Summary
En protokol foreslås at fange naturlige håndfunktion af personer med hånd funktionsnedsættelser i løbet af deres daglige rutiner ved hjælp af en egocentrisk kamera. Formålet med protokollen er at sikre, at optagelserne er repræsentative for en persons typiske håndbrug under aktiviteter i dagligdagen hjemme.
Abstract
Nedsat håndfunktion efter neurologiske skader kan have en stor indvirkning på uafhængighed og livskvalitet. De fleste eksisterende overekstremitetsvurderinger udføres personligt, hvilket ikke altid er tegn på håndbrug i samfundet. Nye tilgange til at fange håndfunktion i dagligdagen er nødvendige for at måle den sande virkning af rehabiliteringsinterventioner. Egocentrisk video kombineret med computer vision for automatiseret analyse er blevet foreslået at evaluere håndbrug derhjemme. Der er dog begrænsninger for varigheden af kontinuerlige optagelser. Vi præsenterer en protokol, der er designet til at sikre, at de opnåede videoer er repræsentative for daglige rutiner, samtidig med at deltagernes privatliv respekteres.
En repræsentativ optagelsesplan vælges gennem en samarbejdsproces mellem forskere og deltagere for at sikre, at videoerne fanger naturlige opgaver og ydeevne, samtidig med at de er nyttige til håndvurdering. Brug af udstyr og procedurer er demonstreret for deltagerne. I alt 3 timers videooptagelser er planlagt over to uger. For at reducere bekymringer om beskyttelse af personlige oplysninger har deltagerne fuld kontrol over at starte og stoppe optagelser og muligheden for at redigere videoerne, før de returneres til forskerholdet. Påmindelser leveres, samt hjælp opkald og hjemmebesøg, hvis det er nødvendigt.
Protokollen blev testet med 9 slagtilfælde overlevende og 14 personer med cervikal rygmarvsskade. De opnåede videoer indeholdt en række forskellige aktiviteter, såsom måltidsforberedelse, opvask og strikning. I gennemsnit blev der opnået 3,11 ± 0,98 h video. Optagelsesperioderne varierede fra 12-69 d på grund af sygdom eller uventede hændelser i nogle tilfælde. Data blev med succes indhentet fra 22 ud af 23 deltagere, med 6 deltagere, der har brug for hjælp fra efterforskerne i løbet af hjemmet optagelse periode. Protokollen var effektiv til indsamling af videoer, der indeholdt værdifulde oplysninger om håndfunktion derhjemme efter neurologiske skader.
Introduction
Håndfunktion er en afgørende faktor for uafhængighed og livskvalitet på tværs af kliniske populationer med funktionsnedsættelser i overekstremitet1,2. At indfange håndfunktionen hos personer med håndnedsættelser i hjemmet er afgørende for at evaluere udviklingen af deres evne til at udføre aktiviteter i dagligdagen (ALE'er) under og efter rehabilitering. De fleste kliniske håndfunktionsvurderinger udføres i et klinisk eller laboratoriemiljø, snarere end hjemme3,4. Eksisterende kliniske håndfunktionsvurderinger , der søger at registrere virkningen på ALTERNATIV-adresser i hjemmet , er spørgeskemaer og er afhængige af subjektive selvrapporterede ratings5,6,7. Der foreligger stadig ikke en objektiv evaluering med henblik på at vurdere rehabiliteringens endelige indvirkning på den disponible funktion i hjemmet.
I de senere år er mange bærbare teknologier blevet udviklet og implementeret for at fange overekstremitetsfunktionen i virkelige miljøer. Bærbare sensorer såsom accelerometre og inertial måleenheder (IMUs) er blevet almindeligt anvendt til at måle overekstremitet bevægelser i dagligdagen. Disse enheder skelner dog typisk ikke mellem, om de fundne epoker tilhører funktionelle bevægelser overekstremiteterne8,9, defineret som målrettede bevægelser, der er beregnet til at udføre en ønsket opgave. For eksempel er nogle bærbare sensorer følsomme over for tilstedeværelsen af overekstremitetsgynger under gang, hvilket ikke er en funktionel bevægelse af overekstremiteterne. Desuden, selv om håndled-slidte accelerometre fange overekstremitet bevægelser, de kan ikke fange detaljerne i håndfunktion i den virkelige verden miljøer. Sensoriserede handsker gør det muligt at fange mere detaljerede oplysninger om håndmanipulationer10, men de kan være besværlige for folk, hvis håndfunktion og fornemmelse allerede er svækket. Der er også foreslået bærbare metoder til at opfange fingerbevægelser gennem magnetometri eller fingerbårne accelerometre11,12,13, men den funktionelle fortolkning af disse bevægelser er stadig udfordrende14. Selv om tidligere foreslåede bærbare enheder er små og bekvemme at bruge, er de således utilstrækkelige til at beskrive detaljerne og den funktionelle kontekst for håndbrug.
