Aufnahme des repräsentativen Handgebrauchs zu Hause mit egozentrischem Video bei Personen mit Beeinträchtigung der oberen Extremitäten
23. Dezember 2020
Es wird ein Protokoll vorgeschlagen, um die natürliche Handfunktion von Personen mit Handbeeinträchtigungen während ihrer täglichen Routinen mit einer egozentrischen Kamera zu erfassen. Das Ziel des Protokolls ist es, sicherzustellen, dass die Aufzeichnungen repräsentativ für den typischen Handgebrauch einer Person bei Aktivitäten des täglichen Lebens zu Hause sind.
Dieses Protokoll erfasst einen repräsentativen Tagesablauf von Personen mit Beeinträchtigungen der oberen Gliedmaßen mithilfe von tragbaren Kameras oder egozentrischen Videos. Sein Zweck ist die Evaluierung und Verwendung zu Hause für Rehabilitationsanwendungen. Der bildhafte Gebrauch der Hand kann helfen, die Auswirkungen neuer Therapien im häuslichen Umfeld zu bewerten.
Das Protokoll ist so konzipiert, dass es Daten, die für das tägliche Leben des Benutzers repräsentativ sind, effizient erfasst. Die mit diesem Protokoll erhaltenen Informationen können verwendet werden, um die Auswirkungen der Rehabilitation zu bewerten, den Fortschritt im Laufe der Zeit zu verfolgen oder die Fernversorgung zu leiten. Eine gute Kommunikation mit den Teilnehmern ist unerlässlich.
Stellen Sie sicher, dass sie verstehen, wie wichtig es ist, ihre gewohnte Routine oder die Art und Weise, wie sie Aufgaben ausführen, nicht zu ändern. Beginnen Sie damit, den Teilnehmer zu fragen, ob seine betroffenen Hände seine Fähigkeit beeinträchtigen, Aktivitäten des täglichen Lebens auszuführen, oder ADLs. Bitten Sie den Teilnehmer, einige Beispiele für Aufgaben zu nennen, die er mit seinen betroffenen Händen selbstständig ausführen kann und welche nicht.
Bitten Sie die Teilnehmer, sich an ihre täglichen Routinen der letzten zwei Wochen zu erinnern. Dokumentieren Sie, welche täglichen Aufgaben wie lange und zu welcher Zeit ausgeführt werden. Wählen Sie in Zusammenarbeit mit dem Teilnehmer drei Zeitfenster von jeweils 90 Minuten aus, in denen Videos aufgenommen werden sollen.
Wählen Sie Zeitfenster aus, die über verschiedene Wochentage verteilt sind und in denen ADLs mit den Händen in der Regel nacheinander durchgeführt werden. Holen Sie die Zustimmung des Teilnehmers zu den Aufnahmeplänen ein, nachdem Sie alle Bedenken besprochen haben. Setzen Sie sich das Ziel von drei Stunden Videos über zwei Wochen und informieren Sie die Teilnehmer, dass unzureichende Videos zu einer Verlängerung der Aufzeichnungszeiträume führen können.
Weisen Sie den Teilnehmer an, sich auf das Einfangen realistischer Routinen zu konzentrieren. Stellen Sie sicher, dass der Teilnehmer versteht, dass alle Aufzeichnungen in seinen Häusern und nicht an öffentlichen Orten stattfinden sollten. Nennen Sie einige Beispiele, die Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes aufwerfen können, wie z. B. Baden, Anziehen und Überprüfen vertraulicher Informationen.
Erinnern Sie den Teilnehmer daran, auf Spiegel zu achten, die sein Gesicht in den Aufnahmen zeigen können. Schlagen Sie vor, dass der Teilnehmer die Anwesenheit anderer Personen, wie z. B. Familienmitglieder oder Betreuer, in den Videos so weit wie möglich vermeidet. Demonstrieren Sie, wie man eine egozentrische Kamera benutzt.
Zeigen Sie dem Teilnehmer insbesondere, wie er die Kamera ein- und ausschaltet und wie er Aufnahmen steuert. Bitten Sie den Teilnehmer, das Ein- und Ausschalten der Kamera zu üben und dann zu versuchen, von der Kamera aufzunehmen. Zeigen Sie gegebenenfalls, wie Sie ein Tablet mit der vorinstallierten Kamera-App verwenden.
