Un metodo per la quantificazione degli arti superiori performance nella vita quotidiana che utilizzano accelerometri
21 aprile 2017
Questo protocollo descrive un metodo per quantificare le prestazioni degli arti superiori nella vita quotidiana utilizzando gli accelerometri da polso.
L'obiettivo generale di questa metodologia dell'accelerometro è quantificare le prestazioni dell'arto superiore nella vita quotidiana e quindi monitorare i progressi e gli esiti della riabilitazione. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nella riabilitazione dell'ictus. Ad esempio, se un intervento può migliorare la funzione di qualcuno nel mondo reale, non solo in clinica o in laboratorio.
Il vantaggio principale di questa tecnica è che fornisce una quantificazione numerica delle prestazioni dell'arto superiore e non si basa sull'autovalutazione. Sebbene questo metodo sia stato originariamente sviluppato per la riabilitazione dell'ictus, può essere applicato anche ad altre persone che ricevono servizi di fisioterapia e terapia occupazionale. Come quelli con lesioni cerebrali o sclerosi multipla e persino bambini con paralisi cerebrale.
All'inizio la metodologia può sembrare difficile perché ci sono così tanti passaggi, ma dopo averla usata un paio di volte i passaggi diventano molto più di routine. A dimostrare questo metodo sarà Maggie Bland, membro del nostro laboratorio. Inizia collegando i due accelerometri al computer tramite la docking station per caricare le batterie e garantire la registrazione durante l'intero esperimento.
Dopo aver collegato gli accelerometri al computer, aprire il software appropriato per inizializzarli. Quindi, nel software selezionare Inizializzazione per sincronizzare i clock dell'accelerometro tra loro e con il computer locale. Inserire l'ora e la data di inizio della raccolta dei dati in base a quando gli accelerometri verranno posizionati sul partecipante e una data e un'ora di fine almeno 24 ore dopo.
Quindi, seleziona 30 Hz dal menu a discesa per la frequenza di campionamento e lascia deselezionate le opzioni LED e le opzioni wireless. Abilita la modalità di sospensione inattiva per prolungare la durata della batteria e seleziona Inserisci informazioni soggetto per completare il processo di inizializzazione. Quindi, inserisci le informazioni specifiche del soggetto per la posizione dell'accelerometro, il polso e il lato del corpo, a destra o a sinistra.
Scegli di inserire altre informazioni specifiche sull'argomento come desideri. L'iscrizione sarà solo per l'identificazione e non influirà sull'analisi dei dati. Infine, seleziona Inizializza dispositivi per completare il processo.
Una volta confermata l'inizializzazione, scollegare gli accelerometri dal computer. Inizia posizionando un accelerometro su ciascun polso del partecipante. Quindi, chiedi al partecipante di svolgere le sue attività regolari durante il giorno e informalo che gli accelerometri possono sembrare strani all'inizio, ma presto si abitueranno ad essi.
Informare il partecipante che gli accelerometri sono impermeabili e possono essere indossati mentre si fa la doccia o si lavano i piatti. Tuttavia, istruirli a non indossare gli accelerometri durante lunghi periodi di nuoto. Inoltre, chiedi loro di tenere accesi gli accelerometri durante i sonnellini e durante la notte.
Infine, fornisci istruzioni su quando togliere i due accelerometri e su come riportare o spedire gli accelerometri e il registro di usura. Quindi, manda a casa il partecipante con l'incoraggiamento a impegnarsi nelle normali attività quotidiane. Dopo che gli accelerometri sono stati restituiti, dopo un periodo di utilizzo di 24 ore o più, collegarli al computer per scaricare i dati registrati.
All'interno del software, selezionare Download e quindi scegliere una posizione in cui archiviare i dati sul computer, utilizzando il pulsante Cambia posizione. Selezionare l'opzione per creare il file AGD. Per i file di dimensioni sufficienti per essere ispezionati rapidamente, scegliere 10 secondi dal menu a discesa Epoch e selezionare Scarica tutti i dispositivi.
Successivamente, per confermare che gli accelerometri siano stati indossati per il periodo di tempo pianificato e che i dati corrispondano al registro di usura, ispezionare visivamente i dati facendo clic su File, Apri file AGD e selezionando i file da aprire. Quindi guarda i grafici giornalieri per vedere i dati raccolti. Verificare che l'attività si sia svolta durante le ore di veglia tipiche e che non vi siano periodi prolungati di inattività, tranne che di notte.
Se lo si desidera, ridimensionare il grafico per concentrarsi su incrementi di tempo più piccoli. Infine, per generare i file per i calcoli, ripetere il processo di download ma scegliere un secondo dalla casella a discesa Epoch per suddividere i dati in epoche di un secondo. Questo grafico simmetrico di un adulto sano indica che gli arti superiori sono attivi insieme per tutto il giorno.
Con gli arti dominanti e non dominanti usati in modo simile. La simmetria è contraria alle percezioni comuni sulla dominanza della mano. In secondo luogo, l'appezzamento è a forma di albero con un'ampia porzione inferiore e bordi arrotondati, in cui questi bordi arrotondati rappresentano l'attività in cui un arto si muove mentre l'altro è relativamente fermo.
La simmetria nei bordi arrotondati indica che entrambe le mani sono attive per esibirsi e stabilizzarsi in modo simile nel corso della giornata. Infine, il caldo bagliore al centro indica che i movimenti più frequenti degli arti superiori sono di bassa intensità, con contributi approssimativamente uguali da entrambi gli arti. Altri risultati mostrano l'attività dell'arto superiore per un individuo con un ictus che ha causato paresi moderata e disfunzione all'arto sinistro.