Bærbare kameraer er blevet foreslået at udfylde disse huller og fange detaljer om håndfunktion under ADLs derhjemme for neurorehabilitering applikationer15,16,17,18,19. Automatiseret analyse af egocentriske videoer ved hjælp af computer vision har et betydeligt potentiale til at kvantificere håndfunktion i sammenhæng, ved at give oplysninger både om hænderne selv og om de opgaver, der udføres i reelle ADLs20. På den anden side er varigheden af kontinuerlige optagelser typisk begrænset til ca. 1 til 1,5 timer af batteri-, opbevarings- og komfortovervejelser. Her præsenterer vi inden for disse begrænsninger en egocentrisk videosamlingsprotokol, der har til formål at opnå data, der både er repræsentative for en persons daglige liv samt informativ til håndfunktionsevaluering.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Undersøgelsen blev godkendt af Research Ethics Board under University Health Network. Underskrevet informeret samtykke blev indhentet fra hver deltager før tilmelding i undersøgelsen. Underskrevet informeret samtykke blev også indhentet fra eventuelle omsorgspersoner eller husstandsmedlemmer, der optræder i videooptagelser.
1. Kontrol af protokollens anvendelse på den enkelte
BEMÆRK: Denne protokol er beregnet til at blive anvendt på personer med nedsat, men ikke helt fraværende håndfunktion (specifikke kriterier kan tilpasses befolkningen og / eller spørgsmålet om interesse).
- Spørg deltagerne, om deres berørte hænder påvirker deres evne til at udføre ACL'er.
BEMÆRK: Det anbefales at bede deltagerne om at give nogle eksempler på opgaver, som de kan og ikke kan udføre uafhængigt med deres berørte hænder. - Kontroller, at den samlede score på Montreal Cognitive Assessment (MoCA) er over 21, for at undgå potentielle vanskeligheder med at forstå og følge protokolprocedurer.
2. Bestemmelse af deltagernes daglige rutine
- Bed deltagerne om at huske deres daglige rutiner i løbet af de sidste to uger. Dokumenter, hvilke daglige opgaver der udføres, hvor længe og på omtrent hvilket tidspunkt.
- I samarbejde med deltagerne skal du vælge 3 timeslots på 1,5 timer hver, hvor du vil optage videoer. Vælg tidspunkter, der er spredt over forskellige dage i ugen, og som finder sted, når ACL'er, der involverer hænderne, typisk udføres i rækkefølge.
BEMÆRK: De valgte ALTERNATIV'er skal være repræsentative for hver deltagers typiske aktiviteter og opfattes af dem som meningsfulde. Planlægning af registreringsperioder på forskellige dage har til formål at øge mangfoldigheden af registrerede ACL'er og fremme registreringen af nyttige og meningsfulde data.
BEMÆRK: Optagelsestider er planlagt til optagelseseffektivitet, men deltagerne skal forstå, at de har fuld kontrol over, hvornår de skal starte og stoppe optagelser.
3. Aftale om optagelse af tidsplaner og målvideoindhold med deltagerne
- Opnå enighed mellem hver deltager om optagelsesplanerne, efter at have diskuteret eventuelle bekymringer, de måtte have.
- Sæt et mål på 3 timers videoer over to uger. Informer deltagerne om, at utilstrækkelige videoer kan føre til en forlængelse af deres optagelsesperioder.
4. Der lægges vægt på vigtigheden af at udføre ALTERNATIV-adresser naturligt
- Bed deltagerne om at fokusere på at fange realistiske rutiner i stedet for at angive bestemte aktiviteter, der skal registreres. Hensigten med instruktionen er at afskrække deltagerne fra kunstigt at registrere specifikke aktiviteter i større mængder, end det er typisk for dem.
