Configuração de Dispositivos Vestíveis de Consumo para Exposição e Monitoramento da Saúde em Estudos Populacionais

Summary

Smartwatches comerciais equipados com sensores vestíveis estão sendo cada vez mais usados em estudos populacionais. No entanto, sua utilidade é muitas vezes limitada por sua duração limitada da bateria, capacidade de memória e qualidade de dados. Este relatório fornece exemplos de soluções econômicas para os desafios técnicos da vida real encontrados durante estudos envolvendo crianças asmáticas e pacientes cardíacos idosos.

Abstract

Os sensores vestíveis, que muitas vezes são incorporados em smartwatches comerciais, permitem medições de saúde contínuas e não invasivas e avaliações de exposição em estudos clínicos. No entanto, a aplicação na vida real dessas tecnologias em estudos envolvendo um grande número de participantes por um período de observação significativo pode ser dificultada por vários desafios práticos.

Neste estudo, apresentamos um protocolo modificado de um estudo de intervenção anterior para a mitigação dos efeitos na saúde de tempestades de poeira no deserto. O estudo envolveu dois grupos populacionais distintos: crianças asmáticas de 6 a 11 anos e idosos com fibrilação atrial (FA). Ambos os grupos foram equipados com um smartwatch para a avaliação da atividade física (usando um monitor de frequência cardíaca, pedômetro e acelerômetro) e localização (usando sinais de GPS para localizar indivíduos em microambientes internos “em casa” ou ao ar livre). Os participantes foram obrigados a usar o smartwatch equipado com um aplicativo de coleta de dados diariamente, e os dados foram transmitidos através de uma rede sem fio para uma plataforma de coleta de dados administrada centralmente para a avaliação quase em tempo real da conformidade.

Durante um período de 26 meses, mais de 250 crianças e 50 pacientes com FA participaram do estudo supracitado. Os principais desafios técnicos identificados incluíram restringir o acesso a recursos padrão do smartwatch, como jogos, navegador de internet, câmera e aplicativos de gravação de áudio, problemas técnicos, como perda de sinal GPS, especialmente em ambientes internos, e as configurações internas do smartwatch interferindo no aplicativo de coleta de dados.

O objetivo deste protocolo é demonstrar como o uso de armários de aplicativos disponíveis publicamente e aplicativos de automação de dispositivos tornou possível enfrentar a maioria desses desafios de maneira simples e econômica. Além disso, a inclusão de um indicador de intensidade de sinal recebido por Wi-Fi melhorou significativamente a localização interna e minimizou em grande parte a classificação incorreta do sinal GPS. A implementação destes protocolos durante a implementação deste estudo de intervenção na primavera de 2020 levou a resultados significativamente melhores em termos de completude e qualidade dos dados.

Introduction

As aplicações de tecnologia de saúde digital e os sensores vestíveis permitem o monitoramento não invasivo e econômico do paciente, tanto em ambientes de saúde quanto domiciliares¹. Ao mesmo tempo, a grande quantidade de dados coletados e a disponibilidade de plataformas analíticas baseadas em wearables permitem o desenvolvimento de algoritmos para previsão, prevenção e intervenção automatizada de eventos de saúde para uma ampla gama de doenças agudas e crônicas². Os sensores vestíveis comercialmente disponíveis, usados principalmente para rastreamento de condicionamento físico, também estão sendo cada vez mais utilizados por profissionais médicos em pesquisas em saúde pública e representam uma ferramenta promissora para a coleta de dados multimodal e contínua em condições da vida real³. Mais importante, porém, a coleta imparcial de dados de sensores wearables permite que os pesquisadores superem os desafios do viés de recordação que caracterizam os métodos tradicionais de coleta de dados, como entrevistas e diários⁴.

