Configurazione di dispositivi indossabili di consumo per l'esposizione e il monitoraggio della salute negli studi di popolazione
Summary
Gli smartwatch commerciali dotati di sensori indossabili vengono sempre più utilizzati negli studi sulla popolazione. Tuttavia, la loro utilità è spesso limitata dalla durata limitata della batteria, dalla capacità di memoria e dalla qualità dei dati. Questo rapporto fornisce esempi di soluzioni economiche alle sfide tecniche della vita reale incontrate durante gli studi che coinvolgono bambini asmatici e pazienti cardiaci anziani.
Abstract
I sensori indossabili, che sono spesso incorporati negli smartwatch commerciali, consentono misurazioni continue e non invasive della salute e valutazioni dell’esposizione negli studi clinici. Tuttavia, l’applicazione reale di queste tecnologie in studi che coinvolgono un gran numero di partecipanti per un periodo di osservazione significativo può essere ostacolata da diverse sfide pratiche.
In questo studio, presentiamo un protocollo modificato da un precedente studio di intervento per la mitigazione degli effetti sulla salute delle tempeste di polvere del deserto. Lo studio ha coinvolto due distinti gruppi di popolazione: bambini asmatici di età compresa tra 6 e 11 anni e pazienti anziani con fibrillazione atriale (FA). Entrambi i gruppi sono stati dotati di uno smartwatch per la valutazione dell’attività fisica (utilizzando un cardiofrequenzimetro, un contapassi e un accelerometro) e della posizione (utilizzando i segnali GPS per localizzare le persone in microambienti interni “a casa” o all’aperto). Ai partecipanti è stato richiesto di indossare lo smartwatch dotato di un’applicazione di raccolta dati su base giornaliera e i dati sono stati trasmessi tramite una rete wireless a una piattaforma di raccolta dati amministrata centralmente per la valutazione quasi in tempo reale della conformità.
Per un periodo di 26 mesi, più di 250 bambini e 50 pazienti con fibrillazione atriale hanno partecipato al suddetto studio. Le principali sfide tecniche identificate includevano la limitazione dell’accesso alle funzionalità standard degli smartwatch, come giochi, browser Internet, fotocamera e applicazioni di registrazione audio, problemi tecnici, come la perdita del segnale GPS, specialmente in ambienti interni, e le impostazioni interne dello smartwatch che interferivano con l’applicazione di raccolta dati.
Lo scopo di questo protocollo è dimostrare come l’uso di armadietti delle applicazioni e applicazioni di automazione dei dispositivi disponibili al pubblico abbia permesso di affrontare la maggior parte di queste sfide in modo semplice ed economico. Inoltre, l’inclusione di un indicatore di potenza del segnale ricevuto Wi-Fi ha migliorato significativamente la localizzazione interna e ridotto al minimo l’errata classificazione del segnale GPS. L’implementazione di questi protocolli durante il lancio di questo studio di intervento nella primavera del 2020 ha portato a risultati significativamente migliori in termini di completezza e qualità dei dati.
Introduction
Le applicazioni tecnologiche digitali per la salute e i sensori indossabili consentono un monitoraggio dei pazienti non invasivo ed economico sia in ambito sanitario che domiciliare1. Allo stesso tempo, la grande quantità di dati raccolti e la disponibilità di piattaforme analitiche basate su dispositivi indossabili consentono lo sviluppo di algoritmi per la previsione automatizzata degli eventi sanitari, la prevenzione e l’intervento per una vasta gamma di malattie acute e croniche2. I sensori indossabili disponibili in commercio, utilizzati principalmente per il monitoraggio del fitness, sono sempre più utilizzati dai professionisti medici nella ricerca sulla salute pubblica e rappresentano uno strumento promettente per la raccolta di dati multimodale e continua in condizioni di vita reale3. Ancora più importante, tuttavia, la raccolta imparziale dei dati dai sensori indossabili consente ai ricercatori di superare le sfide della distorsione del richiamo che caratterizzano i metodi tradizionali di raccolta dei dati come interviste e diari4.
