Capturando representante uso da mão em casa usando vídeo egocêntrico em indivíduos com comprometimento do membro superior

A função manual é determinante da independência e qualidade de vida entre populações clínicas com comprometimento dos membros superiores^1,2. Capturar a função manual de indivíduos com deficiências manuais em casa é vital para avaliar o progresso de sua capacidade de realizar atividades de vida diária (ADLs) durante e após a reabilitação. A maioria das avaliações de funções manuais clínicas são realizadas em ambiente clínico ou laboratorial, e não em casa^3,4. As avaliações de funções clínicas existentes que buscam capturar o impacto sobre as ADLs em casa são questionários e dependem das classificações subjetivas autorrenotadas^5,6,7. Uma avaliação objetiva para avaliar o impacto final da reabilitação na função manual em casa ainda não está disponível.

Nos últimos anos, muitas tecnologias vestíveis foram desenvolvidas e implementadas para capturar a função dos membros superiores em ambientes do mundo real. Sensores vestíveis, como acelerômetros e unidades de medição inercial (IMUs) têm sido comumente usados para medir os movimentos dos membros superiores na vida diária. No entanto, esses dispositivos normalmente não distinguem se as épocas detectadas pertencem a movimentos funcionais do membro superior^8,9, definidos como movimentos propositais destinados a completar uma tarefa desejada. Por exemplo, alguns sensores vestíveis são sensíveis à presença de balanços de membros superiores durante a caminhada, que não é um movimento funcional do membro superior. Além disso, embora os acelerômetros desgastados pelo pulso capturem movimentos dos membros superiores, eles não podem capturar os detalhes da função da mão em ambientes do mundo real. Luvas sensoriais permitem capturar informações mais detalhadas sobre manipulações manuais^10,mas podem ser complicadas para pessoas cuja função e sensação da mão já estão prejudicadas. Abordagens vestíveis também foram propostas para capturar movimentos dos dedos através de magnetometria ou acelerômetros desgastados pelos dedos^11,12,13, mas a interpretação funcional desses movimentos permanece desafiadora¹⁴. Assim, embora os dispositivos vestíveis previamente propostos sejam pequenos e convenientes de usar, eles são insuficientes para descrever os detalhes e o contexto funcional do uso manual.

Câmeras vestíveis foram propostas para preencher essas lacunas e capturar detalhes da função manual durante as ADLs em casa para aplicações de neuroreabilitação^{15,16,17,18,19}. A análise automatizada de vídeos egocêntricos usando visão computacional tem um potencial considerável para quantificar a função da mão no contexto, fornecendo informações tanto sobre as próprias mãos quanto sobre as tarefas realizadas em ADLs^{reais 20}. Por outro lado, a duração das gravações contínuas é tipicamente limitada a aproximadamente 1 a 1,5 h por considerações de bateria, armazenamento e conforto. Aqui, dentro dessas restrições, apresentamos um protocolo egocêntrico de coleta de vídeo destinado a obter dados que sejam tanto representativos do cotidiano de um indivíduo quanto informativos para avaliação da função manual.

O estudo foi aprovado pelo Conselho de Ética em Pesquisa da Rede Universitária de Saúde. O consentimento informado assinado foi obtido de cada participante antes da inscrição no estudo. O consentimento informado assinado também foi obtido de qualquer cuidador ou familiar que aparecesse em gravações de vídeo.

1. Verificação da aplicabilidade do protocolo ao indivíduo

NOTA: Este protocolo destina-se a ser aplicado a indivíduos com função manual prejudicada, mas não completamente ausente (critérios específicos podem ser adaptados à população e/ou questão de interesse).

1. Pergunte aos participantes se suas mãos afetadas afetam sua capacidade de realizar ADLs.
   NOTA: Recomenda-se pedir aos participantes que dêem alguns exemplos de tarefas que podem e não podem realizar independentemente com as mãos afetadas.
2. Verifique se o escore total da Avaliação Cognitiva de Montreal (MoCA) está acima de 21, a fim de evitar possíveis dificuldades para entender e seguir os procedimentos de protocolo.