5. Meddelelse om potentielle problemer med privatlivets fred under optagelser derhjemme
- Sørg for, at deltagerne forstår, at alle optagelser skal finde sted i deres hjem, ikke på offentlige steder for at undgå problemer med privatlivets fred.
- Giv nogle eksempler, der kan give anledning til bekymringer om privatlivets fred, såsom badning, dressing / afklædning, og kontrol af fortrolige oplysninger. Mind deltagerne om at være opmærksomme på spejle, som kan vise deres ansigter i optagelserne.
- Foreslå, at deltagerne undgår tilstedeværelsen af andre mennesker, såsom familiemedlemmer eller plejere så meget som muligt i videoerne.
BEMÆRK: I forbindelse med forskningsundersøgelser bør der i tilfælde, hvor tilstedeværelsen af andre personer er uundgåelig, indhentes informeret samtykke fra disse personer.
6. Kamera- og tabletinstruktion
BEMÆRK: Hvis deltagerne under den første kontakt angiver, at de har brug for plejepersonalets hjælp til mange af deres daglige behov, opfordres omsorgspersonen til også at deltage i studiebesøget og blive trænet i brugen af udstyret, så de senere kan hjælpe deltageren.
- Demonstrere, hvordan man bruger en egocentrisk kamera (Tabel over materialer) til deltagerne.
- Demonstrere, hvordan du tænder og slukker for kameraet.
- Demonstrere, hvordan du styrer optagelser (start, pause, stop) ved hjælp af kameraet.
- Vis, hvordan du bruger en tablet (Tabel over materialer) sammen med den forudinstallerede kameraapp til at styre optagelserne, hvis det er relevant.
BEMÆRK: Demonstrationen omfatter styring af optagelserne fra kameraappen samt genafspilning og redigering (f.eks. trim eller slet) de optagede videoer. En kamera fjernbetjening blev oprindeligt overvejet (supplerende filer), men i praksis blev ikke brugt, fordi deltagerne var komfortable med at bruge kameraet eller tabletten til at starte og stoppe optagelser.- Vis, hvordan du tænder og slukker for tabletten.
- Vis, hvordan du tilslutter tabletten til kameraet via kameraappen.
- Vis, hvordan du styrer optagelserne fra kameraappen.
- Vis, hvordan du gennemgår optagede videoer fra kameraappen.
- Vis, hvordan du trimmer eller sletter videoerne fra kameraappen.
- Demonstrere, hvordan man don og doff kameraet ved hjælp af en elastisk pandebånd justerbar til deltagerens hoved.
BEMÆRK: Se figur 1.
Figur 1. Opsætning af et bærbart kamera. (A) Placering af egocentrisk kamera. (B) Betragtningsvinkel fra kameraet. Klik her for at se en større version af dette tal.- Placer kameraet på deltagerens pande. Juster hovedbøjlen, så det slides komfortabelt og støt.
- Sørg for en optimal vinkel på kameraet med hensyn til panden.
- Bed deltagerne om at optage et kort segment af video, mens de flytter hænderne foran dem og manipulerer et objekt (f.eks. tabletten).
- Gennemgå den optagede video og sikre, at de to hænder var tydeligt synlige i den centrale del af scenen, mens du udfører manipulation opgaver.
- Øv brugen af kameraet og tabletten med deltagerne og deres plejere, indtil de demonstrerer færdigheder.
7. At give udstyret
- Giv sættet med alt udstyr til deltagerne til at optage deres ACL'er derhjemme. Ud over kameraet og tabletten indeholder sættet ekstra kamerabatterier, batteriopladere til både kamera og tablet, ladekabler, pandebånd til kameraet og et trykt sæt retningslinjer for brug af kameraet (Se det supplerende materiale).
8. Eksperimentel fejlfinding og opfølgning
- Give kontaktoplysninger af forskerne til at hjælpe med at løse forhindringer under de faktiske optagelser derhjemme. Efter en uge, forskere kalder deltagerne til at dokumentere optagelsen fremskridt og løse eventuelle tekniske problemer.
