Ein Verfahren zur Quantifizierung der oberen Extremität Leistung im täglichen Leben Accelerometer Verwendung
21. April 2017
Dieses Protokoll beschreibt ein Verfahren zur oberen Extremität Leistung im täglichen Leben am Handgelenk getragenen Beschleunigungs zu quantifizieren.
Das übergeordnete Ziel dieser Beschleunigungsmesser-Methodik ist es, die Leistung der oberen Gliedmaßen im täglichen Leben zu quantifizieren und so den Fortschritt und die Ergebnisse der Rehabilitation zu verfolgen. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen in der Schlaganfallrehabilitation zu beantworten. Zum Beispiel, ob ein Eingriff die Funktion einer Person in der realen Welt verbessern kann, nicht nur in der Klinik oder im Labor.
Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie eine numerische Quantifizierung der Leistung der oberen Gliedmaßen ermöglicht und sich nicht auf Selbstberichte verlässt. Obwohl diese Methode ursprünglich für die Schlaganfallrehabilitation entwickelt wurde, kann sie auch bei anderen Personen angewendet werden, die physio- und ergotherapeutische Leistungen in Anspruch nehmen. Zum Beispiel Menschen mit Hirnverletzungen oder Multipler Sklerose und sogar Kinder mit Zerebralparese.
Auf den ersten Blick mag die Methodik schwierig erscheinen, weil es so viele Schritte gibt, aber nachdem Sie sie ein paar Mal angewendet haben, werden die Schritte viel routinemäßiger. Diese Methode wird von Maggie Bland, einem Mitglied unseres Labors, demonstriert. Beginnen Sie damit, die beiden Beschleunigungssensoren über die Dockingstation mit dem Computer zu verbinden, um ihre Akkus aufzuladen und die Aufzeichnung während des gesamten Experiments sicherzustellen.
Nachdem die Beschleunigungssensoren an den Computer angeschlossen wurden, öffnen Sie die entsprechende Software, um sie zu initialisieren. Wählen Sie dann in der Software Initialisierung, um die Uhren des Beschleunigungsmessers untereinander und mit dem lokalen Computer zu synchronisieren. Geben Sie die Startzeit und das Datum der Datenerfassung ein, je nachdem, wann die Beschleunigungssensoren am Teilnehmer angebracht werden, sowie ein Enddatum und eine Endzeit mindestens 24 Stunden später.
Wählen Sie als Nächstes 30 Hz aus dem Dropdown-Menü für die Abtastrate aus und lassen Sie die LED-Optionen und Wireless-Optionen deaktiviert. Aktivieren Sie den Ruhemodus, um die Akkulaufzeit zu verlängern, und wählen Sie Fachinformationen eingeben, um den Initialisierungsvorgang abzuschließen. Geben Sie dann fachspezifische Informationen für die Position des Beschleunigungsmessers, das Handgelenk und die Körperseite, rechts oder links, ein.
Wählen Sie aus, ob Sie nach Bedarf weitere fachspezifische Informationen eingeben möchten. Die Eingabe dient nur zur Identifizierung und hat keinen Einfluss auf die Datenanalyse. Wählen Sie abschließend Geräte initialisieren aus, um den Vorgang abzuschließen.
Sobald die Initialisierung bestätigt wurde, trennen Sie die Beschleunigungssensoren vom Computer. Beginnen Sie damit, einen Beschleunigungsmesser an jedem Handgelenk des Teilnehmers zu platzieren. Bitten Sie dann den Teilnehmer, den ganzen Tag über seine regulären Aktivitäten durchzuführen, und informieren Sie ihn, dass sich die Beschleunigungssensoren anfangs seltsam anfühlen, er sich aber bald daran gewöhnen wird.
Informieren Sie den Teilnehmer, dass die Beschleunigungssensoren wasserdicht sind und beim Duschen oder Geschirrspülen getragen werden können. Weisen Sie sie jedoch an, die Beschleunigungssensoren während längerer Schwimmzeiten nicht zu tragen. Bitten Sie sie außerdem, die Beschleunigungsmesser während des Nickerchens und über Nacht eingeschaltet zu lassen.
Geben Sie abschließend Anweisungen, wann die beiden Beschleunigungsmesser abgenommen werden müssen und wie Sie die Beschleunigungsmesser und das Trageprotokoll mitbringen oder zurücksenden. Schicken Sie den Teilnehmer dann nach Hause und ermutigen Sie ihn, sich an normalen täglichen Aktivitäten zu beteiligen. Nachdem Sie die Beschleunigungssensoren nach einer Tragedauer von 24 Stunden oder länger zurückgegeben haben, schließen Sie sie an den Computer an, um die aufgezeichneten Daten herunterzuladen.
