體醫融合視角下AI賦能的居家健身產品服務系統設計研究

關鍵詞：體醫融合；居家健身；產品服務系統；健康中國；AI賦能

引言

在《健康中國2030 規劃綱要》的推動與新冠疫情的影響下，公眾對健康和健身的關注日益增加，居家健身逐漸成為流行趨勢。目前，雖然居民的居家健身積極性很高，但仍有提升空間[1]；居家健身領域存在科學化指導不足、個性化方案欠缺以及系統化程度不高等問題。體醫融合作為新時代全民提高健康生活水平的重要理念和方式，改變了以往“防治分離、重治輕防”的觀點，倡導“不治已病治未病”的理念，強化非醫療性健康干預在各類疾病預防、治療、康復及健康促進等方面的積極性作用[2]。

在體醫融合的框架下，運用AI 技術對用戶的醫學健康數據和運動習慣進行分析，從而為用戶提供量身定制的個性化運動處方。在此基礎上，開展設計探索與實踐，旨在為用戶提供定制化的運動指導和健康管理。

一、體醫融合的定義與發展

（一）體醫融合的概念界定

體醫融合概念最早出現在2016 年印發的《“健康中國2030”規劃綱要》。體醫融合的具體定義是：通過體育與醫療衛生系統的資源整合與相互協同，優化健康資源配置，提升健康服務效率，最終促進全民健康水平提升[3]。

當前，針對體醫融合的基礎理論研究已相對成熟且概念界定也逐漸清晰。其一，體醫融合將體育融入醫學，將體育的康復手段運用到常見病的預防與治療之中，或在慢性病、亞健康的預防和康復階段加入體育元素，并制訂專門化的運動處方，進而實現患者的自我健康[4]。其二，體醫融合將醫學的技術與資源引入體育康復和運動干預中，為患者提供體質監測、運動風險評估、臨床指導與觀察、治療方案的持續優化等醫學保障[5]。其三，體醫融合強調體育與醫學的協同，主張在疾病的預防、治療、康復階段，選擇性地將體育和醫學的相關知識與技術進行融合，形成兩者之間的相輔相成[6]。

（二）體醫融合的發展狀況

國內體醫融合服務模式正在快速發展中，通過多元化的合作機制和創新服務模式，有效提升了健康服務的效率和質量。例如，上海市靜安區開設了社區“體醫融合”中心，該中心由政府提供場地，并引進第三方企業運營管理，為老年人提供體育鍛煉指導、慢性病運動干預等服務。該模式通過政府與企業分工協助的方式，減輕了政府的行政與財政壓力，提升了健康服務的效率。

在國外，國際上體醫融合的理念和實踐正得到廣泛推廣，通過國際組織的倡導和各國的成功案例，運動處方等項目在全球范圍內展現出積極的健康效益。世界衛生組織（WHO）和國際奧委會（IOC）等機構都在推廣體醫融合的理念，并提供指導原則和政策建議。一些國家已經實施了成功的體醫融合項目，如芬蘭的“運動是良藥”項目，該項目鼓勵醫生為患者開具運動處方。此外，國際研究也不斷證實了運動對健康的積極影響，其中包括降低心血管疾病風險、改善心理健康和提高生活質量等。

二、居家健身的現狀與挑戰

（一）居家健身的現狀

隨著人們健康意識的增強，越來越多的人開始關注個人健康和免疫力的提升，此外，隨著智能健身鏡、健身追蹤器和在線健身課程等智能健身設備和健身平臺的發展，居家健身成為一個方便且有效的運動方式。相比于傳統健身房，居家健身提供了更大的靈活性。

統計數據[7] 顯示：“我國在線運動客戶數量從2014 年的1040 萬暴增到2018 年的1.26 億，2020 年云健身用戶達2.61 億。”可見，健身應用和互聯網課程等在線運動模式受到了越來越多健身群體的青睞，這也為線上指導居家健身提供了有力支撐。

（二）居家健身的挑戰與思考

盡管居家健身因其便利性和靈活性受到了廣泛關注，居家健身用戶的興趣與參與人數也較為可觀，但卻也面臨著諸多挑戰和難題。

1. 缺乏個性化指導。由于個體差異勢必會導致訓練方案和訓練適應性存在差異，而普適的身體活動指南難以滿足每個用戶的個性化需求，尤其對患有慢性病和其他特殊疾病的用戶而言，個性化的訓練指導就顯得尤為重要。

