Summary
Предложен протокол для захвата естественной функции рук людей с нарушениями рук во время их повседневной жизни с помощью эгоцентрической камеры. Цель протокола состоит в том, чтобы гарантировать, что записи являются репрезентативными для типичного использования рук человека во время повседневной жизни дома.
Abstract
Нарушение функции рук после неврологических травм может оказать серьезное влияние на независимость и качество жизни. Большинство существующих оценок верхних конечностей проводятся лично, что не всегда свидетельствует об использовании рук в сообществе. Для измерения истинного воздействия реабилитационных вмешательств требуются новые подходы к захвату функции рук в повседневной жизни. Эгоцентрическое видео в сочетании с компьютерным зрением для автоматизированного анализа было предложено для оценки использования рук в домашних условиях. Однако существуют ограничения на продолжительность непрерывных записей. Мы представляем протокол, предназначенный для обеспечения того, чтобы полученные видео представляли повседневную жизнь, уважая при этом конфиденциальность участников.
Репрезентативный график записи выбирается в рамках совместного процесса между исследователями и участниками, чтобы гарантировать, что видео отражают естественные задачи и производительность, будучи полезными для оценки рук. Участникам демонстрируется использование оборудования и процедур. В общей сложности 3-час видеозаписей запланированы на две недели. Чтобы уменьшить проблемы с конфиденциальностью, участники имеют полный контроль над началом и остановкой записей, а также возможность редактировать видео, прежде чем возвращать их исследовательской группе. Предоставляются напоминания, а также звонки помощи и визиты на дом, если это необходимо.
Протокол был протестирован с 9 выжившими после инсульта и 14 людьми с травмой шейного отдела спинного мозга. Полученные видео содержали различные виды деятельности, такие как приготовление пищи, мытье посуды и вязание. В среднем было получено 3,11 ± 0,98 ч видео. Периоды регистрации варьировались от 12 до 69 d, из-за болезни или неожиданных событий в некоторых случаях. Данные были успешно получены от двадцати двух из 23 участников, причем 6 участникам потребовалась помощь исследователей в течение периода домашней записи. Протокол был эффективен для сбора видео, которые содержали ценную информацию о функции рук в домашних условиях после неврологических травм.
Introduction
Функция руки является определяющим фактором независимости и качества жизни в клинических популяциях с нарушениями верхних конечностей1,2. Захват функции руки людей с нарушениями рук в домашних условиях имеет жизненно важное значение для оценки прогресса их способности выполнять повседневную деятельность (ADL) во время и после реабилитации. Большинство клинических оценок функции руки проводятся в клинической или лабораторной среде, а не дома3,4. Существующие клинические оценки функции рук, которые стремятся охватить влияние на ADL в домашних условиях, являются опросниками и полагаются на субъективные самооценкиоценок 5,6,7. Объективная оценка для оценки конечного воздействия реабилитации на функцию рук в домашних условиях по-прежнему недоступна.
В последние годы было разработано и внедрено множество носимых технологий для захвата функции верхних конечностей в реальных условиях. Носимые датчики, такие как акселерометры и инерциальные единицы измерения (I IMUs), обычно используются для измерения движений верхних конечностей в повседневной жизни. Однако эти устройства обычно не различают, относятся ли обнаруженные эпохи к функциональным движениям верхних конечностей8,9,определяемым как целенаправленные движения, предназначенные для выполнения желаемой задачи. Например, некоторые носимые датчики чувствительны к наличию колебаний верхней конечности во время ходьбы, что не является функциональным движением верхней конечности. Кроме того, хотя акселерометры, носимые на запястье, фиксируют движения верхних конечностей, они не могут захватывать детали функции рук в реальных условиях. Сенсорные перчатки позволяют захватывать более подробную информацию о манипуляциях с руками10,но они могут быть громоздкими для людей, чья функция и ощущения рук уже нарушены. Носимые подходы также были предложены для захвата движений пальцев с помощью магнитометрии или носимых пальцами акселерометров11, 12,13,но функциональная интерпретация этих движений остается сложной14. Таким образом, хотя ранее предложенные носимые устройства малы и удобны в использовании, их недостаточно для описания деталей и функционального контекста ручного использования.
