评估胸戴式光记录仪的使用依从性：佩戴/未佩戴模型的开发与应用

《Scientific Reports》：Evaluating chest-worn light logger adherence: development and application of a wear/non-wear model

　　

摘要

光照暴露对整体健康起着重要作用，因为它能调节人体的生物节律。可穿戴式光照记录仪技术的最新进展使得人们能够每日监测自身的光照暴露习惯。通过使用一种佩戴在胸前的光照记录仪，我们的研究目标是：（1）开发出区分设备是否被正确佩戴的方法；（2）明确室内与室外光照强度的差异，以提高未来使用该技术进行临床研究时数据的可靠性。四名受试者在不同佩戴与未佩戴设备的情况下使用了这款10通道的光照记录仪（实验1）；另一名受试者则在多种室内和室外光照环境下进行了测量（实验2）。在实验1中，我们利用光照记录仪记录的光照强度、设备朝向、加速度数据以及时间等信息来训练模型，以区分设备是否被佩戴以及是否在夜间使用。经过验证后，我们选用了最精确的模型，并用其余受试者的数据对其进行进一步测试（T1–T4）。随后，我们将该模型应用于20名患有偏头痛的青少年和年轻人，让他们佩戴该设备一周。在实验2中，我们比较了较暗室内环境与较亮室外环境下的光视照度（photopic illuminance）和黑视等效日光照度（melanopic equivalent daytime illuminance, mEDI），以确定该设备区分室内与室外光照的最佳阈值。在随机森林模型中，运动、设备朝向、光照强度和时间等因素能够非常准确地区分设备是否被佩戴以及是否在夜间使用（总体准确率为0.95），并将这一区分能力良好地应用到了测试数据集上（总体准确率为0.76）。当将该模型应用于20名偏头痛患者时，我们发现92.1%的日光照暴露数据和77.9%的夜间光照暴露数据符合正确的使用规范。虽然将该模型应用于该数据集后光照暴露测量结果略有变化，但并未改变我们之前的研究结论。对于区分室内与室外光照环境而言，光视照度的最佳分界值为442 lx，黑视等效日光照度的最佳分界值为412 lx。我们的研究表明，佩戴在胸前的光照记录仪所记录的内部数据能够可靠地判断设备是否被正确佩戴。此外，我们发现区分室内与室外光照环境的最佳阈值低于传统上用于界定强光条件的1,000 lx标准。这些发现有助于提高使用可穿戴式光照记录仪研究日常光照暴露情况时数据的可靠性。