上肢障害を持つ個人の自己中心的なビデオを使用して自宅で代表的な手の使用をキャプチャ

手の機能は、上肢障害^1、2を有する臨床集団全体の独立性と生活の質の決定要因である。在宅で手の障害を持つ人の手の機能を捉えて、リハビリ中とリハビリ後の日常生活(ADL)の活動を行う能力の進歩を評価するためには不可欠です。ほとんどの臨床手機能評価は、家庭^3,4ではなく臨床環境または検査環境で行われます。自宅でADLへの影響を捉えようとする既存の臨床手機能評価は、アンケートであり、主観的自己申告評価^5、6、7に依存しています。自宅での手機能に対するリハビリテーションの最終的な影響を評価するための客観的な評価はまだ不可能です。

近年、現実世界の環境で上肢機能を捉えるウェアラブル技術が数多く開発され、実装されています。加速度計や慣性測定ユニット(IUS)などのウェアラブルセンサーは、日常生活の上肢の動きを測定するために一般的に使用されてきました。しかし、これらのデバイスは、通常、検出されたエポックが機能的な上肢の動き^8,9に属しているかどうかは区別しない。例えば、一部のウェアラブルセンサーは、上肢の機能的な動きではない歩行中の上肢のスイングの存在に敏感である。さらに、手首を装着した加速度計は上肢の動きを捉えますが、現実世界の環境では手の機能の詳細を捉えることはできません。感覚手袋は手操作¹⁰に関するより詳細な情報をキャプチャすることができますが、手の機能と感覚がすでに損なわれている人々にとっては面倒かもしれません。また、磁気計や指装着加速度計^11、12、13を介して指の動きを捉えるためにウェアラブルアプローチも提案されているが^、それらの動きの機能的解釈は依然として困難である^14。従って、以前に提案されたウェアラブル機器は小型で使いやすいものの、手使いの詳細や機能的な文脈を説明するには不十分である。

ウェアラブルカメラは、神経リハビリテーションアプリケーション15、16、17、18、19のために、自宅でのADL中にこれらのギャップを埋め^、手機能の詳細^をキャプチャするために提案されています。コンピュータビジョンを用いた自己中心的な動画の自動分析は、手自体と実際のADL²⁰で行われるタスクに関する情報を提供することで、文脈における手の機能を定量化する可能性が大きい。一方、連続録音の持続時間は、通常、バッテリ、ストレージ、および快適さの考慮事項によって約1〜1.5時間に制限されます。ここでは、これらの制約の中で、個人の日常生活を代表するデータを取得し、手関数評価のための有益なデータを得ることを目的とした自己中心的なビデオ収集プロトコルを提示する。

この研究は、大学保健ネットワークの研究倫理委員会によって承認されました。署名されたインフォームド・コンセントは、調査に登録する前に各参加者から得られました。署名されたインフォームド・コンセントは、ビデオ録画に登場する介護者や世帯員からも得られました。

1. 個人に対するプロトコル適用性の検証

注:このプロトコルは、障害を持つが、完全に不在の手の機能を持つ個人に適用されることを意図しています(特定の基準は、人口および/または関心のある質問に適応することができます)。

1. 参加者に、影響を受ける手がADLを実行する能力に影響を与えるかどうかを尋ねます。
   注: 影響を受ける手で独立して実行できるタスクとできないタスクの例をいくつか参加者に示すことをお勧めします。
2. モントリオール認知評価(MoCA)の合計スコアが21を超えているか確認し、プロトコル手順を理解し、次の手順を実行する潜在的な困難を避けます。

