Summary
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.
Abstract
Eine eingeschränkte Handfunktion nach neurologischen Verletzungen kann einen großen Einfluss auf die Unabhängigkeit und Lebensqualität haben. Die meisten bestehenden Untersuchungen der oberen Gliedmaßen werden persönlich durchgeführt, was nicht immer auf den Handgebrauch in der Gemeinschaft hinweist. Neuartige Ansätze zur Erfassung der Handfunktion im täglichen Leben sind erforderlich, um die tatsächlichen Auswirkungen von Rehabilitationsmaßnahmen zu messen. Egozentrisches Video in Kombination mit Computer Vision für die automatisierte Analyse wurde vorgeschlagen, um die Handnutzung zu Hause zu bewerten. Es gibt jedoch Einschränkungen für die Dauer kontinuierlicher Aufnahmen. Wir präsentieren ein Protokoll, das sicherstellen soll, dass die erhaltenen Videos repräsentativ für die täglichen Routinen sind und gleichzeitig die Privatsphäre der Teilnehmer respektieren.
Ein repräsentativer Aufzeichnungsplan wird durch einen kollaborativen Prozess zwischen den Forschern und den Teilnehmern ausgewählt, um sicherzustellen, dass die Videos natürliche Aufgaben und Leistungen erfassen und gleichzeitig für die Handbewertung nützlich sind. Die Verwendung der Geräte und Verfahren wird den Teilnehmern demonstriert. Insgesamt sind 3 h Videoaufnahmen über zwei Wochen geplant. Um Datenschutzbedenken zu reduzieren, haben die Teilnehmer die volle Kontrolle über das Starten und Stoppen von Aufnahmen und die Möglichkeit, die Videos zu bearbeiten, bevor sie an das Forschungsteam zurückgegeben werden. Erinnerungen werden zur Verfügung gestellt, sowie Hilfeanrufe und Hausbesuche, falls erforderlich.
Das Protokoll wurde mit 9 Schlaganfallüberlebenden und 14 Personen mit zervikaler Rückenmarksverletzung getestet. Die erhaltenen Videos enthielten eine Vielzahl von Aktivitäten wie Essenszubereitung, Geschirrspülen und Stricken. Es wurden durchschnittlich 3,11 ± 0,98 h Video erzielt. Die Aufzeichnungszeiträume variierten zwischen 12 und 69 d, aufgrund von Krankheit oder unerwarteten Ereignissen in einigen Fällen. Die Daten wurden erfolgreich von zweiundzwanzig von 23 Teilnehmern erhalten, wobei 6 Teilnehmer während der Aufzeichnungsphase zu Hause Unterstützung von den Ermittlern benötigten. Das Protokoll war effektiv, um Videos zu sammeln, die wertvolle Informationen über die Handfunktion zu Hause nach neurologischen Verletzungen enthielten.
Introduction
Die Handfunktion ist eine Determinante für Unabhängigkeit und Lebensqualität in klinischen Populationen mit Beeinträchtigungen der oberen Extremitäten1,2. Die Erfassung der Handfunktion von Personen mit Handbeeinträchtigungen zu Hause ist von entscheidender Bedeutung, um den Fortschritt ihrer Fähigkeit zur Durchführung von Aktivitäten des täglichen Lebens (ADLs) während und nach der Rehabilitation zu bewerten. Die meisten klinischen Handfunktionsbewertungen werden in einer klinischen oder Laborumgebung und nicht zu Hause durchgeführt3,4. Bestehende klinische Handfunktionsbewertungen, die versuchen, die Auswirkungen auf ADLs zu Hause zu erfassen, sind Fragebögen und stützen sich auf subjektive selbstberichtete Bewertungen5,6,7. Eine objektive Evaluierung zur Bewertung der endgültigen Auswirkungen der Rehabilitation auf die Handfunktion zu Hause ist noch nicht verfügbar.
