青少年肥胖已成为全球性的公共健康危机,其患病率正迅速上升。
6月24日,澎湃新闻从上海交通大学医学院附属第六人民医院传来消息,该院李华婷教授带领的团队与上海交通大学计算机学院/人工智能教育部重点实验室的盛斌教授团队,共同携手上海体育大学的王继红研究员团队、上海科技大学/上海临床研究中心的曾嵘教授团队以及新加坡国立大学的林水德教授团队,成功研发出全球首个针对青少年设计的虚拟现实(VR)智能运动干预系统,名为REVERIE(Real-world Exercise and VR-based Exercise Research In Education),中文译名为“灵境”。该系统致力于将沉浸式体验与智能教练技术相结合,旨在为青少年打造更具吸引力与个性化的运动干预方案。
该研究成果于2025年6月23日成功在线发表于《Nature Medicine》期刊。上海第六人民医院为此提供了相关图片资料。
该研究获得了教育部教育信息化教学应用实践共同体项目以及卫健委科技创新2030-国家科技重大专项的资助,相关研究成果亦于6月23日通过《自然医学》(Nature Medicine)杂志在线予以公布。
目前,虚拟现实技术已经显现出通过精确的模拟手段进行行为干预的巨大潜力,特别是在疼痛控制、康复锻炼以及心理疾病治疗等众多领域。
研究团队指出,多数虚拟现实运动干预系统难以针对用户的个人特点进行精确匹配,这种缺乏个性化的干预方式不仅会削弱干预的实际效果,还可能引发运动上的挫败感以及身体负担的加重等问题。另外,全球范围内针对VR干预效果的高质量随机对照试验还相对较少,这限制了其在临床领域的广泛应用和科学评价。
为了填补之前研究的不足,该研究团队提出了一种新颖的深度强化学习策略,该策略巧妙地结合了“模板驱动”和“反馈导向”的理念。他们利用先进的动作捕捉技术,对专业教练在乒乓球及足球教学中的动作进行了全面记录,进而构建了专家教练的模板。这些模板被用于训练虚拟教练智能体,使其具备独立进行教学的能力。部署并投入运行后,该系统将不断收集虚拟教练智能体与青少年用户之间的互动信息,这些数据将被用于持续优化虚拟教练智能体的学习能力和策略调整,进而实现对青少年实施个性化指导的运动干预。
在研究过程中,研究团队成功实施了全球首个针对超重及肥胖青少年群体的虚拟现实运动干预随机对照试验(RCT)。此项随机对照临床研究共招募了227名超重或肥胖的青少年,并将他们随机分配到对照组、进行真实乒乓球运动的组别、进行真实足球运动的组别、参与VR乒乓球运动的组别以及参与VR足球运动的组别。
研究数据表明,虚拟现实运动在减脂效果和代谢水平提升上与实际运动效果相近,同时在提升运动技能、维护心理健康和增强运动积极性方面展现出更明显的优势。特别是在认知能力方面,参与VR运动的受试者显示出感知力的增强以及工作记忆准确性的提高。此外,VR运动还引起了肠道微生物组、代谢组和脂质组的显著变化,而传统运动干预后,主要观察到蛋白质组的变化较为显著。
研究结果显示,REVERIE系统能够提供既安全又高效的体育指导,并且具有强烈的沉浸感和同理心,其生物力学特征和心率变化反应与实际世界中的同类型体育活动高度相似。
李华婷指出,该RCT研究为虚拟现实运动疗法带来了高级别的医学证据支持,不仅为青少年肥胖的干预措施带来了全新的“生理、心理、认知”三位一体的数字化策略,同时也为虚拟现实在医学领域的深入应用奠定了理论基石;不仅为肥胖干预方法带来了革命性的技术途径,而且还为人工智能助力下的精准健康管理提供了实际操作的范例。
《自然医学》同期刊登了一篇题为《虚拟现实运动应对儿童肥胖》的评论文章,文中指出“REVERIE研究具有划时代的意义,将虚拟现实运动视为一种新颖、高效且安全的干预手段,有助于改善和增强体重超标的青少年的健康状况”。
澎湃新闻首席记者 陈斯斯