Summary
Er wordt een protocol voorgesteld om de natuurlijke handfunctie van personen met handbeperkingen tijdens hun dagelijkse routines vast te leggen met behulp van een egocentrische camera. Het doel van het protocol is om ervoor te zorgen dat de opnames representatief zijn voor het typische handgebruik van een persoon tijdens activiteiten van het dagelijks leven thuis.
Abstract
Een verminderde handfunctie na neurologisch letsel kan een grote impact hebben op de onafhankelijkheid en kwaliteit van leven. De meeste bestaande beoordelingen van de bovenste ledematen worden persoonlijk uitgevoerd, wat niet altijd indicatief is voor handgebruik in de gemeenschap. Nieuwe benaderingen om de handfunctie in het dagelijks leven vast te leggen zijn nodig om de werkelijke impact van revalidatie-interventies te meten. Egocentrische video in combinatie met computervisie voor geautomatiseerde analyse is voorgesteld om handgebruik thuis te evalueren. Er zijn echter beperkingen aan de duur van continue opnames. We presenteren een protocol dat is ontworpen om ervoor te zorgen dat de verkregen video's representatief zijn voor de dagelijkse routines met respect voor de privacy van de deelnemers.
Een representatief opnameschema wordt geselecteerd door middel van een samenwerkingsproces tussen de onderzoekers en deelnemers, om ervoor te zorgen dat de video's natuurlijke taken en prestaties vastleggen, terwijl ze nuttig zijn voor handbeoordeling. Het gebruik van de apparatuur en procedures wordt gedemonstreerd aan de deelnemers. In totaal zijn er 3 uur aan video-opnames gepland over twee weken. Om privacyproblemen te verminderen, hebben deelnemers volledige controle over het starten en stoppen van opnames en de mogelijkheid om de video's te bewerken voordat ze worden terugsturen naar het onderzoeksteam. Herinneringen worden verstrekt, evenals hulpoproepen en huisbezoeken indien nodig.
Het protocol werd getest met 9 overlevenden van een beroerte en 14 personen met cervicale dwarslaesie. De verkregen video's bevatten een verscheidenheid aan activiteiten, zoals maaltijdbereiding, afwassen en breien. Er werden gemiddeld 3,11 ± 0,98 h video verkregen. De opnameperiodes varieerden van 12-69 d, in sommige gevallen als gevolg van ziekte of onverwachte gebeurtenissen. Gegevens werden met succes verkregen van tweeëntwintig van de 23 deelnemers, waarbij 6 deelnemers hulp van de onderzoekers nodig hadden tijdens de thuisopnameperiode. Het protocol was effectief voor het verzamelen van video's met waardevolle informatie over de handfunctie thuis na neurologische verwondingen.
Introduction
Handfunctie is een determinant van onafhankelijkheid en kwaliteit van leven in klinische populaties met stoornissen in de bovenste ledematen1,2. Het vastleggen van de handfunctie van personen met handbeperkingen thuis is van vitaal belang voor het evalueren van de voortgang van hun vermogen om activiteiten van het dagelijks leven (ACL's) uit te voeren tijdens en na revalidatie. De meeste klinische handfunctiebeoordelingen worden uitgevoerd in een klinische of laboratoriumomgeving, in plaats van thuis3,4. Bestaande klinische handfunctiebeoordelingen die de impact op ACL's thuis proberen vast te leggen, zijn vragenlijsten en vertrouwen op subjectieve zelfgerapporteerde beoordelingen5,6,7. Een objectieve evaluatie om de uiteindelijke impact van revalidatie op de handfunctie thuis te beoordelen, is nog steeds niet beschikbaar.
