Summary
Commerciële smartwatches uitgerust met draagbare sensoren worden steeds vaker gebruikt in bevolkingsonderzoeken. Hun nut wordt echter vaak beperkt door hun beperkte batterijduur, geheugencapaciteit en gegevenskwaliteit. Dit rapport geeft voorbeelden van kosteneffectieve oplossingen voor echte technische uitdagingen die worden ondervonden tijdens studies met astmatische kinderen en oudere hartpatiënten.
Abstract
Draagbare sensoren, die vaak zijn ingebed in commerciële smartwatches, maken continue en niet-invasieve gezondheidsmetingen en blootstellingsbeoordelingen in klinische studies mogelijk. Niettemin kan de real-life toepassing van deze technologieën in studies waarbij een groot aantal deelnemers gedurende een aanzienlijke observatieperiode betrokken is, worden belemmerd door verschillende praktische uitdagingen.
In deze studie presenteren we een aangepast protocol van een eerdere interventiestudie voor de mitigatie van gezondheidseffecten van woestijnstofstormen. De studie omvatte twee verschillende bevolkingsgroepen: astmatische kinderen in de leeftijd van 6-11 jaar en oudere patiënten met atriumfibrilleren (AF). Beide groepen waren uitgerust met een smartwatch voor de beoordeling van fysieke activiteit (met behulp van een hartslagmeter, stappenteller en versnellingsmeter) en locatie (met behulp van GPS-signalen om individuen binnen "thuis" of buiten micro-omgevingen te lokaliseren). De deelnemers moesten de smartwatch dagelijks dragen die was uitgerust met een applicatie voor gegevensverzameling en gegevens werden via een draadloos netwerk verzonden naar een centraal beheerd platform voor gegevensverzameling voor de bijna realtime beoordeling van de naleving.
Over een periode van 26 maanden namen meer dan 250 kinderen en 50 patiënten met AF deel aan de bovengenoemde studie. De belangrijkste technische uitdagingen die werden geïdentificeerd, waren onder meer het beperken van de toegang tot standaard smartwatch-functies, zoals gaming, internetbrowser, camera en audio-opnametoepassingen, technische problemen, zoals verlies van GPS-signaal, vooral in binnenomgevingen, en de interne smartwatch-instellingen die de applicatie voor gegevensverzameling verstoren.
Het doel van dit protocol is om aan te tonen hoe het gebruik van openbaar beschikbare applicatiekluisjes en apparaatautomatiseringstoepassingen het mogelijk maakte om de meeste van deze uitdagingen op een eenvoudige en kosteneffectieve manier aan te pakken. Bovendien verbeterde de opname van een Wi-Fi ontvangen signaalsterkte-indicator de lokalisatie binnenshuis aanzienlijk en minimaliseerde de verkeerde classificatie van GPS-signalen grotendeels. De implementatie van deze protocollen tijdens de uitrol van deze interventiestudie in het voorjaar van 2020 heeft geleid tot aanzienlijk verbeterde resultaten op het gebied van volledigheid van gegevens en gegevenskwaliteit.
Introduction
Toepassingen van digitale gezondheidstechnologie en draagbare sensoren maken niet-invasieve en kosteneffectieve patiëntmonitoring mogelijk, zowel in de gezondheidszorg als thuis1. Tegelijkertijd maken de grote hoeveelheid verzamelde gegevens en de beschikbaarheid van op wearables gebaseerde analytische platforms de ontwikkeling mogelijk van algoritmen voor geautomatiseerde voorspelling, preventie en interventie van gezondheidsgebeurtenissen voor een breed scala aan acute en chronische ziekten2. Commercieel verkrijgbare draagbare sensoren, voornamelijk gebruikt voor fitnesstracking, worden ook steeds vaker gebruikt door medische professionals in volksgezondheidsonderzoek en vormen een veelbelovend hulpmiddel voor multimodale en continue gegevensverzameling onder real-life omstandigheden3. Wat echter nog belangrijker is, is dat onbevooroordeelde gegevensverzameling van wearables-sensoren onderzoekers in staat stelt om de uitdagingen van recall bias te overwinnen die kenmerkend zijn voor traditionele methoden voor gegevensverzameling, zoals interviews en dagboeken4.
Voor klinische onderzoeken of andere populatiestudies zijn nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en integriteit van gegevens echter essentieel. Bovendien kan de geloofwaardigheid van de verzamelde gegevens ook worden beïnvloed door verschillende andere parameters, zoals de toepasbaarheid van de leeftijdsgroep en de geheugencapaciteit en energie-efficiëntie van het apparaat5. Recente systematische reviews van laboratorium- en veldstudies met een beperkt aantal deelnemers hebben over het algemeen de toepasbaarheid van commerciële smartwatches voor activiteit, hartslag, inbeslagname en gedragsmonitoring bevestigd, hoewel de beoordelingen ook slechte geschiktheid voor oudere gebruikers hebben aangetoond, evenals beperkingen van batterij-, geheugen- en gegevenskwaliteit 6,7 . Deze beperkingen kunnen verder worden versterkt in grotere bevolkingsstudies onder real-life omstandigheden waar aanvullende parameters zoals inconsistente internetverbinding, apparaatcomfort en onjuist smartwatch-gebruik in het spel komen8. In het bijzonder zijn uiterlijk en ongemak belangrijke barrières voor het dagelijks dragen van sensoren9, terwijl zorgen met betrekking tot privacy- en vertrouwelijkheidskwesties van invloed kunnen zijn op de werving in onderzoeken met draagbare sensoren10. Met betrekking tot de toepasbaarheid van commerciële smartwatches en fitnesstrackers voor het meten van fysieke activiteit in onderzoeksstudies, suggereerde een recente studie van Henriksen et al. dat de selectie van een geschikt apparaat voor een bepaald onderzoek niet alleen gebaseerd moet zijn op de beschikbare ingebedde sensoren, maar eerder ook rekening moet houden met validatie en eerder gebruik in onderzoek, uiterlijk, levensduur van de batterij, robuustheid, waterbestendigheid, connectiviteit en bruikbaarheid11.
Ten behoeve van deze studie presenteren we een protocol ter verbetering van de uitdagingen die we tegenkomen tijdens het LIFE MEDEA-project, een interventiestudie voor de beperking van de gezondheidseffecten van woestijnstofstormen12. De studie omvatte twee verschillende bevolkingsgroepen: astmatische kinderen in de leeftijd van 6-11 jaar en oudere patiënten met atriumfibrilleren (AF). Beide groepen waren uitgerust met een commerciële smartwatch voor de beoordeling van fysieke activiteit (met behulp van een hartslagmeter, stappenteller en versnellingsmeter) en locatie (met behulp van GPS-signalen om individuen binnen "thuis" of buiten micro-omgevingen te lokaliseren). De deelnemers moesten de smartwatch dagelijks dragen en gegevens werden via een draadloos netwerk verzonden naar een centraal beheerd platform voor gegevensverzameling via de applicatie voor gegevensverzameling voor de bijna realtime beoordeling van de naleving. Aanvullende details over de smartwatch en systeeminstellingen worden gegeven in een eerdere studie13. Tijdens het eerste jaar van de projectimplementatie kwamen verschillende technische en real-life uitdagingen naar voren met betrekking tot het apparaat, die van invloed waren op de werving, de naleving van deelnemers bij het dagelijks dragen van het apparaat en de volledigheid van de verzamelde gegevens. Sommige uitdagingen waren populatiespecifiek, zoals de eis van schoolbestuurders en veel ouders dat de kinderen die de smartwatches dragen geen toegang mogen hebben tot standaard smartwatch-functies, zoals gaming, internetbrowser, camera en audio-opnametoepassingen. Andere uitdagingen waren technisch van aard, zoals verlies van GPS-signaal, vooral in binnenomgevingen, en interne smartwatch-instellingen die de applicatie voor gegevensverzameling verstoren. Tabel 1 geeft een gedetailleerd overzicht van de belangrijkste geïdentificeerde uitdagingen en een korte beschrijving van de implicaties en oplossingen ervan.