2. Determinação da rotina diária dos participantes

1. Peça aos participantes que relembrem suas rotinas diárias nas últimas duas semanas. Documento que tarefas diárias são realizadas, por quanto tempo, e aproximadamente em que momento.
2. Em colaboração com os participantes, selecione 3 horários de 1,5 h cada durante o qual para gravar vídeos. Selecione horários que são espalhados ao longo de diferentes dias da semana, e ocorra quando ADLs envolvendo as mãos são normalmente realizadas em sequência.
   NOTA: Os ADLs selecionados devem ser representativos das atividades típicas de cada participante e serem percebidos por eles como significativos. Agendar períodos de gravação em dias diferentes visa aumentar a variedade de ADLs gravadas e promover a captura de dados úteis e significativos.
   NOTA: Os horários de gravação estão programados para registrar a eficiência, mas os participantes devem entender que têm controle total de quando iniciar e parar as gravações.

3. Acordo sobre cronogramas de gravação e conteúdo de vídeo direcionado com os participantes

1. Obtenha concordância de cada participante nos horários de gravação, depois de discutir quaisquer preocupações que possam ter.
2. Estabeleça uma meta de 3h de vídeos ao longo de duas semanas. Informe os participantes que vídeos insuficientes podem levar à extensão de seus períodos de gravação.

4. Ênfase na importância de realizar ADLs naturalmente

1. Instrua os participantes a se concentrarem em capturar rotinas realistas, em vez de especificar atividades específicas para registrar. A intenção da instrução é desencorajar os participantes de registrar artificialmente atividades específicas em maiores quantidades do que é típico para eles.

5. Notificação de possíveis problemas de privacidade durante gravações em casa

1. Certifique-se de que os participantes entendam que todas as gravações devem ocorrer dentro de suas casas, não em locais públicos para evitar problemas de privacidade.
2. Dê alguns exemplos que podem levantar preocupações de privacidade, como tomar banho, vestir/tirar a roupa e verificar informações confidenciais. Lembre os participantes para estarem atentos aos espelhos, que podem mostrar seus rostos nas gravações.
3. Sugiro que os participantes evitem a presença de outras pessoas, como familiares ou cuidadores, tanto quanto possível nos vídeos.
   NOTA: No contexto de estudos de pesquisa, nos casos em que a presença de outras pessoas é inevitável, o consentimento informado deve ser obtido desses indivíduos.

6. Instrução de câmera e tablet

NOTA: Se os participantes indicarem durante o contato inicial que necessitam de assistência ao cuidador para muitas de suas necessidades diárias, o cuidador é incentivado a também participar da visita de estudo e ser treinado sobre o uso do equipamento, para que possam posteriormente auxiliar o participante.

1. Demonstre como usar uma câmera egocêntrica(Tabela de Materiais)aos participantes.
   1. Demonstre como ligar e desligar a câmera.
   2. Demonstre como controlar gravações (iniciar, pausar, parar) usando a câmera.
2. Demonstre como usar um tablet (Tabela de Materiais) com o aplicativo de câmera pré-instalado para controlar as gravações, se for o caso.
   NOTA: A demonstração inclui controlar as gravações do aplicativo da câmera, bem como reproduzir e editar (por exemplo, aparar ou excluir) os vídeos gravados. Um controle remoto da câmera foi inicialmente considerado(Arquivos Suplementares),mas na prática não foi utilizado porque os participantes estavam confortáveis usando a câmera ou tablet para iniciar e parar as gravações.
   1. Demonstre como ligar e desligar o tablet.
   2. Demonstre como conectar o tablet à câmera através do aplicativo de câmera.
   3. Demonstre como controlar as gravações do aplicativo da câmera.
   4. Demonstre como revisar vídeos gravados do aplicativo de câmera.
   5. Demonstre como aparar ou excluir os vídeos do aplicativo da câmera.
3. Demonstre como doar e doff a câmera usando uma faixa elástica ajustável à cabeça do participante.
   NOTA: Veja a Figura 1.
   
   Figura 1. Configuração da câmera vestível.  (A) Posicionamento da câmera egocêntrica. (B) Ângulo de visão da câmera. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
   1. Coloque a câmera na testa do participante. Ajuste a faixa da cabeça para usar a câmera de forma confortavelmente e constante.
   2. Certifique-se de um ângulo ideal da câmera em relação à testa.
   3. Peça aos participantes que gravem um pequeno segmento de vídeo enquanto movem as mãos na frente deles e manipulam um objeto (por exemplo, o tablet).
   4. Revise o vídeo gravado e garanta que as duas mãos fossem claramente visíveis na região central da cena enquanto conduziam tarefas de manipulação.
   5. Pratique o uso da câmera e do tablet com os participantes e seus cuidadores, até demonstrarem proficiência.

