Catturare l'uso rappresentativo della mano a casa usando video egocentrici in individui con compromissione degli arti superiori
23 dicembre 2020
Viene proposto un protocollo per catturare la funzione naturale della mano di individui con disabilità della mano durante le loro routine quotidiane utilizzando una fotocamera egocentrica. L'obiettivo del protocollo è garantire che le registrazioni siano rappresentative dell'uso tipico della mano di un individuo durante le attività della vita quotidiana a casa.
Questo protocollo cattura una routine quotidiana rappresentativa di individui con disabilità degli arti superiori utilizzando telecamere indossabili o video egocentrici. Il suo scopo è quello di valutare e utilizzare a casa per applicazioni riabilitative. L'uso della mano per immagini può aiutare a valutare l'impatto delle nuove terapie negli ambienti domestici.
Il protocollo è progettato per acquisire in modo efficiente dati rappresentativi della vita quotidiana dell'utente. Le informazioni ottenute utilizzando questo protocollo possono essere utilizzate per valutare l'impatto della riabilitazione, monitorare i progressi nel tempo o guidare l'assistenza remota. Una buona comunicazione con i partecipanti è essenziale.
Assicurati che comprendano l'importanza di non cambiare la loro routine abituale o il modo in cui svolgono le attività. Inizia chiedendo al partecipante se le sue mani colpite influiscono sulla sua capacità di svolgere le attività della vita quotidiana, o ADL. Chiedi al partecipante di fornire alcuni esempi di compiti che può e non può svolgere in modo indipendente con le sue mani interessate.
Chiedi ai partecipanti di ricordare le loro routine quotidiane nelle ultime due settimane. Documenta quali attività quotidiane vengono eseguite, per quanto tempo e approssimativamente a che ora. In collaborazione con il partecipante, selezionare tre fasce orarie di 90 minuti ciascuna, durante le quali registrare video.
Seleziona le fasce orarie distribuite in diversi giorni della settimana e che si svolgono quando le ADL che coinvolgono le mani vengono generalmente eseguite in sequenza. Ottenere l'accordo del partecipante sui programmi di registrazione dopo aver discusso eventuali dubbi che potrebbero avere. Stabilisci un obiettivo di tre ore di video in due settimane e informa il partecipante che video insufficienti possono portare a prolungare i periodi di registrazione.
Chiedi al partecipante di concentrarsi sull'acquisizione di routine realistiche. Assicurati che il partecipante comprenda che tutte le registrazioni devono avvenire all'interno delle loro case, non in luoghi pubblici. Fornisci alcuni esempi che potrebbero sollevare problemi di privacy, come fare il bagno, vestirsi e controllare le informazioni riservate.
Ricorda al partecipante di prestare attenzione agli specchi, che potrebbero mostrare il suo volto nelle registrazioni. Suggerisci al partecipante di evitare il più possibile la presenza di altre persone, come familiari o caregiver, nei video. Dimostra come usare una fotocamera egocentrica.
In particolare, mostra al partecipante come accendere e spegnere la fotocamera e come controllare le registrazioni. Chiedi al partecipante di esercitarsi ad accendere e spegnere la fotocamera, quindi di provare a registrare dalla fotocamera. Se applicabile, dimostrare come utilizzare un tablet con l'app della fotocamera preinstallata.
Dimostra come accendere e spegnere il tablet, come collegare il tablet alla fotocamera tramite l'app della fotocamera e come controllare le registrazioni. Chiedi al partecipante di esercitarsi con i passaggi dimostrati. Quindi, mostra loro come rivedere i video registrati e come tagliarli o eliminarli.
Chiedi al partecipante di esercitarsi a rivedere, tagliare ed eliminare una registrazione dal tablet. Successivamente, dimostra come indossare o togliere la fotocamera utilizzando una fascia elastica regolabile sulla testa del partecipante. Posiziona la fotocamera sulla fronte del partecipante e regola l'archetto per indossarla comodamente e costantemente.