In deze studie stellen we eenvoudige, kosteneffectieve en kant-en-klare oplossingen voor om de naleving van gebruikers, gegevenskwaliteit en volledigheid van gegevens in bevolkingsstudies met behulp van draagbare sensoren te verbeteren en de relevante protocollen te bieden. Daarnaast tonen we de volledigheidsverbeteringen van de gegevens van de implementatie van dergelijke protocollen aan met behulp van representatieve resultaten uit het onderzoek13.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Administratieve en ethische goedkeuringen werden verkregen van het Cypriotische ministerie van Volksgezondheid (YY5.34.01.7.6E) en het Cyprus National Bioethics Committee (ΕΕΒΚ/ΕΠ/2016.01.23). Patiënten met atriumfibrilleren en de voogden van de astmatische kinderen gaven schriftelijke geïnformeerde toestemming voorafgaand aan deelname aan het onderzoek.
1. Applicatiekluisjes en apparaatautomatiseringstoepassingen
OPMERKING: Vrij beschikbare applicatiekluisjes en apparaatautomatiseringstoepassingen (taskers) zijn te vinden voor zowel Android-apparaten als IOS-apparaten. De specifieke toepassingen die in deze studie worden gebruikt, zijn opgenomen in de materiaaltabel.
- Gebruik een smartphone-apparaat dat bij voorkeur is uitgerust met dezelfde Android-versie als de smartwatch.
- Download en installeer vanuit de Play Store de toepassing voor gegevensverzameling, de toepassingskluis en de tasker.
- Download een gratis beschikbare applicatie die het Android-applicatiepakket (APK) kan uitpakken van de gedownloade applicaties die al op de smartphone zijn geïnstalleerd.
OPMERKING: De applicatie maakt een map met de naam Extracted-Apks in de interne opslag van de smartphone en slaat de geëxporteerde APK-bestanden op. Sla de APK-bestanden op in plaats van de applicatiekluis en de tasker te downloaden tijdens de installatie van elk smartwatch-apparaat om ervoor te zorgen dat dezelfde versies van de applicaties op alle apparaten worden gebruikt.
2. Ontwikkeling van de geautomatiseerde procedures met behulp van de tasker
OPMERKING: Een tasker maakt de stapsgewijze ontwikkeling van geautomatiseerde processen mogelijk. Deze kunnen variëren afhankelijk van de vereisten van het project. Eerdere codeer- of programmeerervaring is niet vereist. In de volgende stappen worden de volgende termen en definities gebruikt: trigger (een beginstatus waarmee de tasker, wanneer hieraan wordt voldaan, het proces kan starten), voorwaarde (een voorwaarde die, wanneer eraan wordt voldaan, het proces kan doorgaan naar de volgende stap) en actie (het procesresultaat). In de verstrekte figuren duidt het parallellogram een trigger aan, de diamant een voorwaarde en de rechthoek een actie. Elk proces kan resulteren in meer dan één actie, en deze worden gelabeld als acties a, b, c, (...) onder elk proces. Voor elk individueel probleem dat tijdens de veldimplementatie van het project werd geïdentificeerd, werd een afzonderlijk proces opgezet. Deze aanpak zorgde ervoor dat er geen overlapping was tussen de gestelde voorwaarden en maakte de soepele werking van het geautomatiseerde proces als geheel mogelijk.
- Start de apparaatautomatiseringstoepassing en navigeer naar de interface om taken te bouwen.
OPMERKING: De interface verschilt tussen verschillende apparaatautomatiseringstoepassingen. De onderstaande stappen zijn gebaseerd op de tasker die wordt gebruikt in de hier gepresenteerde studie12, maar vergelijkbare stappen zijn van toepassing op alle toepassingen van dit type. Apparaatautomatiseringstoepassingen maken de ontwikkeling van verschillende processen (ook wel macro's genoemd) mogelijk. Alle macro's die in dit protocol worden beschreven, zijn opgenomen in aanvullend dossier 1.- Als u een proces wilt maken, selecteert u Macro's.
- Maak een proces dat systematisch de toepassing voor gegevensverzameling activeert (Figuur 1). Doe dit door de onderstaande stappen te volgen.
- Voeg een macro of taak toe door op het plusteken te klikken. Voeg een trigger toe om een startpunt voor het proces te maken. Klik op het plusteken op het triggertabblad.
- Selecteer Datum en tijd en selecteer het tabblad Regelmatig interval . Gebruik geen referentietijd, maar stel een regelmatig interval in.
- Stel een vast tijdsinterval in om als trigger te fungeren voor het starten van een procedure. Stel het interval in op 7,5 min en klik op OK.
OPMERKING: Deze voorwaarde creëert een regelmatige trigger die elke 7,5 min wordt uitgevoerd. De selectie van het triggerinterval is gebaseerd op de batterijcapaciteit van het apparaat en andere omstandigheden die van invloed zijn op de soepele werking van de toepassing voor gegevensverzameling. - Om een actie toe te voegen, klikt u op het plusteken op het tabblad Actie. Selecteer het tabblad Voorwaarden/lussen . Selecteer de IF-component.
- Voeg een voorwaarde toe door op het plusteken te klikken. Selecteer het tabblad Datum en tijd . Selecteer Stopwatch. Klik op OK.
- Stel een vaste duur in die als voorwaarde moet worden toegevoegd. Als onderdeel van de procedure is de voorwaarde die wordt getest of een stopwatchwaarde >29 min of <1 s is.
OPMERKING: De eerste weerspiegelt de voorkeur om de applicatie voor gegevensverzameling systematisch elke 30 minuten te activeren, en de laatste vertegenwoordigt de voorkeur om de toepassing voor gegevensverzameling te activeren, zelfs in gevallen waarin de stopwatch niet werkt of is gestopt. - Wijzig de EN door op het driehoekje te klikken. Selecteer OF.
OPMERKING: Wanneer aan een van de voorwaarden is voldaan, kan het proces worden voortgezet. - Als u een actie wilt toevoegen tussen de if-instructie, klikt u op De als beëindigen. Selecteer hierboven Actie toevoegen.
- Navigeer naar het tabblad Scherm. Selecteer de actie Scherm aan en klik op OK.
OPMERKING: Wanneer aan de voorwaarden is voldaan, schakelt de tasker het scherm in. - Volg vergelijkbare stappen en voeg een tweede actie toe die de helderheid van het scherm verlaagt tot het laagste percentage.
- Voeg een extra actie toe waarmee de stopwatch die in dit geautomatiseerde proces wordt gebruikt, opnieuw wordt ingesteld en opnieuw wordt gestart. Hierdoor ontstaat een lus.
- Volg vergelijkbare stappen en voeg een actie toe waarmee de toepassing voor gegevensverzameling wordt ingeschakeld. Selecteer Toepassingen.
- Selecteer Toepassing starten. Zoek en selecteer de toepassing voor gegevensverzameling. Selecteer Nieuw forceren en klik op OK.