In de afgelopen jaren zijn veel draagbare technologieën ontwikkeld en geïmplementeerd om de functie van de bovenste ledematen in echte omgevingen vast te leggen. Draagbare sensoren zoals versnellingsmeters en traagheidsmeeteenheden (ICU's) worden vaak gebruikt om bewegingen van de bovenste ledematen in het dagelijks leven te meten. Deze apparaten maken echter meestal geen onderscheid of de gedetecteerde tijdperken behoren tot functionele bewegingen van de bovenste ledematen8,9, gedefinieerd als doelgerichte bewegingen die bedoeld zijn om een gewenste taak te voltooien. Sommige draagbare sensoren zijn bijvoorbeeld gevoelig voor de aanwezigheid van schommelingen van de bovenste ledematen tijdens het lopen, wat geen functionele beweging van de bovenste ledemaat is. Bovendien, hoewel pols gedragen versnellingsmeters bewegingen van de bovenste ledematen vastleggen, kunnen ze de details van de handfunctie in echte omgevingen niet vastleggen. Sensorhandschoenen maken het mogelijk om meer gedetailleerde informatie over handmanipulaties vast te leggen10, maar ze kunnen omslachtig zijn voor mensen van wie de handfunctie en het gevoel al zijn aangetast. Draagbare benaderingen zijn ook voorgesteld om vingerbewegingen vast te leggen door middel van magnetometrie of door de vinger gedragen versnellingsmeters11,12,13,maar de functionele interpretatie van die bewegingen blijft een uitdaging14. Hoewel eerder voorgestelde draagbare apparaten dus klein en gemakkelijk te gebruiken zijn, zijn ze onvoldoende om de details en functionele context van handgebruik te beschrijven.
Draagbare camera's zijn voorgesteld om deze hiaten op te vullen en details van de handfunctie vast te leggen tijdens ACL's thuis voor neurorevalidatietoepassingen15,16,17,18,19. Geautomatiseerde analyse van egocentrische video's met behulp van computervisie heeft een aanzienlijk potentieel om de handfunctie in context te kwantificeren, door informatie te verstrekken over zowel de handen zelf als over de taken die in echte ACL's worden uitgevoerd20. Aan de andere kant is de duur van continue opnames meestal beperkt tot ongeveer 1 tot 1,5 uur door overwegingen van batterij, opslag en comfort. Hier, binnen deze beperkingen, presenteren we een egocentrisch videoverzamelingsprotocol dat bedoeld is om gegevens te verkrijgen die zowel representatief zijn voor het dagelijks leven van een individu als informatief voor de evaluatie van handfuncties.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
De studie werd goedgekeurd door de Research Ethics Board van het University Health Network. Ondertekende geïnformeerde toestemming werd verkregen van elke deelnemer vóór inschrijving in het onderzoek. Ondertekende geïnformeerde toestemming werd ook verkregen van zorgverleners of leden van het huishouden die in video-opnamen verschenen.
1. Verificatie van de toepasbaarheid van het protocol op het individu
OPMERKING: Dit protocol is bedoeld om te worden toegepast op personen met een verminderde maar niet volledig afwezige handfunctie (specifieke criteria kunnen worden aangepast aan de populatie en / of kwestie van belang).
- Vraag deelnemers of hun aangetaste handen van invloed zijn op hun vermogen om ACL's uit te voeren.
OPMERKING: Het wordt aanbevolen om deelnemers te vragen enkele voorbeelden te geven van taken die ze wel en niet zelfstandig met hun aangetaste handen kunnen uitvoeren. - Controleer of de totale score op de Montreal Cognitive Assessment (MoCA) hoger is dan 21, om mogelijke problemen met het begrijpen en volgen van protocolprocedures te voorkomen.
2. Bepaling van de dagelijkse routine van de deelnemers
- Vraag deelnemers om hun dagelijkse routines van de afgelopen twee weken te herinneren. Documenteer welke dagelijkse taken worden uitgevoerd, voor hoe lang en op ongeveer welk tijdstip.
- Selecteer in samenwerking met deelnemers 3 tijdsloten van elk 1,5 uur om video's op te nemen. Selecteer tijdsloten die verspreid zijn over verschillende dagen van de week en vinden plaats wanneer ACL's waarbij de handen betrokken zijn, meestal achter elkaar worden uitgevoerd.