2. 缺少科學的運動處方。運動處方往往是由專業人員依據用戶的健康狀況、體質測試結果制訂的系統化、個性化的體育活動指導方案。然而，我國的個性化運動處方目前只能由醫生開具，這使得個性化運動處方的普及和應用受到了較大限制。

3. 缺少系統性的全流程。目前居家健身的發展尚處于起步階段，仍缺乏系統性的全流程支持。這意味著用戶在鍛煉過程中可能無法獲得較為全面的運動指導和計劃調整，例如個性化的運動計劃、實時的動作糾正以及持續的健康監測等。這些問題限制了居家健身的效果，也使用戶難以達到最佳的鍛煉效果。

綜上，居家健身作為當下熱門的體育鍛煉途徑，其發展現狀難以滿足人們對個性化、科學性和系統性健身指導的需求。因此，通過將體醫融合概念與居家健身相結合，并通過AI 相關技術的賦能，可彌補居家健身因缺乏個性化指導與缺乏科學的運動處方所帶來的不足。此外，通過引入產品服務系統設計的方法和理念，可為解決居家健身缺乏系統性指導的問題提供了全新的思路。

三、AI賦能的居家健身產品服務系統設計策略

在體醫融合理念與產品服務系統設計原則的指導下，本文構建了AI技術賦能的居家健身產品服務系統設計策略（見圖1）。

（一）實證數據收集

通過文獻研究法，在鎖定目標用戶群體、掌握相關運動的醫學原理，并初步探明目標用戶的潛在需求與痛點的基礎上，開展實證數據的收集工作。實證數據主要通過在線問卷收集。被調查者的選取采用分層抽樣，確定選擇的被調查者數量按照公式計算：研究對象= 選取的被調查者數量÷（回收率x 有效率）

通過查找文獻、熟悉選題、走訪調查對象、交流調查問題等方法流程，深入了解被調查對象的基本情況，對問題的表述方式及可能的回答形成初步認識，并使用框圖法進行問卷設計。問卷設計經過主觀評價法進行試用修改以確保其可靠性和有效性。問卷通過電子郵件、社交媒體和在線調查平臺分發給目標人群，以確保樣本的多樣性和代表性。對收集到的不完整、多選題全選以及邏輯矛盾的答卷進行剔除。最后使用SPSS對有效問卷進行數據分析和深度解析，得到總結性的需求數據結論，如表1 所示。

由表可知，用戶痛點及偏好：

1. 用戶痛點的集中性：從表1 的數據分析可以看出，用戶對于“缺乏專業指導和動作糾正”的需求最為強烈，頻數達到150，占總頻率的45%，這表明專業指導在居家健身中的重要性。

2. 個性化和激勵的重要性：用戶對于“缺乏個性化健身計劃”和“缺乏持續的動力和激勵”的需求也相對較高，分別占36% 和39%。這反映出用戶在居家健身時，不僅需要個性化的健身方案，還需要持續激勵來保持健身的動力。

3. 技術和社交需求：“健身數據追蹤和分析工具的需求”和“健身過程中的社交互動需求”也占據了較高的比例，分別為30% 和24%。這表明用戶在居家健身時，對于科技輔助工具和社交互動的需求同樣不容忽視，這些因素對于提升居家健身體驗具有重要作用。

（2）用戶需求分析

在明確用戶關鍵痛點的基礎上，通過KANO 模型法分析用戶需求。首先，將收集到的總結性需求數據結論轉化為功能需求，并根據收集整理的功能需求設計問卷調查表。此問卷調查表共劃分為兩個維度：提供時的滿意程度、不提供時的滿意程度，其中滿意程度共劃分為5 級。之后將收集到的數據進行二維屬性歸屬分類，并獲得各功能的屬性。

將目標用戶的需求按照基本型需求、期望型需求、興奮型需求、無差異型需求、反向型需求制作最終圖表，如圖2 所示。

由圖2 可知，KANO 模型中用戶需求的分布以及在后續居家健身產品服務系統設計中需要注意的問題有：

1. 基礎功能的強化：KANO 模型分析指出“健身數據追蹤”和“健身安全指導”是基本型需求，這要求在居家健身產品服務系統的設計中，要將這些功能作為構建服務基礎的首要任務。