OPMERKING: Het proces is voltooid. De trigger, de voorwaarden en de acties worden ingesteld. Dit proces maakt de toepassing voor gegevensverzameling systematisch in frequente tijdsintervallen mogelijk om willekeurige crashen van toepassingen tegen te gaan. Het actiescherm aan is ontworpen om de slaapstandinstellingen van commerciële apparaten te voorkomen en de actie Helderheid tot 0% wordt gebruikt om het batterijverbruik te verminderen. De actie Stopwatch (resetten en opnieuw opstarten) creëert een lus naar ons algehele proces. Als aan de voorwaarde is voldaan, worden de volgende acties uitgevoerd door de tasker: (a) het starten van de toepassing voor gegevensverzameling, (b) het activeren van het smartwatch-scherm, (c) het verlagen van de helderheid van het scherm tot 0% en (d) het resetten en opnieuw opstarten van de stopwatch om een lus te maken. Actie b en actie c zijn ontworpen om de standaard sluimerstandinstellingen van commerciële apparaten tegen te gaan. Sluimerstandinstellingen kunnen de normale werking van smartwatch-toepassingen (inclusief de toepassing voor gegevensverzameling) verstoren. De sluimerstand wordt opgelost door het scherm systematisch te activeren (actie b) en om het batterijverbruik te verminderen, wordt de schermactivering gekoppeld aan het verminderen van de helderheid van het scherm (actie c). - Geef een naam aan dit proces en selecteer Opslaan.
- Maak een proces dat systematisch de wifi van de smartwatch mogelijk maakt (figuur 2).
- Voeg een trigger toe om een startpunt voor het proces te maken. Klik op het plusteken op het tabblad Trigger . Selecteer Apparaatgebeurtenissen en selecteer Scherm aan/uit. Selecteer Scherm aan en klik op OK.
- Voeg een actie toe door op het plusteken op het tabblad Actie te klikken. Selecteer het tabblad Voorwaarden/lussen . Selecteer de IF-component. Voeg een voorwaarde toe door op het plusteken te klikken. Selecteer het tabblad Connectiviteit . Selecteer Wi-Fi-status. Selecteer Wi-Fi uitgeschakeld en klik op OK.
- Klik op de knop Beëindigen als. Selecteer hierboven Actie toevoegen. Selecteer het tabblad Connectiviteit . Klik op het tabblad Wi-Fi configureren . Selecteer Wi-Fi inschakelen en klik op OK. Dit is actie a van het proces in stap 2.3.
OPMERKING: Na schermactivering en als de Wi-Fi is uitgeschakeld, zal de tasker de Wi-Fi inschakelen. - Voeg een extra actie toe tussen de IF-instructie waarmee Stopwatch_2 opnieuw wordt ingesteld en opnieuw wordt gestart. Dit is actie b van het proces in stap 2.3.
OPMERKING: De stopwatch is belangrijk voor het uitschakelen van de Wi-Fi na een paar minuten, wat een actie is die wordt uitgevoerd door een ander proces in het protocol (stap 2.5). De smartwatch hoeft niet constant verbonden te zijn met de wifi, omdat dit het batterijverbruik verhoogt. - Geef een naam aan dit proces en selecteer Opslaan.
- Maak een proces dat het batterijverbruik systematisch optimaliseert (figuur 3).
OPMERKING: Smartwatch-apparaten hebben meestal standaardinstellingen om het scherm na een periode van enkele seconden uit te schakelen. Voor het apparaat dat in onze studie werd gebruikt, was deze periode 15 s. De test wordt gepresenteerd in stap 2.7.- Gebruik de standaard schermdeactivering als trigger.
- Stel een voorwaarde in die de combinatie test of de smartwatch niet wordt opgeladen en niet is verbonden met een netwerk. Als beide van toepassing zijn, schakelt het proces de Wi-Fi-connectiviteit uit om het batterijverbruik te verminderen. Dit is actie a van het proces in stap 2.4.
OPMERKING: Als de smartwatch wordt opgeladen, moet de wi-fi ingeschakeld blijven, zodat alle gegevens die gedurende de dag worden verzameld , via de Wi-Fi-verbinding naar onze online server kunnen worden verzonden. Meestal vindt het opladen 's nachts plaats. - Stel een voorwaarde in die test of Bluetooth is ingeschakeld. Als dit het geval is, is Bluetooth uitgeschakeld om het batterijverbruik te verminderen. Dit is actie b van het proces in stap 2.4.
- Stel een extra actie in die automatisch wordt geactiveerd na de trigger. Met deze actie wordt de helderheid van het scherm ingesteld op 50% (actie c van het proces in stap 2.4).
OPMERKING: Gebruikersinteracties kunnen de helderheidsniveaus wijzigen. Hogere niveaus van schermhelderheid putten de batterij sneller uit en als een omvattende, is de helderheid van het scherm ingesteld op 50% als het optimale niveau waarmee de gebruiker gemakkelijk met de smartwatch kan communiceren terwijl ook de batterij wordt bespaard.
- Maak een proces dat systematisch gebeurtenisgegevens registreert (afbeelding 4).
- Voeg een trigger toe om een startpunt voor het proces te maken. Klik op het plusteken op het tabblad Trigger . Selecteer Datum en tijd. Selecteer het tabblad Regelmatig interval . Gebruik geen referentietijd.
- Stel het regelmatige interval in. Stel een vast tijdsinterval in om als trigger te fungeren om de procedure te starten. Stel het interval in op 5 min en klik op OK.
OPMERKING: Dit creëert een oneindige trigger die elke 5 minuten wordt uitgevoerd; de selectie van het interval is gebaseerd op de batterijcapaciteit van het apparaat en andere omstandigheden die afhankelijk zijn van de vereisten van de onderzoeker. - Als u een actie wilt toevoegen, klikt u op het plusteken op het tabblad Actie . Selecteer Logboekregistratie. Klik op Log Event.
- Klik op het tabblad Ellipspunten . Zoek en selecteer Wi-Fi SSID (naam wi-fi-netwerk) en selecteer OK.
- Door nogmaals op het tabblad Ellipspunten te klikken en exact dezelfde stappen te volgen, voegt u verder de Wi-Fi-signaalsterkte, het serienummer van het apparaat, de GPS-breedtegraad, de GPS-lengtegraad, de nauwkeurigheid van het GPS-signaal en het feit of de smartwatch wordt opgeladen of niet (actie a van het proces in stap 2.5).
OPMERKING: Met deze actie wordt een logboekgebeurtenis gemaakt met vooraf opgegeven variabelen die relevant zijn voor het project. - Geef een naam aan dit proces en selecteer Opslaan.
- Klik op het tabblad Logboekregistratie en stel een voorwaarde in die de combinatie test of de smartwatch niet wordt opgeladen, het scherm is uitgeschakeld en de stopwatch wordt beschreven in punt
2.3.3 is >4 min en schakelt de Wi-Fi uit wanneer aan al deze voorwaarden is voldaan (actie b van het proces in stap 2.5).
- Maak een proces dat gebruikersmeldingen geeft als het GPS-signaal is uitgeschakeld (figuur 5)
- Stel de verbinding met een Wi-Fi-netwerk in als trigger.
- Stel een actie in die automatisch wordt geactiveerd na de trigger. Met deze actie wordt een logboekgebeurtenispunt gemaakt dat vergelijkbaar is met dat in stap 2.5.2 (actie a van het proces in stap 2.6).
OPMERKING: Deze extra logboekgebeurtenis biedt de informatie over de exacte tijd waarop de smartwatch was verbonden met het Wi-Fi-thuisnetwerk. - Stel een voorwaarde in die test of de GPS-sensor is uitgeschakeld, of de nauwkeurigheidsstatus is gewijzigd of de vliegtuigmodus is ingeschakeld. Voeg een actie toe tussen de IF-instructie die de meldingsfout 'FOUT!!! Controleer de instellingen" (actie b van het proces in stap 2.6).
