Uchwycenie reprezentatywnego użycia dłoni w domu za pomocą egocentrycznego wideo u osób z upośledzeniem kończyn górnych
23 grudnia 2020
Protokół jest proponowany do uchwycenia naturalnej funkcji ręki osób z upośledzeniem ręki podczas ich codziennych czynności za pomocą egocentrycznej kamery. Celem protokołu jest zapewnienie, że nagrania są reprezentatywne dla typowego użycia dłoni przez daną osobę podczas codziennych czynności w domu.
Protokół ten rejestruje reprezentatywną codzienną rutynę osób z upośledzeniami kończyn górnych za pomocą kamer do noszenia lub egocentrycznych filmów. Jego celem jest ocena i wykorzystanie w domu do zastosowań rehabilitacyjnych. Obrazowane użycie dłoni może pomóc w ocenie wpływu nowych terapii w środowisku domowym.
Protokół został zaprojektowany tak, aby skutecznie przechwytywać dane reprezentatywne dla codziennego życia użytkownika. Informacje uzyskane za pomocą tego protokołu mogą być wykorzystane do oceny wpływu rehabilitacji, śledzenia postępów w czasie lub kierowania zdalną opieką. Dobra komunikacja z uczestnikiem to podstawa.
Upewnij się, że rozumieją, jak ważne jest, aby nie zmieniać swojej zwykłej rutyny ani sposobu, w jaki wykonują zadania. Zacznij od pytania uczestnika, czy jego dotknięte ręce wpływają na jego zdolność do wykonywania codziennych czynności lub ADL. Poproś uczestnika, aby podał kilka przykładów zadań, które może, a których nie może wykonać samodzielnie za pomocą chorych rąk.
Poproś uczestników, aby przypomnieli sobie swoją codzienną rutynę z ostatnich dwóch tygodni. Udokumentuj, które codzienne zadania są wykonywane, jak długo i w przybliżeniu o której godzinie. We współpracy z uczestnikiem wybierz trzy przedziały czasowe po 90 minut każdy, w których chcesz nagrywać filmy.
Wybierz przedziały czasowe, które są rozłożone na różne dni tygodnia i mają miejsce, gdy ADL z udziałem rąk są zwykle przeprowadzane w sekwencji. Uzyskaj zgodę uczestnika na harmonogramy nagrań po omówieniu wszelkich wątpliwości, które mogą mieć. Ustal cel trzech godzin nagrań wideo w ciągu dwóch tygodni i poinformuj uczestnika, że niewystarczająca liczba filmów może prowadzić do wydłużenia okresów nagrywania.
Poinstruuj uczestnika, aby skupił się na uchwyceniu realistycznych rutyn. Upewnij się, że uczestnik rozumie, że wszystkie nagrania powinny odbywać się w jego domu, a nie w miejscach publicznych. Podaj kilka przykładów, które mogą budzić obawy dotyczące prywatności, takich jak kąpiel, ubieranie się i sprawdzanie poufnych informacji.
Przypomnij uczestnikowi, aby zwracał uwagę na lustra, na których na nagraniach może być widoczna jego twarz. Zasugeruj, aby uczestnik w miarę możliwości unikał obecności innych osób, takich jak członkowie rodziny lub opiekunowie, w miarę możliwości w filmach. Zademonstruj, jak korzystać z egocentrycznej kamery.
W szczególności pokaż uczestnikowi, jak włączać i wyłączać kamerę oraz jak sterować nagraniami. Poproś uczestnika, aby przećwiczył włączanie i wyłączanie kamery, a następnie spróbował nagrywać z kamery. W razie potrzeby zademonstruj, jak korzystać z tabletu z fabrycznie zainstalowaną aplikacją aparatu.
Pokaż, jak włączać i wyłączać tablet, jak podłączyć tablet do aparatu za pomocą aplikacji aparatu i jak sterować nagraniami. Poproś uczestnika, aby przećwiczył zademonstrowane kroki. Następnie pokaż im, jak przeglądać nagrane filmy i jak je przycinać lub usuwać.
Poproś uczestnika, aby przećwiczył przeglądanie, przycinanie i usuwanie nagrania z tabletu. Następnie zademonstruj, jak zakładać lub zdejmować kamerę za pomocą elastycznej opaski regulowanej do głowy uczestnika. Umieść kamerę na czole uczestnika i wyreguluj pałąk, aby wygodnie i stabilnie nosić kamerę.
