Metoda ilościowego określania wydolności kończyn górnych w życiu codziennym za pomocą akcelerometrów
21 kwietnia 2017
Ten protokół opisuje metodę ilościowego określania wydajności kończyn górnych w codziennym życiu za pomocą akcelerometrów noszonych na nadgarstku.
Ogólnym celem tej metodologii akcelerometru jest ilościowe określenie wydajności kończyn górnych w życiu codziennym, a tym samym śledzenie postępów i wyników rehabilitacji. Ta metoda może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w rehabilitacji po udarze. Na przykład, czy interwencja może poprawić czyjeś funkcjonowanie w świecie rzeczywistym, a nie tylko w klinice lub laboratorium.
Główną zaletą tej techniki jest to, że zapewnia ona liczbową kwantyfikację wydajności kończyn górnych i nie opiera się na samoopisie. Chociaż metoda ta została pierwotnie opracowana do rehabilitacji po udarze, może być również stosowana u innych osób korzystających z usług fizjoterapii i terapii zajęciowej. Takich jak osoby z uszkodzeniem mózgu lub stwardnieniem rozsianym, a nawet dzieci z porażeniem mózgowym.
Na początku metodologia może wydawać się trudna, ponieważ jest tak wiele kroków, ale po kilkukrotnym użyciu kroki stają się znacznie bardziej rutynowe. Tę metodę zademonstruje Maggie Bland, członkini naszego laboratorium. Zacznij od podłączenia dwóch akcelerometrów do komputera za pośrednictwem stacji dokującej, aby naładować ich baterie i zapewnić nagrywanie podczas całego eksperymentu.
Po podłączeniu akcelerometrów do komputera otwórz odpowiednie oprogramowanie, aby je zainicjować. Następnie w oprogramowaniu wybierz Inicjalizacja, aby zsynchronizować zegary akcelerometru ze sobą i z komputerem lokalnym. Wprowadź godzinę i datę rozpoczęcia zbierania danych w oparciu o to, kiedy akcelerometry zostaną umieszczone na uczestniku, oraz datę i godzinę zakończenia co najmniej 24 godziny później.
Następnie wybierz 30 Hz z menu rozwijanego dla częstotliwości próbkowania i pozostaw niezaznaczone opcje LED i opcje bezprzewodowe. Włącz tryb uśpienia bezczynności, aby wydłużyć czas pracy baterii, a następnie wybierz opcję Wprowadź informacje o temacie, aby zakończyć proces inicjalizacji. Następnie wprowadź informacje dotyczące lokalizacji akcelerometru na nadgarstku i po stronie ciała, po prawej lub lewej stronie.
Wybierz, aby wypełnić inne informacje dotyczące przedmiotu zgodnie z potrzebami. Wpis będzie służył wyłącznie do identyfikacji i nie będzie miał wpływu na analizę danych. Na koniec wybierz opcję Zainicjuj urządzenia, aby zakończyć proces.
Po potwierdzeniu inicjalizacji odłącz akcelerometry od komputera. Zacznij od umieszczenia jednego akcelerometru na każdym nadgarstku uczestnika. Następnie poproś uczestnika, aby wykonywał swoje regularne czynności w ciągu dnia i poinformuj go, że akcelerometry mogą na początku wydawać się dziwne, ale wkrótce się do nich przyzwyczają.
Poinformuj uczestnika, że akcelerometry są wodoodporne i można je nosić podczas kąpieli pod prysznicem lub zmywania naczyń. Poinstruuj ich jednak, aby nie nosili akcelerometrów podczas dłuższych okresów pływania. Dodatkowo poproś ich, aby mieli włączone akcelerometry podczas drzemek i w nocy.
Na koniec podaj instrukcje dotyczące tego, kiedy zdjąć dwa akcelerometry i jak przynieść lub odesłać akcelerometry i dziennik zużycia. Następnie wyślij uczestnika do domu z zachętą do angażowania się w normalne codzienne czynności. Po zwróceniu akcelerometrów, po okresie noszenia wynoszącym 24 godziny lub dłużej, podłącz je do komputera, aby pobrać zarejestrowane dane.
W oprogramowaniu wybierz Pobierz, a następnie wybierz lokalizację, w której mają być przechowywane dane na komputerze, używając przycisku Zmień lokalizację. Wybierz opcję, aby utworzyć plik AGD. W przypadku plików, które są wystarczająco małe, aby można je było szybko sprawdzić, wybierz 10 sekund z menu rozwijanego Epoka i wybierz opcję Pobierz wszystkie urządzenia.
Następnie, aby potwierdzić, że akcelerometry były noszone przez planowany okres czasu i że dane są zgodne z dziennikiem zużycia, sprawdź wzrokowo dane, klikając Plik, Otwórz plik AGD i wybierając pliki do otwarcia. Następnie spójrz na wykresy dzienne, aby zobaczyć zebrane dane. Upewnij się, że aktywność miała miejsce w typowych godzinach czuwania i że nie ma dłuższych okresów braku aktywności, z wyjątkiem nocy.