- Test elk gemaakt proces.
- Klik op het tabblad Proces .
- Klik op het tabblad Trigger .
- Selecteer Testtrigger.
OPMERKING: Testtrigger initieert de acties van het geselecteerde proces. Als het resultaat het beoogde resultaat is, wordt het proces opgeslagen.
3. De gemaakte processen exporteren (stappen 2.1-2.6)
- Exporteer en sla de bestanden van de gemaakte processen (stappen 2.1-2.6) op in mdr-indeling (mdr-bestand) in dezelfde smartphonemap als in stap 1.1.3.
4. De bestanden overbrengen en installeren die naar de smartwatch zijn gemaakt
- Breng de bestanden over van de smartphone naar een laptop/pc.
- Verbind de smartphone met de laptop/pc.
- Zoek de map met de uitgepakte APK- en mdr-bestanden (tasker-extensiebestanden) die zijn gemaakt met de apparaatautomatiseringstoepassing.
- Kopieer en plak alle bestanden in een map op de laptop/pc.
- Breng de bestanden over van de laptop / pc naar het smartwatch-apparaat.
OPMERKING: In het onderzoek was de smartwatch ook uitgerust met een magnetische opladerkabel die ook de overdracht van gegevens / bestanden mogelijk maakte.- Sluit de smartwatch met de magnetische oplader aan op de laptop/pc.
- Selecteer de optie om bestanden over te zetten in het meldingenpaneel van de smartwatch.
- Navigeer op de laptop/pc naar de map met de opgeslagen bestanden uit stap 4.1.2.
- Kopieer alle bestanden en plak ze in een map in de smartwatch.
5. De smartwatch instellen voor gebruik in het veld
- Installeer de applicaties en de processen op de smartphone op de smartwatch.
- Navigeer naar de bestemming met de geplakte bestanden en installeer alle APK-bestanden. Deze omvatten de toepassingskluis, de tasker en de toepassing voor gegevensverzameling (zie Materiaaltabel).
- Installeer het mdr-bestand met de processen die in stap 2 zijn gemaakt.
- Accepteer alle machtigingen die nodig zijn om de processen uit te voeren.
OPMERKING: De machtigingen kunnen variëren afhankelijk van de aard van de gemaakte processen.
- Stel de belangrijke standaardinstellingen van het apparaat in of wijzig deze.
OPMERKING: Voordat de smartwatch aan een deelnemer wordt gegeven, moeten verschillende belangrijke instellingen worden gewijzigd.- Veeg het smartwatch-scherm naar links en navigeer naar de smartwatch-instellingenfunctie. Klik op Instellingen.
- Selecteer Geluid en schakel alle geluiden uit door de volumeniveaus van alle afzonderlijke geluidsinstellingen te minimaliseren. Veeg het scherm naar rechts om terug te keren naar het hoofdinstellingenscherm.
LET OP: Afleiding en onnodige meldingen door de smartwatch worden afgeraden omdat dit onnodig gedoe oplevert voor de deelnemers, vooral tijdens school- en werkuren. - Scrol omlaag en selecteer de functie Verbinden . Scrol omlaag en selecteer GPS. Klik op Modus en stel de GPS-instellingen in op Hoge nauwkeurigheid.
- Veeg het scherm naar rechts om terug te keren naar het hoofdinstellingenscherm.
- Scrol omlaag, selecteer de energiebesparingsfunctie , deactiveer de stand-by-intelligentie en controleer of de batterijbesparing altijd is uitgeschakeld. Veeg het scherm naar rechts om terug te keren naar het hoofdinstellingenscherm.
OPMERKING: Hoewel rekening moet worden gehouden met het batterijverbruik, kan het geactiveerd houden van de standaard energiebesparingsmodus de soepele werking van de toepassingen verstoren en de gegevenskwaliteit en volledigheid negatief beïnvloeden. - Scrol omlaag en selecteer de functie Datum en tijd . Schakel het tabblad Automatische tijdzone uit. Scroll naar beneden, klik op Tijdzone selecteren, selecteer de juiste tijdzone en schakel het 24-uursformaat in.
- Scrol omhoog, schakel de automatische tijdzone in en controleer of de automatische datum- en tijdmodus is ingesteld op Door het netwerk verstrekte tijd gebruiken.
OPMERKING: Dit is belangrijk om ervoor te zorgen dat elke sensormeting vergezeld gaat van de juiste tijdstempel. - Veeg het scherm naar rechts om terug te keren naar het hoofdinstellingenscherm. Scrol omlaag, selecteer Meer, open de optie Achtergrondreiniger en schakel de batterijbesparing uit.
OPMERKING: Alle instellingen die de soepele werking van toepassingen op de achtergrond verstoren, moeten worden uitgeschakeld. In dit geval is een dergelijke instelling de achtergrondreiniger en als deze ingeschakeld blijft, kunnen deze toepassingen niet op de achtergrond werken, waardoor de algemene installatie van de smartwatch wordt beïnvloed en de aanpak voor gegevensverzameling wordt verstoord. - Veeg het scherm naar rechts om terug te keren naar het scherm Meer instellingen , scrol omlaag, selecteer de app-bevriezingsfunctie , klik op Volgende, scrol omlaag, klik op Google Play Store en selecteer Bevriezen; de applicatie wordt automatisch uitgeschakeld.
OPMERKING: Als de Play Store nog steeds is geactiveerd, zal deze waarschijnlijk updates uitvoeren. Dergelijke updates kunnen de gemaakte processen verstoren. Bovendien kunnen sommige updates plaatsvinden op verschillende dagen voor de verschillende studiedeelnemers, en dus zullen de gegevens voor een bepaalde tijdsduur niet op dezelfde manier worden verzameld bij alle deelnemers. - Veeg over het scherm naar rechts om terug te keren naar het scherm Meer instellingen , selecteer de functie Meldingen , selecteer Google en blokkeer alle meldingen van deze applicatie.
OPMERKING: Afhankelijk van het apparaat en het besturingssysteem kunnen andere toepassingen ook meldingen weergeven. Afleiding en onnodige meldingen door de smartwatch worden afgeraden omdat dit onnodig gedoe oplevert voor de deelnemers, vooral tijdens school- en werkuren. - Veeg het scherm naar rechts om terug te keren naar het scherm Meer instellingen , scrol omlaag, selecteer de functie Gegevensbesparing en schakel de gegevensbesparing uit. Veeg over het scherm naar rechts om terug te keren naar het scherm Meer instellingen .
OPMERKING: Schakel alle instellingen of functionaliteiten uit die van invloed kunnen zijn op het uploaden of ontvangen van gegevens. - Selecteer de functie App-instellingen , scrol omlaag, selecteer de speciale toegangsfunctie en klik op Instellingen voor batterijoptimalisatie . Klik op het driehoekje en selecteer Alle apps.
- Scrol omlaag om de applicatiekluis te vinden, selecteer de applicatiekluis, selecteer Niet optimaliseren en klik op Gereed. Zoek alle relevante toepassingen die worden gebruikt in de smartwatch-installatie (toepassingskluis, taaktaak, toepassing voor gegevensverzameling) en selecteer Niet optimaliseren.
OPMERKING: De belangrijkste toepassingen die gegevensverzameling uitvoeren of ondersteunen, moeten werken zonder batterijbeperkingen. - Nadat u de installatie hebt voltooid, voert u een controle uit van de instellingen die in deze stap zijn geïmplementeerd.