9. Hentning af udstyr og videoer
- Rereive alt udstyr og videoer fra deltagere personligt eller via forudbetalte postpakker.
- Sørg for, at deltagerne accepterer at dele alle de returnerede videoer. Deltagerne opfordres til at gennemgå alle de indsamlede videoer, før de returneres til forskerholdet, og til at slette eventuelle dele, som de ikke ønsker at dele.
- For forskningsundersøgelser skal du gennemgå de returnerede videoer og kontrollere, om nogen vises i videoen uden at have givet deres samtykke. Hvis det er tilfældet, skal du sende samtykkeformularer eller ringe til de personer, der vises i videoerne, for at få deres samtykke til brug af videoerne. Hvis personerne ikke er tilgængelige, slettes de dele af de videoer, de vises i, af forskerne.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Kriterier for deltagernes demografi og inklusion
Der blev udtaget en stikprøve på 23 deltagere til disse undersøgelser: 9 overlevende slagtilfælde (6 mænd, 3 kvinder) og 14 personer med cSCI (12 mænd, 2 kvinder). Sammenfattende demografiske og kliniske oplysninger for den rekrutterede prøve er rapporteret i tabel 1.
| Alder (år) | Varighed efter skade (måneder) | Ætiologi | Grad af skade | Vurdering af funktionen Overekstremitet (gennemsnitlig ± SD) | |||
| Grad af skade | AIS | UEMS: Højre hånd | UEMS: Venstre hånd | ||||
| cSCI (N=14) | 55.9 ± 7.1 | 56.4 ± 58.9 | 12 Traumatisk | C4 – C8 | A – D | 18.1 ± 6.2 | 18.6 ± 6.4 |
| 2 Ikke-traumatisk | |||||||
| Streg (N=9) | 56,8 ± 19,3 | 94.4 ± 134.4 | 5 Iskæmisk | FMA-UE: Påvirket hånd | ARAT: Påvirket hånd | ||
| 4 Hæmoragisk | 45.6 ± 17.3 | 37.1 ± 19.1 | |||||
| AIS: ASIEN Værdiforringelse Skala; UEMS: Øvre Ekstremitet Motor Score | |||||||
| FMA-UE: Fugl-Meyer Vurdering for Øvre Ekstremitet; ARAT: Action Research Arm Test | |||||||
Tabel 1. Demografiske og kliniske oplysninger om de rekrutterede deltagere.
Kriterierne for gensidig inklusion for begge grupper i disse undersøgelser var: 1) over 18 år, 2) nedsat, men ikke fraværende håndfunktion, 3) fravær af andre neuromuskuloskeletale sygdomme, der påvirker bevægelser overekstremiteterne, 4) ingen deformitet af overekstremitetsled og 5) fravær af smerter, når overekstremiteterne flyttes. Yderligere inklusionskriterier for hver af de to grupper var som følger.
For personer med cSCI: 1) neurologisk skadesniveau mellem C4 og C8 i henhold til de internationale standarder for neurologisk klassificering af rygmarvsskade (ISNCSCI), 2) American Spinal Injury Association Impairment Scale (AIS) klasse A-D. 3) Traumatiske eller ikke-traumatiske skader, 4) En ensidig ISNCSCI Upper Extremity Motor Score (UEMS) mellem 10 og 23 i mindst et lem.
For personer med slagtilfælde: 1) mindst 6 måneder efter slagtilfælde, 2) samlede score på Action Research Arm Test (ARAT) større end 10, 3) Montreal Cognitive Assessment (MoCA) score over 21 for at undgå potentielle vanskeligheder forståelse og efter undersøgelsesprocedurer.