2. 個性化與互動性的提升：“個性化健身計劃”和“社交互動功能”分別作為期望型和興奮型需求，這提供了提升用戶滿意度和市場競爭力的關鍵點。在實踐部分，通過AI 技術為用戶提供量身定制的健身計劃，并通過構建社交互動平臺，增加用戶之間的交流和互動，從而提高用戶黏性和滿意度。

3. 創新體驗的探索：“AR or VR 體驗”作為興奮型需求，為居家健身產品服務系統提供了創新方向。在實踐部分，探索如何將AR 或VR 技術融入健身訓練中，為用戶提供沉浸式、互動性強的健身體驗。

（三）機會點提取

基于問卷調研的痛點需求結論與KANO 模型分析得到的功能屬性分類，使用用戶旅程圖工具進一步分析與洞察設計機會點。該工具以圖表形式描述用戶在使用產品或經歷服務時的體驗、主觀反映和感受[8]。將用戶的整個居家健身流程分成健身前、健身中和健身后3 個階段進行分析，如圖3 所示。

由圖3 可深入分析用戶不同階段的痛點與相對應的機會點：

1. 專業指導與個性化需求的融合：用戶旅程圖揭示了居家健身用戶對專業指導的迫切需求，這與KANO 模型中對基本型和期望型需求的分析相一致。居家健身產品服務系統設計應該重點關注于提供個性化的專業指導，確保用戶獲得既安全又符合個人需求的健身計劃。

2. 社交互動與反饋機制的整合：用戶旅程圖中用戶在健身后尋求社交互動和反饋的需求，與KANO 模型中社交互動功能作為興奮型需求的分類相呼應。這表明，為了提升用戶滿意度，系統需開發社交互動平臺和反饋機制，使用戶能夠分享健身成果，獲得同伴支持，并得到專業人士及時的反饋和指導。

3. 個性化健身計劃的實現：用戶旅程圖和KANO 模型均顯示，個性化健身計劃對于提升用戶滿意度至關重要。系統將利用AI 技術，根據用戶的個人目標、身體狀況和相關醫學原理，提供定制化的體醫融合運動處方。

上述結論為相關設計策略的制訂與實踐提供了明確的方向，其中可體現在居家健身產品服務系統設計策略中的內容如下：首先，服務提供商應專注于開發集成人工智能技術的個性化健身指導系統，以提供實時反饋和動作糾正。其次，通過建立在線健身社區，以增強用戶的社交互動和參與感，進而提升健身的趣味性和持續性。此外，根據用戶的個人目標、偏好和身體狀況，提供定制化的健身計劃。最后，通過整合線上就醫服務，為用戶提供便捷的專業醫療咨詢渠道。

（四）AI 技術實現

用戶旅程圖的結論指出了開發基于集成人工智能技術的個性化健身指導系統的重要性。首先將用戶需求集成為4 個主要的功能，進而通過AI 賦能的方式實現其中3 個功能，包括運動處方生成；姿態檢測、識別；姿態糾正。如圖4 所示。

由圖4 可總結以下3 點AI 技術可行路徑方向：

1. 個性化運動處方生成：居家健身產品服務系統中個性化健身計劃的生成是通過“以動健康人工智能運動處方系統”實現的。該系統針對用戶缺乏個性化健身計劃的痛點，通過AI 技術模擬專業運動處方師的邏輯，為用戶量身定制健身計劃，滿足其個性化需求。

2. 姿態檢測、識別：針對用戶在健身過程中對專業指導和動作糾正的需求，采用“MoveNet”和“PP-TinyPose”技術進行姿態檢測和識別。這些AI 技術能夠捕捉并分析用戶健身時的17 個關鍵身體點，確保用戶動作的準確性，降低受傷風險。

3. 姿態糾正實時反饋：為了保障健身安全，系統利用“MediaPipe”技術進行姿態糾正。通過實時監測用戶的動作，提供即時反饋，幫助用戶在健身過程中及時調整姿態，避免錯誤動作導致的潛在傷害，提升健身的安全性和有效性。

