Summary
פרוטוקול מוצע ללכוד תפקוד יד טבעי של אנשים עם ליקויים ביד במהלך שגרת היומיום שלהם באמצעות מצלמה אגוצנטרית. מטרת הפרוטוקול היא להבטיח שההקלטות מייצגות שימוש אופייני ביד של אדם במהלך פעילויות של חיי היומיום בבית.
Abstract
תפקוד ידיים לקוי לאחר פציעות נוירולוגיות יכול להיות בעל השפעה גדולה על עצמאות ואיכות החיים. רוב הערכות הגפיים העליונות הקיימות מתבצעות באופן אישי, מה שלא תמיד מעיד על שימוש ביד בקהילה. גישות חדשניות ללכידת תפקוד היד בחיי היומיום נדרשות כדי למדוד את ההשפעה האמיתית של התערבויות שיקומיות. וידאו אגוצנטרי בשילוב עם ראייה ממוחשבת לניתוח אוטומטי הוצע להעריך את השימוש ביד בבית. עם זאת, קיימות מגבלות למשך ההקלטות הרציפה. אנו מציגים פרוטוקול שנועד להבטיח שהסרטונים המתקבלים מייצגים את שגרת היומיום תוך כיבוד פרטיות המשתתפים.
לוח זמנים מייצג להקלטה נבחר באמצעות תהליך שיתוף פעולה בין החוקרים למשתתפים, כדי להבטיח שהסרטונים יתפסו משימות וביצועים טבעיים, תוך שימוש בהערכת ידיים. השימוש בציוד ובנהלים מודגם למשתתפים. בסך הכל 3 שעות של הקלטות וידאו מתוכננות במשך שבועיים. כדי להפחית את חששות הפרטיות, למשתתפים יש שליטה מלאה להתחיל ולהפסיק הקלטות, ואת ההזדמנות לערוך את הסרטונים לפני החזרתם לצוות המחקר. תזכורות מסופקות, כמו גם שיחות עזרה וביקורי בית במידת הצורך.
הפרוטוקול נבדק עם 9 ניצולי שבץ ו -14 אנשים עם פגיעה בחוט השדרה צוואר הרחם. הסרטונים שהושגו הכילו מגוון פעילויות, כגון הכנת ארוחות, שטיפת כלים וסריגה. התקבלו בממוצע 3.11 ± 0.98 שעות של וידאו. תקופות ההקלטה נעו בין 12-69 d, בשל מחלה או אירועים בלתי צפויים במקרים מסוימים. הנתונים התקבלו בהצלחה מ-22 מתוך 23 משתתפים, כאשר 6 משתתפים נזקקו לסיוע מהחוקרים במהלך תקופת ההקלטה הביתית. הפרוטוקול היה יעיל לאיסוף סרטונים שהכילו מידע רב ערך על תפקוד היד בבית לאחר פציעות נוירולוגיות.
Introduction
תפקוד היד הוא דטרמיננטה של עצמאות ואיכות חיים על פני אוכלוסיות קליניות עם ליקויים בגפיים העליונות1,2. לכידת תפקוד היד של אנשים עם ליקויים ביד בבית חיונית להערכת התקדמות יכולתם לבצע פעילויות של חיי היומיום (ADLs) במהלך השיקום ואחריו. רוב הערכות תפקוד היד הקליניות מתבצעות בסביבה קלינית או מעבדתית, ולא בבית3,4. הערכות קיימות של תפקודי יד קליניים המבקשים ללכוד את ההשפעה על ADLs בבית הן שאלונים והסתמכות על דירוגים סובייקטיביים המדווחים על עצמם5,6,7. הערכה אובייקטיבית להערכת ההשפעה הסופית של שיקום על תפקוד היד בבית עדיין אינה זמינה.
בשנים האחרונות פותחו ויושמה טכנולוגיות לבישים רבות ללכידת תפקוד הגפיים העליונות בסביבות בעולם האמיתי. חיישנים לבישים כגון מדי תאוצה ויחידות מדידה אינרציאליות (IMUs) שימשו בדרך כלל למדידת תנועות הגפיים העליונות בחיי היומיום. עם זאת, התקנים אלה בדרך כלל אינם מבחינים אם התקופות שזוהו שייכות לתנועות הגפיים העליונות התפקודיות8,9, המוגדרות כתנועות תכליתיות שנועדו להשלים את המשימה הרצויה. לדוגמה, כמה חיישנים לבישים רגישים לנוכחות של נדנדות גפיים עליונות במהלך הליכה, אשר אינה תנועה פונקציונלית של הגפה העליונה. יתר על כן, למרות מדי תאוצה שחוקים בפרק כף היד ללכוד תנועות הגפיים העליונות, הם לא יכולים ללכוד את הפרטים של תפקוד היד בסביבות בעולם האמיתי. כפפות חושיות מאפשרות ללכוד מידע מפורט יותר על מניפולציות ביד10, אבל הם עשויים להיות מסורבלים עבור אנשים שתפקוד היד שלהם ותחושה כבר לקויים. גישות לבישות הוצעו גם כדי ללכוד תנועות אצבע באמצעות מגנטומטריה או מדי תאוצה שחוקים באצבע11,12,13, אבל הפרשנות התפקודית של תנועות אלה נותר מאתגר14. לכן, למרות מכשירים לבישים שהוצעו בעבר הם קטנים ונוחים לשימוש, הם אינם מספיקים כדי לתאר את הפרטים ואת ההקשר הפונקציונלי של שימוש ביד.