Wählen Sie in der Software Herunterladen und wählen Sie dann mit der Schaltfläche Standort ändern einen Speicherort für die Daten auf dem Computer aus. Wählen Sie die Option zum Erstellen einer AGD-Datei aus. Wählen Sie für Dateien, die klein genug sind, um schnell überprüft werden zu können, im Dropdown-Menü "Epoche" die Option "10 Sekunden" und dann "Alle Geräte herunterladen" aus.
Um als Nächstes zu bestätigen, dass die Beschleunigungssensoren für den geplanten Zeitraum getragen wurden und dass die Daten mit dem Trageprotokoll übereinstimmen, überprüfen Sie die Daten visuell, indem Sie auf Datei und AGD-Datei öffnen klicken und die zu öffnenden Dateien auswählen. Schauen Sie sich dann die täglichen Diagramme an, um die gesammelten Daten zu sehen. Vergewissern Sie sich, dass die Aktivität während der typischen Wachzeiten stattgefunden hat und dass es keine längeren Zeiträume ohne Aktivität gibt, außer in der Nacht.
Skalieren Sie das Diagramm bei Bedarf herunter, um sich auf kleinere Zeitschritte zu konzentrieren. Um schließlich Dateien für Berechnungen zu generieren, wiederholen Sie den Download-Vorgang, wählen Sie jedoch eine Sekunde aus dem Dropdown-Feld Epoche aus, um die Daten in Ein-Sekunden-Epochen einzuteilen. Dieses symmetrische Diagramm eines gesunden Erwachsenen zeigt, dass die oberen Gliedmaßen den ganzen Tag über gemeinsam aktiv sind.
Die dominanten und nicht-dominanten Gliedmaßen werden ähnlich verwendet. Die Symmetrie steht im Gegensatz zu den gängigen Vorstellungen über die Dominanz der Hände. Zweitens ist das Diagramm baumförmig mit einem breiten unteren Teil und abgerundeten Kanten, wobei diese abgerundeten Kanten die Aktivität darstellen, bei der sich ein Glied bewegt, während das andere relativ ruhig ist.
Die Symmetrie in den abgerundeten Kanten deutet darauf hin, dass beide Hände aktiv sind, um im Laufe des Tages eine ähnliche Leistung zu erbringen und sich zu stabilisieren. Schließlich zeigt das warme Leuchten in der Mitte, dass die häufigsten Bewegungen der oberen Gliedmaßen von geringer Intensität sind, mit ungefähr gleichen Beiträgen beider Gliedmaßen. Andere Ergebnisse zeigen die Aktivität der oberen Gliedmaßen bei einer Person mit einem Schlaganfall, der eine moderate Parese und Funktionsstörung der linken Extremität verursachte.
Das asymmetrische Diagramm zeigt, dass die paretische obere Extremität im Alltag selten aktiv war, und der niedrige Peak bedeutet, dass nur Aktivitäten mit geringer Intensität stattfanden. Schließlich deuten die kühlen Farben in der Mitte auf eine geringe Bewegungsfrequenz hin. Einmal gemeistert, kann die Einrichtung für diese Technik etwa 10 Minuten dauern.
Sobald die Beschleunigungssensoren zurückgegeben wurden, dauert die Verarbeitung etwa 20 Minuten. Bei diesem Verfahren ist es sehr wichtig, die Daten nach der Rückgabe der Beschleunigungssensoren visuell zu überprüfen. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Schlaganfallforscher, die Arm- und Handaktivität im täglichen Leben außerhalb der Klinik oder des Labors zu erforschen.
Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, wissen Sie, wie Sie mit dem Beschleunigungsmesser die Leistung der oberen Gliedmaßen im täglichen Leben quantifizieren können. Und so in der Lage zu sein, den Fortschritt und die Ergebnisse der Rehabilitation zu verfolgen.
Überblick
Dieses Protokoll beschreibt eine Methode zur Quantifizierung der Leistung der oberen Gliedmaßen im täglichen Leben mithilfe von am Handgelenk getragenen Beschleunigungsmessern. Diese Technik ermöglicht die Verfolgung des Rehabilitationsfortschritts und der Ergebnisse, insbesondere bei der Rehabilitation nach einem Schlaganfall.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Neurowissenschaften
- Rehabilitation
- Biomechanik
Hintergrund
- Die Methodik quantifiziert die Leistung der oberen Gliedmaßen ohne Rückgriff auf Selbstberichte.
