Los ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han demostrado que si bien las diferentes tecnologías portátiles, como los relojes inteligentes y los rastreadores de actividad física, pueden medir con precisión la frecuencia cardíaca en una variedad de tonos de piel, la precisión entre los dispositivos comienza a variar enormemente cuando miden la frecuencia cardíaca durante diferentes tiposde actividades cotidianas.
Como las tecnologías portátiles se utilizan cada vez más para monitorear la salud de los pacientes y recolectar biomarcadores digitales para la investigación clínica y la atención médica, este estudio destaca la necesidad de comprender mejor su precisión y determinar cómo los errores de medición pueden afectar las conclusiones de la investigación e informar las decisiones médicas, de acuerdo conlos investigadores.
Los resultados del estudio aparecen en línea el 10 de febrero en la revista Medicina digital NPJ .
"Comenzamos este estudio porque estábamos viendo algunas pruebas, tanto en investigación como anecdóticamente, que indicaban que los dispositivos portátiles no funcionaban tan bien para las personas con tonos de piel más oscuros", dijo Jessilyn Dunn, profesora asistente de ingeniería biomédica enDuke. "La gente compararía una lectura en una correa para el pecho con su reloj inteligente y obtendría diferentes valores de frecuencia cardíaca. Las compañías que fabrican estos dispositivos no publican ninguna métrica sobre qué tan bien funcionan en los tonos de piel, por lo que queríamos recopilarevidencia sobre qué tan bien funcionan e identifican posibles circunstancias en las que pueden no funcionar bien "
El estudio alistó a un grupo de 53 individuos con diferentes tonos de piel para probar los seis dispositivos diferentes. Para establecer una línea de base precisa, cada participante usó un parche de electrocardiograma ECG para medir su frecuencia cardíaca verdadera durante cada actividad.
Los rastreadores de actividad física actualmente miden la frecuencia cardíaca mediante un proceso llamado fotopletismografía o PPG. Esto implica iluminar una longitud de onda específica de luz, que generalmente aparece verde, desde un sensor de oxímetro de pulso en la parte inferior del dispositivo donde toca la piel de la muñecaA medida que la luz ilumina el tejido, el oxímetro de pulso mide los cambios en la absorción de luz y el dispositivo luego usa estos datos para generar una medición del ritmo cardíaco.
"Investigaciones anteriores demostraron que las mediciones inexactas de la frecuencia cardíaca PPG ocurren hasta un 15 por ciento más frecuentemente en la piel oscura en comparación con la piel clara", dice Dunn. "Eso se debe a que la piel más oscura tiene un mayor contenido de melanina y la melanina absorbe la longitud de onda de la luzque utiliza PPG "
Como un segundo enfoque del estudio, Dunn y su equipo midieron cómo funcionaban los dispositivos durante varios tipos de actividad ". Hay evidencia de que las personas que trabajan en su escritorio escribiendo todo el día tienden a tener lecturas peores que las personas que tienen una mayor estabilidadmovimiento de muñeca ", dijo Dunn." Sabíamos que estos dispositivos sufren problemas de artefactos de movimiento, pero no estaba claro hasta qué punto ".
Dunn y su laboratorio probaron dispositivos portátiles tanto de grado de investigación como de grado comercial para rastrear cómo diversos tipos de piel, actividad del usuario y tipo de dispositivo afectaron la precisión de las mediciones de frecuencia cardíaca. Probaron dispositivos comerciales como Apple Watch 4, Fitbit Charge 2, Garmin Vivosmart 3 y Xiaomi Midband, y dispositivos de investigación como el Empatica E4 y el Biovotion.
En la primera ronda del experimento, los participantes usaron la Empatica en una muñeca y el Apple Watch en la otra. Primero se quedaron quietos para medir su frecuencia cardíaca de referencia durante cuatro minutos antes de practicar la respiración profunda durante un minuto. Luego caminarondurante cinco minutos antes de regresar a una estación de descanso sentada durante dos minutos. Finalmente, realizaron una tarea de mecanografía durante un minuto. En la segunda ronda, los participantes repitieron estos pasos mientras usaban el Fitbit, y en la tercera ronda usaron el Garmin,Xiaomi y Biovotion.
"Aunque no encontramos diferencias estadísticamente significativas en la precisión de la medición de FC ponible en los tonos de piel, no invalida las preocupaciones pasadas con la equidad tecnológica", dijo la estudiante graduada Brinnae Bent, la primera autora en este estudio. "El software del dispositivo portátil esse actualiza con frecuencia y parece que las preocupaciones anteriores se han abordado en las versiones actuales del software "
Aunque las mediciones de la frecuencia cardíaca fueron más precisas en reposo que durante la actividad, cada dispositivo probado informó una frecuencia cardíaca más alta que el ECG durante la actividad física en todos los tonos de piel. El equipo también descubrió que los dispositivos comerciales eran más precisos para medir la frecuencia cardíacaque los dispositivos de investigación. Mantener el contacto del sensor con la piel también puede mejorar el rendimiento del dispositivo, ya que el sensor puede moverse y atrapar artefactos de movimiento si está demasiado flojo.
En general, el Apple Watch demostró las medidas más precisas de todos los dispositivos probados, seguido por el Garmin.
"Descubrimos que hubo una mayor caída en la precisión durante las actividades que involucraron el movimiento de la muñeca que podría introducir artefactos de movimiento, como escribir, y vimos una caída en la precisión durante la respiración profunda, lo que podría indicar que los dispositivos se bloquean en el comportamiento cíclico, como"dijo Dunn." Al principio nos sorprendió que los dispositivos comerciales fueran más precisos, pero también tienen una gran cantidad de usuarios, por lo que pueden usar muchos datos para limpiar sus señales y mejorar sualgoritmos. Los wearables de investigación solo usan datos sin procesar, lo cual es importante que los investigadores y los médicos tengan en cuenta ".
El estudio señala el camino para mejorar los dispositivos para uso clínico y de investigación, agregó.
"Queremos utilizar estos dispositivos para medir biomarcadores digitales y predecir los resultados de la enfermedad, por lo que si hay disparidades en el funcionamiento de estos dispositivos, debemos identificarlos", dijo Dunn.
"Hemos demostrado que tenemos una precisión equivalente que no nos preocupa que haya una disparidad debido al tono de la piel en estos dispositivos, pero esperamos que esto haga un llamado a las compañías que hacen wearables para compartirmás información sobre cómo evalúan los dispositivos para que las disparidades puedan identificarse y corregirse más fácilmente ", dijo Dunn.
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Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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