túlsúlyos és elhízott népesség kiszolgálása mellett a lakosságot és a politikai döntéshozókat is szolgálhatja az oktatás, a betegségek megelőzése és az egészségfejlesztés terén.

Elérhetőség és követelmények

Készítette: Jason G. Su, Környezet-egészségügyi Tudományok Tanszék, Kaliforniai Egyetem, Berkeley, USA.

A Regents semmilyen esetben sem felelős semmilyen féllel szemben a szoftver és dokumentációjának használatából eredő közvetlen, közvetett, különleges, véletlenszerű vagy következményes károkért, ideértve az elmaradt nyereséget is, még akkor is, ha a Regents-nek értesítést kaptak ilyen lehetőségekről kár.

A Regents kifejezetten kizár minden garanciát, ideértve, de nem kizárólagosan, az implicit garanciákat az eladhatóságra és az adott célra való alkalmasságra. Az alábbiakban megadott szoftvert és kísérő dokumentációt, ha van ilyen, "olyan állapotban" biztosítjuk. A Regents nem köteles karbantartást, támogatást, frissítések fejlesztéseit vagy módosításait nyújtani.

Köszönetnyilvánítás

Az Egészségügyi Tanulmányok OPT-jét és ezt a kéziratot a Nemzeti Rákkutató Intézet finanszírozta. 5R01CA120945-05. A szerző köszönetet mond azoknak a családoknak is, akik csatlakoztak a beavatkozáshoz, és elismeri a dél-kaliforniai Kaiser Permanente és a Claremont Graduate University toborzók hozzájárulását. A szerző köszönetet mond Dr. Michael Jerrett és Kim D. Reynolds támogatásukért az online platform fejlesztésében az OPT beavatkozási stratégia részeként.

Rövidítések

USA	Amerikai Egyesült Államok
DÖNT	Az elhízás megelőzése személyre szabottan
BMI	Testtömeg-index
ESRI	Környezetvédelmi Rendszerek Kutató Intézet
AJAX	Aszinkron javascript és eXtensible jelölőnyelv
SCAG	Dél-kaliforniai kormányok szövetsége
TALÁLKOZOTT	Metabolikus egyenérték
NDVI	Normalizált különbség vegetáció zöld
PAR	Fotoszintetikusan aktív sugárzás
SWITRS	Államszerte integrált forgalmi nyilvántartási rendszer
GYÓGYFÜRDŐ	A legrövidebb út elemzése
CO2	Szén-dioxid
GIS	Földrajzi információtudományok

Lábjegyzetek

Versenyző érdekek

A szerző kijelenti, hogy nincsenek versengő érdekei.

A szerzők hozzájárulása

A JGS összegyűjtötte az online eszköz elkészítéséhez szükséges adatokat, kifejlesztette a szoftvert és elkészítette a kéziratot.