2. 参加者の日常の決定

1. 過去2週間の毎日の日課を思い出してもらいます。毎日のタスクがどの程度、どのくらいの期間、そしておよそ何時に実行されるのかを文書化します。
2. 参加者とのコラボレーションで、ビデオを録画する時間をそれぞれ1.5時間の3つのタイムスロットを選択します。異なる曜日に分散されるタイムスロットを選択し、通常は手を含むADLが順番に実行されるときに発生します。
   注: 選択した ADL は、各参加者の典型的な活動を表すものであり、参加者が意味を持つものとして認識する必要があります。録画期間を異なる日にスケジュールすることは、録画されたADLの多様性を増やし、有用で意味のあるデータのキャプチャを促進することを目的としています。
   メモ:録画タイムスロットは録画効率を上げるためにスケジュールされていますが、参加者は録画を開始するタイミングと停止するタイミングを完全に制御できる点を理解する必要があります。

3. 参加者との録画スケジュールとターゲットビデオコンテンツに関する合意

1. 記録スケジュールに関する各参加者の同意を得る, 彼らが持っている可能性のある懸念を議論した後.
2. 2週間にわたってビデオの3時間の目標を設定します。動画が足りない場合は、録画期間の延長につながる可能性があることを参加者に知らせます。

4. ADLを自然に行うことの重要性を強調する

1. 記録する特定のアクティビティを指定するのではなく、現実的なルーチンをキャプチャすることに集中するように参加者に指示します。指示の目的は、参加者が自分のために一般的であるよりも多くの量で特定の活動を人為的に記録するのを思いとどまらせることです。

5. 自宅での録画中の潜在的なプライバシーの問題の通知

1. 参加者は、プライバシーの問題を避けるために公共の場所ではなく、自宅内ですべての録音が行われるべきであることを理解してください。
2. 入浴、ドレッシング/脱衣、機密情報のチェックなど、プライバシーに関する懸念を引き起こす可能性のある例をいくつか挙げてみましょう。録音に顔を見せることがある鏡に気づくように参加者に思い出させます。
3. ビデオでできるだけ家族や介護者などの他の人の存在を避けることを参加者に提案します。
   注:研究の文脈では、他の人の存在が避けられない場合には、それらの個人からインフォームド・コンセントを得る必要があります。

6. カメラとタブレットの指示

注:参加者が最初の接触の間に、彼らの毎日のニーズの多くのために介護者の援助を必要とすることを示した場合、介護者はまた、研究訪問に出席し、後で参加者を支援できるように、機器の使用に関する訓練を受けることを奨励されます。

1. 参加者に対して自己中心カメラ (材料表) を使用する方法をデモンストレーションします。
   1. カメラのオンとオフを切り上げる方法をデモンストレーションします。
   2. カメラを使用して録画を制御する方法 (開始、一時停止、停止) をデモンストレーションします。
2. プリインストールされたカメラ アプリでタブレット (表) を使用して、該当する場合は録画を制御する方法をデモンストレーションします。
   注: デモには、カメラ アプリからの録画の制御、および録画したビデオの再生と編集 (トリミングまたは削除など) が含まれます。カメラリモコンは当初検討されていましたが(補足ファイル)、実際には、参加者がカメラやタブレットを使って録画を開始したり停止したりすることに慣れていたため、実際には使用されませんでした。
   1. タブレットのオン/オフを切り上げる方法をデモンストレーションします。
   2. カメラ アプリを使用してタブレットをカメラに接続する方法をデモンストレーションします。
   3. カメラ アプリから録画を制御する方法をデモンストレーションします。
   4. カメラ アプリから録画したビデオを確認する方法をデモンストレーションします。
   5. カメラ アプリでビデオをトリミングまたは削除する方法をデモンストレーションします。
3. 参加者の頭に合わせて調整可能な弾性ヘッドバンドを使用して、カメラをドン アンド オフする方法をデモンストレーションします。
   注: 図 1を参照してください。
   
   図 1.ウェアラブルカメラのセットアップ。 (A)自己中心カメラの位置決め。(B)カメラからの視野角。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。
   1. カメラを参加者の額に置きます。ヘッドバンドを調整して、カメラを快適かつ着実に装着します。
   2. 額に対してカメラの最適な角度を確保します。
   3. 参加者に、手を前に動かしながら、オブジェクト(タブレットなど)を操作しながら、ビデオの短いセグメントを記録するように依頼します。
   4. 録画したビデオを確認し、操作作業を行っている間に、シーンの中央領域に両手がはっきりと見えるようにします。
   5. 彼らは能力を実証するまで、参加者とその介護者とカメラとタブレットの使用を練習します。