Tuttavia, ai fini di studi clinici o altri studi di popolazione, l’accuratezza, l’affidabilità e l’integrità dei dati sono essenziali. Inoltre, la credibilità dei dati raccolti può anche essere influenzata da diversi altri parametri, come l’applicabilità della fascia di età, nonché la capacità di memoria e l’efficienza energetica del dispositivo5. Recenti revisioni sistematiche di studi di laboratorio e sul campo con un numero limitato di partecipanti hanno generalmente confermato l’applicabilità degli smartwatch commerciali per l’attività, la frequenza cardiaca, le convulsioni e il monitoraggio del comportamento, sebbene le revisioni abbiano anche dimostrato scarsa idoneità per gli utenti anziani, nonché limitazioni di batteria, memoria e qualità dei dati 6,7 . Queste limitazioni possono essere ulteriormente amplificate in studi di popolazione più ampi in condizioni di vita reale in cui entrano in gioco parametri aggiuntivi come connettività Internet incoerente, comfort del dispositivo e uso scorretto dello smartwatch8. In particolare, l’aspetto e l’inconveniente sono ostacoli significativi all’uso quotidiano dei sensori9, mentre le preoccupazioni relative alla privacy e alla riservatezza possono influire sul reclutamento negli studi che coinvolgono sensori indossabili10. Per quanto riguarda l’applicabilità degli smartwatch commerciali e dei fitness tracker per misurare l’attività fisica negli studi di ricerca, un recente studio di Henriksen et al. ha suggerito che la selezione di un dispositivo appropriato per un particolare studio non dovrebbe essere basata solo sui sensori incorporati disponibili, ma piuttosto tenere conto anche della convalida e dell’uso precedente nella ricerca, Aspetto, durata della batteria, robustezza, resistenza all’acqua, connettività e usabilità11.
Ai fini di questo studio, presentiamo un protocollo per migliorare le sfide incontrate durante il progetto LIFE MEDEA, uno studio di intervento per la mitigazione degli effetti sulla salute delle tempeste di polvere del deserto12. Lo studio ha coinvolto due distinti gruppi di popolazione: bambini asmatici di età compresa tra 6 e 11 anni e pazienti anziani con fibrillazione atriale (FA). Entrambi i gruppi sono stati dotati di uno smartwatch commerciale per la valutazione dell’attività fisica (utilizzando un cardiofrequenzimetro, un contapassi e un accelerometro) e della posizione (utilizzando i segnali GPS per localizzare le persone in microambienti interni “domestici” o esterni). Ai partecipanti è stato richiesto di indossare lo smartwatch ogni giorno e i dati sono stati trasmessi tramite una rete wireless a una piattaforma di raccolta dati amministrata centralmente tramite l’applicazione di raccolta dati per la valutazione quasi in tempo reale della conformità. Ulteriori dettagli sullo smartwatch e sulla configurazione del sistema sono forniti in uno studio precedente13. Durante il primo anno di implementazione del progetto, sono emerse diverse sfide tecniche e reali relative al dispositivo, che hanno influenzato il reclutamento, la conformità dei partecipanti a indossare il dispositivo quotidianamente e la completezza dei dati raccolti. Alcune sfide erano specifiche della popolazione, come il requisito degli amministratori scolastici e di molti genitori che i bambini che indossano gli smartwatch non dovrebbero avere accesso alle funzionalità standard dello smartwatch, come giochi, browser Internet, fotocamera e applicazioni di registrazione audio. Altre sfide erano di natura tecnica, come la perdita del segnale GPS, specialmente negli ambienti interni, e le impostazioni interne dello smartwatch che interferivano con l’applicazione di raccolta dati. Una panoramica dettagliata delle principali sfide individuate e una breve descrizione delle loro implicazioni e soluzioni sono presentate nella tabella 1.
In questo studio, suggeriamo soluzioni semplici, economiche e pronte all’uso per migliorare la conformità degli utenti, la qualità dei dati e la completezza dei dati negli studi sulla popolazione che utilizzano sensori indossabili e fornire i protocolli pertinenti. Inoltre, dimostriamo i miglioramenti della completezza dei dati derivanti dall’implementazione di tali protocolli utilizzando risultati rappresentativi dello studio13.
Protocol
Representative Results
Discussion
I sensori indossabili sono strumenti utili che consentono il monitoraggio continuo e non invasivo dei parametri di salute e del comportamento del paziente. Gli smartwatch commerciali, dotati di una varietà di sensori, forniscono un’alternativa promettente ai tradizionali metodi di raccolta dei dati e il loro uso nella ricerca clinica e sulla salute pubblica dovrebbe aumentare solo a causa della maggiore varietà e qualità dei sensori integrati, di partnership accademiche-industriali più forti e della riduzione dei pre…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori sono grati a tutti i partecipanti e alle loro famiglie, nonché al personale docente e amministrativo delle scuole primarie partecipanti a Cipro e in Grecia. Lo studio è stato finanziato dal progetto LIFE MEDEA dell’Unione europea (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 |
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