Garantire un'angolazione ottimale della telecamera rispetto alla fronte. Chiedi al partecipante di registrare un breve segmento di video mentre muove le mani davanti a sé e manipola un oggetto. Rivedi il video registrato e assicurati che le due mani siano chiaramente visibili nella regione centrale della scena durante l'esecuzione delle attività di manipolazione.
Esercitati nell'uso della fotocamera e del tablet con il partecipante e i suoi caregiver fino a quando non dimostrano competenza. Consegna al partecipante il kit con l'attrezzatura per registrare le proprie ADL a casa. Oltre alla fotocamera e al tablet, il kit dovrebbe includere batterie extra per la fotocamera, caricabatterie per fotocamera e tablet, cavi di ricarica, fascia per la fotocamera e una serie stampata di linee guida per l'uso della fotocamera.
È stato reclutato un campione di 23 partecipanti, tra cui nove sopravvissuti all'ictus e 14 individui con lesione del midollo spinale. Il protocollo proposto ha avuto successo per il 95,7% dei partecipanti. Le attività registrate includevano la preparazione dei pasti, il mangiare, il lavaggio dei piatti, l'attività fisica e il lavoro a maglia.
La durata media giornaliera della registrazione video per partecipante è stata di 60 minuti, con una media di tre ore di video ottenuti per partecipante. Alcuni partecipanti hanno riferito di sentirsi stanchi e a disagio nell'indossare la fotocamera per oltre un'ora, a causa del suo peso e del calore contro la fronte. Il 27% dei partecipanti ha richiesto l'assistenza del team di ricerca durante i periodi di registrazione a casa.
In media, ogni chiamata di assistenza durava dai cinque ai 10 minuti. Inoltre, 15 caregiver dei partecipanti sono stati coinvolti nell'aiutare a registrare video a casa. La selezione delle attività deve essere un processo collaborativo tra il ricercatore e i partecipanti per garantire che vengano catturate routine realistiche, rappresentative e significative.
I dati ottenuti da questi video possono essere utilizzati per l'analisi automatica, attraverso tecniche di computer vision e machine learning per creare nuovi strumenti per monitorare i progressi e gli esiti della riabilitazione.
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Panoramica
Questo protocollo cattura una routine quotidiana rappresentativa di individui con disabilità agli arti superiori utilizzando telecamere indossabili o video egocentrici. L'obiettivo è valutare la funzione della mano durante le attività quotidiane a casa per applicazioni di riabilitazione.
Componenti chiave dello studio
Area della scienza
- Neuroscienze
- Riabilitazione
- Tecnologia assistiva
Sfondo
- Gli individui con disabilità alla mano spesso affrontano sfide nelle attività quotidiane.
- Comprendere la funzione naturale della mano è cruciale per una riabilitazione efficace.
- Le telecamere indossabili possono fornire informazioni sull'uso reale della mano.
- La raccolta di dati in ambienti domestici può migliorare la valutazione della terapia.
Obiettivo dello studio
- Catturare l'uso tipico della mano in individui con disabilità agli arti superiori.
- Valutare l'impatto delle terapie di riabilitazione.
- Tracciare i progressi nel tempo in un ambiente naturale.
Metodi utilizzati
- Utilizzo di telecamere egocentriche per la raccolta dati.
- Registrazione delle routine quotidiane dei partecipanti.
- Coinvolgimento dei partecipanti per una comunicazione efficace.
- Analisi della funzione della mano in ambienti domestici.
Principali risultati
- I dati raccolti riflettono l'uso tipico della mano durante le attività quotidiane.
- Le intuizioni acquisite possono informare le strategie di riabilitazione.
- Il monitoraggio dei progressi è facilitato attraverso un controllo continuo.
- Il feedback dei partecipanti è essenziale per l'efficacia del protocollo.
Conclusioni
- Il protocollo cattura efficacemente la funzione naturale della mano.
- Può guidare applicazioni di cura a distanza e riabilitazione.
- Studi futuri possono costruire su questa metodologia per applicazioni più ampie.
Domande frequenti
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.