Zeigen Sie, wie Sie das Tablet ein- und ausschalten, wie Sie das Tablet über die Kamera-App mit der Kamera verbinden und wie Sie die Aufnahmen steuern. Bitten Sie den Teilnehmer, die demonstrierten Schritte zu üben. Zeigen Sie ihnen dann, wie sie die aufgenommenen Videos überprüfen und wie sie sie zuschneiden oder löschen können.
Lassen Sie den Teilnehmer das Überprüfen, Trimmen und Löschen einer Aufzeichnung vom Tablet üben. Als Nächstes demonstrieren Sie, wie Sie die Kamera mit einem elastischen Stirnband an- oder ausziehen, das an den Kopf des Teilnehmers angepasst werden kann. Platzieren Sie die Kamera auf der Stirn des Teilnehmers und stellen Sie das Stirnband so ein, dass die Kamera bequem und stabil getragen wird.
Sorgen Sie für einen optimalen Winkel der Kamera in Bezug auf die Stirn. Bitten Sie den Teilnehmer, ein kurzes Videosegment aufzunehmen, während er seine Hände vor sich bewegt und ein Objekt manipuliert. Überprüfen Sie das aufgezeichnete Video und stellen Sie sicher, dass die beiden Hände im zentralen Bereich der Szene deutlich sichtbar sind, während Sie Manipulationsaufgaben durchführen.
Üben Sie mit dem Teilnehmer und seinen Betreuern den Umgang mit der Kamera und dem Tablet, bis sie ihr Können unter Beweis stellen. Geben Sie dem Teilnehmer das Kit mit der Ausrüstung, um seine ADLs zu Hause aufzunehmen. Zusätzlich zur Kamera und zum Tablet sollte das Kit zusätzliche Kameraakkus, Ladegeräte für Kamera und Tablet, Ladekabel, ein Stirnband für die Kamera und eine gedruckte Anleitung für die Verwendung der Kamera enthalten.
Es wurde eine Stichprobe von 23 Teilnehmern rekrutiert, darunter neun Schlaganfallüberlebende und 14 Personen mit Rückenmarksverletzungen. Das vorgeschlagene Protokoll war für 95,7 % der Teilnehmer erfolgreich. Zu den aufgezeichneten Aktivitäten gehörten das Zubereiten von Mahlzeiten, Essen, Geschirrspülen, körperliche Aktivität und Stricken.
Die durchschnittliche tägliche Videoaufzeichnungsdauer pro Teilnehmer betrug 60 Minuten, wobei durchschnittlich drei Stunden Video pro Teilnehmer aufgenommen wurden. Einige Teilnehmer berichteten, dass sie sich müde und unwohl fühlten, wenn sie die Kamera über eine Stunde lang trugen, da sie schwer war und die Hitze auf der Stirn hatte. 27 % der Teilnehmenden benötigten während der Aufzeichnungszeiten zu Hause Unterstützung durch das Forschungsteam.
Im Durchschnitt dauerte jeder Hilferuf fünf bis 10 Minuten. Darüber hinaus waren 15 Betreuer der Teilnehmer an der Aufnahme von Videos zu Hause beteiligt. Die Auswahl der Aktivitäten muss ein kollaborativer Prozess zwischen dem Forscher und den Teilnehmern sein, um sicherzustellen, dass realistische, repräsentative und sinnvolle Routinen erfasst werden.
Die aus diesen Videos gewonnenen Daten können für die automatische Analyse durch Computer Vision und maschinelle Lerntechniken verwendet werden, um neue Werkzeuge zur Verfolgung des Rehabilitationsfortschritts und der Rehabilitationsergebnisse zu entwickeln.
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Überblick
Dieses Protokoll erfasst eine repräsentative tägliche Routine von Personen mit Einschränkungen der oberen Gliedmaßen unter Verwendung von tragbaren Kameras oder egozentrischen Videos. Das Ziel ist es, die Handfunktion während täglicher Aktivitäten zu Hause für Rehabilitationsanwendungen zu bewerten.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Neurowissenschaften
- Rehabilitation
- Hilfstechnologie
Hintergrund
- Personen mit Handbehinderungen stehen oft vor Herausforderungen bei täglichen Aktivitäten.
- Das Verständnis der natürlichen Handfunktion ist entscheidend für eine effektive Rehabilitation.
- Tragbare Kameras können Einblicke in die reale Handnutzung geben.
- Die Datenerfassung in häuslichen Umgebungen kann die Therapiebewertung verbessern.
Zweck der Studie
- Um die typische Handnutzung bei Personen mit Einschränkungen der oberen Gliedmaßen zu erfassen.