OPMERKING: De geselecteerde ACL's moeten representatief zijn voor de typische activiteiten van elke deelnemer en door hen als zinvol worden ervaren. Het plannen van opnameperioden op verschillende dagen is bedoeld om de verscheidenheid aan geregistreerde ACL's te vergroten en het vastleggen van nuttige en zinvolle gegevens te bevorderen.
OPMERKING: Opnametijdslots zijn gepland voor opname-efficiëntie, maar deelnemers moeten begrijpen dat ze volledige controle hebben over wanneer ze opnames moeten starten en stoppen.
3. Overeenkomst over opnameschema's en doelvideo-inhoud met deelnemers
- Verkrijg instemming van elke deelnemer over de opnameschema's, na het bespreken van eventuele zorgen die ze hebben.
- Stel een doel van 3 uur video's gedurende twee weken. Informeer deelnemers dat onvoldoende video's kunnen leiden tot verlenging van hun opnameperiode.
4. Nadruk op het belang van het op natuurlijke wijze uitvoeren van ACL's
- Instrueer deelnemers om zich te concentreren op het vastleggen van realistische routines, in plaats van specifieke activiteiten op te geven om op te nemen. De bedoeling van de instructie is om deelnemers te ontmoedigen om specifieke activiteiten kunstmatig op te nemen in grotere hoeveelheden dan typisch voor hen is.
5. Melding van mogelijke privacyproblemen tijdens opnames thuis
- Zorg ervoor dat deelnemers begrijpen dat alle opnames thuis moeten plaatsvinden, niet op openbare plaatsen om privacyschendingen te voorkomen.
- Geef enkele voorbeelden die privacyproblemen kunnen veroorzaken, zoals baden, aan- en uitkleden en het controleren van vertrouwelijke informatie. Herinner deelnemers eraan zich bewust te zijn van spiegels, die hun gezichten in de opnames kunnen laten zien.
- Stel voor dat deelnemers de aanwezigheid van andere mensen zoals familieleden of verzorgers zoveel mogelijk vermijden in de video's.
OPMERKING: In het kader van onderzoeksstudies, in gevallen waarin de aanwezigheid van andere mensen onvermijdelijk is, moet geïnformeerde toestemming van die personen worden verkregen.
6. Camera en tablet instructie
OPMERKING: Als deelnemers tijdens het eerste contact aangeven dat ze hulp van de verzorger nodig hebben voor veel van hun dagelijkse behoeften, wordt de zorgverlener aangemoedigd om ook het studiebezoek bij te wonen en getraind te worden in het gebruik van de apparatuur, zodat ze de deelnemer later kunnen helpen.
- Demonstreer hoe je een egocentrische camera(Table of Materials) kuntgebruiken aan deelnemers.
- Demonstreer hoe u de camera in- en uitschakelt.
- Demonstreer hoe u opnames (starten, pauzeren, stoppen) kunt bedienen met behulp van de camera.
- Demonstreer hoe u een tablet(Tabel met materialen)kunt gebruiken met de vooraf geïnstalleerde camera-app om de opnames te bedienen, indien van toepassing.
OPMERKING: De demonstratie omvat het bedienen van de opnames vanuit de camera-app, evenals het opnieuw afspelen en bewerken (bijvoorbeeld bijsnijden of verwijderen) van de opgenomen video's. Een camera-afstandsbediening werd aanvankelijk overwogen(Supplemental Files),maar werd in de praktijk niet gebruikt omdat deelnemers de camera of tablet comfortabel gebruikten om opnames te starten en te stoppen.- Demonstreer hoe u de tablet in- en uitschakelt.
- Demonstreer hoe u de tablet via de camera-app met de camera verbindt.
- Demonstreer hoe u de opnames vanuit de camera-app kunt bedienen.
- Demonstreer hoe u opgenomen video's van de camera-app kunt bekijken.
- Demonstreer hoe u de video's uit de camera-app kunt bijsnijden of verwijderen.
