Captura del uso representativo de la mano en el hogar utilizando video egocéntrico en individuos con discapacidad de las extremidades superiores

La función de la mano es un determinante de la independencia y la calidad de vida en las poblaciones clínicas con deficiencias de las extremidades superiores^1,2. Capturar la función de la mano de las personas con discapacidades de la mano en el hogar es vital para evaluar el progreso de su capacidad para llevar a cabo las actividades de la vida diaria (ADEL) durante y después de la rehabilitación. La mayoría de las evaluaciones clínicas de la función de la mano se llevan a cabo en un entorno clínico o de laboratorio, en lugar de en el hogar^3,4. Las evaluaciones clínicas existentes de la función de la mano que buscan capturar el impacto en las ADL en el hogar son cuestionarios y se basan en calificaciones subjetivas autoinformadas^5,6,7. Todavía no se ha disponible una evaluación objetiva para evaluar el impacto final de la rehabilitación en la función de la mano en el hogar.

En los últimos años, se han desarrollado e implementado muchas tecnologías portátiles para capturar la función de las extremidades superiores en entornos del mundo real. Los sensores portátiles, como los acelerómetros y las unidades de medición inercial (IMU), se han utilizado comúnmente para medir los movimientos de las extremidades superiores en la vida diaria. Sin embargo, estos dispositivos generalmente no distinguen si las épocas detectadas pertenecen a movimientos funcionales de las extremidades superiores^8,9, definidos como movimientos intencionales destinados a completar una tarea deseada. Por ejemplo, algunos sensores portátiles son sensibles a la presencia de oscilaciones de las extremidades superiores durante la marcha, que no es un movimiento funcional de la extremidad superior. Además, aunque los acelerómetros que se usan en la muñeca capturan los movimientos de las extremidades superiores, no pueden capturar los detalles de la función de la mano en entornos del mundo real. Los guantes sensorizados permiten capturar información más detallada sobre las manipulaciones de la mano¹⁰, pero pueden ser engorrosos para las personas cuya función y sensación de la mano ya están deterioradas. También se han propuesto enfoques portátiles para capturar los movimientos de los dedos a través de la magnetometría o los acelerómetros usados con los dedos^11,12,13,pero la interpretación funcional de esos movimientos sigue siendo un desafío¹⁴. Por lo tanto, aunque los dispositivos portátiles propuestos anteriormente son pequeños y convenientes de usar, son insuficientes para describir los detalles y el contexto funcional del uso manual.

Se han propuesto cámaras portátiles para llenar estos vacíos y capturar detalles de la función de la mano durante las ADL en el hogar para aplicaciones de neurorrehabilitación^15,16^,17,18,19. El análisis automatizado de videos egocéntricos utilizando visión por computadora tiene un potencial considerable para cuantificar la función de la mano en contexto, al proporcionar información tanto sobre las manos mismas como sobre las tareas realizadas en ADLs reales²⁰. Por otro lado, la duración de las grabaciones continuas generalmente se limita a aproximadamente 1 a 1.5 h por consideraciones de batería, almacenamiento y comodidad. Aquí, dentro de estas limitaciones, presentamos un protocolo de recopilación de video egocéntrico destinado a obtener datos que sean representativos de la vida cotidiana de un individuo, así como informativos para la evaluación de la función de la mano.

El estudio fue aprobado por la Junta de Ética en Investigación de la Red Universitaria de Salud. Se obtuvo el consentimiento informado firmado de cada participante antes de la inscripción en el estudio. También se obtuvo el consentimiento informado firmado de cualquier cuidador o miembro del hogar que apareciera en las grabaciones de video.

1. Verificación de la aplicabilidad del protocolo a la persona

NOTA: Este protocolo está destinado a ser aplicado a individuos con deterioro pero no completamente ausente de la función de la mano (los criterios específicos se pueden adaptar a la población y / o pregunta de interés).

1. Pregunte a los participantes si sus manos afectadas afectan su capacidad para llevar a cabo las ADL.
   NOTA: Se recomienda pedir a los participantes que den algunos ejemplos de tareas que pueden y no pueden realizar de forma independiente con sus manos afectadas.
2. Verifique que la puntuación total en la Evaluación Cognitiva de Montreal (MoCA) sea superior a 21, con el fin de evitar posibles dificultades para comprender y seguir los procedimientos del protocolo.