7. Dar o equipamento

1. Dê o kit com todos os equipamentos aos participantes para registrar suas ADLs em casa. Além da câmera e tablet, o kit inclui baterias extras de câmera, carregadores de bateria para câmera e tablet, cabos de carregamento, banda na cabeça para a câmera e um conjunto impresso de diretrizes para o uso da câmera (Veja o Material Suplementar).

8. Solução experimental de problemas e acompanhamento

1. Fornecer informações de contato dos pesquisadores para ajudar a resolver obstáculos durante as gravações reais em casa. Após uma semana, os pesquisadores convocam os participantes para documentar o progresso da gravação e resolver eventuais problemas técnicos.

9. Recuperação de equipamentos e vídeos

1. Retreive todos os equipamentos e vídeos dos participantes pessoalmente ou através de encomendas de correio pré-pagas.
2. Certifique-se de que os participantes concordem em compartilhar todos os vídeos retornados. Os participantes são encorajados a revisar todos os vídeos coletados antes de devolvê-los à equipe de pesquisa e a excluir quaisquer partes que eles não desejam compartilhar.
3. Para estudos de pesquisa, revise os vídeos retornados e verifique se alguém aparece no vídeo sem ter dado seu consentimento. Nesse caso, envie formulários de consentimento ou ligue para os indivíduos que aparecem nos vídeos para obter seus consentimentos para uso dos vídeos. Se os indivíduos não forem alcançáveis, as partes dos vídeos em que aparecem são excluídas pelos pesquisadores.

Demografia dos participantes e critérios de inclusão
Foram recrutados 23 participantes para estes estudos: 9 sobreviventes de AVC (6 homens, 3 mulheres) e 14 indivíduos com ICSCI (12 homens, 2 mulheres). As informações demográficas e clínicas sumárias da amostra recrutada são relatadas na Tabela 1.

Mesa 1. Informações demográficas e clínicas dos participantes recrutados.

Os critérios de inclusão mútua para ambos os grupos nesses estudos foram: 1) maiores de 18 anos, 2) prejudicados, mas não ausentes, 3) ausência de outra doença neuromusculoesquelético que afete os movimentos dos membros superiores, 4) sem deformidade das articulações dos membros superiores e 5) ausência de dor ao mover membros superiores. Os critérios adicionais de inclusão para cada um dos dois grupos foram os seguintes.

Para indivíduos com cSCI: 1) nível neurológico de lesão entre C4 e C8 de acordo com os Padrões Internacionais para a Classificação Neurológica da Lesão medular (ISNCSCI), 2) American Spinal Injury AssociationInjury Scale (AIS) grau A-D. 3) Lesões traumáticas ou não traumáticas, 4) Pontuação unilateral do Motor de Extremidade Superior do ISNCSCI (UEMS) entre 10 e 23 para pelo menos um membro.

Para indivíduos com AVC: 1) pelo menos 6 meses após o acidente vascular cerebral, 2) pontuação total no Teste do Braço de Pesquisa de Ação (ARAT) maior que 10, 3) Montreal Cognitive Assessment (MoCA) pontua acima de 21 para evitar possíveis dificuldades de compreensão e acompanhamento dos procedimentos de estudo.

Conteúdo e duração do vídeo gravado
Os vídeos utilizados para a análise aqui apresentada foram de 22 dos 23 participantes. O participante restante (homem com cSCI) devolveu a câmera sem nenhum dado utilizável após ficar fora de contato com a equipe de pesquisa por cerca de 6 meses, e não está incluído no restante da análise. Como tal, o protocolo proposto foi bem sucedido para 95,7% dos participantes. Em média, os participantes registraram mais de 5 atividades. As atividades incluídas nas gravações de vídeo foram preparação de refeições, alimentação, lavagem de pratos, atividade física etricô (Figura 2). Uma média de 3,11 ± 0,98h de vídeo foram obtidas por participante, após descartar segmentos onde outros indivíduos estavam presentes que não forneceram consentimento ou onde os dados não eram utilizáveis (por exemplo, a câmera foi deixada gravando em uma mesa). Além disso, a média diária de gravação de vídeo por participante foi de 60 ± 33 min. Três participantes adiaram as gravações por doença. A maioria dos participantes gravou vídeo seguindo os horários acordados, mas relataram sentir-se cansados e desconfortáveis usando a câmera por mais de 1h devido ao seu peso e calor contra a testa. Gravações adicionais foram agendadas para cumprir o alvo de duração do vídeo de 3 horas quando necessário. O período médio de gravação necessário para adquirir 3 horas de vídeo foi de 22,3 ± 12,9 d. Os períodos de gravação variaram de 12 a 69 d, contando desde o dia em que o participante recebeu a câmera até o dia em que a devolveu. Em 4 casos, o tempo de vídeos obtidos foi inferior à meta de 3h devido a condições de saúde ou restrições de agendamento. Dois participantes levaram mais de 2 meses para gravar 2h de vídeos devido a responsabilidades familiares. Outro participante gravou quase 2h de vídeos ao longo de duas semanas e depois decidiu devolver a câmera por causa dos planos de viagem. Outro participante acidentalmente excluiu todo o vídeo gravado, e depois de ser agendado para gravações adicionais foi capaz de fornecer apenas 1h de vídeo devido a responsabilidades familiares.

