John A Batsis

1 Secția de medicină internă generală, Centrul Medical Dartmouth-Hitchcock, Statele Unite ale Americii

2 Școala de medicină Geisel din Dartmouth și Institutul Dartmouth pentru politici de sănătate și practică clinică, Statele Unite ale Americii

3 Centre Dartmouth for Health and Aging, Dartmouth College, Statele Unite ale Americii

4 Centrul de cercetare pentru promovarea sănătății la Dartmouth, Statele Unite ale Americii

5 Secțiunea Weight & Wellness, Centrul Medical Dartmouth-Hitchcock, Statele Unite ale Americii

Alexandra B Zagaria

2 Școala de medicină Geisel din Dartmouth și Institutul Dartmouth pentru politici de sănătate și practică clinică, Statele Unite ale Americii

3 Centre Dartmouth for Health and Aging, Dartmouth College, Statele Unite ale Americii

Ryan J Halter

6 Thayer School of Engineering, Dartmouth College, Statele Unite ale Americii

7 Departamentul de Chirurgie, Școala de Medicină Geisel, Colegiul Dartmouth, Statele Unite ale Americii

George G Boateng

6 Thayer School of Engineering, Dartmouth College, Statele Unite ale Americii

8 Departamentul de Informatică, Colegiul Dartmouth, Statele Unite ale Americii

Patrick Proctor

6 Thayer School of Engineering, Dartmouth College, Statele Unite ale Americii

8 Departamentul de Informatică, Colegiul Dartmouth, Statele Unite ale Americii

Stephen J Bartels

2 Școala de medicină Geisel din Dartmouth și Institutul Dartmouth pentru politici de sănătate și practică clinică, Statele Unite ale Americii

3 Centre Dartmouth for Health and Aging, Dartmouth College, Statele Unite ale Americii

4 Centrul de cercetare pentru promovarea sănătății la Dartmouth, Statele Unite ale Americii

David Kotz

8 Departamentul de Informatică, Colegiul Dartmouth, Statele Unite ale Americii

Scurt rezumat

fundal

Obezitatea la adulții în vârstă este o preocupare semnificativă pentru sănătatea publică. Se știe că intervențiile de scădere în greutate îmbunătățesc funcția fizică, dar riscă dezvoltarea sarcopeniei. Dispozitivele mobile de sănătate au potențialul de a spori intervențiile existente și, dacă sunt proiectate în consecință, ar putea îmbunătăți activitatea fizică și forța în intervențiile de activitate fizică de rutină.

Metode și rezultate

Vă prezentăm Amulet, un dispozitiv mobil de sănătate care are capacitatea de a implica pacienții în activitate fizică. Scopul acestui articol este de a discuta despre dezvoltarea aplicațiilor care sunt adaptate adulților în vârstă cu obezitate, cu intenția de a se angaja și de a-și îmbunătăți sănătatea.

Concluzii

Folosind o abordare științifică în echipă, Amulet are potențialul, ca dispozitiv de sănătate mobil open-source, de a adapta intervențiile de activitate la adulții mai în vârstă.

Introducere

Epidemia de obezitate din Statele Unite se extinde la adulții cu vârsta peste 60 de ani, cu peste 37% clasificați ca având obezitate. 1 Consecințele obezității au fost bine stabilite și se extind dincolo de riscul cardiometabolic 2 și malignitate. 3 Adulții în vârstă prezintă un risc ridicat de cădere 4 și pot dezvolta tulburări care duc la pierderea independenței. 5 Pierderea intenționată în greutate poate îmbunătăți funcția fizică și calitatea vieții. Cu toate acestea, implementarea programelor de gestionare a comportamentului pentru obezitate în mediile de îngrijire primară sunt dificile din punct de vedere logistic din cauza infrastructurilor ocupate, cu resurse limitate. 7.8

Sănătatea mobilă (mHealth) și tehnologiile senzorilor la distanță sunt extrem de promițătoare ca adjuvant la intervențiile de schimbare a comportamentului în sănătate. Intervențiile de schimbare a comportamentului în sănătate, mărite de mHealth, pot include, de asemenea, feedback automat asincron, continuu, pentru a sprijini pacienții în realizarea propriilor lor obiective personalizate. 9-13 Un astfel de feedback implică pacienții prin furnizarea de cunoștințe, perspectivă și motivație în atingerea obiectivelor nutriționale, de fitness sau de altă natură, prin promovarea autogestionării bolii. Apariția dispozitivelor și platformelor mHealth oferă un mecanism pentru intervențiile serviciilor de sănătate și pentru ca cercetătorii să valideze, să evalueze și să evalueze utilizarea acestora cu participanții care altfel s-au luptat cu modalitățile terapeutice convenționale în atingerea obiectivelor lor individualizate.

