팔다리 장애가 있는 개인의 자기 중심 비디오를 사용하여 집에서 대표손 사용 캡처

요약

프로토콜은 자기 중심의 카메라를 사용하여 일상 생활 중에 손 장애가있는 개인의 자연스러운 손 기능을 캡처하는 것이 좋습니다. 프로토콜의 목표는 집에서 일상 생활의 활동 중에 녹음이 개인의 전형적인 손 사용을 대표하는지 확인하는 것입니다.

초록

신경 손상 후 손상 된 손 기능 독립성과 삶의 질에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 대부분의 기존 상반신 평가는 직접 수행되며, 이는 항상 지역 사회에서 손 사용을 나타내는 것은 아닙니다. 재활 개입의 진정한 영향을 측정하기 위해서는 일상 생활에서 손 기능을 포착하기 위한 새로운 접근법이 필요합니다. 자동화된 분석을 위한 컴퓨터 비전과 결합된 자기 중심 비디오는 가정에서 손 사용을 평가하기 위해 제안되었습니다. 그러나 연속 녹음 기간에는 제한이 있습니다. 획득한 동영상이 참가자의 프라이버시를 존중하면서 일상을 대표하도록 설계된 프로토콜을 제시합니다.

대표적인 기록 일정은 연구자와 참가자 간의 협업 프로세스를 통해 선택되어 비디오가 자연스러운 작업과 성능을 포착할 수 있도록 하는 동시에 손 평가에 유용합니다. 장비 및 절차의 사용은 참가자에게 입증됩니다. 총 3h의 비디오 녹화가 2주 동안 예정되어 있습니다. 개인 정보 보호 문제를 줄이기 위해 참가자는 녹화를 시작하고 중지할 수 있는 모든 권한을 가지며, 이를 연구팀으로 되돌리기 전에 동영상을 편집할 수 있습니다. 미리 알림이 제공되며 필요한 경우 전화 및 가정 방문을 도와줍니다.

이 프로토콜은 9명의 뇌졸중 생존자와 자궁 경부 척수 손상을 입은 14명의 개인으로 테스트되었습니다. 입수한 동영상에는 식사 준비, 식기 세척, 뜨개질 등 다양한 활동이 포함되어 있습니다. 평균 3.11 ± 0.98 h의 비디오가 입수되었습니다. 기록 기간은 질병이나 예기치 않은 사건으로 인해 12-69 d에서 다양합니다. 23명 중 22명이 데이터를 성공적으로 입수했으며, 6명의 참가자는 가정 기록 기간 동안 조사관의 도움을 받아야 합니다. 이 프로토콜은 신경 학적 부상 후 집에서 손 기능에 대한 귀중한 정보가 포함 된 비디오를 수집하는 데 효과적이었다.

서론

손 기능은 상지 장애를 가진 임상 인구에 걸쳐 독립성과 삶의 질을 결정합니다^1,2. 집에서 손 장애를 가진 개인의 손 기능을 캡처하는 것은 재활 중 및 후 일상 생활 (ADL)의 활동을 수행 할 수있는 능력의 진행 상황을 평가하는 데 필수적입니다. 대부분의 임상손 기능 평가는 가정^3,4보다는임상 또는 실험실 환경에서 수행된다. 가정에서 ADL에 미치는 영향을 포착하고자 하는 기존 임상 손 기능 평가는 설문지이며 주관적인 자체 보고 등급^5,6,7에의존한다. 재활이 가정에서 손 기능에 미치는 궁극적인 영향을 평가하는 객관적인 평가는 여전히 사용할 수 없습니다.