W razie potrzeby przeskaluj wykres w dół, aby skupić się na mniejszych przyrostach czasu. Na koniec, aby wygenerować pliki do obliczeń, powtórz proces pobierania, ale wybierz jedną sekundę z listy rozwijanej Epoka, aby umieścić dane w jednym sekundzie. Ten symetryczny wykres od zdrowej osoby dorosłej wskazuje, że kończyny górne są aktywne razem przez cały dzień.
Z kończynami dominującymi i niedominującymi używanymi podobnie. Symetria jest sprzeczna z powszechnym wyobrażeniem na temat dominacji ręki. Po drugie, działka ma kształt drzewa z szeroką dolną częścią i zaokrąglonymi krawędziami, w których te zaokrąglone krawędzie reprezentują aktywność, w której jedna kończyna się porusza, podczas gdy druga jest stosunkowo nieruchoma.
Symetria zaokrąglonych krawędzi wskazuje, że obie ręce są aktywne, aby wykonywać i stabilizować się w podobny sposób w ciągu dnia. Wreszcie, ciepła poświata w centrum wskazuje, że najczęstsze ruchy kończyn górnych mają niską intensywność, z mniej więcej równym udziałem obu kończyn. Inne wyniki pokazują aktywność kończyn górnych u osoby z udarem, który spowodował umiarkowany niedowład i dysfunkcję lewej kończyny.
Asymetryczny wykres wskazuje, że kończyna górna z niedowładem rzadko była aktywna w życiu codziennym, a niski szczyt oznacza, że występowały tylko czynności o niskiej intensywności. Wreszcie, chłodne kolory pośrodku wskazują na niską częstotliwość ruchu. Po opanowaniu konfiguracja tej techniki może zająć około 10 minut.
Po zwróceniu akcelerometrów przetwarzanie zajmie około 20 minut. Podczas wykonywania tej procedury bardzo ważne jest, aby wizualnie sprawdzić dane po zwróceniu akcelerometrów. Po jej opracowaniu technika ta utorowała drogę badaczom zajmującym się udarem mózgu do badania aktywności ramion i dłoni w życiu codziennym, poza kliniką lub laboratorium.
Po obejrzeniu tego filmu dowiesz się, jak używać akcelerometrii do ilościowego określania wydajności kończyn górnych w życiu codziennym. A co za tym idzie, być w stanie śledzić postępy i wyniki rehabilitacji.
Przegląd
Ten protokół opisuje metodę ilościowego określania wydajności kończyn górnych w codziennym życiu za pomocą noszonych na nadgarstkach akcelerometrów. Ta technika pozwala na śledzenie postępu i wyników rehabilitacji, szczególnie w rehabilitacji po udarze.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Rehabilitacja
- Biomechanika
Tło
- Metodologia ilościowo określa wydajność kończyn górnych bez polegania na samorelaccjach.
- Opracowany pierwotnie dla rehabilitacji po udarze, może być stosowany w innych przypadkach.
- Dostarcza danych liczbowych, które odzwierciedlają funkcjonowanie w rzeczywistym świecie.
- Uczestnikom zaleca się angażowanie się w normalne codzienne czynności podczas noszenia akcelerometrów.
Cel badania
- Ocenić skuteczność interwencji rehabilitacyjnych w realnych warunkach.
- Dostarczyć obiektywnych pomiarów aktywności kończyn górnych.
- Zwiększyć zrozumienie codziennej wydajności funkcjonalnej w różnych populacjach.
Stosowane metody
- Uczestnicy noszą akcelometry na obu nadgarstkach przez co najmniej 24 godziny.
- Zbierane dane są pobierane do analizy.
- Przeprowadzana jest wizualna inspekcja danych w celu potwierdzenia poziomów aktywności.
- Analizowano symetryczne i asymetryczne wzorce aktywności.
Główne wyniki
- Dane pokazują różnice w aktywności kończyn górnych między zdrowymi osobami a tymi z upośledzeniami.
- Symetryczne wykresy wskazują na podobne używanie obu kończyn u zdrowych dorosłych.
- Asymetryczne wykresy ujawniają ograniczoną aktywność w dotkniętych kończynach pacjentów po udarze.
- Ruchy o niskiej intensywności są najczęstsze wśród uczestników.
Wnioski
- Metoda akcelerometru jest skuteczna w śledzeniu wydajności kończyn górnych.
- Dostarcza cennych informacji na temat wyników rehabilitacji.
- Przyszłe badania mogą wykorzystywać tę metodę do badania odzyskiwania funkcjonalnego w różnych populacjach.
Często zadawane pytania
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.