OPMERKING: De responsiviteit van het aanraakscherm ontbreekt mogelijk en belangrijke wijzigingen in de instellingen zijn mogelijk niet correct uitgevoerd, dus voer een controle uit om ervoor te zorgen dat elke stap correct is uitgevoerd. Controleer nogmaals of alle geluiden en trillingen zijn geminimaliseerd, de GPS zich in de zeer nauwkeurige modus bevindt en de datum- en tijdinstellingen correct zijn. Zorg er bovendien voor dat u alle instellingen uitschakelt die de soepele werking van de applicaties op de achtergrond verstoren. Zorg er bovendien voor dat alle andere toepassingen die updates kunnen uitvoeren, zijn vastgelopen. Schakel alle instellingen of functionaliteiten uit die van invloed kunnen zijn op het uploaden of ontvangen van gegevens. Zorg ervoor dat de belangrijkste toepassingen die de gegevensverzameling uitvoeren of ondersteunen, zonder batterijbeperkingen kunnen werken.
- Stel de toepassingskluis in.
- Navigeer in het startscherm om de geïnstalleerde toepassingen te vinden.
- Selecteer App Locker.
- Selecteer hoe u wilt dat de App Locker de toepassingen vergrendelt (mogelijkheden zijn onder meer het gebruik van een pincode of patrooncode).
- Selecteer de toepassingen die u wilt vergrendelen. Onder andere de camera, spraakopname, browser en gaming-applicaties kunnen worden vergrendeld. Activeer de App Locker.
- Verbind de smartwatch met het wifi-thuisnetwerk van de deelnemer.
OPMERKING: De installatie is voltooid. De smartwatch is klaar om aan een deelnemer te worden gegeven.
- Laat de deelnemer de smartwatch gebruiken.
- Instrueer de deelnemers om de smartwatch dagelijks te dragen en het apparaat elke nacht tijdens hun slaap op te laden.
OPMERKING: Gedurende de dag konden de deelnemers de smartwatch als een normaal digitaal horloge gebruiken en hun activiteitsniveaus beoordelen via de smartwatch-stappentellerindicator. De deelnemers hoefden geen specifieke taken uit te voeren voor de smartwatch om de gegevens te kunnen verzamelen en verzenden. De configuratie van de apparaten zoals beschreven in het protocol in combinatie met de geautomatiseerde processen die met de tasker zijn ontwikkeld, minimaliseerde het gedoe voor de deelnemers.
- Instrueer de deelnemers om de smartwatch dagelijks te dragen en het apparaat elke nacht tijdens hun slaap op te laden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Het protocol beschrijft eenvoudige en kosteneffectieve oplossingen voor real-life uitdagingen die van invloed zijn op werving, naleving en gegevenskwaliteit in bevolkingsstudies met behulp van draagbare sensoren. De hier beschreven stappen maakten de succesvolle installatie mogelijk van een draagbaar apparaat voor consumenten voor blootstelling en gezondheidsmonitoring in een groot bevolkingsonderzoek met kinderen met astma en volwassenen met atriumfibrilleren. Figuur 6 geeft een grafisch overzicht van de verstrekte protocollen en illustreert de belangrijkste stappen die zijn ondernomen om de belangrijkste onderliggende problemen aan te pakken.
Hier presenteren we de representatieve resultaten van een subset van 17 deelnemers (astmatische kinderen van 6-11 jaar oud) die in het voorjaar van 2020 deelnamen aan de LIFE MEDEA-studie13. De 17 deelnemers waren uitgerust met een smartwatch die tijdstempelgegevens leverde over fysieke activiteit (stappenteller, versnellingsmeter, hartslag) en GPS-locaties voor en na de implementatie van het protocol. Deze gegevens werden verzameld via de applicatie voor gegevensverzameling en werden automatisch gesynchroniseerd met een cloudgebaseerde database wanneer de smartwatch in contact stond met het wifi-netwerk in het huis van elke deelnemer, zoals eerder beschreven13. Door de toepassing van het beschreven protocol werd echter ook informatie beschikbaar gesteld over Wi-Fi-connectiviteit, Wi-Fi-signaalsterkte, batterijcapaciteit en of het apparaat werd opgeladen of niet. De gegevens over deze extra variabelen werden niet automatisch gesynchroniseerd met de cloudgebaseerde database, maar moesten na het einde van de onderzoeksperiode handmatig worden gedownload van elke smartwatch via Bluetooth. Door de verzamelde gegevens te vergelijken voor een duur van 2 weken voor en 2 weken na de implementatie van het protocol, evalueerden we de impact van deze oplossingen op het verbeteren van de volledigheid van de gegevens, gedefinieerd als het percentage van de tijd met verzamelde gegevens per dag. Figuur 7A toont het percentage tijd met gegevens voor en na protocolimplementatie voor elke deelnemer afzonderlijk, terwijl figuur 7B de overeenkomstige verdelingen van het percentage tijd met gegevens voor de hele groep voor en na de protocolimplementatie weergeeft. Interessant is dat de protocolimplementatie leidde tot een statisch significante toename van de volledigheid van gegevens, waarbij het percentage tijd met gegevens toenam van een mediaan van 36,5% (min: 9,3%, max: 68,1%) tot een mediaan van 48,9% (IQR: 18,4%, 77,8%, p = 0,013).
Bovendien presenteren we in figuur 8 een extreem geval van slechte GPS-gegevens verzameld gedurende 24 uur van een enkele patiënt met AF die deelneemt aan het onderzoek. Hoewel de patiënt het horloge droeg zoals geïnstrueerd, was het daadwerkelijk verzamelde ruwe GPS-signaal verspreid over de 24 uur (figuur 8A) en de schatting van de duur van de tijd binnenshuis en de duur van de tijd buitenshuis was moeilijk. De implementatie van een GPS-algoritme voor het vullen van gegevens (aanvullende figuur 1) maakt het mogelijk om ontbrekende gegevens te vervangen door geschatte waarden (figuur 8B). Bevestiging dat de geschatte tijd binnen en de geschatte tijd buitenshuis correct waren, werd geleverd door de geregistreerde smartwatch-connectiviteit met het Wi-Fi-netwerksignaal (figuur 8C). Voor dezelfde patiënt laten we ook een ander extreem geval van een dag zien met slechte GPS-gegevens verzameld (figuur 9A). In dit geval heeft de implementatie van het GPS-gegevensvulalgoritme alleen echter niet alle ontbrekende gegevens nauwkeurig geschat. Kenmerkend is dat het algoritme correct inschatte dat de deelnemer die dag tussen ongeveer 09:00 en 21:00 uur grotendeels uit zijn woning was en dat ze rond 18:00 uur voor een korte periode naar huis terugkeerden, maar het lukte niet om vast te leggen dat de deelnemer ook voor een periode van ongeveer 90 minuten om ongeveer 13:30 uur naar huis terugkeerde (figuur 9B). Toch werd deze gebeurtenis niet gemist toen ook de gegevens over smartwatch-connectiviteit met het wifi-netwerksignaal werden overwogen (figuur 9C).