- Demonstreer hoe je de camera aan en uit moet doen met behulp van een elastische hoofdband die verstelbaar is op het hoofd van de deelnemer.
OPMERKING: Zie figuur 1.
Figuur 1. Draagbare camera-instelling. (A) Positionering van de egocentrische camera. (B) Kijkhoek van de camera. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.- Plaats de camera op het voorhoofd van de deelnemer. Pas de hoofdband aan om de camera comfortabel en stabiel te dragen.
- Zorg voor een optimale hoek van de camera ten opzichte van het voorhoofd.
- Vraag deelnemers om een kort videosegment op te nemen terwijl ze de handen voor hen bewegen en een object (bijvoorbeeld de tablet) manipuleren.
- Bekijk de opgenomen video en zorg ervoor dat de twee handen duidelijk zichtbaar waren in het centrale gebied van de scène tijdens het uitvoeren van manipulatietaken.
- Oefen het gebruik van de camera en tablet met deelnemers en hun verzorgers, totdat ze vaardigheid aantonen.
7. Het geven van de apparatuur
- Geef de kit met alle apparatuur aan deelnemers om hun ABL's thuis op te nemen. Naast de camera en tablet bevat de kit extra camerabatterijen, batterijladers voor zowel camera als tablet, oplaadkabels, hoofdband voor de camera en een gedrukte set richtlijnen voor het gebruik van de camera (zie het aanvullende materiaal).
8. Experimentele probleemoplossing en follow-up
- Geef contactgegevens van de onderzoekers om obstakels tijdens de daadwerkelijke opnames thuis op te lossen. Na een week bellen onderzoekers de deelnemers om de voortgang van de opname te documenteren en eventuele technische problemen op te lossen.
9. Ophalen van apparatuur en video's
- Retreive alle apparatuur en video's van deelnemers in persoon of via pre-paid postpakketten.
- Zorg ervoor dat deelnemers ermee instemmen om alle geretourneerde video's te delen. Deelnemers worden aangemoedigd om alle verzamelde video's te bekijken voordat ze deze terugsturen naar het onderzoeksteam en om delen te verwijderen die ze niet willen delen.
- Bekijk voor onderzoeksstudies de geretourneerde video's en controleer of er iemand in de video verschijnt zonder toestemming te hebben gegeven. Stuur dan toestemmingsformulieren of bel de personen die in de video's voorkomen om hun toestemming te krijgen voor het gebruik van de video's. Als de personen niet bereikbaar zijn, worden de delen van de video's waarin ze verschijnen door de onderzoekers verwijderd.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Demografie van deelnemers en inclusiecriteria
Een steekproef van 23 deelnemers werd gerekruteerd voor deze studies: 9 overlevenden van een beroerte (6 mannen, 3 vrouwen) en 14 personen met cSCI (12 mannen, 2 vrouwen). Beknopte demografische en klinische informatie voor de gerekruteerde steekproef is opgenomen in tabel 1.
| Leeftijd (jaren) | Duur na blessure (maanden) | Etiologie | Niveau van letsel | Beoordeling van de functie van de bovenste ledematen (gemiddelde ± SD) | |||
| Niveau van letsel | AIS | UEMS: Rechterhand | UEMS: Linkerhand | ||||
| cSCI (N=14) | 55,9 ± 7,1 | 56,4 ± 58,9 | 12 Traumatisch | C4 - C8 | A – D | 18,1 ± 6,2 | 18,6 ± 6,4 |
| 2 Niet-traumatisch | |||||||
| Beroerte (N=9) | 56,8 ± 19,3 | 94,4 ± 134,4 | 5 Ischemisch | FMA-UE: Aangedane hand | ARAT: Aangedane hand | ||
| 4 Hemorragisch | 45,6 ± 17,3 | 37,1 ± 19,1 | |||||
| AIS: ASIA Impairment Scale; UEMS: Motorische score van de bovenste extremiteit | |||||||
| FMA-UE: Fugl-Meyer Beoordeling voor de bovenste extremiteit; ARAT: Action Research Arm Test | |||||||
Tabel 1. Demografische en klinische informatie van de gerekruteerde deelnemers.