Indhold og længden af optaget video
De videoer, der blev brugt til analysen, var fra 22 af de 23 deltagere. Den resterende deltager (mand med cSCI) returnerede kameraet uden brugbare data efter at have været ude af trit med forskerholdet i næsten 6 måneder og er ikke inkluderet i resten af analysen. Som sådan lykkedes den foreslåede protokol for 95,7 % af deltagerne. I gennemsnit registrerede deltagerne mere end 5 aktiviteter. Aktiviteter, der indgår i videooptagelserne, var måltidsforberedelse, spisning, opvask, fysisk aktivitet og strikning (figur 2). Der blev i gennemsnit opnået 3,11 ± 0,98 h video pr. deltager efter at have kasseret segmenter, hvor andre personer var til stede, som ikke gav samtykke, eller hvor dataene slet ikke kunne anvendes (f.eks. blev kameraet efterladt optagelse på et bord). Derudover var den daglige gennemsnitlige videooptagelseslængde pr. deltager 60 ± 33 min. Tre deltagere udsatte optagelserne på grund af sygdom. De fleste deltagere indspillede video efter de aftalte tidsplaner, men de rapporterede at føle sig trætte og ubehagelige iført kameraet i over 1 time på grund af dets vægt og varme mod panden. Yderligere optagelser var planlagt til at opfylde 3 timers video varighed mål, når det er nødvendigt. Den gennemsnitlige optagelse periode kræves for at erhverve 3 timers video var 22,3 ± 12,9 d. Optagelsesperioderne varierede fra 12 til 69 d, regnet fra den dag deltageren fik kameraet til den dag, de returnerede det. I 4 tilfælde var længden af de opnåede videoer lavere end 3 timers målet på grund af sundhedsmæssige forhold eller planlægningsbegrænsninger. To deltagere tog mere end 2 måneder at optage 2 timers videoer på grund af familieansvar. En anden deltager indspillede næsten 2 timers videoer over to uger og besluttede derefter at returnere kameraet på grund af rejseplaner. En anden deltager ved et uheld slettet alle optagede video, og efter at være planlagt til yderligere optagelser var i stand til at give kun 1 h video på grund af familiens ansvar.
Ud over variationer i varigheden påvirkede håndsynlighed kvaliteten af videoerne. Nogle registrerede aktiviteter viste ikke hænderne klart, såsom fysisk træning og rakte ud efter genstande i overhovedskabe. Hænder blev ikke vist i 3 ALE'er fra to deltagere med slagtilfælde. Med hensyn til fysisk træning brugte en deltager et elastikbånd til overekstremitetsøvelser og spillede tennis i baghaven. Hænderne i videoen var ikke altid synlige, da armbevægelserne var store og hurtige. Bortset fra de aktiviteter, der kræver bevægelser overekstremiteterne med en bred vifte, blev de fleste registrerede ALE'er udført inden for et arbejdsområde mellem taljen og skulderen, med hænderne synlige i optagelserne.
Figur 2. Eksempler på to ofte optagede ACL'er fra de opnåede videoer. A) Tilberedning af måltider. b) Opvask. Klik her for at se en større version af dette tal.
Hjælp påkrævet
Seks ud af 22 (27%) deltagere havde brug for hjælp fra forskerholdet i optagelsesperioderne derhjemme. I gennemsnit tog hvert hjælpeopkald 5-10 minutter. Det var ikke nødvendigt med hjemmebesøg. Vanskelighederne i forbindelse med batteriskift, Bluetooth-forbindelse, Wi-Fi-forbindelse, gennemgang og trimning af videoer på tabletten og styring af optagelserne fra tabletten. For at løse disse problemer blev følgende strategier vedtaget:
Da det kan være svært for personer med nedsat håndfunktion at skifte batterier, foreslog forskeren at bruge ladekablet til at genoplade kameraet. For tekniske problemer i forbindelse med kamera-tablet-forbindelser (f.eks Wi-Fi og Bluetooth-problemer) samt for at gennemgå videoer på tabletten, forskerne verbalt guidede deltagerne gennem procedurerne trin for trin. For de spørgsmål i forbindelse med trimning videoer, bistand blev ydet, når deltagerne returnerede videoer til forskerne personligt for at undgå utilsigtet at slette andre optagede videoer. Hvis deltagerne ikke var i stand til at bruge tabletten til at starte og stoppe optagelserne, fik de besked på at bruge kameraet alene ved at klikke på optagelsesknappen for at styre starten og stop for videooptagelserne.