מצלמות לבישים הוצעו כדי למלא פערים אלה ולתפוס פרטים של תפקוד יד במהלך ADLs בבית עבור יישומי neurorehabilitation15,16,17,18,19. ניתוח אוטומטי של קטעי וידאו אגוצנטריים באמצעות ראייה ממוחשבת יש פוטנציאל ניכר לכמת את תפקוד היד בהקשר, על ידי מתן מידע הן על הידיים עצמן והן על המשימות שבוצעו ב- ADLsאמיתי 20. מצד שני, משך ההקלטות הרציפה מוגבל בדרך כלל לכ- 1 עד 1.5 שעות על ידי שיקולי סוללה, אחסון ונוחות. כאן, במסגרת אילוצים אלה, אנו מציגים פרוטוקול איסוף וידאו אגוצנטרי שנועד להשיג נתונים המייצגים הן את חיי היומיום של הפרט והן אינפורמטיביות להערכת תפקוד יד.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
המחקר אושר על ידי ועדת האתיקה המחקרית של רשת הבריאות האוניברסיטאית. הסכמה מדעת חתומה התקבלה מכל משתתף לפני ההרשמה למחקר. הסכמה מדעת חתומה התקבלה גם מכל מטפל או בני בית שהופיעו בהקלטות וידאו.
1. אימות החלת הפרוטוקול על הפרט
הערה: פרוטוקול זה מיועד להיות מיושם על אנשים עם תפקוד יד לקוי אך לא נעדר לחלוטין (קריטריונים ספציפיים יכולים להיות מותאמים לאוכלוסייה ו / או שאלת עניין).
- שאל את המשתתפים אם הידיים המושפעות שלהם משפיעות על יכולתם לבצע ADLs.
הערה: מומלץ לבקש מהמשתתפים לתת כמה דוגמאות למשימות שהם יכולים ולא יכולים לבצע באופן עצמאי עם הידיים המושפעות שלהם. - ודא כי הציון הכולל בהערכה הקוגניטיבית של מונטריאול (MoCA) הוא מעל 21, על מנת למנוע קשיים פוטנציאליים בהבנה ובעקבות הליכי פרוטוקול.
2. קביעת שגרת היומיום של המשתתפים
- בקש מהמשתתפים להיזכר בשגרת היומיום שלהם בשבועיים האחרונים. תעד אילו משימות יומיות מבוצעות, למשך כמה זמן ובאיזו שעה בערך.
- בשיתוף פעולה עם המשתתפים, בחר 3 פעמים של 1.5 שעות כל אחד שבמהלכו להקליט קטעי וידאו. בחר לוחות זמנים הפרוסים על פני ימים שונים בשבוע, ומתרחש כאשר ADLs המערבים את הידיים מתבצעים בדרך כלל ברצף.
הערה: ה- ADLs שנבחרו חייבים להיות מייצגים את הפעילויות הטיפוסיות של כל משתתף, ולהיתפס על-ידיהם כבעלי משמעות. תזמון תקופות הקלטה בימים שונים נועד להגדיל את מגוון ה- ADLs המוקלטים ולקדם לכידה של נתונים שימושיים ומשמעותיים.
הערה: לוחות זמנים להקלטה מתוכננים ליעילות ההקלטה, אך המשתתפים צריכים להבין שיש להם שליטה מלאה על מועד ההתחלה והפסקת ההקלטות.
3. הסכמה על לוחות זמנים להקלטה ותוכן וידאו יעד עם המשתתפים
- השג הסכמה של כל משתתף בלוחות הזמנים של ההקלטה, לאחר דיון בכל חששות שעשויים להיות לו.
- הגדר יעד של 3 שעות של קטעי וידאו במשך שבועיים. הודע למשתתפים שסרטונים לא מספיקים עלולים להוביל להארכת תקופות ההקלטה שלהם.
4. הדגשת החשיבות של ביצוע ADLs באופן טבעי
- הנחה את המשתתפים להתמקד בלכידת שגרות ריאליסטיות, במקום לציין פעילויות מסוימות להקלטה. מטרת ההוראה היא להרתיע את המשתתפים מלהקליט באופן מלאכותי פעילויות ספציפיות בכמויות גדולות יותר מהרגיל עבורם.