四、針對青少年肥胖的居家健身產品服務系統設計實踐

（一）實踐對象的選擇

《中國居民營養與慢性病狀況報告（2020 年）》顯示，我國6-17歲的兒童和青少年超重率為11.1%，肥胖率達7.9%[9]。在青春期階段，青少年從依賴家庭轉向適應社會，長期的高壓學習生活會加劇青少年的壓力反應性和社會敏感性，進而導致社會心理問題的產生，表現出異常的飲食行為，更傾向選擇易導致肥胖的高糖、高脂食物[10]。鍛煉可以提高青少年的情緒和行為管理能力，減少焦慮和抑郁癥狀。而拳擊作為一種運動量較大的運動形式，不僅能快速消耗運動者的能量，還有助于促進心腦血管健康和緩解心理壓力，因此非常適合有減肥需求的青少年[11]。

（二）設計實踐的展開

1. 設計概念說明：為了降低12 至17 歲青少年的肥胖率，緩解該群體所面臨的高壓并促進其身體健康，文章提出了一種AI 與AR 結合的拳擊治療管理創新系統，該系統由融合AR 與AI 技術的體醫拳擊App 和拳擊運動眼鏡組成。該設計的創新點在于：通過人工智能技術，在App 端實現個性化的科學運動處方定制。用戶可以通過App 在線定制個性化運動處方，并且可以線上面診真人醫生，實現防治一體化的全流程康復效果。此外，系統的硬件部分結合了增強現實和人工智能技術，用戶可以在真實的訓練環境中觀察到虛擬拳擊目標和AI 提供的動作指導。相較于傳統的真人教練一對一教學與普通的視頻跟練，這種鍛煉方式不僅降低了鍛煉成本，還提升了訓練的趣味性和互動性。

2. 服務藍圖：在居家健身服務系統設計中，服務流程主要分為運動前、運動中、運動后、服務評價與反饋4 個階段，如圖5 所示。

運動前階段：用戶可以通過多種渠道了解服務并注冊賬戶，同時后臺團隊通過內容管理系統發布相關健身信息并協助用戶順利完成注冊流程。隨后，在信息搜索與產品預定階段，用戶可根據需求預定個性化的健身硬件產品。之后進入個性化運動處方生成階段，在此階段用戶需輸入個人健康數據以及健身目標。在AI 技術的支持下，系統將根據用戶的輸入數據生成量身定制的科學運動處方。

運動中階段：在運動過程中，AI 技術會實時檢測健身動作的正確性，并通過實時畫面反饋進行指導，確保用戶運動流程順利進行。

運動后階段：運動結束后，用戶不僅可以通過App 評估自己的健身成果，還能夠在社區平臺分享心得。此外，遠程醫療服務平臺能夠為用戶提供專業的醫療咨詢，確保運動全流程中的安全性，幫助用戶及時解決相關健康問題。

服務評價與反饋階段：在此階段，用戶的反饋通過問卷、電話和App 中的意見收集功能被收集，產品開發團隊根據這些反饋對服務進行優化與迭代，確保居家健身服務系統能夠持續改進，以更好地滿足用戶的需求和期望，從而提升整體用戶體驗和服務質量。

3. 利益相關者：運用利益相關者地圖工具，能夠對居家健身服務流程中的參與者及其相互關系進行細致分析。系統的核心服務包括運動前的處方定制與線上學習、運動中的動作識別與糾錯，以及運動后的線上就診。在主要利益相關者中，醫療機構與國家數據機構負責提供處方定制AI 模型所需的數據支持；健身專家與視頻制作人員負責運動前與運動后的App 線上學習內容的設計與制作；設備制造商與后臺技術人員則負責硬件功能的實現及線上平臺的維護，確保系統的穩定運行和高效服務，如圖6 所示。

4. App 交互頁面流程設計：體醫拳擊App 軟件主要提供運動前的個性化運動處方定制與線上學習功能，以及運動后的數據記錄、線上就診和社區分享平臺，幫助用戶全程跟蹤與優化健身效果。主要分為首頁、個性化運動處方制訂頁面、家庭醫生簽約與線上就診等頁面。App 高保真界面見圖7。

首頁：用戶可以通過首頁上方的拳擊模式選擇，佩戴配套硬件進行拳擊訓練。同時，用戶還可以通過首頁的“好課推薦”功能，進行拳擊運動前的自主學習，了解相關知識，幫助其更好地準備和參與訓練。