No entanto, para fins de ensaios clínicos ou outros estudos populacionais, a precisão, confiabilidade e integridade dos dados são essenciais. Além disso, a credibilidade dos dados coletados também pode ser afetada por vários outros parâmetros, como a aplicabilidade por faixa etária, bem como a capacidade de memória e a eficiência energética do dispositivo⁵. Revisões sistemáticas recentes de estudos laboratoriais e de campo com número limitado de participantes geralmente confirmaram a aplicabilidade de smartwatches comerciais para monitoramento de atividade, frequência cardíaca, convulsões e comportamento, embora as revisões também tenham demonstrado baixa adequação para usuários idosos, bem como limitações de bateria, memória e qualidade de dados ^6,7 . Essas limitações podem ser ainda mais amplificadas em estudos populacionais maiores sob condições da vida real, onde parâmetros adicionais, como conectividade inconsistente com a Internet, conforto do dispositivo e uso incorreto de smartwatches, entram em jogo⁸. Especificamente, a aparência e a inconveniência são barreiras significativas ao uso diário de sensores⁹, enquanto preocupações relacionadas a questões de privacidade e confidencialidade podem afetar o recrutamento em estudos envolvendo sensores vestíveis¹⁰. No que diz respeito à aplicabilidade de smartwatches comerciais e rastreadores de fitness para medir a atividade física em estudos de investigação, um estudo recente de Henriksen et al. sugeriu que a seleção de um dispositivo apropriado para um determinado estudo não deve apenas basear-se nos sensores incorporados disponíveis, mas também ter em conta a validação e a utilização anterior na investigação, aparência, duração da bateria, robustez, resistência à água, conectividade e usabilidade¹¹.

Para os fins deste estudo, apresentamos um protocolo para melhorar os desafios encontrados durante o projeto LIFE MEDEA, um estudo de intervenção para a mitigação dos efeitos na saúde de tempestades de poeira no deserto¹². O estudo envolveu dois grupos populacionais distintos: crianças asmáticas de 6 a 11 anos e idosos com fibrilação atrial (FA). Ambos os grupos foram equipados com um smartwatch comercial para a avaliação da atividade física (usando um monitor de frequência cardíaca, pedômetro e acelerômetro) e localização (usando sinais de GPS para localizar indivíduos em ambientes internos “em casa” ou ao ar livre). Os participantes foram obrigados a usar o smartwatch diariamente, e os dados foram transmitidos através de uma rede sem fio para uma plataforma de coleta de dados administrada centralmente através do aplicativo de coleta de dados para a avaliação quase em tempo real da conformidade. Detalhes adicionais sobre o smartwatch e a configuração do sistema são fornecidos em um estudo anterior¹³. Durante o primeiro ano de implementação do projeto, surgiram vários desafios técnicos e da vida real relacionados ao dispositivo, que afetaram o recrutamento, a conformidade dos participantes em usar o dispositivo diariamente e a integridade dos dados coletados. Alguns desafios eram específicos da população, como a exigência dos administradores escolares e de muitos pais de que as crianças que usam os smartwatches não tenham acesso aos recursos padrão do smartwatch, como jogos, navegador de internet, câmera e aplicativos de gravação de áudio. Outros desafios foram de natureza técnica, como a perda de sinal de GPS, especialmente em ambientes internos, e as configurações internas do smartwatch interferindo no aplicativo de coleta de dados. Uma visão detalhada dos principais desafios identificados, bem como uma breve descrição de suas implicações e soluções, são apresentadas na Tabela 1.

Neste estudo, sugerimos soluções simples, econômicas e prontas para uso para melhorar a conformidade do usuário, a qualidade dos dados e a completude dos dados em estudos populacionais que empregam sensores vestíveis e fornecer os protocolos relevantes. Além disso, demonstramos as melhorias na completude dos dados a partir da implementação de tais protocolos utilizando resultados representativos do estudo¹³.

Protocol

As aprovações administrativas e éticas foram obtidas do Ministério da Saúde de Chipre (YY5.34.01.7.6E) e do Comité Nacional de Bioética de Chipre (ΕΕΒΚ/ΕΠ/2016.01.23). Os pacientes com fibrilação atrial e os responsáveis pelas crianças asmáticas assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido antes da participação no estudo. 1. Armários de aplicativos e aplicativos de automação de dispositivos NOTA: Armários de aplicativ…

Representative Results

O protocolo descreve soluções simples e econômicas para desafios da vida real que afetam o recrutamento, a conformidade e a qualidade dos dados em estudos populacionais que empregam sensores vestíveis. As etapas descritas aqui permitiram a configuração bem-sucedida de um dispositivo vestível de consumo para exposição e monitoramento da saúde em um grande estudo populacional envolvendo crianças com asma e adultos com fibrilação atrial. A Figura 6 fornece uma visão geral gráfica…

Discussion

Os sensores vestíveis são ferramentas úteis que permitem o monitoramento contínuo e não invasivo dos parâmetros de saúde e do comportamento do paciente. Os smartwatches comerciais, equipados com uma variedade de sensores, fornecem uma alternativa promissora aos métodos tradicionais de coleta de dados, e seu uso em pesquisas clínicas e de saúde pública só deve aumentar como resultado do aumento da variedade e da qualidade dos sensores embutidos, parcerias acadêmico-industriais mais fortes e reduções nos pre…

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