O barieră majoră este utilizarea tehnologiei pentru populația țintă. 14 Angajarea unei strategii de proiectare bazate pe utilizator, bazată pe transdisciplină, ajută la asigurarea faptului că tehnologia poate satisface nevoile și preferințele specifice ale populației țintă. O populație deseori ignorată sunt adulții în vârstă, care sunt consumatorii de tehnologie cu cea mai rapidă creștere. 15 În acest exemplu, ne concentrăm pe adulții vârstnici cu obezitate. O astfel de abordare promovează eficacitatea dispozitivului sau instrumentului care poate integra clinicieni, cercetători, experți în utilizare, ingineri și informaticieni pentru a dezvolta, valida și implementa în mod eficient intervenții mHealth vizate. Prin integrarea diferitelor abordări și puncte de vedere științifice, există potențialul de a rezolva probleme complexe cu mai multe fațete în cercetarea mHealth și de a maximiza utilizabilitatea, implementarea și rezultatele eficacității în cadrul clinic de rutină. Scopul acestui raport este de a descrie modul în care îngrijirea transdisciplinară poate aborda în mod specific provocările clinice ale obezității și sarcopeniei la adulții în vârstă.

Amuleta ca dispozitiv mHealth

În schimb, dispozitivele comerciale precum Apple Watch sau ceasul inteligent Android Wear au o durată de viață a bateriei limitată substanțial atunci când rulează mai multe aplicații, în special în timpul colectării de date continue de pe dispozitive și senzori interni și externi. Dispozitive precum Fitbit sau Jawbone utilizează software și algoritmi proprietari care împiedică cercetătorii externi să efectueze teste de validitate și fiabilitate. Aceste limitări fac ca aceste dispozitive să fie puțin adecvate pentru dezvoltarea de aplicații noi în setări de cercetare sau pentru adaptarea lor la populații specifice. Capacitatea open-source a Amulet permite grupului nostru de cercetare să creeze și să dezvolte aplicații specifice pentru utilizare în studiile comportamentale pentru adulți în vârstă. Acest lucru este deosebit de util în dezvoltarea pilotului de cercetare a aplicațiilor specifice pacientului. Dacă sunt create și desfășurate cu succes, ele pot fi ulterior adaptate la alte populații și rafinate în consecință.

Dispozitive precum ActiGraph, care este un dispozitiv purtat la șold sau la încheietura mâinii, este adesea folosit pentru a colecta date despre pași și activitate de la participanții la cercetare. 17 ActiGraph colectează date brute de accelerometrie care necesită extragere și procesare offline folosind software proprietar. Prin urmare, ActiGraph nu poate urmări pașii și informațiile despre activitatea fizică în timp real și nu poate oferi feedback în timp real subiecților; cu Amulet, acest feedback în timp real este un aspect cheie al planului nostru de intervenție pentru obezitate. De asemenea, ActiGraph nu poate fi modificat de cercetători pentru a efectua analize în timp real ale datelor și, eventual, pentru a construi o anumită informație în acest dispozitiv.

Alții au dezvoltat algoritmi eficienți din punct de vedere al calculului folosind accelerometre tri-axiale (pe care le numesc Wockets) pentru a clasifica patru categorii de activități plasate la gleznă și încheietura mâinii: circulație, ciclism, sedentar și alte activități. 18 La fel ca în ActiGraph, feedback-ul în timp real nu este furnizat. De asemenea, activitatea lor s-a axat pe clasificarea grupurilor de activități fără a urmări durata timpului implicat în astfel de activități. Important, însă, plasarea dispozitivelor pe încheietura mâinii este mai probabil să îmbunătățească respectarea timpului de uzură, ceea ce este important pentru un sistem cu scopul de a îmbunătăți activitatea fizică în rândul adulților în vârstă. 18