Ten slotte werd het protocol, na succesvolle pilots, geïmplementeerd in het volledige cohort van MEDEA-deelnemers in het voorjaar van 2020 in zowel Cyprus als Griekenland (n = 108 astmatische kinderen). Echter, een paar weken nadat de smartwatches aan de kinderen werden gedistribueerd en het verzamelen van gegevens begon, dwongen de gezondheidsautoriteiten in Cyprus en Griekenland een reeks interventies op het gebied van de volksgezondheid van toenemende intensiteit af om de COVID-19-pandemie in hun respectieve landen onder controle te houden. De interventies op het gebied van de volksgezondheid werden aanvankelijk gekenmerkt door sociale afstandsmaatregelen en een verbod op grote openbare evenementen, maar escaleerden snel tot strikte nationale lockdowns in de maanden maart en april. Gezien de ongekende verstoringen in de dagelijkse routine en het gedrag van de bevolking, werd besloten om de locatie en activiteit van astmatische kinderen te blijven volgen met behulp van de smartwatches tijdens de duur van lockdowns om hun naleving van de interventiemaatregelen voor de volksgezondheid en algemene veranderingen in fysieke activiteit objectief te kwantificeren. De verzamelde gegevens werden gebruikt om individuele profielen te berekenen van dagelijkse "fractietijd thuis doorgebracht" en "totale stappen / dag" en werden statistisch geanalyseerd om veranderingen in deze parameters te beoordelen over de escalerende niveaus van de COVID-19-lockdownmaatregelen. De tijdlijn en beschrijving van de escalerende niveaus van de COVID-19 lockdownmaatregelen in de twee landen worden gepresenteerd in figuur 10 en worden in detail beschreven door Kouis et al. in een eerdere publicatie13. Samenvattend wezen de resultaten op een statistisch significante gemiddelde toename van "fractietijd thuis doorgebracht" in beide landen over de toenemende interventieniveaus heen. De gemiddelde toename van "fractietijd die thuis werd doorgebracht" was gelijk aan 41,4% en 14,3% (op niveau 1), 48,7% en 23,1% (op niveau 2), en 45,2% en 32,0% (op niveau 3) voor respectievelijk Cyprus en Griekenland. Fysieke activiteit in Cyprus en Griekenland vertoonde significante gemiddelde dalingen van −2.531 en -1.191 stappen/dag (op niveau 1), −3.638 en −2.337 stappen/dag (op niveau 2), en −3.644 en −1.961 stappen/dag (op niveau 3) in Cyprus en Griekenland, respectievelijk13. De wekelijkse gemiddelden van "fractietijd thuis doorgebracht" en "totaal stappen/dag" bij astmatische kinderen vóór COVID-19 en tijdens de drie niveaus van COVID-19 lockdownmaatregelen zijn weergegeven in figuur 1113.
VERKLARING OVER DE BESCHIKBAARHEID VAN GEGEVENS:
De geanonimiseerde dataset is ingediend bij Figshare online open-access repository (https://doi.org/10.6084/m9.figshare.21601371.v3).
Tabel 1: Real-life uitdagingen geïdentificeerd met betrekking tot het gebruik van smartwatch-apparaten en de gebruikte oplossingen. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Figuur 1: De toepassing voor gegevensverzameling activeren. Schematisch diagram van het proces om de toepassing voor gegevensverzameling systematisch te activeren. Het parallellogram duidt op een trigger, de diamant op een conditie en de rechthoek op een actie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: Wi-Fi-connectiviteit inschakelen. Schematisch diagram van het proces om wi-fi-connectiviteit systematisch mogelijk te maken. Het parallellogram duidt op een trigger, de diamant op een conditie en de rechthoek op een actie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3: Optimaliseren van het batterijverbruik. Schematisch diagram van de processen die leiden tot acties die het batterijverbruik systematisch optimaliseren. Het parallellogram duidt op een trigger, de diamant op een conditie en de rechthoek op een actie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4: Gebeurtenisgegevens vastleggen. Schematisch diagram van de processen die systematisch gebeurtenisinformatie registreren die relevant is voor het project. Het parallellogram duidt op een trigger, de diamant op een conditie en de rechthoek op een actie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 5: Gebruikersmelding als het GPS-signaal is uitgeschakeld. Schematisch diagram van de processen die systematisch de GPS-signaalstatus controleren en meldingen geven om gebruikers te waarschuwen voor problemen. Het parallellogram duidt op een trigger, de diamant op een conditie en de rechthoek op een actie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 6: Schematisch overzicht van de protocollen. Schematisch overzicht van de geïdentificeerde onderliggende uitdagingen en de meegeleverde protocollen met een illustratie van de belangrijkste stappen in de processen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 7: Volledigheid van de gegevens voor en na de implementatie van het protocol. Volledigheid van de gegevens voor een representatieve groep deelnemers (n = 17) gedurende een periode van 2 weken voor en na implementatie van het protocol. (A) Het percentage tijd met gegevens voor en na de protocolimplementatie voor elke deelnemer afzonderlijk. (B) De overeenkomstige verdelingen voor de hele groep. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 8: Implementatie van het GPS-algoritme voor het vullen van gegevens (extreem geval 1). (A) Voorbeeld van een dag met slechte ruwe GPS-signaalgegevens en (B) de implementatie van het GPS-gegevensvulalgoritme om de ontbrekende gegevens te vervangen door geschatte waarden. (C) De bevestiging van binnen- en buitenclassificaties op basis van de wi-fi ontvangen signaalindicator. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 9: Implementatie van GPS-datavulalgoritme (extreem geval 2). (A) Voorbeeld van een dag met slechte ruwe GPS-signaalgegevens en (B) de implementatie van het GPS-algoritme voor het vullen van gegevens om de ontbrekende gegevens te vervangen door geschatte waarden. (C) Het algoritme voor het vullen van GPS-gegevens leidde tot een verkeerde classificatie binnen en buiten, die werd opgelost met behulp van de wi-fi ontvangen signaalindicator. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 10: Tijdlijn van interventies op het gebied van de volksgezondheid in Cyprus en Griekenland. Tijdlijn van de studie-opnames met betrekking tot de introductie van volksgezondheidsinterventies in (A) Cyprus en (B) Griekenland in maart en april 2020.De afbeelding is gereproduceerd onder licentie CC BY 4.0, zonder enige wijzigingen, van de oorspronkelijke studie door Kouis et al., voor het eerst gepubliceerd in Scientific Reports Journal13. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 11: Veranderingen in mobiliteit als reactie op interventies op het gebied van de volksgezondheid bij astmatische kinderen. Wekelijkse gemiddelden van de fractietijd die thuis wordt doorgebracht en stappen/dag van astmatische kinderen voor en tijdens de drie niveaus van volksgezondheidsinterventies in (A) Cyprus en (B) Griekenland. De afbeelding is gereproduceerd onder licentie CC BY 4.0, zonder enige wijzigingen, van de oorspronkelijke studie van Kouis et al., voor het eerst gepubliceerd in Scientific Reports Journal13. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Aanvullende figuur 1: De implementatie van een GPS-algoritme voor het vullen van gegevens. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullend dossier 1: De macro's die in dit protocol worden beschreven. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Draagbare sensoren zijn nuttige hulpmiddelen die de continue en niet-invasieve monitoring van gezondheidsparameters en patiëntgedrag mogelijk maken. Commerciële smartwatches, die zijn uitgerust met een verscheidenheid aan sensoren, bieden een veelbelovend alternatief voor traditionele methoden voor gegevensverzameling, en het gebruik ervan in klinisch en volksgezondheidsonderzoek zal naar verwachting alleen maar toenemen als gevolg van de toegenomen verscheidenheid en kwaliteit van ingebouwde sensoren, sterkere partnerschappen tussen academische en industriële bedrijven en verlagingen van dedetailhandelsprijzen 14 . In deze studie belichten we real-life uitdagingen die van invloed kunnen zijn op werving, gebruikerscompliance en gegevenskwaliteit in bevolkingsstudies en geven we voorbeelden van eenvoudige en kosteneffectieve oplossingen om ze in het veld te overwinnen. De implementatie van dit protocol tijdens de uitrol van het onderzoek13 leidde tot significant verbeterde resultaten op het gebied van volledigheid van gegevens en gegevenskwaliteit. De meest kritieke stappen binnen het protocol zijn stap 2.2 (die zorgt voor de systematische activering van de applicatie voor gegevensverzameling met regelmatige tijdsintervallen), stap 2.5 (die een apart logboek biedt van belangrijke gebeurtenissen over de smartwatch-status) en stap 5.2.8 (waarmee de ononderbroken werking van de smartwatch-achtergrondprocessen mogelijk is).