Bekymringer om beskyttelse af personlige oplysninger
I overensstemmelse med tidligere resultater21,de fleste deltagere og deres familiemedlemmer ikke rapportere privatlivets fred bekymringer om optagelse ADLs derhjemme. Et familiemedlem til en deltager var uvillig til at blive inkluderet i videoen, og deltageren var i stand til at undgå situationen. I alt fik en deltager hjælp til at trimme de returnerede videoer. Kvalitative analyser af deltagernes syn på indsamlingen af egocentriske videoer derhjemme vil blive rapporteret andre steder, men privatlivets fred hensyn ikke resulterede i nogen hindringer for dataindsamlingen i disse undersøgelser. I denne protokol blev ALTERNATIV-adresserne registreret i hjemmemiljøer for at undgå bekymringer om privatlivets fred i det offentlige rum. Bortset fra deltagerne blev 15 tilskuere (herunder omsorgspersoner og familiemedlemmer) af deltagerne inkluderet i de returnerede videoer og indvilligede i deres optagelse i undersøgelsen. Blandt de 15 tilskuere, der var inkluderet i videoerne, var 6 af dem ikke identificerbare, da deres ansigter ikke blev vist. Derudover blev ca. 20 min videoer fra 2 familiemedlemmer til deltagere med slagtilfælde kasseret, fordi dele af videoerne viste deres ansigter uden deres samtykke.
Supplerende materiale. Klik her for at downloade denne fil.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Vi præsenterede en protokol til optagelse af videoer af ACL'er derhjemme ved hjælp af bærbare kameraer hos personer med funktionsnedsættelser i overekstremiteterne, såsom cSCI og slagtilfælde. Protokollen er fleksibel og kan være målrettet til at fange håndfunktion ydeevne i specifikke ALE'er eller til at spore udviklingen i rehabilitering på afstand i mennesker, der bor hjemme. Det egocentriske visionsparadigme har et stort potentiale for fjernovervågning af håndfunktion hos personer, der bor i samfundet, og for at optimere rehabilitering, når folk udskrives fra indlæggelse. På trods af nogle begrænsninger i forbindelse med komfort under udvidet brug (f.eks. over 1 time) har egocentriske kameraer et betydeligt potentiale til at fange detaljerne i håndbrug under funktionelle ACL'er og give kontekstuelle oplysninger, der ikke kan opnås gennem accelerometre og IME'er. Potentielle anvendelser af denne teknologi omfatter tjener som grundlag for nye resultater foranstaltninger kvantificere uafhængig hånd brug i hjemmet, samt analysere posturale oplysninger til at identificere gribe strategier eller kompenserende stillinger og informere terapi planlægning. Selvom bærbare kameraer giver os mulighed for at fange naturlig håndbrug derhjemme, kan kameraerne ikke optage kontinuerligt i flere timer på grund af batterilevetid, opbevaring og komfortbegrænsninger, selvom den hurtige udvikling af bærbar teknologi kan reducere disse begrænsninger i den nærmeste fremtid. For at fange repræsentative rutiner af deltagere på trods af begrænset optagelse varighed, den protokol, der præsenteres her bygger på et samarbejde mellem forskere og deltagere til at vælge en passende optagelse tidsplan.
Takket være de data, der blev indsamlet fra personer med cSCI og slagtilfælde overlevende, vi var i stand til at forfine protokollen og identificere faldgruber og huller, der kunne forbedres i fremtidige undersøgelser. For eksempel tog optagelsesperioden normalt længere end de forventede to uger at få 3 timers videodata. I vores undersøgelser var disse situationer normalt forårsaget af uventede begivenheder (f.eks. sygdomme, uventede rejser ud af byen osv.), som forhindrede deltagerne i at optage videoer i henhold til den planlagte tidsplan. I disse tilfælde ydede vi støtte til deltagerne via ugentlige telefonopkald, ikke kun for at kontrollere registreringsfremskridtet, men også for at fejlfinde eventuelle tekniske problemer, der måtte opstå som følge af en ikke-hyppig brug af teknologien. I alt var 15 plejepersonale af deltagere involveret i at hjælpe med at optage videoer derhjemme. Ud over tekniske problemer er der to generelle anbefalinger, der skal vedtages, når man optager videodata ved hjælp af bærbare kameraer hos personer med håndnedsættelser: 1) Understreger, hvornår deltagerne skal optage, snarere end hvad de skal optage, for at undgå at registrere kunstigt lange varigheder af en enkelt aktivitet og øge mangfoldigheden af ACL'er. 2) Holde kameraet tændt for længere kontinuerlige optagelser, så længe det er behageligt at gøre det, for at øge optagelsen effektivitet og fange naturalistiske sekvenser af aktiviteter.