Obiectivul nostru general este de a dezvolta o aplicație pentru integrarea într-o intervenție de wellness cu mai multe componente, de 6 luni, adaptată nevoilor și capacităților specifice adulților vârstnici cu obezitate. Componenta de activitate fizică a acestui program angajează participanții la un program de activitate aerobă de 150 de minute pe săptămână, în plus față de două sesiuni de exerciții de rezistență de 45 până la 60 de minute. 19.20 În aplicarea principiilor îngrijirii transdisciplinare pentru creșterea schimbării comportamentului în sănătate, grupul nostru a creat trei aplicații unice pentru a monitoriza eforturile de activitate fizică ale participanților și pentru a oferi feedback: 1) un pedometru care să numere pașii și să măsoare distanța parcursă; 2) un monitor de activitate pentru tipul și durata activității; și 3) un program interactiv de monitorizare a forței extremităților superioare și inferioare. Fiecare aplicație oferă feedback sincron și asincron utilizatorilor prin mesaje pre-programate și mesaje derivate din obiective.

De ce amuleta la o populație adultă mai în vârstă?

Adulții mai în vârstă sunt grupul de utilizatori mHealth în creștere rapidă, totuși este un grup în care există percepții că utilizarea tehnologiilor noi poate fi problematică. 21 Probleme semnificative vizuale-senzoriale, dexteritate și procesare cognitivă sunt observate la această populație, care conduc, de asemenea, la probleme potențiale de utilizare, care nu pot fi neapărat problematice la grupele de vârstă mai mici. Amuleta open-source oferă o oportunitate de a adapta designul hardware și software pentru utilizatorul final. Deși Amulet și aplicațiile noastre sunt încă prototipuri, procesul de proiectare pentru un grup vulnerabil, cu risc ridicat, a oferit echipei noastre de dezvoltare o oportunitate de a învăța și de a depăși probleme care ar putea să nu fie o problemă la persoanele mai tinere. În plus, capacitatea noastră de a include mai multe aplicații într-un singur dispozitiv și de a le testa în setări controlate, va permite modificări viitoare care să asigure o desfășurare perfectă pe teren.

Adulții mai în vârstă menționează diferite inconveniente legate de tehnologiile de sănătate din cauza efortului fizic și mental necesar. 22 Planificăm să abordăm aceste preocupări prin implicarea adulților mai în vârstă în procesul nostru de proiectare a cererilor. De exemplu, intenționăm să dezvoltăm aplicații care necesită o interacțiune minimă a utilizatorului și care sunt încă pe deplin funcționale. De asemenea, aceste aplicații vor fi proiectate să ruleze pe perioade lungi (cum ar fi săptămâni) înainte de a fi necesară reîncărcarea, reducând astfel sarcina de utilizare a adulților mai în vârstă.

Aplicarea pedometrului

Capacitatea primară a dispozitivelor purtabile timpurii a fost de a număra pași. Toate dispozitivele comerciale majore (Fitbit, Garmin, Samsung Gear, Apple Watch) au algoritmi care măsoară numărul de pași. Aceste dispozitive măsoară capacitatea utilizatorilor de a atinge obiective prestabilite (în mod normal, aproximativ 10.000 de pași). Cu toate acestea, dispozitivele cu sistem închis nu oferă acces la algoritmii de pași și la lungimea pasului pentru a calcula cu precizie distanța. Erorile din accelerometrie pot duce potențial la numărări inexacte, furnizând astfel date inexacte și informații înșelătoare în schimbarea comportamentului atât clinicienilor, cât și cercetătorilor. Deși aceste dispozitive sunt utile în monitorizarea variabilității intra-individuale, ele sunt slabe în ceea ce privește variabilitatea interpersonală. 23.24 Fără cunoștința algoritmilor proprietari, programatorii nu pot să-și îmbunătățească acuratețea sau să le modifice pentru populațiile țintă. Aplicația pedometrului Amulet a folosit un algoritm validat anterior de numărare a pașilor din literatura de specialitate care utilizează un accelerometru montat pe încheietura mâinii. 25

Aplicarea activității

pentru

Prototipul Amulet.

Aplicația Amulet va clasifica datele despre activitate ca sedentare, moderate sau viguroase, în conformitate cu Compendiul de activități fizice. 28 Echipa de cercetare anticipează că aceste date de activitate fizică vor fi comunicate echipei de cercetare printr-o infrastructură securizată bazată pe cloud, permițând echipei de cercetare să ofere feedback semnificativ participantului (Figura 2). Ca parte a acestei echipe transdisciplinare sunt necesari oameni de știință care învață automat, fiziologi de exerciții, terapeuți, medici și dezvoltatori de aplicații.