De wederzijdse inclusiecriteria voor beide groepen in deze studies waren: 1) ouder dan 18 jaar, 2) verminderde maar niet afwezige handfunctie, 3) afwezigheid van andere neuromusculoskeletale aandoeningen die de bewegingen van de bovenste ledematen beïnvloeden, 4) geen misvorming van de gewrichten van de bovenste ledematen en 5) afwezigheid van pijn bij het bewegen van de bovenste ledematen. Aanvullende inclusiecriteria voor elk van de twee groepen waren als volgt.
Voor personen met cSCI: 1) neurologisch niveau van letsel tussen C4 en C8 volgens de International Standards for the Neurological Classification of Spinal Cord Injury (ISNCSCI), 2) American Spinal Injury Association Impairment Scale (AIS) graad A-D. 3) Traumatische of niet-traumatische verwondingen, 4) Een unilaterale ISNCSCI Upper Extremity Motor Score (UEMS) tussen 10 en 23 voor ten minste één ledemaat.
Voor personen met een beroerte: 1) ten minste 6 maanden na de beroerte, 2) totale score op de Action Research Arm Test (ARAT) groter dan 10, 3) Montreal Cognitive Assessment (MoCA) score boven 21 om mogelijke problemen met het begrijpen en volgen van onderzoeksprocedures te voorkomen.
Inhoud en lengte van opgenomen video
De video's die werden gebruikt voor de hier gepresenteerde analyse waren van 22 van de 23 deelnemers. De resterende deelnemer (man met cSCI) heeft de camera zonder bruikbare gegevens geretourneerd na bijna 6 maanden geen contact te hebben gehad met het onderzoeksteam en is niet opgenomen in de rest van de analyse. Als zodanig was het voorgestelde protocol succesvol voor 95,7% van de deelnemers. Gemiddeld noteerden de deelnemers meer dan 5 activiteiten. Activiteiten in de video-opnames waren maaltijdbereiding, eten, afwassen, fysieke activiteit en breien(figuur 2). Gemiddeld werden 3,11 ± 0,98 uur video per deelnemer verkregen, na het weggooien van segmenten waar andere personen aanwezig waren die geen toestemming hadden gegeven of waar de gegevens helemaal niet bruikbaar waren (bijvoorbeeld de camera werd op een tafel laten opnemen). Bovendien was de dagelijkse gemiddelde video-opnamelengte per deelnemer 60 ± 33 minuten. Drie deelnemers stelden de opnames uit wegens ziekte. De meeste deelnemers namen video op volgens de afgesproken schema's, maar ze meldden dat ze zich moe en ongemakkelijk voelden bij het dragen van de camera gedurende meer dan 1 uur vanwege het gewicht en de hitte tegen het voorhoofd. Extra opnames werden gepland om indien nodig aan het doel van 3 uur videoduur te voldoen. De gemiddelde opnameperiode die nodig was om 3 uur video te verkrijgen was 22,3 ± 12,9 d. De opnameperiodes varieerden van 12 tot 69 d, te rekenen vanaf de dag dat de deelnemer de camera kreeg tot de dag dat ze hem teruggaven. In 4 gevallen was de lengte van de verkregen video's lager dan het doel van 3 uur vanwege gezondheidsproblemen of planningsbeperkingen. Twee deelnemers deden er meer dan 2 maanden over om 2 uur video's op te nemen vanwege gezinsverantwoordelijkheden. Een andere deelnemer nam bijna 2 uur video's op gedurende twee weken en besloot vervolgens de camera terug te geven vanwege reisplannen. Een andere deelnemer verwijderde per ongeluk alle opgenomen video en kon na het plannen van extra opnames slechts 1 uur video leveren vanwege gezinsverantwoordelijkheden.
