Factibilidad y aceptabilidad del monitoreo de la exposición personal a la contaminación del aire con sensores para el autocontrol del asma

by | Nov 5, 2022 | 0 comments

Resumen

Antecedentes

Exposición a partículas finas (PM2.5) aumenta el riesgo de exacerbaciones del asma y, por lo tanto, monitorear la exposición personal a PM2.5 puede ayudar en el autocontrol de la enfermedad. Los sensores de contaminación del aire portátiles y de bajo costo ofrecen una manera conveniente de medir directamente la exposición personal a la contaminación y pueden mejorar el monitoreo personalizado en comparación con los métodos tradicionales que se basan en estaciones de monitoreo estacionarias. Nuestro objetivo fue comprender si los adultos con asma estarían dispuestos a usar sensores personales para monitorear su exposición a la contaminación del aire y evaluar la viabilidad de usar sensores para medir PM en tiempo real.2.5 exposición.

Métodos

Realizamos entrevistas semiestructuradas con 15 adultos con asma para comprender su disposición a utilizar un sensor de contaminación personal y sus preferencias de privacidad con respecto a los datos del sensor. Estudiantes asistentes de investigación usaron dispositivos HabitatMap AirBeam para tomar PM2.5 mediciones en intervalos de 1 segundo mientras caminaba en los vecindarios de Filadelfia en mayo-agosto de 2018. AirBeam PM2.5 las mediciones se compararon con mediciones simultáneas tomadas por tres monitores reguladores cercanos.

Resultados

Todos los participantes de la entrevista declararon que utilizarían un sensor personal de contaminación del aire, aunque el consenso fue que los dispositivos deberían ser pequeños (del tamaño de un reloj o de la palma de la mano) y livianos. En general, a los pacientes no les preocupaba la privacidad ni compartir su ubicación GPS, y solo dos afirmaron que no compartirían su ubicación GPS bajo ninguna circunstancia. PM2.5 Se tomaron medidas utilizando sensores AirBeam en 34 paseos que se extendían por cinco vecindarios de Filadelfia. El rango del sensor PM2.5 las mediciones fueron de 0,6 a 97,6 μg/mL (promedio de 6,8 μg/mL), en comparación con 0 a 22,6 μg/mL (promedio de 9,0 μg/mL) medido por monitores reguladores cercanos. En comparación con las mediciones estacionarias, que solo estaban disponibles como promedios integrados de 1 h en sitios de monitoreo discretos, las mediciones del sensor permitieron la caracterización de fluctuaciones de escala fina en PM2.5 niveles en el tiempo y el espacio.

Conclusiones

En general, los pacientes estaban interesados ​​en usar sensores para monitorear su exposición personal a PM2.5 y dispuesto a compartir datos de sensores personales con proveedores de atención médica e investigadores. En comparación con los métodos tradicionales de evaluación de la exposición personal, los sensores capturaron información personalizada sobre la calidad del aire con una resolución espaciotemporal más alta. Las mejoras a los sensores actualmente disponibles, incluida una conectividad Bluetooth más confiable, una mayor portabilidad y una mayor duración de la batería, facilitarían su uso en una población general de pacientes.

Introducción

La contaminación del aire es perjudicial para la salud y contribuye sustancialmente a la carga mundial de enfermedades [1, 2]. Si bien la contaminación del aire es perjudicial para todas las personas, independientemente de su estado de salud, sus efectos afectan de manera desproporcionada a las personas con afecciones subyacentes como el asma. Aumentos moderados de partículas finas (PM2.5), dióxido de nitrógeno (NO2), el ozono, el monóxido de carbono y la contaminación del aire relacionada con el tráfico (TRAP) son conocidos por desencadenar exacerbaciones en adultos y niños con asma [3,4,5,6]y estudios recientes han relacionado la exposición temprana y de mediana edad a PM2.5NO2y TRAP a una mayor prevalencia de asma [7,8,9,10,11]. Sin embargo, a pesar del papel que juega la contaminación del aire en la aparición y la morbilidad del asma, cuantificar con precisión la exposición personal a la contaminación de las personas sigue siendo un desafío.