- Ursprünglich für die Rehabilitation nach einem Schlaganfall entwickelt, kann sie auf andere Erkrankungen angewendet werden.
- Sie liefert numerische Daten, die die reale Funktion widerspiegeln.
- Die Teilnehmer werden ermutigt, während des Tragens der Beschleunigungsmesser normale tägliche Aktivitäten auszuführen.
Zweck der Studie
- Um die Wirksamkeit von Rehabilitationsinterventionen in realen Umgebungen zu bewerten.
- Um objektive Messungen der Aktivität der oberen Gliedmaßen zu liefern.
- Um das Verständnis der täglichen funktionalen Leistung in verschiedenen Populationen zu verbessern.
Verwendete Methoden
- Die Teilnehmer tragen Beschleunigungsmesser an beiden Handgelenken für mindestens 24 Stunden.
- Daten werden gesammelt und zur Analyse heruntergeladen.
- Eine visuelle Überprüfung der Daten wird durchgeführt, um die Aktivitätsniveaus zu bestätigen.
- Symmetrische und asymmetrische Aktivitätsmuster werden analysiert.
Hauptergebnisse
- Die Daten zeigen Unterschiede in der Aktivität der oberen Gliedmaßen zwischen gesunden Personen und solchen mit Beeinträchtigungen.
- Symmetrische Diagramme weisen auf eine ähnliche Nutzung beider Gliedmaßen bei gesunden Erwachsenen hin.
- Asymmetrische Diagramme offenbaren eine eingeschränkte Aktivität in den betroffenen Gliedmaßen von Schlaganfallpatienten.
- Bewegungen niedriger Intensität sind bei allen Teilnehmern am häufigsten.
Schlussfolgerungen
- Die Beschleunigungsmesser-Methode ist effektiv zur Verfolgung der Leistung der oberen Gliedmaßen.
- Sie liefert wertvolle Einblicke in Rehabilitationsergebnisse.
- Zukünftige Forschung kann diese Methode nutzen, um die funktionale Wiederherstellung in verschiedenen Populationen zu untersuchen.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
Quantifying upper limb performance in real-world settings addresses a critical gap in neurorehabilitation and translational research by providing objective, continuous data beyond clinic-based assessments. This accelerometry-based methodology enhances predictive confidence in intervention outcomes and supports risk-adjusted advancement decisions for therapeutic candidates targeting motor recovery. Its reproducibility and scalability position it as a valuable asset for portfolio-level evaluation of functional endpoints in neurological disorders.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables objective measurement of functional recovery, supporting target validation for neurorehabilitation interventions.
- Facilitates mechanistic de-risking by quantifying real-world limb use rather than relying on subjective reports.
- Provides reproducible endpoints for evaluating biological impact of candidate therapies.
Screening & Assay Development
- Delivers standardized, quantitative outputs (hours of use, use ratio, magnitude ratio, bilateral magnitude) for downstream analysis.
- Supports assay reproducibility and cross-study comparability through consistent data collection protocols.
- Prepares validated datasets for screening intervention efficacy in diverse patient populations.
Translational & Preclinical Research
- Aligns functional measurement with disease-relevant endpoints for translational biomarker development.
- Enables continuity from discovery through preclinical and early clinical validation by tracking real-world outcomes.
- Supports risk-adjusted go/no-go decisions based on objective, ecologically valid performance data.
Pipeline & Workflow Integration
This methodology integrates into the discovery-to-preclinical continuum by providing a bridge between laboratory efficacy and real-world functional outcomes.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on intervention impact in daily life environments.
- Screening: Offers reproducible, quantitative readouts for comparing intervention groups.
- Analytics: Generates density plots and variable outputs for robust statistical analysis.
- Translational Research: Aligns with functional endpoints relevant to patient quality of life and regulatory expectations.
- Enterprise Reuse: Provides a scalable, standardized platform for multi-study and multi-population application.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in functional recovery studies.
- Operational Value: Enables rapid, standardized data collection and processing across sites and studies.
- Strategic Value: Improves decision-making for therapeutic advancement by providing real-world efficacy data.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of neurorehabilitation assets based on objective performance metrics.
Implementation Considerations
- Requires expertise in wearable sensor data collection and analysis.
- Needs access to accelerometry hardware and compatible analytical software.
- Demands cross-team standardization for data collection protocols and variable definitions.
- Adaptable to various neurological and pediatric populations with minimal protocol modification.
- Dependent on participant compliance with device wear and accurate wearing logs.