Denne protokol kan bruges til at fange naturlige hånd funktion i forbindelse med en række aktiviteter. I de indsamlede videoer omfattede nogle deltagere ikke kun fornødenheder i dagligdagen (dvs. spisning), men også fritidsaktiviteter. At give deltagerne frihed til at registrere aktiviteter i deres daglige rutiner i stedet for at specificere en streng liste over ALTERNATIV-kort, gav os mulighed for at nå to vigtige mål: for det første sørgede vi for, at aktiviteterne blev udført på en måde, der ligner de naturlige forhold; For det andet var vi i stand til at registrere en bred vifte af aktiviteter. Ikke desto mindre var deltagerne opmærksomme på kameraets tilstedeværelse på hovedet, og denne følelse kunne have skubbet nogle af dem til at optage flere aktiviteter end deres normale rutine.
For at opnå effektiv og meningsfuld indsamling af videodata under naturlige levevilkår måtte vi finde en balance i de retningslinjer og oplysninger, der blev givet til deltagerne forud for videooptagelserne. At give for meget retning om de mest interessante aktiviteter at registrere kan føre deltagerne til at registrere kun disse aktiviteter, og dermed undlade at fange deres daglige rutiner og udførelsen af naturlige ACL'er. På den anden side kan det at give nok information skabe forvirring hos deltagerne, som måske ikke optager nok video eller mister interessen for undersøgelsen. For at løse disse problemer og finde en optimal afvejning for en vellykket dataindsamling er en grundig træningssession med deltagerne afgørende for at forstå deres rutiner og for at sikre, at de klart forstår formålet med undersøgelsen, som her fokuserede på at registrere deres naturlige rutiner i stedet for at indsamle et standard sæt aktiviteter.
Der kan identificeres tre begrænsninger i den foreslåede protokol. For det første kan personer med kognitive problemer have svært ved at huske deres daglige rutiner eller lære at bruge udstyret. For det andet kan personer med lav håndfunktion kræve en omsorgsperson til at hjælpe med opsætningen af optagelserne derhjemme. For det tredje, da deltagerne har mulighed for at trimme eller slette optagelser, er det muligt, at de kan fjerne eksempler på mislykkede ACL'er og skævvride de opnåede data. Ikke desto mindre er denne mulighed mindre sandsynlig af, at de registrerede ALTERNATIV-adresser regelmæssigt blev udført af deltagerne, og de havde derfor normalt fastlagt strategier til at udføre opgaverne med succes. Omhyggeligt kommunikere, at målet med at bruge denne protokol er at fange typiskE ADL ydeevne, og at variationer i funktion forventes kan mindske deltagernes ønske om at trimme mislykkede opgaver.
Indsamling af videoer af naturlige ACL'er er afgørende for at forstå håndfunktionen hos personer med håndnedsættelser derhjemme. Fra de indsamlede videoer kan forskere og klinikere se de typiske opgaver, der udføres hjemme, brugen af hænderne under disse opgaver samt de håndstillinger og kompensationsstrategier, der vedtages under objektmanipulationer. Oplysningerne fra videoer er værdifulde i rehabilitering og giver mulighed for udvikling af innovative og intelligente værktøjer til automatisk analyse af håndfunktion derhjemme. Faktisk er computer vision algoritmer blevet udviklet med det formål at kvantificere håndbrug (f.eks antallet og varigheden af hånd-objekt interaktioner for hver hånd) hos personer med cSCI og slagtilfælde 16,17,18. Med den konstante forbedring af computer vision teknikker til egocentrisk hånd analyse og tilgængeligheden af mere indsamlede videodata, yderligere oplysninger om kvaliteten af hånd manipulationer kan også fås20. Til sidst vil den nuværende protokol og den tilgængelige teknologi føre til en omfattende beskrivelse af håndbrug hos personer med funktionsnedsættelser overekstremitet, der lever i samfundet, med det endelige mål at optimere deres genopretning og forbedre deres livskvalitet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Undersøgelserne ved hjælp af denne protokol blev finansieret af Heart and Stroke Foundation (G-18-0020952), Craig H. Neilsen Foundation (542675), Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (RGPIN-2014-05498) og Ministry of Research, Innovation and Science, 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).
