The Economist - UK (2022-05-07)

(Antfer) #1
The Economist May 7th 2022 Technology Quarterly The quantified self 11

Thepulseof the people


A


s soon asthe covid­19 pandemic began, several research insti­
tutes around the world set up studies asking people to share
data from their wearable fitness trackers. On most devices, signing
up involved just a few clicks, and people did so enthusiastically.
The biggest study, the Corona Data Donation project set up by the
Robert  Koch  Institute  in  Germany,  enrolled  more  than  500,000
people.  Over 30,000 signed up for detect, a study by the Scripps
Research Institute in California. 
When  it  comes  to  disease  surveillance,  the  most  useful  bio­
marker is fever, a direct sign of infection. But most wearables do
not  measure  temperature,  because  accurate  readings  are  hard  to
do. So a proxy had to be created using the standard things they do
measure, such as heart rate, sleep and activity level. Resting heart
rate, measured when people are sitting still, varies a lot from per­
son  to  person—anything  between  50  and  100  beats  per  minute
counts  as  normal—but  each  person’s  rate  is  generally  stable.
When the body fights an infection, however, the rate goes up, of­
ten  dramatically.  With  covid­19,  data  from  wearable  devices
showed that this uptick happened four days before people felt any
symptoms. By one estimate 63% of covid cases could be detected
from changes in resting heart rate before the onset of symptoms. 
Before covid came along, a team from Scripps led by Jennifer
Radin had shown that, in America, weekly changes in the propor­
tion of people with abnormal results in heart rate, sleep and activ­
ity—all  measured  from  wearables—align  neatly  with  the  preva­
lence  of  flu­like  symptoms  as  measured  by  established  surveil­
lance  systems.  These  track  flu  outbreaks  by  canvassing  doctors’
offices to find out if more people with such symptoms are starting
to show up. Because people usually seek care 3­8 days after symp­
toms  appear,  by  the  time  these  data  are  collated,  an  epidemic  is
usually  at  a  different  stage,  possibly  requiring  different  public­
health measures. More timely insights are sorely needed. 
That said, data from wearables have quirks of their own. One
day  the  Koch  Institute  team  saw  a  sudden  peak  in  the  measure­
ment derived from step count and heart rate they were developing
as a proxy for fever.  It turned out that Apple had changed the algo­
rithm  that  calculates  resting  heart  rate  on  its  devices.  Such  soft­
ware updates have been a headache for the team because their data
come from about a dozen different devices. They also have to sort
out  various  gaps.  Apple  Watches  are  usually  charged  at  night,
which means that they give no sleep data. Once through its teeth­
ing problems, though, the project proved a success.  “It is not 100%
accurate but it does a pretty good job,” says Dirk Brockmann, who
leads the team. 
Other research teams have taken a different approach to popu­
lation­based surveillance with wearable devices. They have devel­
oped  algorithms  that  examine  deviations  in  each  individual’s
metrics,  based  on  whatever  data  their  particular  device  collects.
They establish the person’s baseline levels of various biomarkers
and  then  look  for  changes  that  suggest  he  may  be  experiencing
some  sort  of  anomaly  in  physiology.  When  lots  of  such  changes
occur all of a sudden, different as they may be from person to per­
son,  it  is  reasonable  to  suspect  that  lots  of  people  are  falling  ill,
and probably from the same thing. 
One thing researchers now need to work out is whether the dis­
ease­surveillance  algorithms  based  on  wearable  devices  might
systematically miss what is happening with some types of people, 


says  Leo  Wolansky  from  the  Rockefeller  Foundation’s  Pandemic
Prevention Institute. For example, algorithms might unwittingly
be optimised for spotting outbreaks in wealthy areas where people
are more likely to have been using high­end wearables for longer.
In  poorer  areas,  where  people  may  have  different  underlying
health conditions (which often affect digital­biomarker measure­
ments), the algorithm for wearables might be a lot more likely to
miss an outbreak. “As they often say in this field, ‘Garbage in, gar­
bage out’, and we still have to better understand whether the data
we’ve captured has some garbage in it,” says Mr Wolansky.
Medical scans that look for a particular problem routinely turn
up other things, known as incidental findings. Something similar
has occurred with the mass scan of human bodies that has taken
place  thanks  to  all  these  data  from  wearables.  The  German  team
found that resting heart rate was higher in areas that had been in
East Germany than those in former West Germany. “We still don’t
know why this is,” says Mr Brockmann. “Is it because women work
more in East Germany? Or is it because people eat differently?” 
Another mysterious finding is that Germans in all parts of the
country  are  sleeping  less  in  2022  than  in  2020  and  the  resting
heart  rate  of  the  nation  has  gone  up.  One  guess  is  that  this  may
have to do with the extra weight that people put on during lock­
downs, but nobody really knows for sure. The data from wearables
has been “a question generator”, says Mr Brockmann, raising que­
ries about health that would not have been asked otherwise. 
The ability to examine lots of human bodies as they go about
their daily lives is also changing how clinical studies of new drugs
are  done.  According  to  iqvia,  a  research  firm,  10%  of  late­stage
clinical trials in 2020 used connected devices to monitor people,
up from 3% in 2016. A catalogue by the Digital Medicine Society, an
American  organisation,  lists  more  than  300  examples  of  digital
biomarkers that are used in trials. 
Activity  measures,  such  as  step  count,  for  example,  are  a  for­

Data from wearable devices are transforming disease
surveillance and medical research


Measuring the masses

Free download pdf