Use of Mobile Health Apps and Wearable Technology to Assess Changes and Predict Pain During Treatment of Acute Pain in Sickle Cell Disease: Feasibility Study
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Sickle cell disease (SCD) is an inherited red blood cell disorder affecting millions worldwide, and it results in many potential medical complications throughout the life course. The hallmark of SCD is pain. Many patients experience daily chronic pain as well as intermittent, unpredictable acute vaso-occlusive painful episodes called pain crises. These pain crises often require acute medical care through the day hospital or emergency department. Following presentation, a number of these patients are subsequently admitted with continued efforts of treatment focused on palliative pain control and hydration for management. Mitigating pain crises is challenging for both the patients and their providers, given the perceived unpredictability and subjective nature of pain. OBJECTIVE: The objective of this study was to show the feasibility of using objective, physiologic measurements obtained from a wearable device during an acute pain crisis to predict patient-reported pain scores (in an app and to nursing staff) using machine learning techniques. METHODS: For this feasibility study, we enrolled 27 adult patients presenting to the day hospital with acute pain. At the beginning of pain treatment, each participant was given a wearable device (Microsoft Band 2) that collected physiologic measurements. Pain scores from our mobile app, Technology Resources to Understand Pain Assessment in Patients with Pain, and those obtained by nursing staff were both used with wearable signals to complete time stamp matching and feature extraction and selection. Following this, we constructed regression and classification machine learning algorithms to build between-subject pain prediction models. RESULTS: Patients were monitored for an average of 3.79 (SD 2.23) hours, with an average of 5826 (SD 2667) objective data values per patient. As expected, we found that pain scores and heart rate decreased for most patients during the course of their stay. Using the wearable sensor data and pain scores, we were able to create a regression model to predict subjective pain scores with a root mean square error of 1.430 and correlation between observations and predictions of 0.706. Furthermore, we verified the hypothesis that the regression model outperformed the classification model by comparing the performances of the support vector machines (SVM) and the SVM for regression. CONCLUSIONS: The Microsoft Band 2 allowed easy collection of objective, physiologic markers during an acute pain crisis in adults with SCD. Features can be extracted from these data signals and matched with pain scores. Machine learning models can then use these features to feasibly predict patient pain scores.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».