In den letzten Jahren wurden viele tragbare Technologien entwickelt und implementiert, um die Funktion der oberen Gliedmaßen in realen Umgebungen zu erfassen. Tragbare Sensoren wie Beschleunigungssensoren und Trägheitsmesseinheiten (IMUs) wurden häufig verwendet, um Bewegungen der oberen Gliedmaßen im täglichen Leben zu messen. Diese Geräte unterscheiden jedoch typischerweise nicht, ob die erkannten Epochen zu den funktionellen Bewegungen der oberen Gliedmaßen8,9gehören, definiert als zielgerichtete Bewegungen, die dazu bestimmt sind, eine gewünschte Aufgabe zu erledigen. Zum Beispiel reagieren einige tragbare Sensoren empfindlich auf das Vorhandensein von Schwingungen der oberen Gliedmaßen während des Gehens, was keine funktionelle Bewegung der oberen Extremität ist. Obwohl am Handgelenk getragene Beschleunigungsmesser bewegungen der oberen Gliedmaßen erfassen, können sie die Details der Handfunktion in realen Umgebungen nicht erfassen. Sensorisierte Handschuhe ermöglichen es, detailliertere Informationen über Handmanipulationen zu erfassen10, aber sie können für Menschen, deren Handfunktion und Empfindung bereits beeinträchtigt sind, umständlich sein. Es wurden auch tragbare Ansätze vorgeschlagen, um Fingerbewegungen durch Magnetometrie oder fingergetragene Beschleunigungsmesser11,12,13zu erfassen, aber die funktionelle Interpretation dieser Bewegungen bleibt herausfordernd14. Obwohl zuvor vorgeschlagene tragbare Geräte klein und bequem zu bedienen sind, reichen sie nicht aus, um die Details und den funktionalen Kontext der Handnutzung zu beschreiben.
Tragbare Kameras wurden vorgeschlagen, um diese Lücken zu füllen und Details der Handfunktion während ADLs zu Hause für Neurorehabilitationsanwendungen zu erfassen15,16,17,18,19. Die automatisierte Analyse egozentrischer Videos mit Computer Vision hat ein erhebliches Potenzial, die Handfunktion im Kontext zu quantifizieren, indem sie Informationen sowohl über die Hände selbst als auch über die in realen ADLs ausgeführten Aufgaben liefert20. Auf der anderen Seite ist die Dauer kontinuierlicher Aufnahmen in der Regel durch Batterie-, Speicher- und Komfortüberlegungen auf etwa 1 bis 1,5 h begrenzt. Hier präsentieren wir innerhalb dieser Einschränkungen ein egozentrisches Videoerfassungsprotokoll, das datenbezieht, die sowohl repräsentativ für das tägliche Leben eines Individuums als auch informativ für die Bewertung der Handfunktion sind.
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Protocol
Die Studie wurde vom Research Ethics Board des University Health Network genehmigt. Vor der Einschreibung in die Studie wurde von jedem Teilnehmer eine unterschriebene Einwilligung nach Aufklärung eingeholt. Eine unterzeichnete Einwilligung nach Aufklärung wurde auch von allen Betreuern oder Haushaltsmitgliedern eingeholt, die in Videoaufzeichnungen erscheinen.
1. Überprüfung der Anwendbarkeit des Protokolls auf den Einzelnen
HINWEIS: Dieses Protokoll ist für Personen mit eingeschränkter, aber nicht vollständig fehlender Handfunktion gedacht (spezifische Kriterien können an die Bevölkerung und / oder die Frage von Interesse angepasst werden).
- Fragen Sie die Teilnehmer, ob ihre betroffenen Hände ihre Fähigkeit zur Durchführung von ADLs beeinträchtigen.
HINWEIS: Es wird empfohlen, die Teilnehmer zu bitten, einige Beispiele für Aufgaben zu geben, die sie unabhängig voneinander mit ihren betroffenen Händen ausführen können und nicht können. - Stellen Sie sicher, dass die Gesamtpunktzahl des Montreal Cognitive Assessment (MoCA) über 21 liegt, um potenzielle Schwierigkeiten beim Verstehen und Befolgen von Protokollverfahren zu vermeiden.
2. Bestimmung des Tagesablaufs der Teilnehmer
- Bitten Sie die Teilnehmer, sich an ihre täglichen Routinen der letzten zwei Wochen zu erinnern. Dokumentieren Sie, welche täglichen Aufgaben wie lange und ungefähr zu welcher Zeit ausgeführt werden.
- Wählen Sie in Zusammenarbeit mit den Teilnehmern 3 Zeitfenster von jeweils 1,5 h aus, in denen Videos aufgezeichnet werden sollen. Wählen Sie Zeitfenster aus, die über verschiedene Wochentage verteilt sind und stattfinden, wenn ADLs mit den Händen typischerweise nacheinander ausgeführt werden.
HINWEIS: Die ausgewählten ADLs müssen repräsentativ für die typischen Aktivitäten jedes Teilnehmers sein und von ihnen als sinnvoll wahrgenommen werden. Die Planung von Aufzeichnungszeiträumen an verschiedenen Tagen soll die Vielfalt der erfassten ADLs erhöhen und die Erfassung nützlicher und aussagekräftiger Daten fördern.