7. 機器を与える

1. すべての機器を備えたキットを参加者に提供し、自宅でADLを記録します。カメラとタブレットに加えて、キットには、カメラのバッテリー、カメラとタブレットの両方のバッテリー充電器、充電ケーブル、カメラ用のヘッドバンド、およびカメラを使用するためのガイドラインの印刷されたセットが含まれています( 補足資料を参照)。

8. 実験的なトラブルシューティングとフォローアップ

1. 自宅で実際の記録中に障害物を解決するために研究者の連絡先情報を提供します。1週間後、研究者は参加者に電話して記録の進捗状況を文書化し、潜在的な技術的な問題を解決します。

9. 機器・映像の検索

1. 直接またはプリペイドメール小包を通じて参加者からのすべての機器やビデオを取り消します。
2. 参加者が返されたすべての動画を共有することに同意していることを確認します。参加者は、収集したすべてのビデオを研究チームに戻す前に確認し、共有したくない部分を削除することをお勧めします。
3. 調査では、返されたビデオを確認し、同意を得ずにビデオに表示される人がいるかどうかを確認します。その場合は、同意書を送信するか、動画に表示される個人に電話して、動画の使用に同意を得てください。個人が到達できない場合は、それらが表示されるビデオの一部が研究者によって削除されます。

参加者の人口統計と包含基準
これらの研究のために23人の参加者のサンプルが募集されました:9脳卒中生存者(6人の男性、3人の女性)とcSCIを持つ14人(12人の男性、2人の女性)。募集したサンプルの人口統計情報と臨床情報の概要を 表 1に示します。

表 1.募集参加者の人口統計情報と臨床情報。

これらの研究における両方の群の相互包含基準は、1)18歳以上、2)障害があるが手の機能がない、3)上肢の動きに影響を与える他の神経筋骨格疾患の欠如、4)上肢関節の変形なし、および上肢を移動する場合の痛みの5)欠如であった。2つのグループのそれぞれに対する追加の包含基準は、以下の通りであった。

cSCIを有する個人の場合:1)脊髄損傷の神経分類のための国際基準(ISNCSCI)に従ってC4とC8の間の傷害の神経学的レベル、2)米国脊髄損傷協会障害尺度(AIS)グレードA-D。3)外傷性または非外傷性傷害、4)少なくとも1つの四肢に対して10〜23の間の一方的なISNCSCI上肢運動スコア(UEMS)。

脳卒中を持つ個人の場合:1)少なくとも6ヶ月後脳卒中、2)10を超えるアクション研究アームテスト(ARAT)の合計スコア、3)モントリオール認知評価(MoCA)スコアは、潜在的な困難を回避し、研究手順に従う。

録画した動画の内容と長さ
ここで紹介した分析に使用されたビデオは、23人の参加者のうち22人からでした。残りの参加者(cSCIを持つ男性)は、6ヶ月近く研究チームと連絡を取り合わずに使用できるデータなしでカメラを返却し、分析の残りの部分には含まれていません。そのため、提案されたプロトコルは参加者の95.7%に成功しました。参加者は平均して5件以上の活動を記録しました。ビデオ録画に含まれる活動は、食事の準備、食事、食器洗い、身体活動、編み物でした(図2)。参加者1人あたり平均3.11±0.98時間のビデオが得られ、同意を得ていない他の個人が存在するセグメントや、データがまったく使用できないセグメントを破棄した後(例えば、カメラがテーブルに記録されたままであった)。また、参加者1人あたりの1日平均録画時間は60±33分であった。3人の参加者が病気のために録音を延期しました。ほとんどの参加者は、合意されたスケジュールに従ってビデオを録画しましたが、額に対する重量と熱のために1時間以上カメラを着用して疲れて不快に感じていると報告しました。必要に応じて、3時間のビデオ再生時間目標を達成するために追加の録画が予定されていました。3時間の映像を取得するのに必要な平均録画期間は22.3±12.9dであった。記録期間は12から69dの範囲で、参加者がカメラを与えられた日から返却日まで数えられます。4例では、健康状態やスケジュール上の制約により、取得した動画の長さが3h目標よりも低かった。2人の参加者は、家族の責任のために2時間のビデオを録画するのに2ヶ月以上かかりました。別の参加者は、2週間にわたってビデオのほぼ2時間を記録し、その後、旅行計画のためにカメラを返すことにしました。別の参加者が誤ってすべての録画ビデオを削除し、追加の録画のスケジュールが設定された後、家族の責任のために1時間のビデオしか提供できませんでした。