5. הודעה על בעיות פרטיות פוטנציאליות במהלך הקלטות בבית
- ודא שהמשתתפים יבינו שכל ההקלטות צריכות להתקיים בתוך בתיהם, ולא במקומות ציבוריים כדי להימנע מבעיות פרטיות.
- תן כמה דוגמאות שעשויות להעלות חששות לפרטיות, כגון רחצה, הלבשה/הפשטה ובדיקת מידע סודי. הזכר למשתתפים להיות מודעים למראות, שעשויות להציג את פניהם בהקלטות.
- הצע למשתתפים להימנע מנוכחותם של אנשים אחרים כגון בני משפחה או מטפלים ככל האפשר בסרטונים.
הערה: בהקשר של מחקרים, במקרים שבהם נוכחותם של אנשים אחרים היא בלתי נמנעת, יש לקבל הסכמה מדעת מאותם אנשים.
6. הדרכת מצלמה וטאבלט
הערה: אם המשתתפים מציינים במהלך המגע הראשוני כי הם זקוקים לסיוע מטפל עבור רבים מהצרכים היומיומיים שלהם, המטפל מוזמן גם להשתתף בביקור המחקר ולהיות מאומן על השימוש בציוד, כך שהם יכולים מאוחר יותר לסייע למשתתף.
- הדגים כיצד להשתמש במצלמהאגוצנטרית (טבלת חומרים)למשתתפים.
- הדגם כיצד להפעיל ולכבה את המצלמה.
- הדגם כיצד לשלוט בהקלטות (התחלה, השהיה, עצירה) באמצעות המצלמה.
- הדגים כיצד להשתמש בטאבלט (טבלת חומרים) עם אפליקציית המצלמה שהונחה מראש כדי לשלוט בהקלטות, אם ישים.
הערה: ההדגמה כוללת שליטה בהקלטות מאפליקציית המצלמה, כמו גם הפעלה חוזרת ועריכה (למשל, חיתוך או מחיקה) של הסרטונים המוקלטים. שלט מצלמה נחשב בתחילה (קבצים משלימים), אך בפועל לא נעשה בו שימוש מכיוון שהמשתתפים הרגישו בנוח להשתמש במצלמה או בטאבלט כדי להתחיל ולהפסיק הקלטות.- הדגם כיצד להפעיל ולכבה את הטאבלט.
- הדגם כיצד לחבר את הטאבלט למצלמה באמצעות אפליקציית המצלמה.
- הדגם כיצד לשלוט בהקלטות מאפליקציית המצלמה.
- הדגם כיצד לסקור סרטונים מוקלטים מאפליקציית המצלמה.
- הדגם כיצד לחתוך או למחוק את הסרטונים מאפליקציית המצלמה.
- הדגימו כיצד לא לעשות את המצלמה באמצעות סרט ראש אלסטי הניתן לכוונון לראשו של המשתתף.
הערה: ראו איור 1.
איור 1. הגדרת מצלמה לבישה. (א) מיקום המצלמה האגוצנטרית. (B) זווית צפייה מהמצלמה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.- הנח את המצלמה על מצחו של המשתתף. התאימו את סרט הראש כך שילבישו את המצלמה בנוחות ובהתמדה.
- ודא זווית אופטימלית של המצלמה ביחס למצח.
- בקש מהמשתתפים להקליט קטע וידאו קצר תוך הזזת הידיים לפניהם ומניפולציה של אובייקט (למשל, הטאבלט).
- סקור את הסרטון המוקלט והבטח ששתי הידיים היו גלויות בבירור באזור המרכזי של הסצנה תוך ביצוע משימות מניפולציה.
- תרגלו את השימוש במצלמה ובטאבלט עם המשתתפים והמטפלים שלהם, עד שהם מפגינים מיומנות.
7. מתן הציוד
- תן את הערכה עם כל הציוד למשתתפים כדי להקליט את ADLs שלהם בבית. בנוסף למצלמה ולטאבלט, הערכה כוללת סוללות מצלמה נוספות, מטעני סוללה הן למצלמה והן לטאבלט, כבלי טעינה, סרט ראש למצלמה וסדרת הנחיות מודפסת לשימוש במצלמה (ראה חומר משלים).
8. פתרון בעיות ומעקב ניסיוניים
- לספק פרטי קשר של החוקרים כדי לעזור לפתור מכשולים במהלך ההקלטות בפועל בבית. לאחר שבוע, החוקרים קוראים למשתתפים לתעד את התקדמות ההקלטה ולפתור בעיות טכניות פוטנציאליות.
9. אחזור ציוד וסרטונים
- תריץ מחדש את כל הציוד והסרטונים מהמשתתפים באופן אישי או דרך חבילות דואר ששולמו מראש.
- ודא שהמשתתפים מסכימים לשתף את כל הסרטונים שהוחזרו. מומלץ למשתתפים לסקור את כל הסרטונים שנאספו לפני החזרתם לצוות המחקר, ולמחוק את כל החלקים שאינם מעוניינים לשתף.
