Wereable device remote monitoring to prevent frailty progression in elderly: a pilot study

Background: Frailty is a multifactorial condition including physical, psychological, cognitive, economic, and social aspects, leading to a serious deterioration in the quality of life. With the increasing ageing population worldwide, there is an urgent need for efficient healthcare service to support well-being and better quality of life in elderly adults. Wearable sensors that monitor vital signs such as such heart rate variability, a proxy of orthostatic hypotension, respiration rate, and blood oxygen saturation offer a non-invasive, comfortable, and low-cost method for patients to measure health parameters and for health professionals to access real-time data for timely interventions. Aim: This PhD project aimed to standardize a study protocol for developing a useful model to enhance local care in small population isolates, by remotely monitoring the health status of pre-frail individuals over 65 years. The intent was to support a healthy ageing and provide a foundation for future investigation with larger populations. Method: Subjects aged 65 years and older were randomly recruited from the general population of the Molise region. The frail status of individuals was assessed using the AGILE questionnaire and all the individuals categorized as “Light” frail were invited to participate to the project. Baseline visits have been performed on a final study sample of 30 (number decided by the protocol) “Light” participants and included other frailty scales to confirm pre-frail status. Additional information on lifestyles, anthropometric measurements, adherence to the Mediterranean Diet, clinical history of chronic diseases and pharmacological treatments, self-perception of health, was collected. Biochemical markers for cardiovascular diseases were tested using fresh serum samples. The use of O2 Ring wearable device which is equipped with a photoplethysmogram (PPG) sensor, will make possible the evaluation of, among others vital signs, heart rate variability, which are recognised as key health indicators. Results: In a cohort of 78 older adults, the prevalence of "Light" frail individuals was 70.5% (mean score 2, mean age 70.2 ± 4.1 years), and "Moderate" frail individuals were 28.2% (mean score 4.9, mean age 70.1 ± 4.8 years). Only one individual was categorized as "Severe" frail (score 8, age 75.8 years). Among the 55 "Light" frail individuals, 30 were selected to participate to the project (mean age 71,5 ± 4,6 years, 73.3% men). All individuals had hypertension (mean systolic BP 148.0 ± 19.6 mmHg, mean diastolic BP 79.0 ± 7.7 mmHg), but only 56.7% were on treatment. More than 60% had good social support. Even if the 73.3% of population had a “Medium-high” adherence to the Mediterranean Diet, however, there is a different nutritional status among genders (68.2% of men had normal nutritional status, 75% of women were at risk of malnutrition). No cognitive impairment was found. Pre-frail women had worse physical functioning and health perception compared to men, along with higher BMI. Physical activity levels were similar between genders. Pre-frail men had a healthier lipid profile, and women had poorer bone health. Conclusion: Findings from this project are in line with previous data from epidemiological studies which investigated frailty in larger older populations worldwide. This pilot study put the basis for developing a useful model to enhance local care in small population isolates, by remotely monitoring the health status of pre-frail individuals over 65 years. Remote monitoring with the O2 Ring could provide further insights into the use of PPG sensors, in wearable devices, for both the management and the prevention of frailty, promoting healthy aging.