Naast variaties in duur, beïnvloedde handzichtbaarheid de kwaliteit van de video's. Sommige geregistreerde activiteiten toonden de handen niet duidelijk, zoals fysieke training en het reiken naar objecten in bovenhoofdse kasten. Handen werden niet getoond in 3 ACL's van twee deelnemers met een beroerte. Wat fysieke training betreft, gebruikte een deelnemer een elastische band voor oefeningen met de bovenste ledematen en tennissen in de achtertuin. Handen in de video waren niet altijd zichtbaar omdat de armbewegingen groot en snel waren. Afgezien van de activiteiten die bewegingen van de bovenste ledematen met een breed bereik vereisten, werden de meeste opgenomen ACL's uitgevoerd in een werkruimte tussen de taille en de schouder, waarbij de handen zichtbaar waren in de opnames.
Figuur 2. Voorbeelden van twee vaak opgenomen ACL's uit de verkregen video's. (A) Maaltijdbereiding. (B) Afwassen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Hulp nodig
Zes van de tweeëntwintig (27%) deelnemers hadden hulp nodig van het onderzoeksteam tijdens de opnameperiodes thuis. Gemiddeld duurde elke hulpoproep 5-10 minuten. Er waren geen huisbezoeken nodig. De ondervonden problemen hadden betrekking op het vervangen van de batterij, Bluetooth-verbinding, Wi-Fi-verbinding, het bekijken en bijsnijden van video's op de tablet en het bedienen van de opnames vanaf de tablet. Om deze problemen op te lossen, werden de volgende strategieën aangenomen:
Omdat het vervangen van batterijen moeilijk kan zijn voor personen met een verminderde handfunctie, stelde de onderzoeker voor om de oplaadkabel te gebruiken om de camera op te laden. Voor technische problemen met betrekking tot camera-tabletverbindingen (bijv. Wi-Fi- en Bluetooth-problemen) en voor het beoordelen van video's op de tablet, begeleidden de onderzoekers de deelnemers stap voor stap mondeling door de procedures. Voor de problemen met betrekking tot het bijsnijden van video's werd hulp geboden wanneer deelnemers video's persoonlijk aan de onderzoekers teruggaven om te voorkomen dat onbedoeld andere opgenomen video's werden verwijderen. In het geval dat deelnemers de tablet niet konden gebruiken om de opnames te starten en te stoppen, werd hen verteld om de camera alleen te gebruiken, door op de opnameknop te klikken om het starten en stoppen van de video-opnames te regelen.
Privacy zorgen
In overeenstemming met eerdere bevindingen21, rapporteerden de meeste deelnemers en hun familieleden geen privacyproblemen over het opnemen van ABL's thuis. Een familielid van een deelnemer was niet bereid om in de video te worden opgenomen en de deelnemer kon de situatie vermijden. In totaal werd één deelnemer geholpen met het trimmen van de geretourneerde video's. Kwalitatieve analyses van de opvattingen van deelnemers over het verzamelen van egocentrische video's thuis zullen elders worden gerapporteerd, maar privacyoverwegingen hebben in deze onderzoeken geen obstakels opgeleverd voor de gegevensverzameling. In dit protocol zijn de ACL's vastgelegd in thuisomgevingen om privacyproblemen in de openbare ruimte te voorkomen. Afgezien van de deelnemers werden 15 omstanders (inclusief zorgverleners en familieleden) van de deelnemers opgenomen in de geretourneerde video's en stemden in met hun opname in het onderzoek. Van de 15 omstanders in de video's waren er 6 niet identificeerbaar omdat hun gezichten niet werden getoond. Bovendien werden ongeveer 20 minuten video's van 2 familieleden van deelnemers met een beroerte weggegooid omdat delen van de video's hun gezichten toonden zonder hun toestemming.