- לצורך מחקרים, סקור את הסרטונים שהוחזרו ובדוק אם מישהו מופיע בסרטון מבלי שנתן את הסכמתו. אם כן, שלח טפסי הסכמה או התקשר לאנשים המופיעים בסרטונים כדי לקבל את הסכמתם לשימוש בסרטונים. אם האנשים אינם נגישים, החלקים של קטעי וידאו שבהם הם מופיעים נמחקים על ידי החוקרים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
דמוגרפיה של משתתפים וקריטריוני הכללה
מדגם של 23 משתתפים גויס למחקרים אלה: 9 ניצולי שבץ (6 גברים, 3 נשים) ו -14 אנשים עם cSCI (12 גברים, 2 נשים). מידע דמוגרפי וקליני מסכם עבור המדגם המגויס מדווחים בטבלה 1.
| גיל (שנים) | משך זמן לאחר פציעה (חודשים) | אטיולוגיה | רמת פציעה | הערכת תפקוד הגפה העליונה (ממוצע ± SD) | |||
| רמת פציעה | AIS | יומס: יד ימין | UEMS: יד שמאל | ||||
| cSCI (N=14) | 55.9 ± 7.1 | 56.4 ± 58.9 | 12 טראומטי | C4 – C8 | A – D | 18.1 ± 6.2 | 18.6 ± 6.4 |
| 2 לא טראומטי | |||||||
| שבץ מוחי (N=9) | 56.8 ± 19.3 | 94.4 ± 134.4 | 5 איסכמי | FMA-UE: יד מושפעת | ARAT: יד מושפעת | ||
| 4 דימומי | 45.6 ± 17.3 | 37.1 ± 19.1 | |||||
| AIS: סולם ליקויים באסיה; UEMS: ציון מנוע גפיים עליונות | |||||||
| FMA-UE: הערכת Fugl-מאייר לקיצוניות העליונה; ARAT: מבחן זרוע מחקר פעולה | |||||||
טבלה 1. מידע דמוגרפי וקליני של המשתתפים המגויסים.
קריטריוני ההכללה ההדדית של שתי הקבוצות במחקרים אלה היו: 1) מעל גיל 18, 2) לקוי אך לא חסר תפקוד יד, 3) היעדר מחלת נוירומוסקולוס שלד אחרת המשפיעה על תנועות הגפיים העליונות, 4) אין עיוות של מפרקי הגפיים העליונות, ו -5) היעדר כאב בעת הזזת הגפיים העליונות. קריטריוני הכללה נוספים עבור כל אחת משתי הקבוצות היו כדלקמן.
עבור אנשים עם cSCI: 1) רמה נוירולוגית של פגיעה בין C4 ל- C8 על פי הסטנדרטים הבינלאומיים לסיווג נוירולוגי של פגיעה בחוט השדרה (ISCSCI), 2) סולם ליקויים בעמוד השדרה האמריקאי (AIS) כיתה A-D. 3) פציעות טראומטיות או לא טראומטיות, 4) ציון מנוע חד-צדדי של ISCSCI Uppertremity (UEMS) בין 10 ל -23 לפחות לאיבר אחד.
עבור אנשים עם שבץ: 1) לפחות 6 חודשים לאחר שבץ, 2) ציון כולל במבחן זרוע מחקר הפעולה (ARAT) גדול מ 10, 3) מונטריאול הערכה קוגניטיבית (MoCA) ציון מעל 21 כדי למנוע קשיים פוטנציאליים הבנה בעקבות הליכי המחקר.
תוכן ואורך וידאו מוקלט
הסרטונים ששימשו לניתוח המוצג כאן היו מ-22 מתוך 23 המשתתפים. המשתתף הנותר (אדם עם cSCI) החזיר את המצלמה ללא נתונים שמיש לאחר שלא היה בקשר עם צוות המחקר במשך קרוב ל -6 חודשים, ואינו נכלל בשאר הניתוח. לפיכך, הפרוטוקול המוצע הצליח עבור 95.7% מהמשתתפים. בממוצע, המשתתפים רשמו יותר מ-5 פעילויות. הפעילויות שנכללו בהקלטות הווידאו היו הכנת ארוחות, אכילה, שטיפת כלים, פעילות גופנית וסריגה(איור 2). בממוצע התקבלו 3.11 ± 0.98 שעות של וידאו לכל משתתף, לאחר ביטול קטעים שבהם נכחו אנשים אחרים שלא סיפקו הסכמה או שהנתונים כלל לא היו שמיישים (למשל, המצלמה הושארה הקלטה על שולחן). בנוסף, אורך הקלטת הווידאו הממוצע היומי למשתתף היה 60 ± 33 דקות. שלושה משתתפים דחו את ההקלטות בשל מחלה. רוב המשתתפים הקליטו וידאו בעקבות לוחות הזמנים המוסכמים, אך הם דיווחו על תחושת עייפות ולא נוח ללבוש את המצלמה במשך יותר מ 1 שעה בשל משקלה וחום על המצח. הקלטות נוספות היו אמורות למלא את יעד משך הווידאו של 3 שעות בעת הצורך. תקופת ההקלטה הממוצעת הנדרשת לרכישת 3 שעות וידאו הייתה 22.3 ± 12.9 d. תקופות ההקלטה נעו בין 12 ל -69 d, לספור מהיום המשתתף קיבל את המצלמה עד היום שבו הם החזירו אותו. ב-4 מקרים, אורך הסרטונים שהושגו היה נמוך מהיעד של 3 שעות עקב מצבים בריאותיים או אילוצי תזמון. לשני משתתפים לקח יותר מחודשיים להקליט 2 שעות של קטעי וידאו בשל אחריות משפחתית. משתתף אחר הקליט כמעט 2 שעות של קטעי וידאו במשך שבועיים ולאחר מכן החליט להחזיר את המצלמה בגלל תוכניות נסיעה. משתתף אחר מחק בטעות את כל הסרטונים שהוקלטו, ולאחר שנקבע להקלטות נוספות הצליח לספק רק שעה אחת של וידאו בשל אחריות משפחתית.