Las estimaciones de exposición a la contaminación del aire para estudios de investigación a menudo se basan en mediciones tomadas por monitores reguladores estacionarios, como los operados por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de EE. UU. Si bien estos monitores son muy precisos y adecuados para garantizar el cumplimiento de los estándares federales de calidad del aire, su utilidad para capturar la exposición a la contaminación a nivel individual es limitada por algunas razones clave: 1) Debido a su relativa escasez, las ubicaciones de los monitores rara vez coinciden con la lugares donde tiene lugar la exposición (por ejemplo, el hogar, el trabajo o la escuela) y, por lo tanto, la exposición de un individuo a la contaminación del aire solo se puede medir indirectamente a través de técnicas de interpolación espacial, como la interpolación ponderada de distancia inversa y kriging, o métodos estadísticos, como el modelado de regresión del uso de la tierra; 2) los monitores reglamentarios ofrecen una resolución temporal limitada (p. ej., promedios por hora en el caso de los monitores de materia particulada), lo que puede llevarlos a pasar por alto picos transitorios en los niveles de contaminación; 3) los métodos indirectos de evaluación de la exposición normalmente estiman la exposición para un solo lugar por individuo, como su lugar de residencia, lugar de trabajo [12] o la escuela [13], que no captura las exposiciones que ocurren mientras las personas están en diferentes lugares o durante actividades regulares como viajes al trabajo y diligencias; 4) los métodos que se basan en monitores regulatorios al aire libre solo pueden capturar ambiente concentraciones de contaminación en lugar de exposiciones que ocurren dentro del hogar u otros entornos interiores, lo cual es una limitación significativa dado que la mayoría de las personas en los países industrializados pasan > 90% de su tiempo en interiores [14].

Los sensores de contaminación portátiles de bajo costo son dispositivos de monitoreo ambiental accesibles que las personas pueden llevar o usar durante sus actividades habituales. Debido a que miden los niveles de contaminación directamente y en tiempo real, podrían permitir a los proveedores de salud e investigadores monitorear las exposiciones a nivel individual y capacitar a los pacientes para que manejen su exposición personal a los contaminantes más allá de lo que es posible con los monitores regulatorios. [15, 16]. Si bien su precisión no es tan alta como la de los monitores reglamentarios o de grado de investigación, los investigadores han demostrado la practicidad de usar sensores de contaminación de menor costo para evaluar la calidad del aire interior. [17,18,19,20,21] y los niveles de contaminación dentro de los microambientes de los desplazamientos [22,23,24]. Los primeros estudios de exposición personal que utilizan sensores también han resaltado el impacto desproporcionado de los desplazamientos y la cocina en relación con la exposición total a la contaminación que experimentan las personas. [25,26,27,28,29,30,31,32]. Sin embargo, pocos estudios han utilizado sensores personales para monitorear la exposición a la contaminación en pacientes con enfermedades respiratorias. [26, 33]. Debido a que se pueden usar para ayudar en el autocontrol de los síntomas, los sensores de contaminación personal pueden ser especialmente útiles para las personas con asma y, en particular, para quienes viven en vecindarios desfavorecidos, que tienden a tener niveles más altos de contaminación del aire. [34]. Filadelfia es una ciudad compuesta en gran parte por áreas de justicia ambiental definidas por el estado de Pensilvania (es decir, distritos censales donde el 20 por ciento o más de las personas viven en la pobreza y/o el 30 por ciento o más de la población es minoría), y la región tiene ha sido clasificado constantemente entre los lugares más desafiantes para vivir con asma por la Asthma and Allergy Foundation of America [35, 36]. En este estudio, nuestro objetivo fue: 1) comprender la aceptabilidad y las preferencias para usar sensores de contaminación personal entre adultos con asma persistente que residen en el área metropolitana de Filadelfia, 2) evaluar la viabilidad de usar sensores para medir PM2.5 exposición, y 3) comparar sensor PM2.5 mediciones a estimaciones estándar obtenidas utilizando mediciones tomadas por monitores regulatorios.