Носимые камеры были предложены для заполнения этих пробелов и захвата деталей функции рук во время ADL в домашних условиях для нейрореабилитационных приложений15,16,17,18,19. Автоматизированный анализ эгоцентрических видео с использованием компьютерного зрения имеет значительный потенциал для количественной оценки функции рук в контексте, предоставляя информацию как о самих руках, так и о задачах, выполняемых в реальных ADL20. С другой стороны, продолжительность непрерывных записей обычно ограничивается примерно от 1 до 1,5 ч из соображений батареи, хранения и комфорта. Здесь, в рамках этих ограничений, мы представляем эгоцентрический протокол сбора видео, предназначенный для получения данных, которые являются как репрезентативными для повседневной жизни человека, так и информативными для оценки функции руки.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Исследование было одобрено Советом по этике исследований Сети университетского здравоохранения. Подписанное информированное согласие было получено от каждого участника до регистрации в исследовании. Подписанное информированное согласие было также получено от любых лиц, осуществляющих уход, или членов семьи, появляющихся на видеозаписях.
1. Проверка применимости протокола к физическому лицу
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол предназначен для применения к лицам с нарушенной, но не полностью отсутствующей функцией руки (конкретные критерии могут быть адаптированы к населению и/или вопросу, представляющим интерес).
- Спросите участников, влияют ли их пораженные руки на их способность выполнять ADL.
ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется попросить участников привести некоторые примеры заданий, которые они могут и не могут выполнять самостоятельно своими пораженными руками. - Убедитесь, что общий балл монреальской когнитивной оценки (MoCA) выше 21, чтобы избежать потенциальных трудностей с пониманием и следованием протокольным процедурам.
2. Определение распорядка дня участников
- Попросите участников вспомнить свои распорядки дня за последние две недели. Документируйте, какие ежедневные задачи выполняются, как долго и примерно в какое время.
- В сотрудничестве с участниками выберите 3 таймслота по 1,5 ч каждый, в течение которых нужно записывать видео. Выберите временные интервалы, которые распределены по разным дням недели и имеют место, когда ADL с участием рук обычно выполняются последовательно.
ПРИМЕЧАНИЕ: Выбранные ADL должны быть репрезентативными для типичных видов деятельности каждого участника и восприниматься ими как значимые. Планирование периодов записи в разные дни предназначено для увеличения разнообразия регистрируемых ADL и содействия сбору полезных и значимых данных.
ПРИМЕЧАНИЕ: Временные интервалы записи запланированы для эффективности записи, но участники должны понимать, что они имеют полный контроль над тем, когда начинать и останавливать записи.
3. Соглашение с участниками о графиках записи и целевом видеоконтенте
- Получить согласие каждого участника на графики записи, после обсуждения любых проблем, которые у них могут возникнуть.
- Поставить перед собой цель – 3 ч видео в течение двух недель. Сообщите участникам, что недостаточное количество видео может привести к продлению периода записи.
4. Акцент на важности выполнения ADL естественным путем
- Попросите участников сосредоточиться на захвате реалистичных процедур, а не указывать конкретные действия для записи. Цель инструкции состоит в том, чтобы отговорить участников от искусственной записи конкретных действий в больших количествах, чем это характерно для них.
5. Уведомление о потенциальных проблемах конфиденциальности во время записей дома
- Убедитесь, что участники понимают, что все записи должны происходить внутри их домов, а не в общественных местах, чтобы избежать проблем с конфиденциальностью.
- Приведите несколько примеров, которые могут вызвать проблемы с конфиденциальностью, такие как купание, одевание / раздевание и проверка конфиденциальной информации. Напомните участникам, чтобы они знали о зеркалах, которые могут показывать их лица на записях.