Aanvullend materiaal. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
We presenteerden een protocol voor het opnemen van video's van ABL's thuis met behulp van draagbare camera's bij personen met beperkingen van de bovenste ledematen, zoals cSCI en beroerte. Het protocol is flexibel en kan doelgericht zijn om de prestaties van de handfunctie in specifieke ACL's vast te leggen of om de voortgang van revalidatie op afstand bij thuiswonende mensen te volgen. Het egocentrische visieparadigma heeft een groot potentieel voor het op afstand monitoren van de handfunctie bij personen die in de gemeenschap wonen, en voor het optimaliseren van revalidatie zodra mensen zijn ontslagen uit intramurale zorg. Ondanks enkele beperkingen met betrekking tot comfort tijdens langdurig gebruik (bijvoorbeeld meer dan 1 uur), hebben egocentrische camera's een aanzienlijk potentieel om de details van handgebruik tijdens functionele ADB's vast te leggen en contextuele informatie te bieden die niet kan worden verkregen via versnellingsmeters en ICU's. Mogelijke toepassingen van deze technologie zijn onder meer het dienen als basis voor nieuwe uitkomstmaten die onafhankelijk handgebruik thuis kwantificeren, evenals het analyseren van houdingsinformatie om grijpstrategieën of compenserende houdingen te identificeren en de therapieplanning te informeren. Hoewel draagbare camera's ons in staat stellen om natuurlijk handgebruik thuis vast te leggen, kunnen de camera's niet continu opnemen gedurende enkele uren vanwege de levensduur van de batterij, opslag en comfortbeperkingen, hoewel de snelle evolutie van draagbare technologie deze beperkingen in de nabije toekomst kan verminderen. Om representatieve routines van deelnemers vast te leggen ondanks een beperkte opnameduur, vertrouwt het hier gepresenteerde protocol op een samenwerkingsproces tussen de onderzoekers en deelnemers om een geschikt opnameschema te selecteren.
Dankzij de gegevens verzameld van personen met cSCI en overlevenden van een beroerte, konden we het protocol verfijnen en valkuilen en hiaten identificeren die in toekomstige studies kunnen worden verbeterd. De opnameperiode duurde bijvoorbeeld meestal langer dan de verwachte twee weken om 3 uur aan videogegevens te verkrijgen. In onze studies werden deze situaties meestal veroorzaakt door onverwachte gebeurtenissen (bijv. Ziektes, onverwachte reizen buiten de stad, enz.) waardoor deelnemers geen video's konden opnemen volgens het geplande schema. In deze gevallen hebben we de deelnemers ondersteund via wekelijkse telefoongesprekken, niet alleen om de voortgang van de opname te controleren, maar ook om eventuele technische problemen op te lossen die kunnen voortvloeien uit een niet-frequent gebruik van de technologie. In totaal waren 15 zorgverleners van deelnemers betrokken bij het helpen opnemen van video's thuis. Naast technische problemen zijn er twee algemene aanbevelingen om te nemen bij het opnemen van videogegevens met draagbare camera's bij personen met handbeperkingen: 1) Benadrukken wanneer deelnemers moeten opnemen, in plaats van wat ze moeten opnemen, om te voorkomen dat kunstmatig lange duur van een enkele activiteit wordt opgenomen en de verscheidenheid aan ACL's wordt vergroot. 2) Houd de camera aan voor langere continue opnames zolang het comfortabel is om dit te doen, om de opname-efficiëntie te verhogen en naturalistische reeksen activiteiten vast te leggen.
Dit protocol kan worden gebruikt om de natuurlijke handfunctie vast te leggen in de context van een verscheidenheid aan activiteiten. In de verzamelde video's namen sommige deelnemers niet alleen benodigdheden voor het dagelijks leven (d.w.z. eten) op, maar ook vrijetijdsactiviteiten. Door deelnemers de vrijheid te geven om activiteiten van hun dagelijkse routines vast te leggen, in plaats van een strikte lijst met ACL's te specificeren, konden we twee belangrijke doelen bereiken: ten eerste zorgden we ervoor dat de activiteiten werden uitgevoerd op een manier die vergelijkbaar was met de natuurlijke omstandigheden; ten tweede konden we een breed scala aan activiteiten vastleggen. Niettemin waren de deelnemers zich bewust van de camera-aanwezigheid op hun hoofd en dit gevoel kan sommigen van hen ertoe hebben aangezet om meer activiteiten op te nemen dan hun normale routine.