2. Determinación de la rutina diaria de los participantes

1. Pida a los participantes que recuerden sus rutinas diarias de las últimas dos semanas. Documente qué tareas diarias se realizan, durante cuánto tiempo y aproximadamente a qué hora.
2. En colaboración con los participantes, seleccione 3 franjas horarias de 1,5 h cada una durante las cuales grabar videos. Seleccione franjas horarias que se distribuya en diferentes días de la semana y que tienen lugar cuando las ADL que involucran las manos generalmente se llevan a cabo en secuencia.
   NOTA: Las ADL seleccionadas deben ser representativas de las actividades típicas de cada participante y ser percibidas por ellos como significativas. La programación de períodos de registro en diferentes días tiene como objetivo aumentar la variedad de ADL registradas y promover la captura de datos útiles y significativos.
   NOTA: Las franjas horarias de grabación están programadas para la eficiencia de la grabación, pero los participantes deben comprender que tienen control total de cuándo comenzar y detener las grabaciones.

3. Acuerdo sobre los horarios de grabación y el contenido de video objetivo con los participantes

1. Obtener el acuerdo de cada participante sobre los horarios de grabación, después de discutir cualquier inquietud que puedan tener.
2. Establece un objetivo de 3 h de vídeos durante dos semanas. Informar a los participantes que la insuficiencia de videos puede llevar a extender sus períodos de grabación.

4. Énfasis en la importancia de realizar ADL de forma natural

1. Indique a los participantes que se centren en capturar rutinas realistas, en lugar de especificar actividades particulares para registrar. La intención de la instrucción es disuadir a los participantes de registrar artificialmente actividades específicas en cantidades mayores de lo que es típico para ellos.

5. Notificación de posibles problemas de privacidad durante las grabaciones en casa

1. Asegúrese de que los participantes entiendan que todas las grabaciones deben tener lugar dentro de sus hogares, no en lugares públicos para evitar problemas de privacidad.
2. Dé algunos ejemplos que pueden plantear problemas de privacidad, como bañarse, vestirse / desnudarse y verificar la información confidencial. Recuerde a los participantes que estén atentos a los espejos, que pueden mostrar sus rostros en las grabaciones.
3. Sugiera a los participantes que eviten la presencia de otras personas, como familiares o cuidadores, tanto como sea posible en los videos.
   NOTA: En el contexto de los estudios de investigación, en los casos en que la presencia de otras personas es inevitable, se debe obtener el consentimiento informado de esas personas.

6. Instrucciones de la cámara y la tableta

NOTA: Si los participantes indican durante el contacto inicial que requieren asistencia del cuidador para muchas de sus necesidades diarias, se alienta al cuidador a que también asista a la visita del estudio y se capacite sobre el uso del equipo, para que luego puedan ayudar al participante.

1. Demuestre cómo usar una cámara egocéntrica(Tabla de Materiales)a los participantes.
   1. Demuestre cómo encender y apagar la cámara.
   2. Demuestre cómo controlar las grabaciones (iniciar, pausar, detener) con la cámara.
2. Demuestre cómo usar una tableta(Tabla de materiales)con la aplicación de cámara preinstalada para controlar las grabaciones, si corresponde.
   NOTA: La demostración incluye el control de las grabaciones desde la aplicación de la cámara, así como la reproducción y edición (por ejemplo, recortar o eliminar) los videos grabados. Inicialmente se consideró un control remoto de la cámara(Archivos suplementarios),pero en la práctica no se utilizó porque los participantes se sentían cómodos usando la cámara o la tableta para iniciar y detener las grabaciones.
   1. Demuestre cómo encender y apagar la tableta.
   2. Demuestre cómo conectar la tableta a la cámara a través de la aplicación de la cámara.
   3. Demuestre cómo controlar las grabaciones desde la aplicación de la cámara.
   4. Demuestre cómo revisar videos grabados desde la aplicación de la cámara.
   5. Demuestre cómo recortar o eliminar los videos de la aplicación de la cámara.
3. Demuestre cómo ponerse y desconcertar la cámara usando una diadema elástica ajustable a la cabeza del participante.
   NOTA: Consulte la Figura 1.
   
   Figura 1. Configuración de la cámara portátil.  (A) Posicionamiento de la cámara egocéntrica. (B) Ángulo de visión desde la cámara. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
   1. Coloque la cámara en la frente del participante. Ajuste la diadema para usar la cámara de manera cómoda y constante.
   2. Asegure un ángulo óptimo de la cámara con respecto a la frente.
   3. Pida a los participantes que graben un segmento corto de video mientras mueven las manos frente a ellos y manipulan un objeto (por ejemplo, la tableta).
   4. Revise el video grabado y asegúrese de que las dos manos sean claramente visibles en la región central de la escena mientras realiza tareas de manipulación.
   5. Practique el uso de la cámara y la tableta con los participantes y sus cuidadores, hasta que demuestren competencia.