Métodos

Población de estudio

Las personas eran elegibles para el estudio si eran pacientes con asma de Penn Medicine de 18 años o más con una receta para corticosteroides inhalados y residían en el área metropolitana de Filadelfia (condados de Filadelfia, Delaware, Chester, Montgomery, Bucks, Camden Gloucester o Burlington). Los pacientes fueron contactados por teléfono, evaluados para determinar si cumplían con los criterios de elegibilidad e invitados a inscribirse. Quince pacientes fueron reclutados y se les preguntó acerca de sus características demográficas y antecedentes de asma. Para determinar el nivel de control del asma de cada paciente, los entrevistadores administraron el cuestionario de control del asma (ACQ) durante una entrevista telefónica. El ACQ es una medida validada del control del asma derivada de preguntas sobre los síntomas informados por el paciente durante el día y la noche, las limitaciones en las actividades diarias, el uso de broncodilatadores de rescate y la función pulmonar (es decir, volumen espiratorio forzado en 1 s). [FEV1]) [37,38,39]. Debido a la imposibilidad de evaluar la función pulmonar por teléfono, los entrevistadores administraron una versión abreviada del ACQ, que incluía todos los ítems excepto FEV1aunque estudios previos han encontrado una buena concordancia entre las versiones completa y abreviada del ACQ [38, 39]. Todas las versiones del ACQ arrojan una puntuación que oscila entre 0 (totalmente controlado) y 6 (gravemente descontrolado), y el nivel de control del asma se definió utilizando puntos de corte previamente validados: [40] los pacientes con una puntuación ACQ ≤ 0,75 se clasificaron como pacientes con asma bien controladalos pacientes con una puntuación ACQ entre 0,75 y 1,5 (no inclusive) se clasificaron como pacientes con asma parcialmente controladay los pacientes con una puntuación ACQ ≥ 1,5 se clasificaron como pacientes con asma mal controlada.

Entrevistas semi-estructuradas

Entrevistadores experimentados del Laboratorio de Métodos Mixtos de la Universidad de Pensilvania realizaron todas las entrevistas utilizando un guión estandarizado desarrollado para este estudio (Materiales complementarios). Se realizaron entrevistas semiestructuradas por teléfono y se grabaron para identificar las preferencias y la aceptabilidad del uso de sensores de contaminación personales. Se preguntó a los participantes sobre sus actitudes y preferencias hacia el uso de un sensor de contaminación personal, así como sobre sus preferencias de privacidad con respecto a la difusión de datos de sensores personales. Las grabaciones de las entrevistas se transcribieron, desidentificaron y analizaron temáticamente de acuerdo con un marco de teoría fundamentada utilizando el programa de software cualitativo NVivo 11. Se desarrolló un libro de códigos que representaba las ideas clave que surgieron de las entrevistas después de que se realizaron ocho entrevistas y se iterativamente. refinado en la codificación de cinco entrevistas adicionales. La saturación de contenido parecía haberse alcanzado después de codificar las entrevistas 1 a 12: las respuestas de los participantes fueron bien aclaradas por los códigos existentes y no surgieron nuevos temas. Para asegurar la saturación, se realizaron tres entrevistas adicionales, en las que no se identificaron nuevos temas. Dos revisores establecieron una fuerte confiabilidad entre evaluadores, κ = 0,98, con cuatro (26%) de las entrevistas. De las once entrevistas restantes, ocho fueron grabadas por un revisor y tres fueron grabadas por el otro. Debido a que el inglés era el idioma preferido de todos los participantes, las entrevistas se realizaron únicamente en inglés.

Pruebas de campo de sensores de bajo costo

El AirBeam, desarrollado por la organización de salud ambiental sin fines de lucro HabitatMap, es un dispositivo portátil de bajo costo para monitorear el aire que mide PM2.5temperatura y humedad (Figura Suplementaria 1). Su rendimiento ha sido validado por la EPA, el Distrito de Gestión de la Calidad del Aire de la Costa Sur y otros grupos de investigación que han demostrado una concordancia de moderada a buena (R2= 0,43–0,71) entre AirBeam PM sin calibrar2.5 mediciones y métodos de referencia de la EPA en una amplia gama de condiciones ambientales al aire libre [41,42,43,44,45]. Además, AirBeam ofrece una interfaz visual que brinda a los usuarios información en tiempo real sobre la calidad del aire a través de la aplicación Android AirCasting. En el verano (junio-agosto) de 2018, los estudiantes asistentes de investigación usaron dispositivos AirBeam para tomar PM2.5 medidas mientras caminaba en los vecindarios de West Philadelphia y Center City de Filadelfia. Las rutas a pie se seleccionaron para cubrir áreas geográficas con diversas características, pero también teniendo en cuenta la accesibilidad de la ruta con punto de inicio/finalización en la Universidad de Pensilvania y la seguridad del personal de investigación. Las caminatas se realizaron principalmente en las horas más frescas de la mañana y la tarde y se evitaron en días excesivamente calurosos, húmedos o lluviosos. Después de sincronizar los sensores AirBeam con un dispositivo móvil Android a través de Bluetooth, las mediciones de los sensores se registraron mediante la aplicación HabitatMap AirCasting y, posteriormente, se exportaron a un servidor de datos local. Antes de implementarlos en el exterior, los sensores se probaron en el interior para evaluar la funcionalidad básica y…

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