إعداد الأجهزة الاستهلاكية القابلة للارتداء للتعرض والمراقبة الصحية في الدراسات السكانية
Summary
يتم استخدام الساعات الذكية التجارية المجهزة بأجهزة استشعار يمكن ارتداؤها بشكل متزايد في الدراسات السكانية. ومع ذلك ، غالبا ما تكون فائدتها مقيدة بمدة البطارية المحدودة وسعة الذاكرة وجودة البيانات. يقدم هذا التقرير أمثلة على الحلول الفعالة من حيث التكلفة للتحديات التقنية الواقعية التي تمت مواجهتها أثناء الدراسات التي شملت الأطفال المصابين بالربو ومرضى القلب المسنين.
Abstract
تسمح أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء ، والتي غالبا ما تكون مضمنة في الساعات الذكية التجارية ، بإجراء قياسات صحية مستمرة وغير جراحية وتقييم التعرض في الدراسات السريرية. ومع ذلك ، فإن التطبيق الواقعي لهذه التقنيات في الدراسات التي تشمل عددا كبيرا من المشاركين لفترة مراقبة كبيرة قد تعوقه العديد من التحديات العملية.
في هذه الدراسة ، نقدم بروتوكولا معدلا من دراسة تدخل سابقة للتخفيف من الآثار الصحية الناجمة عن العواصف الترابية الصحراوية. شملت الدراسة مجموعتين سكانيتين متميزتين: الأطفال المصابين بالربو الذين تتراوح أعمارهم بين 6-11 سنة والمرضى المسنين الذين يعانون من الرجفان الأذيني (AF). تم تجهيز كلتا المجموعتين بساعة ذكية لتقييم النشاط البدني (باستخدام جهاز مراقبة معدل ضربات القلب وعداد الخطى ومقياس التسارع) والموقع (باستخدام إشارات GPS لتحديد موقع الأفراد في البيئات الدقيقة الداخلية “في المنزل” أو في الهواء الطلق). طلب من المشاركين ارتداء الساعة الذكية المزودة بتطبيق لجمع البيانات على أساس يومي ، وتم نقل البيانات عبر شبكة لاسلكية إلى منصة جمع بيانات مدارة مركزيا لتقييم الامتثال في الوقت الفعلي تقريبا.
على مدى 26 شهرا ، شارك أكثر من 250 طفلا و 50 مريضا يعانون من الرجفان الأذيني في الدراسة المذكورة أعلاه. وشملت التحديات التقنية الرئيسية التي تم تحديدها تقييد الوصول إلى ميزات الساعات الذكية القياسية، مثل الألعاب، ومتصفح الإنترنت، والكاميرا، وتطبيقات التسجيل الصوتي، والقضايا التقنية، مثل فقدان إشارة GPS، خاصة في البيئات الداخلية، وإعدادات الساعات الذكية الداخلية التي تتداخل مع تطبيق جمع البيانات.
الهدف من هذا البروتوكول هو توضيح كيف أن استخدام خزائن التطبيقات المتاحة للجمهور وتطبيقات أتمتة الأجهزة جعل من الممكن معالجة معظم هذه التحديات بطريقة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة. بالإضافة إلى ذلك ، أدى تضمين مؤشر قوة إشارة استقبال Wi-Fi إلى تحسين التوطين الداخلي بشكل كبير وتقليل التصنيف الخاطئ لإشارة GPS إلى حد كبير. أدى تنفيذ هذه البروتوكولات أثناء بدء دراسة التدخل هذه في ربيع عام 2020 إلى نتائج محسنة بشكل كبير من حيث اكتمال البيانات وجودة البيانات.
Introduction
تتيح تطبيقات تكنولوجيا الصحة الرقمية وأجهزة الاستشعار القابلة للارتداء مراقبة المريض غير الغازية والفعالة من حيث التكلفة في كل من الرعاية الصحية والمنزل1. في الوقت نفسه ، فإن الكمية الكبيرة من البيانات التي تم جمعها وتوافر المنصات التحليلية القائمة على الأجهزة القابلة للارتداء تمكن من تطوير خوارزميات للتنبؤ الآلي بالأحداث الصحية والوقاية منها والتدخل لمجموعة واسعة من الأمراض الحادة والمزمنة2. كما يتم استخدام أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء المتاحة تجاريا ، والتي تستخدم بشكل أساسي لتتبع اللياقة البدنية ، بشكل متزايد من قبل المهنيين الطبيين في أبحاث الصحة العامة وتمثل أداة واعدة لجمع البيانات متعدد الوسائط والمستمر في ظل ظروف الحياة الواقعية3. والأهم من ذلك ، أن جمع البيانات غير المتحيز من أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء يسمح للباحثين بالتغلب على تحديات تحيز التذكر التي تميز طرق جمع البيانات التقليدية مثل المقابلات واليوميات4.