Il grafico asimmetrico indica che l'arto superiore paretico era raramente attivo durante la vita quotidiana e il picco basso significa che si sono verificate solo attività a bassa intensità. Infine, i colori freddi al centro indicano una bassa frequenza di movimento. Una volta padroneggiata, l'impostazione di questa tecnica può richiedere circa 10 minuti.
Una volta restituiti gli accelerometri, l'elaborazione richiederà circa 20 minuti. Quando si esegue questa procedura, è molto importante ispezionare visivamente i dati una volta che gli accelerometri sono stati restituiti. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori sull'ictus per esplorare l'attività del braccio e della mano nella vita quotidiana, al di fuori della clinica o del laboratorio.
Dopo aver visto questo video, saprai come utilizzare l'accelerometro per quantificare le prestazioni degli arti superiori nella vita quotidiana. E quindi, essere in grado di monitorare i progressi e i risultati della riabilitazione.
Panoramica
Questo protocollo descrive un metodo per quantificare le prestazioni degli arti superiori nella vita quotidiana utilizzando accelerometri da polso. Questa tecnica consente di monitorare i progressi e i risultati della riabilitazione, in particolare nella riabilitazione post-ictus.
Componenti chiave dello studio
Area della scienza
- Neuroscienza
- Riabilitazione
- Biomeccanica
Contesto
- La metodologia quantifica le prestazioni degli arti superiori senza fare affidamento su auto-report.
- Originariamente sviluppata per la riabilitazione post-ictus, può essere applicata ad altre condizioni.
- Fornisce dati numerici che riflettono la funzione nel mondo reale.
- I partecipanti sono incoraggiati a impegnarsi in normali attività quotidiane indossando gli accelerometri.
Obiettivo dello studio
- Valutare l'efficacia degli interventi di riabilitazione in ambienti reali.
- Fornire misurazioni obiettive dell'attività degli arti superiori.
- Migliorare la comprensione delle prestazioni funzionali quotidiane in varie popolazioni.
Metodi utilizzati
- I partecipanti indossano accelerometri su entrambi i polsi per almeno 24 ore.
- I dati vengono raccolti e scaricati per l'analisi.
- Si esegue un'ispezione visiva dei dati per confermare i livelli di attività.
- Si analizzano i modelli di attività simmetrici e asimmetrici.
Risultati principali
- I dati mostrano differenze nell'attività degli arti superiori tra individui sani e quelli con disabilità.
- Le rappresentazioni grafiche simmetriche indicano un uso simile di entrambi gli arti negli adulti sani.
- Le rappresentazioni grafiche asimmetriche rivelano un'attività limitata negli arti colpiti dei pazienti con ictus.
- I movimenti a bassa intensità sono più comuni tra i partecipanti.
Conclusioni
- Il metodo degli accelerometri è efficace per monitorare le prestazioni degli arti superiori.
- Fornisce preziose informazioni sui risultati della riabilitazione.
- La ricerca futura può utilizzare questo metodo per esplorare il recupero funzionale in varie popolazioni.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
Quantifying upper limb performance in real-world settings addresses a critical gap in neurorehabilitation and translational research by providing objective, continuous data beyond clinic-based assessments. This accelerometry-based methodology enhances predictive confidence in intervention outcomes and supports risk-adjusted advancement decisions for therapeutic candidates targeting motor recovery. Its reproducibility and scalability position it as a valuable asset for portfolio-level evaluation of functional endpoints in neurological disorders.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables objective measurement of functional recovery, supporting target validation for neurorehabilitation interventions.
- Facilitates mechanistic de-risking by quantifying real-world limb use rather than relying on subjective reports.
- Provides reproducible endpoints for evaluating biological impact of candidate therapies.
Screening & Assay Development
- Delivers standardized, quantitative outputs (hours of use, use ratio, magnitude ratio, bilateral magnitude) for downstream analysis.
- Supports assay reproducibility and cross-study comparability through consistent data collection protocols.
- Prepares validated datasets for screening intervention efficacy in diverse patient populations.
Translational & Preclinical Research
- Aligns functional measurement with disease-relevant endpoints for translational biomarker development.
- Enables continuity from discovery through preclinical and early clinical validation by tracking real-world outcomes.
- Supports risk-adjusted go/no-go decisions based on objective, ecologically valid performance data.
Pipeline & Workflow Integration
This methodology integrates into the discovery-to-preclinical continuum by providing a bridge between laboratory efficacy and real-world functional outcomes.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on intervention impact in daily life environments.
- Screening: Offers reproducible, quantitative readouts for comparing intervention groups.
- Analytics: Generates density plots and variable outputs for robust statistical analysis.
- Translational Research: Aligns with functional endpoints relevant to patient quality of life and regulatory expectations.
- Enterprise Reuse: Provides a scalable, standardized platform for multi-study and multi-population application.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in functional recovery studies.
- Operational Value: Enables rapid, standardized data collection and processing across sites and studies.
- Strategic Value: Improves decision-making for therapeutic advancement by providing real-world efficacy data.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of neurorehabilitation assets based on objective performance metrics.
Implementation Considerations
- Requires expertise in wearable sensor data collection and analysis.
- Needs access to accelerometry hardware and compatible analytical software.
- Demands cross-team standardization for data collection protocols and variable definitions.
- Adaptable to various neurological and pediatric populations with minimal protocol modification.
- Dependent on participant compliance with device wear and accurate wearing logs.