최근 몇 년 동안, 실제 환경에서 상지 기능을 캡처하기 위해 많은 웨어러블 기술이 개발및 구현되었습니다. 가속도계 및 관성 측정 장치(ImUS)와 같은 웨어러블 센서는 일상 생활에서 상지 의 움직임을 측정하는 데 일반적으로 사용되어 왔습니다. 그러나, 이들 장치는 전형적으로 검출된 시대가 기능상 상반두운동^8,9에속하는지, 원하는 작업을 완료하기 위한 의도적인 움직임으로 정의되는지 여부를 구별하지 않는다. 예를 들어, 일부 웨어러블 센서는 보행 중 팔다리 의 존재에 민감하며, 이는 상지의 기능적 움직임이 아닙니다. 또한 손목착용 가속도계는 팔다리 의 상부 움직임을 포착하지만 실제 환경에서는 손 기능의 세부 사항을 캡처할 수 없습니다. 감각 장갑은 손 조작에 대한 자세한 정보를 캡처 할 수^{있습니다 10,}하지만 손 기능과 감각이 이미 손상된 사람들에게 는 성가신 수 있습니다. 웨어러블 접근법은 또한 자기 측정또는 손가락 마모 가속도계^11,12,13을통해 손가락 움직임을 포착하기 위해 제안되었지만, 이러한 움직임의 기능적 해석은 여전히 도전적이다^14. 따라서 이전에 제안된 웨어러블 장치는 작고 사용하기 편리하지만 손 사용의 세부 사항 및 기능적 맥락을 설명하기에는 충분하지 않습니다.

웨어러블 카메라는 이러한 간격을 채우고 신경 재활 응용 프로그램^{15,16,17,18,19에}대한 가정에서 ADLs 동안 손 기능의 세부 사항을 캡처하기 위해 제안되었습니다. 컴퓨터 비전을 사용하여 자기 중심 비디오를 자동화하여 손 자체와 실제 ADL^20에서수행 된 작업에 대한 정보를 제공함으로써 컨텍스트에서 손 기능을 정량화 할 수있는 상당한 잠재력을 가지고 있습니다. 한편, 연속 기록의 지속 시간은 전형적으로 배터리, 저장 및 편안함 고려 사항에 의해 약 1~1.5h로 제한됩니다. 여기서 이러한 제약 조건 내에서 는 개인의 일상 생활을 대표하는 데이터와 손 기능 평가를 위한 유익한 데이터를 얻기 위한 자기 중심적인 비디오 수집 프로토콜을 제시합니다.

프로토콜

연구 결과는 대학 건강 네트워크의 연구 윤리 위원회에 의해 승인되었습니다. 서명된 정보에 입각한 동의는 연구에 등록하기 전에 각 참가자로부터 얻어졌습니다. 비디오 녹화에 등장하는 간병인 이나 가정 구성원으로부터 서명 된 동의를 얻었습니다.

1. 개인에 대한 프로토콜 적용 가능성 확인

참고: 이 프로토콜은 손상되었지만 완전히 결석하지 않은 개인에게 적용하기 위한 것입니다(특정 기준은 인구 및/또는 관심 문제에 맞게 조정할 수 있음).

1. 참가자들에게 영향을 받는 손이 AD를 수행하는 능력에 영향을 미치는지 물어보십시오.
   참고: 참가자에게 영향을 받는 손으로 독립적으로 수행할 수 있고 수행할 수 없는 작업의 몇 가지 예를 제공하도록 요청하는 것이 좋습니다.
2. 몬트리올 인지 평가(MoCA)의 총 점수가 21을 초과하는지 확인하여 프로토콜 절차를 이해하고 따르는 잠재적 어려움을 방지합니다.

2. 참가자의 일상의 결정

1. 참가자들에게 지난 2주 동안 의 일상을 회상해 보라고 한다. 수행되는 일일 작업, 기간 및 대략 몇 시에 문서화합니다.
2. 참가자와 공동으로 동영상을 녹화하는 동안 각각 1.5h의 3회 를 선택합니다. 주 중 다른 날에 걸쳐 분산되는 타임슬롯을 선택하고 손을 포함하는 AD가 일반적으로 순서대로 수행될 때 수행됩니다.
   참고: 선택한 AD는 각 참가자의 일반적인 활동을 대표해야 하며 의미 있는 것으로 인식되어야 합니다. 다양한 날에 기록 기간을 예약하는 것은 기록된 AL의 다양성을 높이고 유용하고 의미 있는 데이터의 캡처를 촉진하기 위한 것입니다.
   참고: 기록 시간대는 기록 효율성을 위해 예약되어 있지만 참가자는 언제 시작하고 녹화를 중지해야 하는지 완전히 제어할 수 있음을 이해해야 합니다.

3. 녹화 일정에 대한 합의 및 참가자와의 비디오 콘텐츠 타겟팅

1. 기록 일정에 대한 각 참가자의 동의를 얻고, 그들이 가질 수있는 우려를 논의 한 후.
2. 2주 동안 3h의 동영상 목표를 설정합니다. 동영상이 부족하면 녹화 기간이 연장될 수 있음을 참가자에게 알립니다.