ومع ذلك ، لأغراض التجارب السريرية أو الدراسات السكانية الأخرى ، تعد دقة البيانات وموثوقيتها وسلامتها ضرورية. بالإضافة إلى ذلك ، قد تتأثر مصداقية البيانات التي تم جمعها أيضا بالعديد من المعلمات الأخرى ، مثل قابلية تطبيق الفئة العمرية بالإضافة إلى سعة الذاكرة وكفاءة الطاقة للجهاز5. أكدت المراجعات المنهجية الحديثة للدراسات المختبرية والميدانية مع أعداد محدودة من المشاركين بشكل عام قابلية تطبيق الساعات الذكية التجارية للنشاط ومعدل ضربات القلب والنوبات ومراقبة السلوك ، على الرغم من أن المراجعات أظهرت أيضا ضعف الملاءمة للمستخدمين المسنين ، بالإضافة إلى قيود البطارية والذاكرة وجودة البيانات 6,7 . قد يتم تضخيم هذه القيود بشكل أكبر في الدراسات السكانية الأكبر في ظل ظروف الحياة الواقعية حيث تلعب معلمات إضافية مثل اتصال الإنترنت غير المتسق وراحة الجهاز والاستخدام غير الصحيحللساعة الذكية دورا 8. على وجه التحديد ، يعد المظهر والإزعاج عوائق كبيرة أمام ارتداء أجهزة الاستشعار يوميا9 ، في حين أن المخاوف المتعلقة بقضايا الخصوصية والسرية قد تؤثر على التوظيف في الدراسات التي تتضمن أجهزة استشعار يمكن ارتداؤها10. فيما يتعلق بإمكانية تطبيق الساعات الذكية التجارية وأجهزة تتبع اللياقة البدنية لقياس النشاط البدني في الدراسات البحثية ، اقترحت دراسة حديثة أجراها Henriksen et al. أن اختيار جهاز مناسب لدراسة معينة لا ينبغي أن يعتمد فقط على أجهزة الاستشعار المدمجة المتاحة بل يجب أن يأخذ في الاعتبار أيضا التحقق من الصحة والاستخدام السابق في البحث ، المظهر وعمر البطارية والمتانة ومقاومة الماء والاتصال وسهولة الاستخدام11.
لأغراض هذه الدراسة ، نقدم بروتوكولا لتحسين التحديات التي تمت مواجهتها خلال مشروع LIFE MEDEA ، وهي دراسة تدخلية للتخفيف من الآثار الصحية للعواصف الترابية الصحراوية12. شملت الدراسة مجموعتين سكانيتين متميزتين: الأطفال المصابين بالربو الذين تتراوح أعمارهم بين 6-11 سنة والمرضى المسنين الذين يعانون من الرجفان الأذيني (AF). تم تجهيز كلتا المجموعتين بساعة ذكية تجارية لتقييم النشاط البدني (باستخدام جهاز مراقبة معدل ضربات القلب وعداد الخطى ومقياس التسارع) والموقع (باستخدام إشارات GPS لتحديد موقع الأفراد في البيئات الدقيقة الداخلية “في المنزل” أو في الهواء الطلق). طلب من المشاركين ارتداء الساعة الذكية يوميا ، وتم نقل البيانات عبر شبكة لاسلكية إلى منصة جمع بيانات مدارة مركزيا عبر تطبيق جمع البيانات لتقييم الامتثال في الوقت الفعلي تقريبا. تم توفير تفاصيل إضافية حول الساعة الذكية وإعداد النظام في دراسة سابقة13. خلال السنة الأولى من تنفيذ المشروع ، ظهرت العديد من التحديات التقنية والواقعية المتعلقة بالجهاز ، والتي أثرت على التوظيف ، وامتثال المشاركين في ارتداء الجهاز يوميا ، واكتمال البيانات التي تم جمعها. كانت بعض التحديات خاصة بالسكان ، مثل مطالبة مديري المدارس والعديد من الآباء بأن الأطفال الذين يرتدون الساعات الذكية يجب ألا يتمكنوا من الوصول إلى ميزات الساعات الذكية القياسية ، مثل الألعاب ومتصفح الإنترنت والكاميرا وتطبيقات التسجيل الصوتي. كانت التحديات الأخرى تقنية بطبيعتها ، مثل فقدان إشارة GPS ، خاصة في البيئات الداخلية ، وإعدادات الساعة الذكية الداخلية التي تتداخل مع تطبيق جمع البيانات. ويرد في الجدول 1 عرض عام مفصل للتحديات الرئيسية التي تم تحديدها بالإضافة إلى وصف موجز لآثارها وحلولها.
في هذه الدراسة ، نقترح حلولا بسيطة وفعالة من حيث التكلفة وجاهزة لتحسين امتثال المستخدم وجودة البيانات واكتمال البيانات في الدراسات السكانية التي تستخدم أجهزة استشعار يمكن ارتداؤها وتوفير البروتوكولات ذات الصلة. بالإضافة إلى ذلك ، نوضح تحسينات اكتمال البيانات من تنفيذ هذه البروتوكولات باستخدام نتائج تمثيلية من الدراسة13.
Protocol
Representative Results
Discussion
تعد أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء أدوات مفيدة تسمح بالمراقبة المستمرة وغير الغازية للمعايير الصحية وسلوك المريض. توفر الساعات الذكية التجارية، المجهزة بمجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار، بديلا واعدا لطرق جمع البيانات التقليدية، ومن المتوقع أن يرتفع استخدامها في البحوث السريرية وأب?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويعرب أصحاب البلاغ عن امتنانهم لجميع المشاركين وأسرهم، وكذلك للمدرسين والموظفين الإداريين في المدارس الابتدائية المشاركة في قبرص واليونان. تم تمويل الدراسة من قبل مشروع الاتحاد الأوروبي LIFE MEDEA (LIFE16 CCA / CY / 000041).
Materials
| 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 |
Referências
- 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. Wearables and the medical revolution. Personalized Medicine. 15 (5), 429-448 (2018).
- 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. Recall bias in epidemiologic studies. Journal of Clinical Epidemiology. 43 (1), 87-91 (1990).
- 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).