In het verleden hebben verschillende studies de validiteit van draagbare consumentenapparaten voor een verscheidenheid aan gezondheids- en activiteitseindpunten onderzocht, en de resultaten werden onlangs gesynthetiseerd in een grote systematische review en meta-analyse15. Van de in totaal 169 studies die in de systematische review werden geïdentificeerd, betroffen echter slechts 48 populaties in een vrije leefomgeving, terwijl slechts 36 studies betrekking hadden op populaties met enige vorm van mobiliteitsbeperking of een chronische ziekte. Hoewel de auteurs concludeerden dat de commerciële apparaten over het algemeen nauwkeurig zijn voor het meten van stappen en hartslag, vooral in laboratoriumomgevingen, benadrukten ze het risico van overschatting of onderschatting in vrije leefomgevingen, terwijl verschillen in de bruikbaarheid en validiteit van metingen tussen gezonde controles en chronische patiënten niet werden onderzocht15 . Beide punten zijn vooral belangrijk omdat een van de belangrijkste argumenten voor de overgang naar digitale gezondheid is om de monitoring van patiënten met chronische ziekten buiten de zorginstellingen mogelijk te maken16.
Niettemin hebben sommige eerdere studies zich gericht op en gekwantificeerd van problemen die deelnemers en onderzoekers tegenkomen tijdens de uitrol van klinische studies in vrije leefomgevingen met draagbare consumentenapparaten 17,18,19. In een goed uitgevoerde haalbaarheidsstudie waarbij een klein aantal deelnemers betrokken was (n = 26) maar ze gedurende een significante periode (3 maanden) werd geobserveerd, meldden Beukenhorst et al. dat patiënten het horloge gemiddeld op 73% van de dagen droegen en dat tijdelijk en permanent niet-gebruik toenamen gedurende de onderzoeksweken17.
In een veel grotere groep rapporteerden Galarnyk et al. dat van de in totaal 230 personen die in de studie werden gerekruteerd en van een smartwatch werden voorzien, slechts 130 (57%) deze minstens één keer gebruikten en met succes enkele gegevens verzonden18. Bovendien is in sommige studies ook gebleken dat tijdens de uitvoeringsfase intensieve technische ondersteuning nodig is18,19. Kenmerkend is dat de auteurs in de Parkinson@Home Studie een volledigheidspercentage van 88% rapporteerden, maar ook benadrukten dat bijna alle deelnemers ten minste één ondersteuningsoproep nodig hadden voor het oplossen van problemen met apparaten tijdens de onderzoeksperiode van 3 maanden19. We rapporteerden een vergelijkbare ervaring in onze studie13, hoewel officiële records van probleemoplossingsgesprekken en huisbezoeken niet werden bijgehouden.
In onze studie hebben we ons ook gericht op problemen met de gegevenskwaliteit met betrekking tot GPS-signalen. We moesten individuele blootstellingen van deelnemers in buiten- en binnen (thuis) micro-omgevingen construeren, een taak die gecompliceerd wordt door het frequente en aanhoudende verlies van signaal, vooral in binnenomgevingen, en om deze reden hebben we een algoritme voor het vullen van gegevens ontwikkeld, zoals gesuggereerd in eerdere studies20,21. Hoewel het algoritme redelijk goed presteerde, verbeterde de opname van een wi-fi ontvangen signaalsterkte-indicator, zoals verzameld door de tasker-applicatie, de prestaties van het algoritme aanzienlijk en minimaliseerde het grotendeels misclassificatie. Het nut van deze Wi-Fi ontvangen signaalsterkte-indicator is ook aangetoond in eerdere studies die zich richten op indoor lokalisatie22,23, en in combinatie met GPS-metingen kan deze indicator een geldige meting bieden van 24 uur individuele blootstelling aan buiten- en binnenmicro-omgevingen.
Ten slotte werd het hier voorgestelde protocol in het voorjaar van 2020 geïmplementeerd en getest in real-life omstandigheden, zowel bij kinderen als bij ouderen. Hoewel elke voorgestelde oplossing eenvoudig is en geen voorafgaande programmeerkennis vereist, hebben alle oplossingen samen alle belangrijke geïdentificeerde problemen aangepakt, met name door de gegevensverzameling te verbeteren en te systematiseren, het batterijverbruik te verminderen, ongewenste applicaties en smartwatch-instellingen te blokkeren en het GPS-signaal te verbeteren. De processen, zoals beschreven in het protocol, zijn echter alleen getest met een smartwatch-apparaat met Android-versie 7.1.1. Hoewel het mogelijk is dat de directe replicatie van deze processen mogelijk zal zijn met andere Android-versies, kunnen we niet uitsluiten dat sommige aanpassingen nodig zijn, en als gevolg daarvan kan de directe generaliseerbaarheid van het protocol beperkt zijn. Bovendien moet het protocol mogelijk worden aangepast om variaties in de technische specificaties van andere smartphone-apparaten weer te geven. De tijdtrigger voor gegevensverzameling kan bijvoorbeeld worden ingesteld op basis van de batterijcapaciteit van het smartwatch-apparaat of afhankelijk van de tijdresolutie die nodig is voor de verzamelde variabelen. Niettemin, zelfs als de toepassing van dit protocol op een ander smartphone-apparaat of een andere Android-versie probleemoplossing en de wijziging van sommige van de individuele stappen vereist, zullen over het algemeen vergelijkbare stappen moeten worden uitgevoerd (of moet worden bevestigd dat bepaalde stappen niet vereist zijn) tijdens het instellen van een smartwatch voordat deze aan een studiedeelnemer wordt gegeven. Het detailniveau in het protocol zorgt voor de eenvoudige aanpassing van deze oplossingen aan elk smartwatch-apparaat. Bovendien was dit werk niet bedoeld en oorspronkelijk niet ontworpen om de redenen te beoordelen die van invloed kunnen zijn op de naleving door gebruikers van draagbare apparaten tijdens de uitvoering van bevolkingsstudies. Toekomstige studies met behulp van geschikte hulpmiddelen en methodologieën zijn nodig om dit onderwerp verder te onderzoeken. Dergelijke studies kunnen het aanvullende bewijs leveren dat nodig is om de bestaande methoden voor het opnemen van draagbare apparaten in onderzoeksstudies efficiënt te verbeteren, vooral onder reële omstandigheden.