Introduzione: La fragilità nell’anziano è una condizione multifattoriale che comprende aspetti fisici, psicologici, cognitivi, economici e sociali, e conduce ad un grave peggioramento della qualità della vita. Con il progressivo invecchiamento della popolazione mondiale, emerge un urgente bisogno di servizi sanitari efficienti per supportare il benessere e migliorare la qualità della vita degli anziani. L’utilizzo di dispositivi indossabili che monitorano in modo continuo parametri clinici come la frequenza cardiaca, un indice dell’ipotensione ortostatica, la frequenza respiratoria e la saturazione dell’ossigeno nel sangue fornisce un approccio non invasivo, confortevole e a basso costo per gli anziani per monitorare i propri parametri di salute e, per i professionisti sanitari rappresenta un modo di accedere ai dati in tempo reale per interventi tempestivi. Scopo: Questo progetto di Dottorato di Ricerca si è concentrato sulla standardizzazione un protocollo di studio per sviluppare un modello finalizzato a potenziare l'assistenza locale in piccole popolazioni isolate, attraverso il monitoraggio a distanza dello stato di salute di persone pre-fragili di età superiore ai 65 anni. L'obiettivo è stato quello di promuovere un invecchiamento in salute e di gettare le basi per futuri studi con popolazioni più ampie. Metodi In una fase di pre-screening, individui di età superiore ai 65 anni sono stati casualmente reclutati dalla popolazione generale della regione Molise, per valutare la condizione di fragilità tramite l’utilizzo del questionario AGILE. Tutti gli individui risultati appartenenti alla categoria "pre-fragile" sono stati contattati ed invitati a partecipare al progetto. La fase di reclutamento ha coinvolto 30 soggetti “pre-fragili” (numero stabilito da protocollo) ai quali sono state somministrate altre scale di fragilità per confermare lo stato di pre-fragilità. Sono state raccolte informazioni riguardanti gli stili di vita, le misurazioni antropometriche, l'adesione alla dieta Mediterranea, la storia clinica di malattie croniche e relative terapie farmacologiche. Infine, è stato effettuato un prelievo di sangue al fine di testare i principali marker biochimici delle malattie cardiovascolari. L’uso del dispositivo indossabile O2 Ring, dotato di un sensore fotopletismografico (PPG), consentirà la misurazione di parametri clinici, quali la variabilità della frequenza cardiaca, fondamentali indicatori dello stato di salute di un individuo. Risultati: Nella coorte di pre-screening di 78 anziani, la prevalenza degli individui "pre-fragili" è risultata del 70,5% (punteggio medio 2, età media 70,2 ± 4,1 anni), mentre quella degli individui "moderatamente fragili" del 28,2% (punteggio medio 4,9, età media 70,1 ± 4,8 anni). Solo un anziano è stato classificato come "gravemente fragile" (punteggio 8, età 75,8 anni). Tra i 55 individui identificati come "pre-fragili", 30 sono stati selezionati per il progetto pilota (età media 71,5± 4,6 anni, 73,3% uomini). Tutti i partecipanti soffrivano di ipertensione (pressione arteriosa sistolica media 148,0 ± 19,6 mmHg, pressione arteriosa diastolica media 79,0 ± 7,7 mmHg), ma solo il 56,7% di questi in trattamento farmacologico antipertensivo. Più del 60% dei partecipanti presentava un buon supporto sociale. Nonostante il 73,3% dei soggetti esaminati presentasse un’adesione alla Dieta Mediterranea “Medio-alta”, uomini e donne presentavano un differente stato nutrizionale (68,2% degli uomini aveva uno stato nutrizionale normale, il 75% delle donne era a rischio di malnutrizione). Non è stato riscontrato alcun deterioramento cognitivo. Le donne pre-fragili mostravano una peggiore condizione fisica e una peggiore percezione della propria salute rispetto agli uomini, insieme ad un IMC più alto (media 30,3 ± 6,1 kg/ m2). I livelli di attività fisica risultavano simili per entrambi i generi. Gli uomini pre-fragili avevano un profilo lipidico migliore e le donne avevano una salute ossea peggiore. Conclusione: I risultati di questo progetto sono in linea con i dati di precedenti studi epidemiologici che hanno investigato la fragilità in popolazioni più ampie a livello mondiale. Questo studio pilota ha fornito le basi per lo sviluppo di un modello utile per migliorare l’assistenza locale di individui pre-fragili con età superiore ai 65 anni. I dati risultanti dal monitoraggio a distanza dei parametri clinici, effettuato tramite il dispositivo indossabile O2 Ring, potranno fornire ulteriori approfondimenti sull’uso dei sensori PPG, sia per la gestione che per la prevenzione della fragilità nell’anziano, promuovendo un invecchiamento in salute.