בנוסף לשינויים במשך הזמן, הנראות היד השפיעה על איכות הסרטונים. חלק מהפעילויות המתועדת לא הראו את הידיים בצורה ברורה, כגון אימון גופני והושעה לחפצים בארונות מעל הראש. ידיים לא הוצגו ב 3 ADLs משני משתתפים עם שבץ. בנוגע לאימון גופני, אחד המשתתפים השתמש ברצועה אלסטית לתרגילי גפיים עליונות ושיחק טניס בחצר האחורית. הידיים בסרטון לא תמיד נראו מכיוון שתנועות הזרוע היו גדולות ומהירות. מלבד הפעילויות הדורשות תנועות גפיים עליונות עם מגוון רחב, רוב ADLs המוקלטים בוצעו בתוך סביבת עבודה בין המותניים והכתף, עם הידיים גלויות בהקלטות.
איור 2. דוגמאות לשני ADLs מוקלטים לעתים קרובות מהסרטונים שהושגו. (א) הכנת ארוחה. (ב) שטיפת כלים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
דרוש סיוע
שישה מתוך עשרים ושניים (27%) משתתפים נזקקו לסיוע מצוות המחקר במהלך תקופות ההקלטה בבית. בממוצע, כל שיחת עזרה ארכה 5 -10 דקות. לא היה צורך בביקורי בית. הקשיים בהם נתקלו קשורים להחלפת הסוללה, חיבור Bluetooth, חיבור Wi-Fi, סקירה וגיזום של סרטונים בטאבלט ושליטה בהקלטות מהטאבלט. כדי לפתור בעיות אלה אומצו האסטרטגיות הבאות:
מכיוון שהחלפת סוללות עשויה להיות קשה עבור אנשים עם תפקוד יד לקוי, החוקר הציע להשתמש בכבל הטעינה כדי לטעון את המצלמה. עבור בעיות טכניות הקשורות חיבורי מצלמה-Tablet (למשל, בעיות Wi-Fi ו- Bluetooth) כמו גם לבדיקת קטעי וידאו בטאבלט, החוקרים הנחו את המשתתפים מילולית דרך ההליכים צעד אחר צעד. עבור הנושאים הקשורים לסרטונים גיזום, סיוע ניתן כאשר המשתתפים החזירו קטעי וידאו לחוקרים באופן אישי כדי למנוע מחיקה בשוגג של קטעי וידאו מוקלטים אחרים. במקרה שהמשתתפים לא יכלו להשתמש בטאבלט כדי להתחיל ולעצור את ההקלטות, נאמר להם להשתמש במצלמה לבד, על ידי לחיצה על כפתור ההקלטה כדי לשלוט בהפעלה ובפסיקה של הקלטות הווידאו.
חששות בנוגע לפרטיות
בהתאם לממצאים קודמים21, רוב המשתתפים ובני משפחתם לא דיווחו על חששות פרטיות לגבי הקלטת ADLs בבית. אחד מבני משפחתו של משתתף לא היה מוכן להיכלל בסרטון, והמשתתף הצליח להימנע מהמצב. בסך הכל, משתתף אחד נעזר בקיצוץ הסרטונים המוחזרים. ניתוחים איכותיים של השקפות המשתתפים על איסוף סרטונים אגוצנטריים בבית ידווחו במקומות אחרים, אולם שיקולי פרטיות לא הביאו למכשולים כלשהם באיסוף הנתונים במחקרים אלה. בפרוטוקול זה, ה- ADLs נרשמו בסביבות ביתיות כדי למנוע חששות לפרטיות במרחבים ציבוריים. מלבד המשתתפים, 15 עוברי אורח (כולל מטפלים ובני משפחה) של המשתתפים נכללו בסרטונים החוזרים והסכימו להכללותיהם במחקר. מבין 15 עוברי האורח שנכללו בסרטונים, 6 מהם לא היו מזוהים מכיוון שפניהם לא הוצגו. בנוסף, כ-20 דקות של סרטונים משני בני משפחה של משתתפים עם שבץ הושלכו מכיוון שחלקים מהסרטונים הראו את פניהם ללא הסכמתם.