Zadbaj o optymalny kąt kamery w stosunku do czoła. Poproś uczestnika, aby nagrał krótki fragment filmu, poruszając rękami przed sobą i manipulując przedmiotem. Przejrzyj nagrane wideo i upewnij się, że obie ręce są wyraźnie widoczne w centralnej części sceny podczas wykonywania zadań manipulacyjnych.
Ćwicz korzystanie z aparatu i tabletu z uczestnikiem i jego opiekunami, aż wykażą się biegłością. Daj uczestnikowi zestaw ze sprzętem do nagrywania swoich ADL w domu. Oprócz aparatu i tabletu w zestawie powinny znaleźć się dodatkowe baterie do aparatu, ładowarki zarówno do aparatu, jak i tabletu, do ładowania, pałąk na głowę do aparatu oraz wydrukowany zestaw instrukcji korzystania z aparatu.
Zrekrutowano próbę 23 uczestników, w tym dziewięć osób, które przeżyły udar i 14 osób z urazem rdzenia kręgowego. Proponowany protokół został przyjęty przez 95,7% uczestników. Rejestrowane czynności obejmowały przygotowywanie posiłków, jedzenie, zmywanie naczyń, aktywność fizyczną i robienie na drutach.
Średnia dzienna długość nagrania wideo na uczestnika wynosiła 60 minut, przy czym średnio na uczestnika przypadały trzy godziny materiału wideo. Niektórzy uczestnicy zgłaszali, że czuli się zmęczeni i nieswojo nosząc aparat przez ponad godzinę, ze względu na jego ciężar i ciepło na czole. 27% uczestników wymagało pomocy zespołu badawczego podczas okresów rejestracji w domu.
Średnio każde wezwanie pomocy trwało od pięciu do 10 minut. Ponadto 15 opiekunów uczestników było zaangażowanych w pomoc w nagrywaniu filmów w domu. Wybór działań musi być procesem opartym na współpracy między badaczem a uczestnikami, aby zapewnić uchwycenie realistycznych, reprezentatywnych i znaczących procedur.
Dane uzyskane z tych filmów mogą być wykorzystane do automatycznej analizy, za pomocą technik widzenia komputerowego i uczenia maszynowego w celu stworzenia nowych narzędzi do śledzenia postępów i wyników rehabilitacji.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Ten protokół rejestruje reprezentatywną codzienną rutynę osób z upośledzeniami kończyn górnych za pomocą nośnych kamer lub filmów egocentrycznych. Celem jest ocena funkcji dłoni podczas codziennych czynności w domu dla zastosowań rehabilitacyjnych.
Kluczowe elementy badania
Obszar nauki
- Neuronauki
- Rehabilitacja
- Technologia wspomagająca
Tło
- Osoby z upośledzeniami dłoni często napotykają wyzwania w codziennych czynnościach.
- Rozumienie naturalnej funkcji dłoni jest kluczowe dla skutecznej rehabilitacji.
- Nośne kamery mogą zapewnić wgląd w używanie dłoni w rzeczywistym życiu.
- Zbieranie danych w środowisku domowym może poprawić ocenę terapii.
Cel badania
- Zebranie typowego używania dłoni u osób z upośledzeniami kończyn górnych.
- Ocena wpływu terapii rehabilitacyjnych.
- Śledzenie postępu w czasie w naturalnym środowisku.
Stosowane metody
- Wykorzystanie kamer egocentrycznych do zbierania danych.
- Rejestrowanie codziennej rutyny uczestników.
- Angażowanie uczestników w celu skutecznej komunikacji.
- Analiza funkcji dłoni w środowisku domowym.
Główne wyniki
- Zebrane dane odzwierciedlają typowe używanie dłoni podczas codziennych czynności.
- Zdobyte wglądy mogą wpłynąć na strategie rehabilitacyjne.
- Śledzenie postępu ułatwia ciągłe monitorowanie.
- Opinie uczestników są niezbędne dla efektywności protokołu.
Wnioski
- Protokół skutecznie rejestruje naturalną funkcję dłoni.
- Może przewodzić opiece zdalnej i zastosowaniem rehabilitacyjnym.
- Przyszłe badania mogą opierać się na tej metodologii dla szerszych zastosowań.
Często zadawane pytania
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.