時間の変動に加えて、手の可視性はビデオの品質に影響を与えました。記録された活動の中には、物理的な訓練や頭の上のキャビネット内の物体に手を伸ばすなど、手をはっきりと示さなかったものもあります。ストロークを持つ2人の参加者から3人のADLに手は示されなかった。フィジカルトレーニングでは、1人の参加者が上肢のエクササイズに弾性バンドを使用し、裏庭でテニスをしていました。腕の動きが大きく、速いので、ビデオの手は必ずしも見えませんでした。広い範囲で上肢の動きを必要とする活動とは別に、ほとんどの記録されたADLは、録音に手が見えるように、腰と肩の間のワークスペース内で行われました。

図 2.取得したビデオから2回頻繁に記録されたADLの例。 (A) 食事の準備。 (B)皿洗い。この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。

支援が必要
参加者の22人中6人(27%)が、自宅での記録期間中に研究チームの支援を必要としました。平均して、各ヘルプコールは5-10分かかりました。家庭訪問は必要ありませんでした。バッテリーの変化、Bluetooth接続、Wi-Fi接続、タブレット上のビデオのレビューとトリミング、タブレットからの録画の制御に関連する困難が発生しました。これらの問題を解決するために、以下の戦略が採用されました。

手機能障害を持つ人にとっては電池の交換が難しい可能性があるため、研究者は充電ケーブルを使用してカメラを充電することを提案しました。カメラとタブレットの接続に関連する技術的な問題(Wi-FiやBluetoothの問題など)やタブレット上のビデオをレビューするための技術的な問題については、研究者は口頭で手順を段階的に案内しました。ビデオのトリミングに関連する問題については、参加者が他の録画されたビデオを意図せずに削除しないように、研究者に直接ビデオを返したときに支援が提供されました。参加者がタブレットを使用して録画を開始および停止できなかった場合は、録画ボタンをクリックしてビデオ録画の開始と停止を制御することで、カメラを単独で使用するように言われました。

プライバシーに関する懸念
以前の調査結果21と一致して、ほとんどの参加者とその家族は、自宅でADLを記録することに関するプライバシー上の懸念を報告しませんでした。参加者の家族の一人はビデオに含まれることを望んでおらず、参加者は状況を避けることができました。合計で、1人の参加者が返されたビデオをトリミングするのを助けました。自宅での自己中心的なビデオの収集に関する参加者の見解の定性的分析は他の場所で報告されますが、プライバシーに関する考慮事項はこれらの研究におけるデータ収集に障害をもたらしませんでした。このプロトコルでは、公共スペースでのプライバシーに関する懸念を避けるために、ADLが家庭環境に記録されました。参加者とは別に、参加者の15人の傍観者(介護者と家族を含む)が返却されたビデオに含まれ、研究に含めることに同意しました。ビデオに含まれる15人の傍観者のうち、6人は顔が見えなかったので特定できませんでした。また、動画の一部が同意なしに顔を見せたため、脳卒中を起こした参加者2人の家族からの約20分の動画が廃棄されました。

補足材料。 このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。

著者らは開示するものは何もない。