Rilevamento abilitato per smartphone della frequenza della tosse notturna e della qualità del sonno come marker prognostico per il controllo dell'asma

L'asma, una malattia respiratoria cronica, appartiene alle condizioni croniche più diffuse. In Svizzera ne soffre il 7-15% di tutti i bambini e il 6-7% di tutti gli adulti. I sintomi comuni sono affanno, tosse e respiro sibilante. I sintomi spesso peggiorano durante la notte e spesso causano risvegli. La tosse è un sintomo particolarmente importante nell'asma perché predice la gravità dell'asma, indica una prognosi peggiore ed è percepita come un sintomo fastidioso. Inoltre, l'asma è la principale causa di tosse cronica, responsabile del 24-29% dei casi.

Tuttavia, si sa poco sull'utilità del monitoraggio della tosse per scopi di automonitoraggio negli asmatici. Un primo studio trasversale ha indicato che il tasso di tosse durante il giorno e la notte potrebbe essere un valido marker per il controllo dell'asma, rendendolo un parametro potenzialmente utile per l'automonitoraggio. Sfortunatamente, a causa della notevole variabilità dei tassi di tosse all'interno di ciascuna categoria di controllo dell'asma (es. asma non controllato, parzialmente controllato e controllato), la relazione statisticamente significativa tra frequenza della tosse e controllo dell'asma potrebbe non essere clinicamente significativa. Inoltre, a causa del disegno trasversale degli studi esistenti, non è chiaro se il tasso di tosse possa avere un valore prognostico per predire il futuro controllo dell'asma.

Pertanto, lo scopo di questo studio è quello di esplorare in modo più dettagliato il valore che il tasso di tosse potrebbe fornire per l'autogestione dell'asma. In questo studio, l'attenzione sarà posta specificamente sul tasso di tosse notturna per motivi tecnici. In generale, il piano di questo studio è il seguente: con un disegno di studio longitudinale, è possibile indagare fino a che punto le tendenze nei tassi di tosse notturna potrebbero avere implicazioni significative per il futuro controllo dell'asma e le riacutizzazioni dell'asma dei pazienti. Tuttavia, al fine di analizzare il valore predittivo delle tendenze nella frequenza della tosse notturna, il sintomo deve persistere per più notti. Non sono disponibili ricerche sulla prevalenza della tosse notturna negli asmatici per più notti. Pertanto, l'incidenza della tosse notturna negli asmatici sarà descritta e visualizzata nel corso di un mese nella prima fase del nostro studio. Inoltre, l'obiettivo sarà identificare e modellare le tendenze nei tassi di tosse notturna.

Misurare la tosse richiede molto tempo. Attualmente non sono disponibili monitor della frequenza della tosse, che misurano i tassi di tosse in modo completamente automatizzato e discreto. Di conseguenza, l'etichettatura manuale della tosse basata su registrazioni video o audio è ancora considerata il gold standard per misurare i tassi di tosse dalle linee guida mediche. Tuttavia, un algoritmo di apprendimento automatico è stato progettato con successo per rilevare automaticamente la tosse in uno studio proof of concept. Nonostante l'utilizzo di dati molto limitati per lo sviluppo dell'algoritmo (80 colpi di tosse da 5 soggetti sani), l'accuratezza ha raggiunto l'83%. Tuttavia, i dati sono stati raccolti in un ambiente di laboratorio, che limita la generalizzabilità dei risultati e quindi l'applicabilità nella pratica. Pertanto, l'obiettivo è sviluppare un algoritmo di apprendimento automatico che sia anche in grado di fornire risultati affidabili sul campo. Questo studio si concentrerà sulla tosse durante la notte a causa del limitato rumore di interferenza, che facilita notevolmente l'etichettatura manuale e consente un tasso di rilevamento più affidabile dell'algoritmo di apprendimento automatico. È importante sottolineare che l'analisi della prevalenza della tosse notturna sopra descritta non si baserà sulla tosse rilevata da un algoritmo, ma sui colpi di tosse etichettati manualmente nella traccia audio registrata durante la notte da uno smartphone dello studio, che sarà fornito a materie per il corso di studio.

Oltre allo sviluppo di un algoritmo di apprendimento automatico per il rilevamento della tosse, verranno raccolti dati per un algoritmo che valuti la qualità del sonno del paziente. A tale scopo, la qualità del sonno sarà prevista in base ai dati ottenuti dai sensori dello smartphone.