- Предложите участникам избегать присутствия других людей, таких как члены семьи или опекуны, насколько это возможно в видео.
ПРИМЕЧАНИЕ: В контексте научных исследований, в тех случаях, когда присутствие других людей неизбежно, информированное согласие должно быть получено от этих лиц.
6. Инструкция по эксплуатации камеры и планшета
ПРИМЕЧАНИЕ: Если участники указывают во время первоначального контакта, что им требуется помощь лица, осуществляющего уход, для многих из их повседневных потребностей, лицу, осуществляющему уход, рекомендуется также посетить учебную поездку и пройти обучение по использованию оборудования, чтобы они могли позже помочь участнику.
- Покажите участникам, как использовать эгоцентрическую камеру(Таблица материалов).
- Покажите, как включать и выключать фотокамеру.
- Покажите, как управлять записью (запуск, пауза, остановка) с помощью камеры.
- Демонстрация использования планшета(Таблица материалов)с предустановленным приложением камеры для управления записями, если это применимо.
ПРИМЕЧАНИЕ: Демонстрация включает в себя управление записями из приложения камеры, а также воспроизведение и редактирование (например, обрезку или удаление) записанных видео. Пульт дистанционного управления камерой первоначально рассматривался(Дополнительные файлы),но на практике не использовался, потому что участникам было удобно использовать камеру или планшет для запуска и остановки записей.- Покажите, как включать и выключать планшет.
- Покажите, как подключить планшет к камере с помощью приложения камеры.
- Покажите, как управлять записями из приложения камеры.
- Покажите, как просматривать записанные видео из приложения камеры.
- Покажите, как обрезать или удалить видео из приложения камеры.
- Покажите, как надеть и надеть камеру с помощью эластичного оголовья, регулируемого к голове участника.
ПРИМЕЧАНИЕ: См. рисунок 1.
Рисунок 1. Настройка носимой камеры. (A) Позиционирование эгоцентрической камеры. (B) Угол обзора с камеры. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.- Поместите камеру на лоб участника. Отрегулируйте оголовье, чтобы носить камеру удобно и стабильно.
- Обеспечьте оптимальный угол обзора камеры по отношению ко лбу.
- Попросите участников записать короткий сегмент видео, двигая руками перед собой и манипулируя объектом (например, планшетом).
- Просмотрите записанное видео и убедитесь, что две руки были хорошо видны в центральной области сцены при выполнении манипуляций.
- Практикуйте использование камеры и планшета с участниками и их опекунами, пока они не продемонстрируют мастерство.
7. Предоставление оборудования
- Дайте комплект со всем оборудованием участникам, чтобы записать свои ADL дома. В дополнение к камере и планшету, в комплект входят дополнительные батареи камеры, зарядные устройства для камеры и планшета, зарядные кабели, оголовье для камеры и печатный набор рекомендаций по использованию камеры (см. Дополнительный материал).
8. Экспериментальное устранение неполадок и последующее наблюдение
- Предоставьте контактную информацию исследователей, чтобы помочь решить препятствия во время фактических записей дома. Через неделю исследователи звонят участникам, чтобы задокументировать прогресс записи и решить любые потенциальные технические проблемы.
9. Поиск оборудования и видео
- Отбирайте все оборудование и видео от участников лично или через предоплаченные почтовые посылки.
- Убедитесь, что участники согласны поделиться всеми возвращенными видео. Участникам рекомендуется просмотреть все собранные видео, прежде чем возвращать их исследовательской группе, и удалить любые части, которыми они не хотят делиться.