7. Entrega del equipo

1. Entregue el kit con todo el equipo a los participantes para que registren sus ADL en casa. Además de la cámara y la tableta, el kit incluye baterías adicionales para la cámara, cargadores de baterías tanto para la cámara como para la tableta, cables de carga, diadema para la cámara y un conjunto impreso de pautas para usar la cámara (consulte el Material complementario).

8. Solución de problemas experimentales y seguimiento

1. Proporcione información de contacto de los investigadores para ayudar a resolver los obstáculos durante las grabaciones reales en el hogar. Después de una semana, los investigadores llaman a los participantes para documentar el progreso de la grabación y resolver cualquier posible problema técnico.

9. Recuperación de equipos y videos

1. Retirar todo el equipo y videos de los participantes en persona o a través de paquetes de correo prepago.
2. Asegúrese de que los participantes acepten compartir todos los videos devueltos. Se anima a los participantes a revisar todos los videos recopilados antes de devolverlos al equipo de investigación, y a eliminar cualquier parte que no deseen compartir.
3. Para estudios de investigación, revise los videos devueltos y verifique si alguien aparece en el video sin haber dado su consentimiento. Si es así, envíe formularios de consentimiento o llame a las personas que aparecen en los videos para obtener sus consentimientos para el uso de los videos. Si los individuos no son accesibles, las partes de los videos en los que aparecen son eliminadas por los investigadores.

Demografía de los participantes y criterios de inclusión
Se reclutó una muestra de 23 participantes para estos estudios: 9 sobrevivientes de accidente cerebrovascular (6 hombres, 3 mujeres) y 14 individuos con cSCI (12 hombres, 2 mujeres). El resumen de la información demográfica y clínica de la muestra reclutada se informa en la Tabla 1.

Tabla 1. Información demográfica y clínica de los participantes reclutados.

Los criterios de inclusión mutua para ambos grupos en estos estudios fueron: 1) mayores de 18 años, 2) deterioro pero no ausencia de la función de la mano, 3) ausencia de otra enfermedad neuromusculoesquelética que afecta los movimientos de las extremidades superiores, 4) ausencia de deformidad de las articulaciones de las extremidades superiores y 5) ausencia de dolor al mover las extremidades superiores. Los criterios de inclusión adicionales para cada uno de los dos grupos fueron los siguientes.

Para individuos con cSCI: 1) nivel neurológico de lesión entre C4 y C8 de acuerdo con los Estándares Internacionales para la Clasificación Neurológica de la Lesión de la Médula Espinal (ISNCSCI), 2) American Spinal Injury Association Impairment Scale (AIS) grado A-D. 3) Lesiones traumáticas o no traumáticas, 4) Una puntuación motora unilateral de las extremidades superiores (UEMS) ISNCSCI entre 10 y 23 para al menos una extremidad.

Para individuos con accidente cerebrovascular: 1) al menos 6 meses después del accidente cerebrovascular, 2) puntaje total en la prueba de brazo de investigación de acción (ARAT) superior a 10, 3) puntaje de evaluación cognitiva de Montreal (MoCA) por encima de 21 para evitar posibles dificultades para comprender y seguir los procedimientos del estudio.

Contenido y duración del vídeo grabado
Los videos utilizados para el análisis presentado aquí fueron de 22 de los 23 participantes. El participante restante (hombre con cSCI) devolvió la cámara sin ningún dato utilizable después de estar fuera de contacto con el equipo de investigación durante casi 6 meses, y no se incluye en el resto del análisis. Como tal, el protocolo propuesto fue exitoso para el 95,7% de los participantes. En promedio, los participantes registraron más de 5 actividades. Las actividades incluidas en las grabaciones de video fueron preparación de comidas, comida, lavado de platos, actividad física y tejido de punto(Figura 2). Se obtuvo un promedio de 3,11 ± 0,98 h de video por participante, después de descartar segmentos donde estaban presentes otros individuos que no dieron su consentimiento o donde los datos no fueron utilizables en absoluto (por ejemplo, la cámara se dejó grabando en una mesa). Además, la duración media diaria de la grabación de vídeo por participante fue de 60 ± 33 min. Tres participantes pospusieron las grabaciones debido a una enfermedad. La mayoría de los participantes grabaron videos siguiendo los horarios acordados, pero informaron sentirse cansados e incómodos usando la cámara durante más de 1 h debido a su peso y calor contra la frente. Se programaron grabaciones adicionales para cumplir con el objetivo de duración de video de 3 h cuando fuera necesario. El período de grabación promedio requerido para adquirir 3 horas de video fue de 22.3 ± 12.9 d. Los períodos de grabación oscilaron entre 12 y 69 d, contando desde el día en que el participante recibió la cámara hasta el día en que la devolvió. En 4 casos, la duración de los videos obtenidos fue menor que el objetivo de 3 h debido a condiciones de salud o restricciones de programación. Dos participantes tardaron más de 2 meses en grabar 2 h de videos debido a responsabilidades familiares. Otro participante grabó casi 2 horas de videos durante dos semanas y luego decidió devolver la cámara debido a los planes de viaje. Otro participante borró accidentalmente todo el video grabado, y después de ser programado para grabaciones adicionales pudo proporcionar solo 1 hora de video debido a las responsabilidades familiares.