- Um die Auswirkungen von Rehabilitationstherapien zu bewerten.
- Um den Fortschritt im Laufe der Zeit in einer natürlichen Umgebung zu verfolgen.
Verwendete Methoden
- Verwendung von egozentrischen Kameras für die Datenerfassung.
- Aufzeichnung täglicher Routinen der Teilnehmer.
- Engagement mit den Teilnehmern für eine effektive Kommunikation.
- Analyse der Handfunktion in häuslichen Umgebungen.
Hauptergebnisse
- Die gesammelten Daten spiegeln die typische Handnutzung während täglicher Aktivitäten wider.
- Die gewonnenen Erkenntnisse können Rehabilitationsstrategien beeinflussen.
- Die Fortschrittsverfolgung wird durch kontinuierliche Überwachung erleichtert.
- Feedback der Teilnehmer ist für die Effektivität des Protokolls unerlässlich.
Schlussfolgerungen
- Das Protokoll erfasst effektiv die natürliche Handfunktion.
- Es kann Remote-Pflege und Rehabilitationsanwendungen leiten.
- Zukünftige Studien können auf dieser Methodik für breitere Anwendungen aufbauen.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
Capturing natural hand function in home environments addresses a critical gap in rehabilitation assessment, where clinic-based measures often fail to reflect real-world performance. This protocol enables biopharma R&D to evaluate therapeutic impact in ecologically valid settings, supporting go/no-go decisions based on functional outcomes that matter to patients and payers. By generating longitudinal, privacy-respecting behavioral data, it enhances predictive confidence in early-stage neurorehabilitation programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by measuring real-world hand use as a functional biomarker of neurological recovery.
- Operational Value: Supports target validation through objective, ecologically relevant endpoints that reduce reliance on surrogate clinic measures.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated behavioral readouts for downstream screening of rehabilitative interventions by establishing baseline variability and sensitivity to change.
- Operational Value: Promotes assay standardization via structured recording schedules and participant-controlled privacy safeguards, improving data reproducibility across sites.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Bridges discovery and preclinical continuity by capturing disease-relevant hand function in spinal cord injury and stroke models, aligning with translational biomarker goals.
- Operational Value: Facilitates risk-adjusted advancement decisions by quantifying functional gains in naturalistic settings, reducing mechanistic ambiguity in preclinical-to-clinical translation.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from early target validation through preclinical efficacy testing, where functional hand use serves as a quantitative, patient-centered outcome to prioritize neurorehabilitation candidates.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by linking neural repair mechanisms to observable changes in daily hand manipulation tasks.
- Screening: Enhances assay readiness through standardized, repeatable video capture protocols that yield analyzable behavioral endpoints for compound or therapy comparison.
- Analytics: Generates quantitative dependent variables (e.g., hand use duration, task frequency, movement symmetry) enabling statistical comparison across conditions and time points.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by providing a disease-relevant system (stroke, spinal cord injury) where hand function correlates with independence and quality of life.
- Enterprise Reuse: Positions the protocol as a reusable platform for multi-site studies, leveraging participant training, equipment kits, and remote support to scale data collection across diverse neurological populations.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by reducing the gap between laboratory assessments and real-world functional outcomes in neurorehabilitation.
- Operational Value: Improves reproducibility and scalability through collaborative scheduling, privacy controls, and remote technical support, minimizing site variability.
- Strategic Value: Enhances capital efficiency by enabling earlier identification of ineffective therapies, reducing late-stage failure risk in neurorehabilitation pipelines.
- Portfolio Impact: Informs risk-adjusted prioritization by delivering functional outcome data that reflect meaningful patient experiences, supporting regulatory and reimbursement discussions.
Implementation Considerations
- Requires expertise in neurorehabilitation assessment, participant engagement, and wearable sensor deployment to ensure protocol adherence and data quality.
- Dependent on egocentric camera systems, tablets or smartphones for recording, and secure video transfer/storage infrastructure to support home-based data collection.
- Necessitates cross-team standardization between clinical, data science, and engineering teams to align on video collection schedules, privacy protocols, and analytical pipelines.
- Involves adaptation considerations across model systems, as recording schedules and task relevance must be customized for different neurological conditions (e.g., stroke vs. spinal cord injury) and severity levels.
- Includes practical limitations such as participant burden from prolonged wear, technical challenges in low-light environments, and the need for caregiver support in severely impaired individuals, all documented in the source.