חומר משלים. נא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
הצגנו פרוטוקול להקלטת קטעי וידאו של ADLs בבית באמצעות מצלמות לבישים אצל אנשים עם ליקויים בגפיים העליונות, כגון cSCI ושבץ. הפרוטוקול גמיש וניתן לכוון אותו למטרה ללכוד ביצועי תפקוד יד ב- ADLs ספציפיים או כדי לעקוב אחר התקדמות השיקום מרחוק אצל אנשים המתגוררים בבית. פרדיגמת הראייה האגוצנטרית בעלת פוטנציאל רב לניטור מרחוק של תפקוד היד אצל אנשים החיים בקהילה, ולאופטימיזציה של השיקום לאחר שחרורם של אנשים מאשפוז. למרות כמה מגבלות הקשורות לנוחות במהלך שימוש ממושך (למשל, מעל 1 שעות), למצלמות אגוצנטריות יש פוטנציאל ניכר ללכוד את פרטי השימוש ביד במהלך ADLs פונקציונליים ולספק מידע הקשרי שלא ניתן להשיג באמצעות מדי תאוצה ו- IMUs. יישומים פוטנציאליים של טכנולוגיה זו כוללים לשמש בסיס לתוצאות חדשות מודד לכמת שימוש ידיים עצמאי בבית, כמו גם ניתוח מידע יציבה כדי לזהות אסטרטגיות אחיזה או תנוחות מפצות ותכנון טיפול מודיעתי. למרות שמצלמות לביישות מאפשרות לנו ללכוד שימוש טבעי ביד בבית, המצלמות אינן יכולות להקליט ברציפות במשך מספר שעות בשל חיי סוללה, אחסון ומגבלות נוחות, אם כי ההתפתחות המהירה של טכנולוגיה לבישה עשויה להפחית מגבלות אלה בעתיד הקרוב. על מנת ללכוד שגרה מייצגת של המשתתפים למרות משך ההקלטה המוגבל, הפרוטוקול המוצג כאן מסתמך על תהליך שיתוף פעולה בין החוקרים למשתתפים כדי לבחור לוח זמנים מתאים להקלטה.
הודות לנתונים שנאספו מאנשים עם CSCI וניצולי שבץ, הצלחנו לחדד את הפרוטוקול ולזהות מלכודות ופערים שניתן לשפר במחקרים עתידיים. לדוגמה, תקופת ההקלטה ארכה בדרך כלל זמן רב מהשבועיים הצפויים כדי להשיג 3 שעות של נתוני וידאו. במחקרים שלנו, מצבים אלה נגרמו בדרך כלל על ידי אירועים בלתי צפויים (למשל, מחלות, נסיעות בלתי צפויות מחוץ לעיר וכו ') אשר מנעו מהמשתתפים להקליט קטעי וידאו על פי לוח הזמנים המתוכנן. במקרים אלה, סיפקנו תמיכה למשתתפים באמצעות שיחות טלפון שבועיות, לא רק כדי לבדוק את התקדמות ההקלטה, אלא גם כדי לפתור בעיות טכניות שעלולות לנבוע משימוש לא תכוף בטכנולוגיה. בסך הכל, 15 מטפלים של משתתפים היו מעורבים בסיוע בהקלטת קטעי וידאו בבית. בנוסף לבעיות טכניות, ישנן שתי המלצות כלליות לאמץ בעת הקלטת נתוני וידאו באמצעות מצלמות לבישים אצל אנשים עם ליקויים ביד: 1) הדגשת מתי המשתתפים צריכים להקליט, ולא מה הם צריכים להקליט, על מנת למנוע הקלטה של משכי זמן ארוכים באופן מלאכותי של פעילות אחת ולהגדיל את מגוון ADLs. 2) שמירה על המצלמה על הקלטות רציפה ארוכות יותר כל עוד זה נוח לעשות זאת, על מנת להגביר את יעילות ההקלטה ולתפוס רצפים נטורליסטיים של פעילויות.
פרוטוקול זה יכול לשמש כדי ללכוד פונקציית יד טבעית בהקשר של מגוון פעילויות. בסרטונים שנאספו, חלק מהמשתתפים כללו לא רק את הצרכים של חיי היומיום (כלומר, אכילה) אלא גם פעילויות פנאי. מתן חופש למשתתפים לתעד פעילויות של שגרת יומם, במקום לציין רשימה קפדנית של ADLs, אפשר לנו להשיג שתי מטרות חשובות: ראשית, דאגנו שהפעילויות יתקיימו באופן דומה לתנאים הטבעיים; שנית, הצלחנו לתעד מגוון רחב של פעילויות. עם זאת, המשתתפים היו מודעים לנוכחות המצלמה על ראשם ותחושה זו אולי דחפה חלק מהם להקליט יותר פעילויות מאשר השגרה הרגילה שלהם.