4. AD를 자연스럽게 수행하는 것의 중요성을 강조합니다.

1. 참가자에게 기록할 특정 활동을 지정하는 대신 사실적인 루틴을 캡처하는 데 집중하도록 지시합니다. 명령의 의도는 참가자가 일반적인 것보다 더 많은 양의 특정 활동을 인위적으로 기록하지 못하게하는 것입니다.

5. 집에서 녹음 하는 동안 잠재적인 개인 정보 보호 문제에 대 한 통지

1. 참가자는 모든 기록이 개인 정보 보호 문제를 피하기 위해 공공 장소가 아닌 집 안에서 수행되어야한다는 것을 이해해야합니다.
2. 목욕, 드레싱/드레싱, 기밀 정보 확인 등 개인 정보 보호 문제를 제기할 수 있는 몇 가지 예를 제시합니다. 참가자들에게 녹음에 얼굴을 표시할 수 있는 거울을 알고 있음을 상기시킨다.
3. 참가자는 비디오에서 가능한 한 가족 구성원이나 간병인과 같은 다른 사람들의 존재를 피할 것을 제안합니다.
   참고: 연구 연구의 맥락에서, 다른 사람의 존재가 불가피한 경우, 그 개인에게서 통보된 동의를 얻어야 합니다.

6. 카메라 및 태블릿 명령

참고: 참가자가 초기 접촉 중에 많은 일상적인 필요에 대한 간병인의 도움이 필요하다고 표시하는 경우, 간병인은 또한 연구 방문에 참석하고 장비 사용에 대한 교육을 받아 나중에 참가자를 도울 수 있도록 권장됩니다.

1. 참가자에게 자기 중심카메라(재료 표)를사용하는 방법을 시연합니다.
   1. 카메라를 켜고 끄는 방법을 보여 줍니다.
   2. 카메라를 사용하여 녹화(시작, 일시 중지, 중지)를 제어하는 방법을 보여 줍니다.
2. 태블릿(재료 테이블)을사전 설치된 카메라 앱과 함께 사용하여 녹화를 제어하는 방법을 보여 준다.
   참고: 데모에는 카메라 앱의 녹화 제어뿐만 아니라 녹화된 비디오를 재생 및 편집(예: 트림 또는 삭제)하는 것이 포함됩니다. 카메라 리모컨은 처음에는 고려되었지만(보충파일)을고려했지만, 실제로는 참가자가 카메라 나 태블릿을 사용하여 녹화를 시작하고 중지하는 것이 편안했기 때문에 사용되지 않았습니다.
   1. 태블릿을 켜고 끄는 방법을 보여 줍니다.
   2. 카메라 앱을 통해 태블릿을 카메라에 연결하는 방법을 보여 줍니다.
   3. 카메라 앱에서 녹화를 제어하는 방법을 보여 줍니다.
   4. 카메라 앱에서 녹화된 동영상을 검토하는 방법을 보여 줍니다.
   5. 카메라 앱에서 비디오를 잘라내거나 삭제하는 방법을 보여 줍니다.
3. 참가자의 머리에 조절가능한 탄성 헤드밴드를 사용하여 카메라를 착용하고 벗는 방법을 시연합니다.
   참고: 그림 1을참조하십시오.
   
   그림 1. 웨어러블 카메라 설정.  (A) 자기 중심 카메라의 위치. (B) 카메라에서 각광을 받고 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
   1. 참가자의 이마에 카메라를 놓습니다. 헤드밴드를 조정하여 카메라를 편안하고 꾸준히 착용합니다.
   2. 이마에 대하여 카메라의 최적의 각도를 보장합니다.
   3. 참가자에게 앞에서 손을 움직이고 객체(예: 태블릿)를 조작하는 동안 짧은 비디오 세그먼트를 기록하도록 요청합니다.
   4. 녹화된 비디오를 검토하고 조작 작업을 수행하는 동안 장면의 중앙 영역에서 두 손이 명확하게 표시되는지 확인합니다.
   5. 참가자 및 간병인과 함께 카메라와 태블릿을 사용하여 숙련도를 입증할 때까지 연습합니다.