Dopo aver concluso la prima fase dello studio, la prevalenza della tosse notturna nello studio determinerà se saranno necessarie ulteriori analisi dei dati registrati e quindi avvierà la seconda fase dello studio. Se la tosse notturna non si verifica più frequentemente di quanto potrebbe essere spiegato dal solo caso, non verrà condotta alcuna analisi aggiuntiva che implichi la conclusione della prima fase e la fine del progetto. Tuttavia, data una sufficiente prevalenza di tosse notturna nel primo stadio (es. la prevalenza della tosse notturna differisce da zero con significatività statistica); la seconda fase dello studio si concentrerà sul valore della tosse notturna come marcatore prognostico per il controllo dell'asma. La notevole varianza all'interno delle categorie di controllo dell'asma mostrate in suggerisce che la relazione tra tasso di tosse notturna e controllo dell'asma potrebbe essere moderata da altre variabili. Ricerche precedenti hanno dimostrato che la qualità del sonno è associata al controllo dell'asma e alla qualità della vita: anche se si tiene conto di malattie concomitanti (ad es. malattia da reflusso gastroesofageo e apnea ostruttiva del sonno), una qualità del sonno peggiore è associata a un controllo dell'asma e a una qualità della vita peggiori. Uno dei motivi dell'associazione tra la qualità del sonno e il controllo dell'asma potrebbe essere che i sintomi notturni dell'asma spesso causano risvegli. Considerando l'importanza della qualità del sonno per il controllo dell'asma, verrà esplorato il valore (predittivo) del tasso di tosse notturna e la sua influenza sulla qualità del sonno.

In sintesi, la seguente domanda di ricerca correlata all'asma sarà esplorata in ogni fase di questo studio: (1) qual è la prevalenza della tosse notturna negli asmatici nel corso di un mese? (2) La tosse notturna, responsabile della qualità del sonno, è un valido marker prognostico per il controllo dell'asma? Inoltre, lo studio affronta due obiettivi tecnici: raccogliere dati per sviluppare due algoritmi di apprendimento automatico, in grado di rilevare la tosse notturna e la qualità del sonno in modo completamente automatizzato tramite uno smartphone in condizioni di vita reale.

Rispondere a queste domande di ricerca si traduce in molteplici contributi: in termini di domande relative all'asma, la speranza sarà quella di fornire un contesto sul sintomo della tosse notturna al fine di aumentare l'interpretabilità dei tassi di tosse e di replicare ed espandere con successo i risultati di, che supportano la validità della tosse notturna come marcatore (prognostico) per il controllo dell'asma. In termini di obiettivi tecnici, la speranza sarà quella di fornire una prova del concetto che gli smartphone sono dispositivi adatti per rilevare i sintomi dell'asma in modo automatizzato in condizioni di vita reale.

I risultati attesi potrebbero consentire una nuova opzione terapeutica, vale a dire il telemonitoraggio completamente automatizzato degli asmatici. Utilizzando lo smartphone di un paziente, si potrebbe prevedere un discreto sistema di allerta precoce per il peggioramento/riacutizzazione dell'asma. Un tale sistema potrebbe ridurre il carico dell'asma sia per il singolo paziente (ad es. migliore qualità della vita e controllo dell'asma identificando finestre di opportunità, in cui i pazienti possono cambiare i loro farmaci in base al loro piano d'azione per l'asma per prevenire il peggioramento dell'asma e le riacutizzazioni) come così come il sistema sanitario (es. risparmi sui costi grazie alla riduzione dei ricoveri e delle visite al pronto soccorso). Considerando l'ampia disponibilità di smartphone, una tale nuova opzione terapeutica potrebbe consentire il tele-monitoraggio dell'asma su larga scala e conveniente. La ricerca precedente ha indicato la necessità di tale nuova opzione terapeutica: la maggior parte degli asmatici soffre di asma non controllata. La metà degli asmatici non è in grado di valutare correttamente la gravità dei propri sintomi e trarrebbe quindi vantaggio da un sistema di allerta precoce. Inoltre, i sistemi automatizzati sembrano avere un maggiore impegno a lungo termine rispetto agli interventi tradizionali, rendendoli particolarmente adatti per i sistemi di allerta precoce nelle malattie croniche. Inoltre, il tele-monitoraggio dei sintomi potrebbe fornire ai medici preziose informazioni sui sintomi dell'asma di un paziente tra una visita e l'altra. In sintesi, un sistema di allerta precoce automatizzato potrebbe aiutare i pazienti a registrare il peggioramento dell'asma in anticipo e informare i loro medici in tempo, in modo da prevenire conseguenze negative per la salute.

Lo studio pianificato rientra nella categoria di rischio della raccolta di dati personali relativi alla salute con solo rischi e oneri minimi. È uno studio osservazionale prospettico, non verrà somministrato alcun intervento. Ci si può aspettare solo un impatto lieve e temporaneo sulla salute del partecipante, se non del tutto.

Durante lo studio, i sintomi dell'asma di un paziente verranno monitorati in modo discreto utilizzando lo smartphone; pertanto, sono garantiti rischi e oneri minimi. Tra le due visite di dottorato all'inizio e alla fine dello studio, tutte le domande di controllo e i questionari saranno somministrati tramite smartphone che forniremo per questo studio. Pertanto, l'onere dovrebbe essere minimo per i pazienti poiché la loro routine quotidiana non sarà interrotta.

Nessuna procedura invasiva sarà condotta nelle due visite di dottorato. La visita medica segue il protocollo standard per l'asma. Inoltre, i pazienti saranno rimborsati per eventuali inconvenienti riscontrati durante lo studio.