כדי להשיג איסוף נתוני וידאו יעיל ומשמעותי בתנאי חיים טבעיים, היינו צריכים למצוא איזון בהנחיות ובמידע שניתן למשתתפים לפני הקלטות הווידאו. מתן יותר מדי כיוון לגבי הפעילויות המעניינות ביותר לתיעוד עשוי להוביל את המשתתפים להקליט רק פעילויות אלה, ובכך להיכשל ללכוד את השגרה היומית שלהם ואת הביצועים של ADLs טבעי. מצד שני, אי מתן מספיק מידע עלול לגרום לבלבול אצל המשתתפים, אשר לא יכול להקליט מספיק וידאו או לאבד עניין במחקר. כדי לפתור בעיות אלה ולמצוא טרייד-אוף אופטימלי לאיסוף נתונים מוצלח, אימון יסודי עם המשתתפים הוא חיוני, על מנת להבין את השגרה שלהם ולוודא שהם מבינים בבירור את מטרת המחקר, אשר כאן התמקדה ברישום השגרה הטבעית שלהם במקום לאסוף סט סטנדרטי של פעילויות.
ניתן לזהות שלוש מגבלות של הפרוטוקול המוצע. ראשית, אנשים עם בעיות קוגניטיביות עשויים להתקשות להיזכר בשגרת היומיום שלהם או ללמוד כיצד להשתמש בציוד. שנית, אנשים עם תפקוד יד נמוך עשויים לדרוש מטפל כדי לעזור בהגדרת ההקלטות בבית. שלישית, מאחר שלמשתתפים יש הזדמנות לקצץ או למחוק הקלטות, ייתכן שהם יסירו דוגמאות של ADLs לא מוצלחים ויטיפו את הנתונים שהושגו. עם זאת, אפשרות זו נעשית פחות סביר על ידי העובדה כי ADLs מוקלט בוצעו באופן קבוע על ידי המשתתפים, ולכן הם בדרך כלל קבעו אסטרטגיות כדי לבצע את המשימות בהצלחה. תקשורת זהירה שמטרת השימוש בפרוטוקול זה היא ללכוד ביצועי ADL טיפוסיים וכי וריאציות בפונקציה צפויות להפחית את הרצון של המשתתפים לקצץ משימות לא מוצלחות.
איסוף קטעי וידאו של ADLs טבעיים חיוני להבנת תפקוד היד של אנשים עם ליקויים ביד בבית. מתוך הסרטונים שנאספו, חוקרים ורופאים מסוגלים לראות את המשימות האופייניות המבוצעות בבית, את השימוש בידיים במהלך משימות אלה, כמו גם את תנוחות הידיים ואסטרטגיות הפיצוי שאומצו במהלך מניפולציות התנגדות. המידע המתקבל מסרטונים הוא בעל ערך בשיקום ומאפשר פיתוח כלים חדשניים וחכמה לניתוח אוטומטי של תפקוד היד בבית. למעשה, אלגוריתמים ראייה ממוחשבת פותחו במטרה לכמת את השימוש ביד (למשל, מספר ומשך של אינטראקציות אובייקט יד עבור כל יד) אצל אנשים עם cSCI ו- stroke 16,17,18. עם שיפור מתמיד של טכניקות ראייה ממוחשבת לניתוח יד אגוצנטרי וזמינות של נתוני וידאו שנאספו יותר, ניתן להשיג פרטים נוספים לגבי איכות מניפולציות ביד גם20. בסופו של דבר, הפרוטוקול הנוכחי והטכנולוגיה הזמינה יובילו לתיאור מקיף של שימוש ביד אצל אנשים עם ליקויים בגפיים העליונות החיים בקהילה, במטרה הסופית לייעל את החלמתם ולשפר את איכות חייהם.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
למחברים אין מה לחשוף.
Acknowledgments
המחקרים באמצעות פרוטוקול זה מומנו על ידי קרן הלב והשבץ (G-18-0020952), קרן קרייג ה. נילסן (542675), המועצה למדעי הטבע ומחקר ההנדסה של קנדה (RGPIN-2014-05498) ומשרד המחקר, החדשנות והמדע, אונטריו (ER16-12-013).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Egocentric camera | GoPro Inc., CA, USA | GoPro Hero 4 and 5 | A camera that records from a first-person angle. |
| Battery chager and batteries | GoPro Inc., CA, USA | MAX Dual Battery Charger + Battery | Extra batteries for the camera and battery charger |
| Camera charger | GoPro Inc., CA, USA | Supercharger | This charger is connected to the camera directly without disassembling the camera frame. |
| Camera frame | GoPro Inc., CA, USA | The Frame | The hinge of the camera frame can be used to adjust the angle of view of the camera. |
| Headband for the camera | GoPro Inc., CA, USA | Head Strap + QuickClip | |
| SD card | SanDisk, CA, USA | 32GB microSD | |
| Tablet | ASUSTeK Computer Inc., Taiwan | ZenPad 8.0 Z380M | The tablet is installed with the GoPro App in order to connect with the camera. |
References
- Nichols-Larsen, D. S., Clark, P., Zeringue, A., Greenspan, A., Blanton, S. Factors influencing stroke survivors' quality of life during subacute recovery. Stroke. 36 (7), 1480-1484 (2005).
