Captura del uso representativo de la mano en el hogar utilizando video egocéntrico en individuos con discapacidad de las extremidades superiores
23 de diciembre de 2020
Se propone un protocolo para capturar la función natural de la mano de las personas con discapacidades de las manos durante sus rutinas diarias utilizando una cámara egocéntrica. El objetivo del protocolo es garantizar que las grabaciones sean representativas del uso típico de la mano de un individuo durante las actividades de la vida diaria en el hogar.
Este protocolo captura una rutina diaria representativa de personas con discapacidades en las extremidades superiores utilizando cámaras portátiles o videos egocéntricos. Su propósito es evaluar y utilizar en el hogar para aplicaciones de rehabilitación. El uso de las manos con imágenes puede ayudar a evaluar el impacto de las nuevas terapias en los entornos domésticos.
El protocolo está diseñado para capturar de manera eficiente datos representativos de la vida diaria del usuario. La información obtenida mediante este protocolo se puede utilizar para evaluar el impacto de la rehabilitación, realizar un seguimiento del progreso a lo largo del tiempo o guiar la atención a distancia. La buena comunicación con el participante es esencial.
Asegúrese de que entiendan la importancia de no cambiar su rutina habitual o la forma en que realizan las tareas. Comience preguntando al participante si sus manos afectadas afectan su capacidad para llevar a cabo actividades de la vida diaria o AVD. Pida al participante que dé algunos ejemplos de tareas que puede y no puede realizar de forma independiente con las manos afectadas.
Pida a los participantes que recuerden sus rutinas diarias de las últimas dos semanas. Documente qué tareas diarias se realizan, durante cuánto tiempo y a qué hora aproximadamente. En colaboración con el participante, seleccione tres franjas horarias de 90 minutos cada una, durante las cuales se grabarán vídeos.
Seleccione franjas horarias que se repartan en diferentes días de la semana y que tengan lugar en las que las AVD que involucran las manos generalmente se llevan a cabo en secuencia. Obtener el acuerdo del participante sobre los horarios de grabación después de discutir cualquier inquietud que pueda tener. Establezca un objetivo de tres horas de videos durante dos semanas e informe al participante que los videos insuficientes pueden llevar a extender sus períodos de grabación.
Indique al participante que se concentre en capturar rutinas realistas. Asegúrese de que el participante entienda que todas las grabaciones deben tener lugar dentro de sus hogares, no en lugares públicos. Dé algunos ejemplos que puedan plantear problemas de privacidad, como bañarse, vestirse y revisar información confidencial.
Recuérdele al participante que esté atento a los espejos, que pueden mostrar su rostro en las grabaciones. Sugiera al participante que evite la presencia de otras personas, como familiares o cuidadores, tanto como sea posible en los videos. Demostrar cómo usar una cámara egocéntrica.
Específicamente, muestre al participante cómo encender y apagar la cámara y cómo controlar las grabaciones. Pida al participante que practique encender y apagar la cámara, y luego que intente grabar desde la cámara. Si corresponde, demuestre cómo usar una tableta con la aplicación de cámara preinstalada.
Demuestre cómo encender y apagar la tableta, cómo conectar la tableta a la cámara a través de la aplicación de la cámara y cómo controlar las grabaciones. Pida al participante que practique los pasos demostrados. Luego, muéstrales cómo revisar los videos grabados y cómo recortarlos o eliminarlos.
Pida al participante que practique revisar, recortar y eliminar una grabación de la tableta. A continuación, demuestre cómo ponerse o quitarse la cámara con una diadema elástica ajustable a la cabeza del participante. Coloque la cámara en la frente del participante y ajuste la diadema para llevar la cámara de forma cómoda y estable.
Asegure un ángulo óptimo de la cámara con respecto a la frente. Pida al participante que grabe un breve segmento de video mientras mueve las manos frente a él y manipula un objeto. 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.
Practique el uso de la cámara y la tableta con el participante y sus cuidadores hasta que demuestren competencia. Entregue al participante el kit con el equipo para grabar sus AVD en casa. Además de la cámara y la tableta, el kit debe incluir baterías adicionales para la cámara, cargadores de batería para la cámara y la tableta, cables de carga, diadema para la cámara y un conjunto impreso de pautas para el uso de la cámara.
Se reclutó una muestra de 23 participantes, incluidos nueve sobrevivientes de accidente cerebrovascular y 14 individuos con lesión medular. El protocolo propuesto fue exitoso para el 95,7% de los participantes. Las actividades registradas incluyeron la preparación de comidas, comer, lavar los platos, la actividad física y tejer.
La duración media diaria de la grabación de vídeo por participante fue de 60 minutos, con una media de tres horas de vídeo por participante. Algunos participantes informaron sentirse cansados e incómodos al usar la cámara durante más de una hora, debido a su peso y calor contra la frente. El 27% de los participantes requirió asistencia del equipo de investigación durante los períodos de registro en casa.
En promedio, cada llamada de ayuda tardó de cinco a 10 minutos. Además, 15 cuidadores de los participantes participaron en la grabación de videos en casa. La selección de las actividades debe ser un proceso colaborativo entre el investigador y los participantes para garantizar que se capturen rutinas realistas, representativas y significativas.
Los datos obtenidos de estos videos se pueden utilizar para el análisis automático, a través de técnicas de visión por computadora y aprendizaje automático para crear nuevas herramientas para rastrear el progreso y los resultados de la rehabilitación.
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Visión general
Este protocolo captura una rutina diaria representativa de individuos con discapacidades en las extremidades superiores utilizando cámaras portátiles o videos egocéntricos. El objetivo es evaluar la función de la mano durante las actividades diarias en el hogar para aplicaciones de rehabilitación.
Componentes clave del estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Rehabilitación
- Tecnología asistencial
Antecedentes
- Las personas con discapacidades en las manos a menudo enfrentan desafíos en las actividades diarias.
- Comprender la función natural de la mano es crucial para una rehabilitación efectiva.
- Las cámaras portátiles pueden proporcionar información sobre el uso real de la mano.
- La recolección de datos en entornos domésticos puede mejorar la evaluación de la terapia.
Propósito del estudio
- Capturar el uso típico de la mano en individuos con discapacidades en las extremidades superiores.
- Evaluar el impacto de las terapias de rehabilitación.
- Seguir el progreso a lo largo del tiempo en un entorno natural.
Métodos utilizados
- Uso de cámaras egocéntricas para la recolección de datos.
- Grabación de rutinas diarias de los participantes.
- Interacción con los participantes para una comunicación efectiva.
- Análisis de la función de la mano en entornos domésticos.
Resultados principales
- Los datos recolectados reflejan el uso típico de la mano durante las actividades diarias.
- Los conocimientos adquiridos pueden informar estrategias de rehabilitación.
- El seguimiento del progreso se facilita mediante un monitoreo continuo.
- La retroalimentación de los participantes es esencial para la efectividad del protocolo.
Conclusiones
- El protocolo captura eficazmente la función natural de la mano.
- Puede guiar aplicaciones de cuidado remoto y rehabilitación.
- Estudios futuros pueden construir sobre esta metodología para aplicaciones más amplias.
Preguntas frecuentes
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.