HINWEIS: Aufzeichnungszeitfenster sind für die Aufzeichnungseffizienz geplant, aber die Teilnehmer sollten verstehen, dass sie die volle Kontrolle darüber haben, wann sie mit der Aufnahme beginnen und aufhören müssen.
3. Vereinbarung von Aufzeichnungsplänen und Zielvideoinhalten mit den Teilnehmern
- Holen Sie die Zustimmung jedes Teilnehmers zu den Aufzeichnungsplänen ein, nachdem Sie alle Bedenken besprochen haben, die sie möglicherweise haben.
- Setzen Sie sich ein Ziel von 3 Stunden Videos über zwei Wochen. Informieren Sie die Teilnehmer, dass unzureichende Videos zu einer Verlängerung ihrer Aufzeichnungszeiträume führen können.
4. Betonung der Wichtigkeit, ADLs auf natürliche Weise durchzuführen
- Weisen Sie die Teilnehmer an, sich auf die Erfassung realistischer Routinen zu konzentrieren, anstatt bestimmte Aktivitäten anzugeben, die aufgezeichnet werden sollen. Die Absicht der Anweisung ist es, die Teilnehmer davon abzuhalten, bestimmte Aktivitäten in größeren Mengen als für sie typisch künstlich aufzuzeichnen.
5. Benachrichtigung über mögliche Datenschutzprobleme bei Aufnahmen zu Hause
- Stellen Sie sicher, dass die Teilnehmer verstehen, dass alle Aufnahmen in ihren Häusern und nicht an öffentlichen Orten stattfinden sollten, um Datenschutzprobleme zu vermeiden.
- Geben Sie einige Beispiele, die Datenschutzbedenken aufwerfen können, z. B. Baden, An- und Ausziehen und Überprüfen vertraulicher Informationen. Erinnern Sie die Teilnehmer daran, spiegel zu beachten, die ihre Gesichter in den Aufnahmen zeigen können.
- Schlagen Sie vor, dass die Teilnehmer die Anwesenheit anderer Personen wie Familienmitglieder oder Betreuer in den Videos so weit wie möglich vermeiden.
HINWEIS: Im Rahmen von Forschungsstudien sollte in Fällen, in denen die Anwesenheit anderer Personen unvermeidbar ist, die Einwilligung nach Aufklärung von diesen Personen eingeholt werden.
6. Kamera- und Tablet-Anleitung
HINWEIS: Wenn die Teilnehmer während des Erstkontakts angeben, dass sie für viele ihrer täglichen Bedürfnisse Unterstützung durch die Pflegekraft benötigen, wird die Pflegekraft ermutigt, auch am Studienbesuch teilzunehmen und sich in der Verwendung der Ausrüstung schulen zu lassen, damit sie den Teilnehmer später unterstützen können.
- Demonstrieren Sie den Teilnehmern, wie Sie eine egozentrische Kamera (Table of Materials) verwenden.
- Demonstrieren Sie, wie Sie die Kamera ein- und ausschalten.
- Demonstrieren Sie, wie Sie Aufnahmen (Start, Pause, Stopp) mit der Kamera steuern.
- Demonstrieren Sie, wie Sie ein Tablet (Materialtabelle) mit der vorinstallierten Kamera-App verwenden, um die Aufnahmen gegebenenfalls zu steuern.
HINWEIS: Die Demonstration umfasst die Steuerung der Aufnahmen über die Kamera-App sowie die Wiedergabe und Bearbeitung (z. B. Trimmen oder Löschen) der aufgenommenen Videos. Eine Kamerafernbedienung wurde zunächst in Betracht gezogen (Supplemental Files), wurde aber in der Praxis nicht verwendet, da die Teilnehmer mit der Kamera oder dem Tablet zum Starten und Stoppen von Aufnahmen vertraut waren.- Demonstrieren Sie, wie Sie das Tablet ein- und ausschalten.
- Demonstrieren Sie, wie Sie das Tablet über die Kamera-App mit der Kamera verbinden.
- Demonstrieren Sie, wie Sie die Aufnahmen über die Kamera-App steuern.
- Demonstrieren Sie, wie Sie aufgezeichnete Videos aus der Kamera-App überprüfen.
- Demonstrieren Sie, wie Sie die Videos aus der Kamera-App zuschneiden oder löschen.
- Demonstrieren Sie, wie Sie die Kamera mit einem elastischen Kopfband an- und ablegen, das am Kopf des Teilnehmers verstellbar ist.
HINWEIS: Siehe Abbildung 1.