7. 장비 제공

1. 참가자들에게 모든 장비가 있는 키트를 제공하여 집에서 AD를 기록하십시오. 카메라와 태블릿 외에도 추가 카메라 배터리, 카메라와 태블릿용 배터리 충전기, 충전 케이블, 카메라 헤드밴드 및 카메라 사용에 대한 인쇄된 지침 세트가 포함되어 있습니다(보충 자료참조).

8. 실험적 문제 해결 및 후속 조치

1. 집에서 실제 녹음 하는 동안 장애물을 해결 하는 데 도움이 연구원의 연락처 정보를 제공 합니다. 1주일 후, 연구원들은 참가자들에게 전화를 걸어 기록 진행 상황을 기록하고 잠재적인 기술적 문제를 해결합니다.

9. 장비 및 비디오 검색

1. 참가자의 모든 장비와 비디오를 직접 또는 선불 우편 소포를 통해 재구성합니다.
2. 참가자가 반환된 모든 동영상을 공유하는 데 동의해야 합니다. 참가자는 수집된 모든 동영상을 연구팀에 반환하기 전에 검토하고 공유하고 싶지 않은 부분을 삭제하는 것이 좋습니다.
3. 연구 연구의 경우 반환된 비디오를 검토하고 동의없이 비디오에 누군가가 나타나는지 확인하십시오. 이 경우 동의서를 보내거나 동영상에 등장하는 개인에게 전화하여 동영상 사용에 대한 동의를 얻습니다. 개인이 도달 할 수없는 경우, 그들이 나타나는 비디오의 부분은 연구원에 의해 삭제됩니다.

결과

참가자 인구 통계 및 포함 기준
이 연구 결과를 위해 23명의 참가자의 견본은 모집되었습니다: 9 치기 생존자 (6 남자, 3 여자) 및 cSCI를 가진 14명의 개별 (12 남자, 2 여자). 모집된 표본에 대한 요약 인구 통계 학적 및 임상 정보는 표 1에보고된다.

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	나이(세)	부상 후 의 기간 (개월)	병인학	부상 수준		상부 사지 기능 평가 (평균 ± SD)

토론

우리는 cSCI 및 치기와 같은 상반신 장애가있는 개인의 웨어러블 카메라를 사용하여 집에서 ADL 비디오를 녹화하기위한 프로토콜을 발표했습니다. 이 프로토콜은 유연하며 특정 ADL에서 손 기능 성능을 캡처하거나 집에 거주하는 사람들의 원격으로 재활 진행 상황을 추적하는 것을 목표로 지시할 수 있습니다. 자기 중심의 비전 패러다임은 지역 사회에 살고있는 개인의 손 기능을 원격 모니터링하고 사람들이 입원 환자 치료에서 퇴원하면 재활을 최적화 할 수있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 장시간 사용 시 편안함과 관련된 몇 가지 제한에도 불구하고(예: 1시간 이상) 자기 중심 카메라는 기능적 ADL 동안 손 사용의 세부 사항을 캡처하고 가속도계 및 ImU를 통해 얻을 수 없는 컨텍스트 정보를 제공할 수 있는 상당한 잠재력을 가지고 있습니다. 이 기술의 잠재적인 응용 프로그램은 가정에서 독립적 인 손 사용을 정량화하는 새로운 결과 측정값의 기초 역할을 포함, 뿐만 아니라 파악 전략이나 보상 자세를 식별하고 치료 계획을 알리기 위해 자세 정보...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
자기 중심적 카메라	GoPro Inc., CA, USA	GoPro Hero 4 및 5	1인칭 각도에서 기록하는 카메라.
배터리 차저 및 배터리	GoPro Inc., CA, USA	MAX 듀얼 배터리 충전기 + 배터리	카메라 및 배터리 충전기용 추가 배터리
카메라 충전기	GoPro Inc., CA, USA	슈퍼차저	이 충전기는 카메라 프레임을 분해하지 않고 카메라에 직접 연결됩니다.
카메라 프레임	GoPro Inc., CA, USA	, The Frame	카메라 프레임의 힌지를 사용하여 카메라의 화각을 조정할 수 있습니다.
카메라용 헤드밴드	GoPro Inc., CA, USA	헤드 스트랩 + QuickClip
SD 카드	SanDisk, CA, USA	32GB microSD
태블릿	ASUSTeK Computer Inc., Taiwan	ZenPad 8.0 Z380M	태블릿에는 카메라와 연결하기 위해 GoPro 앱이 설치되어 있습니다.