Além das variações de duração, a visibilidade manual influenciou a qualidade dos vídeos. Algumas atividades gravadas não mostraram claramente as mãos, como treinamento físico e busca de objetos em armários over-head. As mãos não foram mostradas em 3 ADLs de dois participantes com derrame. Em relação ao treinamento físico, um participante estava usando uma faixa elástica para exercícios de membros superiores e jogando tênis no quintal. As mãos no vídeo nem sempre eram visíveis, pois os movimentos do braço eram grandes e rápidos. Além das atividades que requerem movimentos dos membros superiores com ampla gama, a maioria dos ADLs registrados foram realizadas dentro de um espaço de trabalho entre a cintura e o ombro, com as mãos visíveis nas gravações.

Figura 2. Exemplos de duas ADLs frequentemente gravadas a partir dos vídeos obtidos. (A) Preparação da refeição. (B) Lavagem de pratos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. 

Assistência necessária
Seis dos vinte e dois (27%) participantes precisaram de assistência da equipe de pesquisa durante os períodos de gravação em casa. Em média, cada chamada de ajuda levou de 5 a 10 minutos. Não foram necessárias visitas domiciliares. As dificuldades encontradas relacionadas à troca de bateria, conexão Bluetooth, conexão Wi-Fi, revisão e corte de vídeos no tablet e controle das gravações do tablet. Para resolver essas questões foram adotadas as seguintes estratégias:

Como a troca de baterias pode ser difícil para indivíduos com função de mão prejudicada, o pesquisador sugeriu usar o cabo de carregamento para recarregar a câmera. Para questões técnicas relacionadas a conexões câmera-tablet (por exemplo, problemas Wi-Fi e Bluetooth) bem como para revisar vídeos no tablet, os pesquisadores orientaram verbalmente os participantes através dos procedimentos passo a passo. Para as questões relacionadas ao corte de vídeos, a assistência foi prestada quando os participantes retornaram vídeos aos pesquisadores pessoalmente para evitar a exclusão involuntaria de outros vídeos gravados sem querer. Caso os participantes não pudessem usar o tablet para iniciar e parar as gravações, eles foram orientados a usar a câmera sozinhos, clicando no botão de gravação para controlar a partida e parar as gravações de vídeo.

Preocupações com privacidade
Consistente com os achados anteriores21, a maioria dos participantes e seus familiares não relataram preocupações de privacidade sobre a gravação de ADLs em casa. Um membro da família de um participante não quis ser incluído no vídeo, e o participante conseguiu evitar a situação. No total, um participante foi auxiliado a aparar os vídeos devolvidos. Análises qualitativas da opinião dos participantes sobre a coleta de vídeos egocêntricos em casa serão relatadas em outros lugares, no entanto, considerações de privacidade não resultaram em obstáculos à coleta de dados nesses estudos. Neste protocolo, as ADLs foram registradas em ambientes domésticos, a fim de evitar preocupações de privacidade em espaços públicos. Além dos participantes, 15 espectadores (incluindo cuidadores e familiares) dos participantes foram incluídos nos vídeos retornados e consentidos com suas inclusões no estudo. Entre os 15 espectadores incluídos nos vídeos, 6 deles não eram identificáveis, já que seus rostos não eram mostrados. Além disso, aproximadamente 20 minutos de vídeos de 2 familiares de participantes com AVC foram descartados porque partes dos vídeos mostraram seus rostos sem seus consentimentos.

Material Suplementar. Clique aqui para baixar este arquivo. 

Os autores não têm nada a revelar.