Abbildung 1. Tragbare Kamera-Setup. (A) Positionierung der egozentrischen Kamera. (B) Betrachtungswinkel von der Kamera. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.- Legen Sie die Kamera auf die Stirn des Teilnehmers. Stellen Sie das Stirnband so ein, dass die Kamera bequem und gleichmäßig getragen wird.
- Sorgen Sie für einen optimalen Winkel der Kamera in Bezug auf die Stirn.
- Bitten Sie die Teilnehmer, ein kurzes Videosegment aufzunehmen, während Sie die Hände vor sich bewegen und ein Objekt (z. B. das Tablet) manipulieren.
- Überprüfen Sie das aufgenommene Video und stellen Sie sicher, dass die beiden Hände im zentralen Bereich der Szene deutlich sichtbar waren, während Sie Manipulationsaufgaben durchführten.
- Üben Sie den Umgang mit Kamera und Tablet mit den Teilnehmern und ihren Betreuern, bis sie ihre Fähigkeiten unter Beweis stellen.
7. Geben der Ausrüstung
- Geben Sie das Kit mit der gesamten Ausrüstung den Teilnehmern, um ihre ADLs zu Hause aufzuzeichnen. Zusätzlich zu Kamera und Tablet enthält das Kit zusätzliche Kamerabatterien, Ladegeräte für Kamera und Tablet, Ladekabel, Stirnband für die Kamera und einen gedruckten Satz von Richtlinien für die Verwendung der Kamera (siehe Zusatzmaterial).
8. Experimentelle Fehlerbehebung und Nachverfolgung
- Geben Sie Kontaktinformationen der Forscher an, um Hindernisse während der eigentlichen Aufnahmen zu Hause zu lösen. Nach einer Woche rufen die Forscher die Teilnehmer an, um den Aufzeichnungsfortschritt zu dokumentieren und mögliche technische Probleme zu lösen.
9. Abruf von Geräten und Videos
- Erhalten Sie alle Geräte und Videos von den Teilnehmern persönlich oder durch vorausbezahlte Postpakete.
- Stellen Sie sicher, dass die Teilnehmer damit einverstanden sind, alle zurückgegebenen Videos zu teilen. Die Teilnehmer werden aufgefordert, alle gesammelten Videos zu überprüfen, bevor sie sie an das Forschungsteam zurückgeben, und alle Teile zu löschen, die sie nicht teilen möchten.
- Überprüfen Sie für Forschungsstudien die zurückgegebenen Videos und überprüfen Sie, ob jemand im Video erscheint, ohne seine Zustimmung gegeben zu haben. Wenn ja, senden Sie Einwilligungsformulare oder rufen Sie die Personen an, die in den Videos erscheinen, um ihre Zustimmung zur Verwendung der Videos einzuholen. Wenn die Personen nicht erreichbar sind, werden die Teile der Videos, in denen sie erscheinen, von den Forschern gelöscht.
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Representative Results
Demografie der Teilnehmer und Einschlusskriterien
Für diese Studien wurde eine Stichprobe von 23 Teilnehmern rekrutiert: 9 Schlaganfallüberlebende (6 Männer, 3 Frauen) und 14 Personen mit cSCI (12 Männer, 2 Frauen). Zusammenfassende demografische und klinische Informationen für die rekrutierte Stichprobe sind in Tabelle 1 aufgeführt.
| Alter (Jahre) | Dauer nach der Verletzung (Monate) | Ätiologie | Ausmaß der Verletzung | Beurteilung der Funktion der oberen Extremitäten (Mittlere ± SD) | |||
| Ausmaß der Verletzung | AIS | UEMS: Rechte Hand | UEMS: Linke Hand | ||||
| cSCI (N=14) | 55.9 ± 7.1 | 56,4 ± 58,9 | 12 Traumatisch | C4 – C8 | A – D | 18.1 ± 6.2 | 18.6 ± 6.4 |
| 2 Nicht traumatisch | |||||||
| Hub (N=9) | 56,8 ± 19,3 | 94,4 ± 134,4 | 5 Ischämisch | FMA-UE: Betroffene Hand | ARAT: Betroffene Hand | ||
| 4 Hämorrhagisch | 45,6 ± 17,3 | 37.1 ± 19.1 | |||||
| AIS: ASIA Impairment Scale; UEMS: Motor-Score der oberen Extremitäten | |||||||
| FMA-UE: Fugl-Meyer-Assessment für obere Extremität; ARAT: Action Research Arm Test | |||||||
Tabelle 1. Demografische und klinische Informationen der rekrutierten Teilnehmer.
