[论文解读] Evidence for positive long- and short-term effects of vaccinations against COVID-19 in wearable sensor metrics -- Insights from the German Corona Data Donation Project

Marc Wiedermann, Annika H. Rose+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 6, 2022

COVID-19 and Mental Health被引用 4

一句话总结

本研究分析了来自190,000名德国捐赠者的可穿戴传感器数据，这些数据来自新冠数据捐赠计划，结果表明，接种SARS-CoV-2疫苗可显著减轻感染期间及之后的短期和长期生理紊乱，如静息心率、体力活动和睡眠时间的变化。与未接种疫苗者相比，接种疫苗者在感染后经历的生理变化更轻微、更短暂且更不频繁，为疫苗减轻长新冠相关生理影响提供了有力证据。

ABSTRACT

Vaccines are among the most powerful tools used to combat the COVID-19 pandemic. They are highly effective against infection and substantially reduce the risk of severe disease, hospitalization, ICU admission, and death. However, their potential for attenuating long-term effects of a SARS-CoV-2 infection, commonly denoted as Long COVID, remains elusive and is still subject of debate. Such long-term effects can be effectively monitored at the individual level by analyzing physiological data collected by consumer-grade wearable sensors. Here, we investigate changes in resting heart rate, daily physical activity, and sleep duration in response to a SARS-CoV-2 infection stratified by vaccination status. Data was collected over a period of two years in the context of the German Corona Data Donation Project with currently around 190,000 monthly active donors. Compared to their unvaccinated counterparts, we find that vaccinated individuals on average experience smaller changes in their vital data that also return to normal levels more quickly. Likewise, extreme changes in vitals during the acute phase of the disease occur less frequently in vaccinated individuals. Our results solidify evidence that vaccines can mitigate long-term detrimental effects of SARS-CoV-2 infections both in terms of duration and magnitude. Furthermore, they demonstrate the value of large scale, high-resolution wearable sensor data in public health research.

研究动机与目标

• 评估SARS-CoV-2疫苗接种对感染期间及之后可穿戴传感器指标中生理变化的影响。
• 调查疫苗接种是否减轻与长新冠相关的长期生理效应。
• 比较接种疫苗与未接种疫苗个体在SARS-CoV-2感染后生理变化的严重程度和持续时间。
• 评估变异株暴露差异（德尔塔株 vs. 奥密克戎株）是否改变接种疫苗个体的生理反应。
• 验证大规模可穿戴传感器数据在公共卫生研究中的代表性与局限性。

提出的方法

• 对两年内收集的消费级可穿戴传感器数据进行纵向分析，内容包括每日静息心率、体力活动和睡眠时间。
• 比较接种疫苗与未接种疫苗个体在SARS-CoV-2核酸检测阳性后的生理变化。
• 使用感染前60天的平均值作为个体特定的生理基准值。
• 在α = 0.01水平下应用双侧Welch t检验，评估接种疫苗组与未接种疫苗组平均生理变化的统计学差异。
• 根据变异株（B.1.617.2 和 B.1.1.529）对突破性感染进行分层，以评估变异株特异性的生理反应。
• 评估最后一次接种疫苗与感染日期之间的时间差，其中疫苗接种数据的准确性限定为一个月，PCR检测数据为一周。

实验结果

研究问题

• RQ1 与未接种疫苗者相比，接种疫苗者在SARS-CoV-2感染后是否表现出更小且更短暂的静息心率、体力活动和睡眠时间变化？
• RQ2 疫苗接种是否减少了SARS-CoV-2感染急性期极端生理变化的发生频率？
• RQ3 在接种疫苗者中，德尔塔株或奥密克戎株突破性感染的生理效应是否存在显著差异？
• RQ4 接种疫苗者中生理变化在多大程度上与未接种疫苗者感染早期变异株（如阿尔法株或野生株）时的生理变化相似？
• RQ5 可穿戴传感器数据队列在多大程度上能代表更广泛的公共卫生推论，特别是关于年龄分布和技术采纳情况？

主要发现

• 与未接种疫苗者相比，接种疫苗者在SARS-CoV-2感染后，静息心率、体力活动和睡眠时间的平均变化显著更小。
• 接种疫苗者的生理变化恢复到基线水平的速度更快，表明其紊乱持续时间更短。
• 在感染急性期，接种疫苗者出现极端生理变化的频率更低。
• 无论是否接种疫苗，每日体力活动的最大降幅均约为3,000步/天，但接种疫苗者的恢复速度更快。
• 在感染期间，接种疫苗者和未接种疫苗者的平均睡眠时间均增加约24分钟/天，但在德尔塔株感染后，接种疫苗者恢复至感染前水平的速度慢于奥密克戎株感染后。
• 在α = 0.01水平下，未发现德尔塔株与奥密克戎株突破性感染在静息心率或体力活动变化方面存在统计学显著差异，表明其生理影响相似。