- Anderson, K. D. Targeting recovery: priorities of the spinal cord-injured population. Journal of Neurotrauma. 21 (10), 1371-1383 (2004).
- Gladstone, D. J., Danells, C. J., Black, S. E. The Fugl-Meyer assessment of motor recovery after stroke: a critical review of its measurement properties. Neurorehabilitation and Neural Repair. 16 (3), 232-240 (2002).
- Barreca, S. R., Stratford, P. W., Lambert, C. L., Masters, L. M., Streiner, D. L. Test-retest reliability, validity, and sensitivity of the Chedoke arm and hand activity inventory: a new measure of upper-limb function for survivors of stroke. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 86 (8), 1616-1622 (2005).
- Uswatte, G., Taub, E., Morris, D., Vignolo, M., McCulloch, K. Reliability and validity of the upper-extremity Motor Activity Log-14 for measuring real-world arm use. Stroke. 36 (11), 2493-2496 (2005).
- Duncan, P. W., Bode, R. K., Lai, S. M., Perera, S., Antagonist, G. Rasch analysis of a new stroke-specific outcome scale: the Stroke Impact Scale. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 84 (7), 950-963 (2003).
- Marino, R. J., Shea, J. A., Stineman, M. G. The capabilities of upper extremity instrument: reliability and validity of a measure of functional limitation in tetraplegia. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 79 (12), 1512-1521 (1998).
- Hayward, K. S., et al. Exploring the role of accelerometers in the measurement of real world upper-limb use after stroke. Brain Impairment. 17 (1), 16-33 (2016).
- van der Pas, S. C., Verbunt, J. A., Breukelaar, D. E., van Woerden, R., Seelen, H. A. Assessment of arm activity using triaxial accelerometry in patients with a stroke. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 92 (9), 1437-1442 (2011).
- Oess, N. P., Wanek, J., Curt, A. Design and evaluation of a low-cost instrumented glove for hand function assessment. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 9 (1), 2 (2012).
- Friedman, N., Rowe, J. B., Reinkensmeyer, D. J., Bachman, M. The manumeter: a wearable device for monitoring daily use of the wrist and fingers. IEEE Journal of Biomedical Health Informatics. 18 (6), 1804-1812 (2014).
- Liu, X., Rajan, S., Ramasarma, N., Bonato, P., Lee, S. I. The use of a finger-worn accelerometer for monitoring of hand use in ambulatory settings. IEEE Journal of Biomedical Health Informatics. 23 (2), 599-606 (2018).
- Lee, S. I., et al. A novel upper-limb function measure derived from finger-worn sensor data collected in a free-living setting. PloS One. 14 (3), (2019).
- Rowe, J. B., et al. The variable relationship between arm and hand use: a rationale for using finger magnetometry to complement wrist accelerometry when measuring daily use of the upper extremity. 2014 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , 4087-4090 (2014).
- Dousty, M., Zariffa, J. Tenodesis Grasp Detection in Egocentric Video. IEEE Journal of Biomedical and health. , (2020).
- Likitlersuang, J., et al. Egocentric video: a new tool for capturing hand use of individuals with spinal cord injury at home. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 16 (1), 83 (2019).
- Tsai, M. -F., Wang, R. H., Zariffa, J. Generalizability of Hand-Object Interaction Detection in Egocentric Video across Populations with Hand Impairment. 2020 42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC). , 3228-3231 (2020).
- Bandini, A., Dousty, M., Zariffa, J. A wearable vision-based system for detecting hand-object interactions in individuals with cervical spinal cord injury: First results in the home environment. 2020 42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC). , 2159-2162 (2020).
- Dousty, M., Zariffa, J. Towards Clustering Hand Grasps of Individuals with Spinal Cord Injury in Egocentric Video. 2020 42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC). , 2151-2154 (2020).
- Bandini, A., Zariffa, J. Analysis of the hands in egocentric vision: A survey. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. , (2020).
- Likitlersuang, J., Sumitro, E. R., Theventhiran, P., Kalsi-Ryan, S., Zariffa, J. Views of individuals with spinal cord injury on the use of wearable cameras to monitor upper limb function in the home and community. Journal of Spinal Cord Medicine. 40 (6), 706-714 (2017).