Die gegenseitigen Einschlusskriterien für beide Gruppen in diesen Studien waren: 1) über 18 Jahre alt, 2) beeinträchtigte, aber nicht fehlende Handfunktion, 3) Fehlen anderer neuromuskuloskelettaler Erkrankungen, die die Bewegungen der oberen Gliedmaßen beeinflussen, 4) keine Deformität der Gelenke der oberen Gliedmaßen und 5) Abwesenheit von Schmerzen bei der Bewegung der oberen Gliedmaßen. Weitere Einschlusskriterien für jede der beiden Gruppen waren wie folgt.
Für Personen mit cSCI: 1) neurologisches Verletzungsniveau zwischen C4 und C8 gemäß den International Standards for the Neurological Classification of Spinal Cord Injury (ISNCSCI), 2) American Spinal Injury Association Impairment Scale (AIS) Grad A-D. 3) Traumatische oder nicht-traumatische Verletzungen, 4) Ein einseitiger ISNCSCI Upper Extremity Motor Score (UEMS) zwischen 10 und 23 für mindestens eine Extremität.
Für Personen mit Schlaganfall: 1) mindestens 6 Monate nach schlaganfall, 2) Gesamtpunktzahl beim Action Research Arm Test (ARAT) größer als 10, 3) Montreal Cognitive Assessment (MoCA) Score über 21, um mögliche Schwierigkeiten beim Verstehen und Befolgen von Studienverfahren zu vermeiden.
Inhalt und Länge des aufgenommenen Videos
Die für die hier vorgestellte Analyse verwendeten Videos stammen von 22 der 23 Teilnehmer. Der verbleibende Teilnehmer (Mann mit cSCI) gab die Kamera ohne verwertbare Daten zurück, nachdem er fast 6 Monate lang keinen Kontakt mit dem Forschungsteam hatte, und ist nicht im Rest der Analyse enthalten. Daher war das vorgeschlagene Protokoll für 95,7% der Teilnehmer erfolgreich. Im Durchschnitt verzeichneten die Teilnehmer mehr als 5 Aktivitäten. Die in den Videoaufnahmen enthaltenen Aktivitäten waren Essenszubereitung, Essen, Geschirrspülen, körperliche Aktivität und Stricken (Abbildung 2). Pro Teilnehmer wurden durchschnittlich 3,11 ± 0,98 h Video erhalten, nachdem Segmente verworfen wurden, in denen andere Personen anwesend waren, die keine Einwilligung erteilten oder in denen die Daten überhaupt nicht verwendbar waren (z. B. wurde die Kamera auf einem Tisch aufgezeichnet). Darüber hinaus betrug die tägliche durchschnittliche Videoaufzeichnungslänge pro Teilnehmer 60 ± 33 Minuten. Drei Teilnehmer verschoben die Aufnahmen krankheitsbedingt. Die meisten Teilnehmer nahmen das Video nach den vereinbarten Zeitplänen auf, aber sie berichteten, dass sie sich müde und unwohl fühlten, die Kamera aufgrund ihres Gewichts und ihrer Hitze gegen die Stirn über 1 h lang zu tragen. Zusätzliche Aufnahmen wurden geplant, um bei Bedarf das Ziel der Videodauer von 3 Stunden zu erreichen. Die durchschnittliche Aufzeichnungsdauer, die für die Aufnahme von 3 Stunden Video erforderlich war, betrug 22,3 ± 12,9 d. Die Aufzeichnungszeiträume reichten von 12 bis 69 d, wobei sie von dem Tag, an dem der Teilnehmer die Kamera erhielt, bis zu dem Tag, an dem er sie zurückgab, zählten. In 4 Fällen war die Länge der erhaltenen Videos aufgrund von Gesundheitszuständen oder Planungsbeschränkungen niedriger als das 3-Stunden-Ziel. Zwei Teilnehmer brauchten mehr als 2 Monate, um 2 Stunden Videos aufgrund familiärer Verpflichtungen aufzunehmen. Ein anderer Teilnehmer nahm über zwei Wochen fast 2 Stunden Videos auf und entschied sich dann, die Kamera wegen Reiseplänen zurückzugeben. Ein anderer Teilnehmer löschte versehentlich alle aufgezeichneten Videos und konnte nach der Planung zusätzlicher Aufnahmen aufgrund familiärer Verpflichtungen nur 1 h Video bereitstellen.