個性化運動處方制定：App 通過個人中心收集用戶填寫的健康數據和訓練目標，利用AI 技術為用戶量身定制個性化運動處方，確保健身計劃符合個人需求和身體條件。在運動處方界面，能夠展示用戶的基礎數據，在中央位置展示運動目標，下半部分為AI 定制的運動時間計劃表。同時，在“今日計劃”界面中，用戶可查看當日的具體運動安排。用戶可以根據計劃進行鍛煉，亦可隨時調整計劃，靈活應對個人需求。

家庭醫生簽約與線上就診：家庭板塊允許用戶管理家庭健身計劃，并綁定家庭成員共同參與健身活動，促進全家健康。此外，“我的醫生”界面提供真人醫生預約功能及家庭醫生簽約功能。用戶可以在該界面查看簽約醫生的個人資料，記錄過去的就診時間和醫囑，并能夠隨時在線與醫生進行咨詢，確保家庭成員的健康得到專業的持續關注和管理。

運動后分享與記錄：用戶運動后的數據會即時反饋至App。系統根據訓練表現同步更新身體評估界面中的個人數據。同時，用戶可以將訓練心得和健身打卡記錄分享到社區，與其他用戶互動和交流，提升健身的積極性和社交體驗。

5. 硬件設計：基于AR 與AI 技術的智能拳擊運動眼鏡作為產品服務系統中的硬件產品終端，設計效果如圖8 所示。

用戶在App 端生成個性化運動處方并學習相關教學視頻后，可以佩戴拳擊運動眼鏡進行訓練。拳擊運動眼鏡的核心功能包括：創建運動環境、監測運動狀態、提供運動指導，并在運動后生成數據總結并同步至App，供用戶參考。功能依托深度攝像頭與AI 動作追蹤技術。當用戶訓練時，深度攝像頭能夠精準捕捉用戶動作，AI 系統能夠識別錯誤并生成糾錯動畫指導用戶調整姿勢。同時，通過AR 技術，用戶可以在真實環境中看到虛擬的拳擊目標和教練，提升訓練效果。

此外，該設計還將整個拳擊鍛煉過程與音樂游戲結合起來，提高青少年用戶的鍛煉興趣，進而達到更好的鍛煉效果。AR 游戲化拳擊的UI設計包括4 個主要功能界面：訓練前的選曲與難度設定、組合拳訓練模式、連續單拳訓練模式、運動后訓練結果評估，如圖9 所示。

在使用硬件終端時，UI 界面的使用邏輯如下：

第一、訓練前的選曲與難度設定：用戶在訓練前可根據個人喜好選擇音樂并設定適合自己的訓練難度。個性化設置不僅增加了訓練的樂趣，還能幫助用戶從簡單到復雜逐步提升，確保鍛煉的循序漸進。

第二、訓練中的組合拳模式與連續單拳訓練模式：UI 界面的左側顯示歌曲節奏，實時提示用戶拳擊節奏，幫助用戶迅速反應并精準跟上節奏，確保拳擊動作與音樂節奏同步。頂部展示歌曲進度以及相關信息，幫助用戶掌握整體的鍛煉進程。界面右側通過AI 動作捕捉，實時分析用戶的拳擊動作，并提供及時的糾正建議，幫助用戶優化動作，提升鍛煉效果。

第三、訓練后的結果評估：訓練結果評估界面為用戶提供了全面的訓練數據，包括連擊次數、準確率、力量分布等關鍵指標。這些數據通過可視化的方式展示，幫助用戶清晰地了解自己的訓練成果和進步空間。

結論

文章通過文獻研究法與問卷調研收集相關需求，利用用戶旅程圖工具進行需求分析與關鍵需求識別，借助KANO 模型對用戶所需功能進行分析，在此基礎上提出AI 賦能的居家健身產品服務系統設計策略，并以肥胖青少年居家拳擊運動為例，進行硬件產品與App 設計實踐，可為相關研究提供一定的參考。體醫融合理念將醫學健康與體育運動相結合，為居家健身提供了一種全新視角。盡管本研究在理論和實踐上都取得了一定成果，但仍有改進空間。后續研究將著重考慮不同人群的經濟和文化差異，以及技術的可實現性。