Momenteel zijn de bestaande methoden vrij beperkt en omvatten ze voornamelijk de ontwikkeling van een uitgebreid ondersteuningssysteem (initiële training, een gebruikershandleiding, een hulplijn en bezoeken ter plaatse)19. Bovendien benadrukte een eerdere studie dat in gedigitaliseerde klinische onderzoeken een aanzienlijk uitvalpercentage moet worden verwacht en dat a priori noodplannen, zoals toegang tot een bredere wervingspool voor deelnemers, vereist zijn18. De integratie van de oplossingen die in deze studie worden gepresenteerd, kan de belasting van het uitgebreide ondersteuningssysteem aanvullen en, kritischer, verminderen en tegelijkertijd de volledigheid van de gegevens en de gegevenskwaliteit verhogen. Bovendien kan, op basis van de observaties van Galarnyk et al., het zo eenvoudig mogelijk maken van het gebruik van het apparaat, verder zorgen voor naleving en het uitvalpercentage verminderen18. Ten slotte omvatten toekomstige toepassingen van sommige van deze oplossingen, met name het gebruik van apparaatautomatiseringstoepassingen, de verdere aanpassing van commerciële apparaten om mobiliteit bij ouderen of bij personen met een handicap te ondersteunen24,25, ondersteuning van vroegtijdige waarschuwingssystemen26 en zorgen voor Bluetooth- en Wi-Fi-connectiviteit in Internet of Bodies (IoB) -toepassingen27.
Samenvattend biedt dit werk een protocol dat eenvoudige en kosteneffectieve oplossingen bevat voor real-life uitdagingen die van invloed zijn op werving, naleving en gegevenskwaliteit in bevolkingsstudies met draagbare apparaten voor consumenten. Het protocol is gebaseerd op vrij beschikbare softwaretools en vereist geen voorafgaande programmeerkennis. Deze aanpak kan eenvoudig worden gerepliceerd of aangepast door gezondheidsonderzoekers die werken met draagbare apparaten op het gebied van klinisch onderzoek en volksgezondheid.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben geen belangenconflicten te melden.
Acknowledgments
De auteurs zijn alle deelnemers en hun families dankbaar, evenals het onderwijzend en administratief personeel van de deelnemende basisscholen in Cyprus en Griekenland. De studie werd gefinancierd door het LIFE-project MEDEA van de Europese Unie (LIFE16 CCA/CY/000041).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| APK Extractor | Meher | Version 4.21.08 | Application |
| Charger/Adaptor with data cable | Jiangsu Chenyang Electron Co. Ltd | C-P17 | Charger |
| Embrace application | EmbraceTech LTD | Version 1.5.4 | Application |
| LEMFO LF25 Smartwatch | Shenzhen domino Times Technology Co. Ltd | DM368 Plus | Smartwatch |
| Lock App - Smart App Locker | ANUJ TENANI | Version 4.0 | Application |
| Macrodroid-Device Automation | ArloSoft | Version 5.5.2 | Application |
| Xiaomi Redmi 6A | Xiaomi | M1804C3CG | Smartphone |
References
- Alami, H., Gagnon, M. P., Fortin, J. P. Digital health and the challenge of health systems transformation. mHealth. 3, 31 (2017).
- Dunn, J., Runge, R., Snyder, M.
- Bietz, M. J., et al. Opportunities and challenges in the use of personal health data for health research. Journal of the American Medical Informatics Association. 23, 42-48 (2016).
- Coughlin, S. S.
- Munos, B., et al. Mobile health: The power of wearables, sensors, and apps to transform clinical trials. Annals of the New York Academy of Sciences. 1375 (1), 3-18 (2016).
- Reeder, B., David, A. Health at hand: A systematic review of smart watch uses for health and wellness. Journal of Biomedical Informatics. 63, 269-276 (2016).
- Trifan, A., Oliveira, M., Oliveira, J. L. Passive sensing of health outcomes through smartphones: Systematic review of current solutions and possible limitations. JMIR mHealth and uHealth. 7 (8), 12649 (2019).
- Rodgers, M. M., Alon, G., Pai, V. M., Conroy, R. S. Wearable technologies for active living and rehabilitation: current research challenges and future opportunities. Journal of Rehabilitation and Assistive Technologies Engineering. 6, 2055668319839607 (2019).
- Huberty, J., Ehlers, D. K., Kurka, J., Ainsworth, B., Buman, M. Feasibility of three wearable sensors for 24 hour monitoring in middle-aged women. BMC Women's Health. 15, 55 (2015).
- Schall, M. C., Sesek, R. F., Cavuoto, L. A. Barriers to the adoption of wearable sensors in the workplace: A survey of occupational safety and health professionals. Human Factors. 60 (3), 351-362 (2018).
- Henriksen, A., et al. Using fitness trackers and smartwatches to measure physical activity in research: Analysis of consumer wrist-worn wearables. Journal of Medical Internet Research. 20 (3), 9157 (2018).
- Kouis, P., et al. The MEDEA childhood asthma study design for mitigation of desert dust health effects: Implementation of novel methods for assessment of air pollution exposure and lessons learned. BMC Pediatrics. 21, 13 (2021).
- Kouis, P., et al. Use of wearable sensors to assess compliance of asthmatic children in response to lockdown measures for the COVID-19 epidemic. Scientific Reports. 11, 5895 (2021).
- Arigo, D., et al. The history and future of digital health in the field of behavioral medicine. Journal of Behavioral Medicine. 42 (1), 67-83 (2019).
- Fuller, D., et al. Reliability and validity of commercially available wearable devices for measuring steps, energy expenditure, and heart rate: Systematic review. JMIR mHealth and uHealth. 8 (9), 18694 (2020).
- Majumder, S., Mondal, T., Deen, M. J. Wearable sensors for remote health monitoring. Sensors. 17 (1), 130 (2017).
- Beukenhorst, A. L., et al. Engagement and participant experiences with consumer smartwatches for health research: Longitudinal, observational feasibility study. JMIR mHealth and uHealth. 8 (1), 14368 (2020).
- Galarnyk, M., Quer, G., McLaughlin, K., Ariniello, L., Steinhubl, S. R. Usability of a wrist-worn smartwatch in a direct-to-participant randomized pragmatic clinical trial. Digital Biomarkers. 3 (3), 176-184 (2019).
- de Lima, A. L. S., et al. Large-scale wearable sensor deployment in Parkinson's patients: The Parkinson@ home study protocol. JMIR Research Protocols. 5 (3), 5990 (2016).
- Steinle, S., Reis, S., Sabel, C. E. Quantifying human exposure to air pollution-Moving from static monitoring to spatio-temporally resolved personal exposure assessment. Science of the Total Environment. 443, 184-193 (2013).
- Dias, D., Tchepel, O. Modelling of human exposure to air pollution in the urban environment: a GPS-based approach. Environmental Science and Pollution Research. 21 (5), 3558-3571 (2014).
- Chen, W., Kao, K., Chang, Y., Chang, C. An RSSI-based distributed real-time indoor positioning framework. 2018 IEEE International Conference on Applied System Invention (ICASI). , 1288-1291 (2018).
- Nagah Amr, M., El Attar, H. M., Abd El Azeem, M. H., El Badawy, H. An enhanced indoor positioning technique based on a novel received signal strength indicator distance prediction and correction model. Sensors. 21 (3), 719 (2021).
- Lancioni, G. E., et al. An upgraded smartphone-based program for leisure and communication of people with intellectual and other disabilities. Frontiers in Public Health. 6, 234 (2018).
- Lancioni, G. E., et al. People with intellectual and visual disabilities manage functional occupation via basic technology providing spatial cues and timely repetition of response-related instructions. Advances in Neurodevelopmental Disorders. 6 (1), 11-19 (2022).
- Rao, S. IoT enabled wearable device for COVID safety and emergencies. International Journal of Interactive Mobile Technologies. 3 (3), 146-154 (2021).
- Brunschwiler, T., et al. Internet of the body-Wearable monitoring and coaching. 2019 Global IoT Summit (GIoTS). , 1-6 (2019).