Neben Variationen in der Dauer beeinflusste die Sichtbarkeit der Hand die Qualität der Videos. Einige aufgezeichnete Aktivitäten zeigten die Hände nicht deutlich, wie körperliches Training und das Greifen nach Objekten in Oberkopfschränken. Hände wurden in 3 ADLs von zwei Teilnehmern mit Schlaganfall nicht gezeigt. In Bezug auf das körperliche Training benutzte ein Teilnehmer ein elastisches Band für Übungen der oberen Gliedmaßen und spielte Tennis im Hinterhof. Die Hände im Video waren nicht immer sichtbar, da die Armbewegungen groß und schnell waren. Abgesehen von den Aktivitäten, die Bewegungen der oberen Gliedmaßen mit einem großen Bereich erforderten, wurden die meisten aufgezeichneten ADLs in einem Arbeitsbereich zwischen Taille und Schulter durchgeführt, wobei die Hände in den Aufnahmen sichtbar waren.
Abbildung 2. Beispiele für zwei häufig aufgezeichnete ADLs aus den erhaltenen Videos. (A) Zubereitung von Mahlzeiten. (B) Geschirrspülen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Hilfe erforderlich
Sechs von zweiundzwanzig (27%) Teilnehmern benötigten während der Aufzeichnungszeiträume zu Hause Unterstützung durch das Forschungsteam. Im Durchschnitt dauerte jeder Hilferuf 5-10 Minuten. Hausbesuche waren nicht notwendig. Die aufgetretenen Schwierigkeiten betrafen den Batteriewechsel, die Bluetooth-Verbindung, die Wi-Fi-Verbindung, das Überprüfen und Trimmen von Videos auf dem Tablet und das Steuern der Aufnahmen vom Tablet aus. Um diese Probleme zu lösen, wurden die folgenden Strategien angenommen:
Da der Batteriewechsel für Personen mit eingeschränkter Handfunktion schwierig sein kann, schlug der Forscher vor, das Ladekabel zum Aufladen der Kamera zu verwenden. Bei technischen Fragen im Zusammenhang mit Kamera-Tablet-Verbindungen (z. B. WLAN- und Bluetooth-Probleme) sowie bei der Überprüfung von Videos auf dem Tablet führten die Forscher die Teilnehmer Schritt für Schritt mündlich durch die Verfahren. Für die Probleme im Zusammenhang mit dem Trimmen von Videos wurde Unterstützung geleistet, wenn die Teilnehmer Videos persönlich an die Forscher zurückgaben, um zu vermeiden, dass versehentlich andere aufgenommene Videos gelöscht werden. Für den Fall, dass die Teilnehmer nicht in der Lage waren, das Tablet zum Starten und Stoppen der Aufnahmen zu verwenden, wurden sie aufgefordert, die Kamera allein zu verwenden, indem sie auf die Aufnahmetaste klickten, um den Start und das Stoppen der Videoaufnahmen zu steuern.
Datenschutzbedenken
In Übereinstimmung mit früheren Ergebnissen21berichteten die meisten Teilnehmer und ihre Familienmitglieder nicht über Datenschutzbedenken bei der Aufzeichnung von ADLs zu Hause. Ein Familienmitglied eines Teilnehmers war nicht bereit, in das Video aufgenommen zu werden, und der Teilnehmer konnte die Situation vermeiden. Insgesamt wurde ein Teilnehmer beim Trimmen der zurückgegebenen Videos unterstützt. Qualitative Analysen der Ansichten der Teilnehmer zur Sammlung egozentrischer Videos zu Hause werden an anderer Stelle berichtet, jedoch führten Datenschutzüberlegungen in diesen Studien zu keinen Hindernissen für die Datenerhebung. In diesem Protokoll wurden die ADLs in häuslichen Umgebungen aufgezeichnet, um Datenschutzbedenken im öffentlichen Raum zu vermeiden. Abgesehen von den Teilnehmern wurden 15 Umstehende (einschließlich Betreuer und Familienmitglieder) der Teilnehmer in die zurückgegebenen Videos aufgenommen und stimmten ihrer Einbeziehung in die Studie zu. Unter den 15 Zuschauern, die in den Videos enthalten waren, waren 6 von ihnen nicht identifizierbar, da ihre Gesichter nicht gezeigt wurden. Darüber hinaus wurden ca. 20 Minuten Videos von 2 Familienmitgliedern von Teilnehmern mit Schlaganfall verworfen, da Teile der Videos ihre Gesichter ohne ihre Zustimmung zeigten.
Ergänzendes Material. Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.