Om te komen tot een efficiënte en zinvolle verzameling van videogegevens in natuurlijke leefomstandigheden, moesten we een balans vinden in de richtlijnen en informatie die voorafgaand aan de video-opnames aan de deelnemers werd gegeven. Door te veel richting te geven aan de meest interessante activiteiten om op te nemen, kunnen de deelnemers alleen die activiteiten opnemen, waardoor ze hun dagelijkse routines en prestaties van natuurlijke ACL's niet vastleggen. Aan de andere kant kan het niet geven van voldoende informatie verwarring veroorzaken bij de deelnemers, die mogelijk niet genoeg video opnemen of hun interesse in het onderzoek verliezen. Om deze problemen op te lossen en een optimale afweging te vinden voor succesvolle gegevensverzameling, is een grondige trainingssessie met deelnemers essentieel, om hun routines te begrijpen en ervoor te zorgen dat ze het doel van de studie duidelijk begrijpen, die hier gericht was op het vastleggen van hun natuurlijke routines in plaats van het verzamelen van een standaardset activiteiten.
Er zijn drie beperkingen van het voorgestelde protocol aan te wijzen. Ten eerste kunnen mensen met cognitieve problemen moeite hebben met het herinneren van hun dagelijkse routines of het leren gebruiken van de apparatuur. Ten tweede kunnen personen met een lage handfunctie een verzorger nodig hebben om te helpen bij het opzetten van de opnames thuis. Ten derde, aangezien deelnemers de mogelijkheid hebben om opnames bij te snijden of te verwijderen, is het mogelijk dat ze voorbeelden van mislukte ACL's verwijderen en de verkregen gegevens vertekenen. Niettemin wordt deze mogelijkheid minder waarschijnlijk gemaakt door het feit dat de geregistreerde ACL's regelmatig door de deelnemers werden uitgevoerd en daarom meestal strategieën hadden vastgesteld om de taken met succes uit te voeren. Zorgvuldig communiceren dat het doel van het gebruik van dit protocol is om typische ADL-prestaties vast te leggen en dat variaties in functie worden verwacht, kan de wens van deelnemers om mislukte taken in te korten verminderen.
Het verzamelen van video's van natuurlijke ABL's is essentieel voor het begrijpen van de handfunctie van personen met handbeperkingen thuis. Uit de verzamelde video's kunnen onderzoekers en clinici de typische taken zien die thuis worden uitgevoerd, het gebruik van de handen tijdens deze taken, evenals de handhoudingen en compensatiestrategieën die worden aangenomen tijdens objectmanipulaties. De informatie verkregen uit video's is waardevol in revalidatie en maakt de ontwikkeling van innovatieve en intelligente hulpmiddelen mogelijk voor de automatische analyse van de handfunctie thuis. In feite zijn computervisie-algoritmen ontwikkeld met als doel het handgebruik te kwantificeren (bijv. Aantal en duur van hand-objectinteracties voor elke hand) bij personen met cSCI en beroerte 16,17,18. Met de constante verbetering van computervisietechnieken voor egocentrische handanalyse en de beschikbaarheid van meer verzamelde videogegevens, kunnen aanvullende details over de kwaliteit van handmanipulaties ook worden verkregen20. Uiteindelijk zullen het huidige protocol en de beschikbare technologie leiden tot een uitgebreide beschrijving van handgebruik bij personen met een beperking van de bovenste ledematen die in de gemeenschap wonen, met als einddoel hun herstel te optimaliseren en hun kwaliteit van leven te verbeteren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
De studies met behulp van dit protocol werden gefinancierd door de Heart and Stroke Foundation (G-18-0020952), de Craig H. Neilsen Foundation (542675), de Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (RGPIN-2014-05498) en het Ministerie van Onderzoek, Innovatie en Wetenschap, Ontario (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).
