Desenvolvimento e grande

Oct 26, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 16211 (2022) Citar este artigo

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Uma correção do autor para este artigo foi publicada em 20 de janeiro de 2023

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Os biomarcadores digitais da marcha (incluindo a velocidade de caminhada) indicam declínio funcional e preveem hospitalização e mortalidade. No entanto, os dispositivos de cintura ou membros inferiores frequentemente usados ​​não são projetados para uso contínuo ao longo da vida. Embora os dispositivos de pulso sejam onipresentes e muitos grandes repositórios de pesquisa incluam dados de sensores de pulso, biomarcadores de marcha digital amplamente aceitos e validados derivados de acelerômetros usados ​​no pulso ainda não estão disponíveis. Aqui, descrevemos o desenvolvimento de algoritmos avançados de processamento de sinal que extraem biomarcadores digitais de marcha de dispositivos usados ​​no pulso e validação usando dados de 1 semana de 78.822 participantes do UK Biobank. Nossos biomarcadores de marcha demonstram boa confiabilidade de teste-reteste, forte concordância com medições eletrônicas de velocidade de marcha e ritmo autorrelatado e discriminam significativamente indivíduos com saúde autodeclarada ruim. Com a aceitação quase universal de relógios inteligentes, nossos algoritmos oferecem uma nova abordagem para monitorar remotamente a velocidade, qualidade, quantidade e distribuição da marcha ao longo da vida, avaliar a progressão da doença, prever o risco de eventos adversos e fornecer pontos finais de marcha digital para ensaios clínicos .

O uso de tecnologia para quantificar a atividade diária de caminhada pode fornecer importantes indicadores de saúde individual e populacional1. Biomarcadores de marcha digital são medidas quantitativas de marcha derivadas de dados de dispositivos vestíveis. Como um subconjunto focado na marcha de biomarcadores digitais e resultados de mobilidade2,3, eles podem ser adquiridos remotamente e podem fornecer informações complementares para avaliações clínicas da marcha4. Os biomarcadores digitais da marcha podem estar associados ao estado funcional5 e à saúde geral6; e são preditivos de declínio funcional, hospitalização7 e mortalidade8.

Estudos anteriores demonstraram que os dispositivos vestíveis posicionados na parte inferior das costas ou nos membros inferiores podem fornecer biomarcadores digitais de marcha válidos e confiáveis. No entanto, sua colocação nessas regiões do corpo é incômoda, o que limita a aceitabilidade e a adesão do usuário9,10. Em contraste, os dispositivos usados ​​no pulso, incluindo relógios inteligentes, têm aceitação superior e estão se aproximando da aceitação quase universal. Os dados de aceleração no pulso foram adquiridos em grandes estudos longitudinais, incluindo os estudos UK Biobank11, NHANES12 e Newcastle85 +13. Por exemplo, o UK Biobank inclui dados de atividade de 1 semana adquiridos do acelerômetro triaxial de pulso AX3 em 103.578 pessoas em seu repositório de dados de saúde11. Embora medidas de níveis de atividade física11 e tipos de atividade14 tenham sido obtidas, a extração de biomarcadores digitais de marcha desses estudos ainda não foi realizada.

Essa omissão provavelmente se deve a vários desafios técnicos na extração de biomarcadores digitais de marcha usando um dispositivo de pulso. Dispositivos usados ​​no pulso estão localizados longe do centro de massa do usuário e sujeitos a movimentos do braço que aumentam o ruído de medição, resultando em menor precisão e confiabilidade15,16. Em consequência, as técnicas convencionais de extração de biomarcadores de marcha digital, como detecção de pico de sinal e integração de aceleração com atualizações de velocidade zero, podem ser prejudicadas por grandes mudanças na orientação e movimento independente dos braços. Na verdade, a pesquisa realizada até o momento com o objetivo de extrair biomarcadores digitais de marcha de dispositivos usados ​​no pulso tem se restringido principalmente a caminhadas restritas em esteiras e passarelas de comprimento definido; com algoritmos resultantes provavelmente inadequados para atividades de caminhada mais complexas em ambientes do mundo real17,18. Dois estudos usaram sensores de pulso (incluindo barômetros e acelerômetros) para estimar a velocidade e a cadência da caminhada19,20. Embora ambos os estudos tenham relatado resultados promissores, a inclusão de apenas voluntários saudáveis ​​e tamanhos de amostra moderados (n ≤ 30 participantes) pode limitar a generalização de suas descobertas para populações mais amplas. Sem surpresa, ainda não foi alcançado um consenso sobre quais biomarcadores digitais de marcha são melhores para avaliações remotas2.