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Discussion
Wir haben ein Protokoll für die Aufnahme von Videos von ADLs zu Hause mit tragbaren Kameras bei Personen mit Beeinträchtigungen der oberen Extremitäten wie cSCI und Schlaganfall vorgestellt. Das Protokoll ist flexibel und kann zielgerichtet sein, um die Handfunktionsleistung in bestimmten ADLs zu erfassen oder den Fortschritt der Rehabilitation bei zu Hause lebenden Menschen aus der Ferne zu verfolgen. Das egozentrische Sehparadigma hat ein großes Potenzial für die Fernüberwachung der Handfunktion bei In der Gemeinschaft lebenden Personen und für die Optimierung der Rehabilitation nach der Entlassung von Menschen aus der stationären Versorgung. Trotz einiger Einschränkungen in Bezug auf den Komfort bei längerem Gebrauch (z. B. über 1 h) haben egozentrische Kameras ein erhebliches Potenzial, die Details der Handnutzung während funktionaler ADLs zu erfassen und Kontextinformationen bereitzustellen, die nicht durch Beschleunigungsmesser und IMUs erhalten werden können. Mögliche Anwendungen dieser Technologie umfassen die Verwendung als Grundlage für neue Ergebnismessungen zur Quantifizierung des unabhängigen Handgebrauchs zu Hause sowie die Analyse von Haltungsinformationen, um Greifstrategien oder kompensatorische Haltungen zu identifizieren und die Therapieplanung zu informieren. Obwohl tragbare Kameras es uns ermöglichen, den natürlichen Handgebrauch zu Hause zu erfassen, können die Kameras aufgrund von Akkulaufzeit, Lagerung und Komfortbeschränkungen nicht mehrere Stunden lang kontinuierlich aufzeichnen, obwohl die schnelle Entwicklung der tragbaren Technologie diese Einschränkungen in naher Zukunft verringern kann. Um trotz begrenzter Aufzeichnungsdauer repräsentative Routinen der Teilnehmer zu erfassen, setzt das hier vorgestellte Protokoll auf einen kollaborativen Prozess zwischen den Forschern und Teilnehmern, um einen geeigneten Aufzeichnungsplan auszuwählen.
Dank der Daten, die von Personen mit cSCI und Schlaganfallüberlebenden gesammelt wurden, konnten wir das Protokoll verfeinern und Fallstricke und Lücken identifizieren, die in zukünftigen Studien verbessert werden könnten. Zum Beispiel dauerte der Aufnahmezeitraum in der Regel länger als die erwarteten zwei Wochen, um 3 Stunden Videodaten zu erhalten. In unseren Studien wurden diese Situationen in der Regel durch unerwartete Ereignisse (z. B. Krankheiten, unerwartete Reisen aus der Stadt usw.) verursacht, die die Teilnehmer daran hinderten, Videos nach dem geplanten Zeitplan aufzunehmen. In diesen Fällen unterstützten wir die Teilnehmer durch wöchentliche Telefonate, nicht nur um den Aufzeichnungsfortschritt zu überprüfen, sondern auch um technische Probleme zu beheben, die sich aus einer nicht häufigen Nutzung der Technologie ergeben könnten. Insgesamt waren 15 Betreuer der Teilnehmer an der Aufnahme von Videos zu Hause beteiligt. Zusätzlich zu den technischen Problemen gibt es zwei allgemeine Empfehlungen, die bei der Aufzeichnung von Videodaten mit tragbaren Kameras bei Personen mit Handbeeinträchtigungen zu befolgen sind: 1) Betonung, wann die Teilnehmer aufzeichnen sollten, anstatt was sie aufzeichnen sollten, um zu vermeiden, dass künstlich lange Dauern einer einzelnen Aktivität aufgezeichnet werden und die Vielfalt der ADLs erhöht wird. 2) Halten Sie die Kamera für längere kontinuierliche Aufnahmen eingeschaltet, solange es bequem ist, um die Aufnahmeeffizienz zu erhöhen und naturalistische Sequenzen von Aktivitäten zu erfassen.
Dieses Protokoll kann verwendet werden, um die natürliche Handfunktion im Rahmen einer Vielzahl von Aktivitäten zu erfassen. In den gesammelten Videos schlossen einige Teilnehmer nicht nur Notwendigkeiten des täglichen Lebens (z.B. Essen), sondern auch Freizeitaktivitäten ein. Den Teilnehmern die Freiheit zu geben, Aktivitäten ihrer täglichen Routinen aufzuzeichnen, anstatt eine strenge Liste von ADLs festzulegen, ermöglichte es uns, zwei wichtige Ziele zu erreichen: Erstens haben wir sichergestellt, dass die Aktivitäten in einer Weise durchgeführt wurden, die den natürlichen Bedingungen ähnlich ist; zweitens konnten wir eine Vielzahl von Aktivitäten aufzeichnen. Dennoch waren sich die Teilnehmer der Kamerapräsenz auf ihrem Kopf bewusst und dieses Gefühl könnte einige von ihnen dazu gebracht haben, mehr Aktivitäten als ihre normale Routine aufzuzeichnen.