Además de las variaciones en la duración, la visibilidad de la mano influyó en la calidad de los videos. Algunas actividades registradas no mostraban las manos con claridad, como el entrenamiento físico y la búsqueda de objetos en gabinetes de cabeza. Las manos no se mostraron en 3 ADL de dos participantes con accidente cerebrovascular. Con respecto al entrenamiento físico, un participante estaba usando una banda elástica para ejercicios de extremidades superiores y jugando tenis en el patio trasero. Las manos en el video no siempre fueron visibles ya que los movimientos de los brazos eran grandes y rápidos. Aparte de las actividades que requieren movimientos de las extremidades superiores con un amplio rango, la mayoría de las ADL registradas se llevaron a cabo dentro de un espacio de trabajo entre la cintura y el hombro, con las manos visibles en las grabaciones.

Figura 2. Ejemplos de dos ADLs frecuentemente grabadas a partir de los vídeos obtenidos. (A) Preparación de comidas. (B) Lavado de platos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. 

Asistencia requerida
Seis de cada veintidós (27%) participantes requirieron asistencia del equipo de investigación durante los períodos de registro en casa. En promedio, cada llamada de ayuda tardó de 5 a 10 minutos. No fueron necesarias visitas domiciliarias. Las dificultades encontradas se relacionaron con el cambio de batería, la conexión Bluetooth, la conexión Wi-Fi, la revisión y el recorte de videos en la tableta y el control de las grabaciones desde la tableta. Para resolver estos problemas se adoptaron las siguientes estrategias:

Como cambiar las baterías puede ser difícil para las personas con una función manual deteriorada, el investigador sugirió usar el cable de carga para recargar la cámara. Para problemas técnicos relacionados con las conexiones cámara-tableta (por ejemplo, problemas de Wi-Fi y Bluetooth), así como para revisar videos en la tableta, los investigadores guiaron verbalmente a los participantes a través de los procedimientos paso a paso. Para los problemas relacionados con el recorte de videos, se brindó asistencia cuando los participantes devolvieron los videos a los investigadores en persona para evitar eliminar involuntariamente otros videos grabados. En caso de que los participantes no pudieran usar la tableta para iniciar y detener las grabaciones, se les dijo que usaran la cámara sola, haciendo clic en el botón de grabación para controlar el inicio y la detención de las grabaciones de video.

Preocupaciones de privacidad
De acuerdo con los hallazgos anteriores21, la mayoría de los participantes y sus familiares no informaron preocupaciones de privacidad sobre el registro de ADL en el hogar. Un miembro de la familia de un participante no estaba dispuesto a ser incluido en el video, y el participante pudo evitar la situación. En total, se ayudó a un participante a recortar los videos devueltos. Los análisis cualitativos de las opiniones de los participantes sobre la recopilación de videos egocéntricos en el hogar se informarán en otro lugar, sin embargo, las consideraciones de privacidad no dieron lugar a ningún obstáculo para la recopilación de datos en estos estudios. En este protocolo, las ADL se registraron en entornos domésticos para evitar problemas de privacidad en espacios públicos. Además de los participantes, 15 transeúntes (incluidos cuidadores y familiares) de los participantes se incluyeron en los videos devueltos y consintieron en su inclusión en el estudio. Entre los 15 transeúntes incluidos en los videos, 6 de ellos no fueron identificables ya que sus rostros no fueron mostrados. Además, aproximadamente 20 minutos de videos de 2 familiares de participantes con accidente cerebrovascular fueron descartados porque partes de los videos mostraban sus rostros sin su consentimiento.

Material complementario. Haga clic aquí para descargar este archivo. 

Los autores no tienen nada que revelar.