Um eine effiziente und aussagekräftige Videodatenerfassung unter natürlichen Lebensbedingungen zu erreichen, mussten wir eine Balance in den Richtlinien und Informationen finden, die den Teilnehmern vor den Videoaufnahmen gegeben wurden. Zu viele Anweisungen zu den interessantesten Aktivitäten zu geben, die aufgezeichnet werden müssen, könnte dazu führen, dass die Teilnehmer nur diese Aktivitäten aufzeichnen und somit ihre täglichen Routinen und die Leistung natürlicher ADLs nicht erfassen. Auf der anderen Seite kann es bei den Teilnehmern zu Verwirrung führen, die möglicherweise nicht genügend Videos aufnehmen oder das Interesse an der Studie verlieren. Um diese Probleme zu lösen und einen optimalen Kompromiss für eine erfolgreiche Datenerfassung zu finden, ist eine gründliche Schulung mit den Teilnehmern unerlässlich, um ihre Routinen zu verstehen und sicherzustellen, dass sie den Zweck der Studie klar verstehen, die sich hier auf die Aufzeichnung ihrer natürlichen Routinen konzentrierte, anstatt einen Standardsatz von Aktivitäten zu sammeln.
Drei Einschränkungen des vorgeschlagenen Protokolls können identifiziert werden. Erstens können Personen mit kognitiven Problemen Schwierigkeiten haben, sich an ihre täglichen Routinen zu erinnern oder zu lernen, wie man die Ausrüstung benutzt. Zweitens benötigen Personen mit geringer Handfunktion möglicherweise eine Pflegekraft, die bei der Einrichtung der Aufnahmen zu Hause hilft. Drittens, da die Teilnehmer die Möglichkeit haben, Aufzeichnungen zu trimmen oder zu löschen, ist es möglich, dass sie Beispiele für erfolglose ADLs entfernen und die erhaltenen Daten verzerren. Diese Möglichkeit wird jedoch dadurch unwahrscheinlich, dass die aufgezeichneten ADLs regelmäßig von den Teilnehmern durchgeführt wurden und sie daher in der Regel Strategien zur erfolgreichen Durchführung der Aufgaben hatten. Die sorgfältige Kommunikation, dass das Ziel der Verwendung dieses Protokolls darin besteht, die typische ADL-Leistung zu erfassen und dass Funktionsschwankungen zu erwarten sind, kann den Wunsch der Teilnehmer, erfolglose Aufgaben zu kürzen, verringern.
Das Sammeln von Videos von natürlichen ADLs ist unerlässlich, um die Handfunktion von Personen mit Handbeeinträchtigungen zu Hause zu verstehen. Aus den gesammelten Videos können Forscher und Kliniker die typischen Aufgaben zu Hause, die Verwendung der Hände während dieser Aufgaben sowie die Handhaltungen und Kompensationsstrategien sehen, die bei Objektmanipulationen angewendet werden. Die aus Videos gewonnenen Informationen sind in der Rehabilitation wertvoll und ermöglichen die Entwicklung innovativer und intelligenter Werkzeuge zur automatischen Analyse der Handfunktion zu Hause. Tatsächlich wurden Computer-Vision-Algorithmen mit dem Ziel entwickelt, die Handnutzung (z. B. Anzahl und Dauer der Hand-Objekt-Interaktionen für jede Hand) bei Personen mit cSCI und Schlaganfall 16,17,18zuquantifizieren. Mit der ständigen Verbesserung der Computer-Vision-Techniken für die egozentrische Handanalyse und der Verfügbarkeit von mehr gesammelten Videodaten können auch zusätzliche Details über die Qualität von Handmanipulationen erhalten werden20. Schließlich werden das aktuelle Protokoll und die verfügbare Technologie zu einer umfassenden Beschreibung der Handnutzung bei Personen mit Beeinträchtigungen der oberen Extremitäten führen, die in der Gemeinschaft leben, mit dem Endziel, ihre Genesung zu optimieren und ihre Lebensqualität zu verbessern.
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Disclosures
Die Autoren haben nichts preiszugeben.
Acknowledgments
Die Studien, die dieses Protokoll verwenden, wurden von der Heart and Stroke Foundation (G-18-0020952), der Craig H. Neilsen Foundation (542675), dem Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (RGPIN-2014-05498) und dem Ministerium für Forschung, Innovation und Wissenschaft, Ontario (ER16-12-013) finanziert.
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
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