- Для исследовательских исследований просмотрите возвращенные видео и проверьте, появляется ли кто-либо в видео без их согласия. Если это так, отправьте формы согласия или позвоните лицам, которые появляются в видео, чтобы получить их согласие на использование видео. Если люди недоступны, части видео, в которых они появляются, удаляются исследователями.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Демография участников и критерии включения
Для этих исследований была набрана выборка из 23 участников: 9 выживших после инсульта (6 мужчин, 3 женщины) и 14 человек с CSCI (12 мужчин, 2 женщины). Сводная демографическая и клиническая информация по набранной выборке представлена в таблице 1.
| Возраст (лет) | Продолжительность после травмы (мес.) | Этиология | Уровень травматизма | Оценка функции верхних конечностей (средняя ± SD) | |||
| Уровень травматизма | АИС | UEMS: Правая рука | UEMS: Левая рука | ||||
| cSCI (N=14) | 55.9 ± 7.1 | 56.4 ± 58.9 | 12 Травматические | С4 – С8 | А – Д | 18.1 ± 6.2 | 18.6 ± 6.4 |
| 2 Нетравматиченный | |||||||
| Ход (N=9) | 56.8 ± 19.3 | 94.4 ± 134.4 | 5 Ишемический | FMA-UE: Пораженная рука | ARAT: Пораженная рука | ||
| 4 Геморрагический | 45.6 ± 17.3 | 37.1 ± 19.1 | |||||
| АИС: Шкала обесценения ASIA; UEMS: Моторная оценка верхних конечностей | |||||||
| FMA-UE: Оценка Фугля-Мейера для верхних конечностей; ARAT: Исследование действий Arm Test | |||||||
Таблица 1. Демографическая и клиническая информация о набранных участниках.
Критериями взаимного включения для обеих групп в этих исследованиях были: 1) старше 18 лет, 2) нарушенная, но не отсутствующая функция рук, 3) отсутствие других нервно-мышечно-мышечных заболеваний, влияющих на движения верхних конечностей, 4) отсутствие деформации суставов верхних конечностей и 5) отсутствие боли при движении верхних конечностей. Дополнительные критерии включения для каждой из двух групп были следующими.
Для лиц с cSCI: 1) неврологический уровень травмы между C4 и C8 в соответствии с Международными стандартами неврологической классификации травм спинного мозга (ISNCSCI), 2) Шкала нарушений повреждения позвоночника Американской ассоциации травм позвоночника (AIS) класса A-D. 3) Травматические или нетравматические повреждения, 4) Односторонний моторный балл верхней конечности ISNCSCI (UEMS) между 10 и 23 по крайней мере для одной конечности.
Для лиц с инсультом: 1) не менее 6 месяцев после инсульта, 2) общий балл по тесту Action Research Arm Test (ARAT) более 10, 3) Монреальская когнитивная оценка (MoCA) выше 21, чтобы избежать потенциальных трудностей с пониманием и соблюдением процедур исследования.
Содержание и продолжительность записанного видео
Видео, использованные для анализа, представленные здесь, были от 22 из 23 участников. Оставшийся участник (человек с cSCI) вернул камеру без каких-либо полезных данных после того, как был вне связи с исследовательской группой в течение почти 6 месяцев и не включен в оставшуюся часть анализа. Таким образом, предложенный протокол был успешным для 95,7% участников. В среднем участники зафиксировали более 5 мероприятий. Действия, включенные в видеозаписи, включали приготовление пищи, еду, мытье посуды, физическую активность и вязание(рисунок 2). В среднем на одного участника было получено 3,11 ± 0,98 ч видео после отбрасывания сегментов, в которых присутствовали другие лица, которые не давали согласия, или где данные вообще не использовались (например, камера была оставлена записью на столе). Кроме того, среднесуточная продолжительность видеозаписи на одного участника составила 60 ± 33 минуты. Трое участников отложили записи из-за болезни. Большинство участников записали видео в соответствии с согласованными графиками, но они сообщили, что чувствуют усталость и дискомфорт при ношении камеры более 1 ч из-за ее веса и тепла на лбу. Дополнительные записи были запланированы для достижения целевой продолжительности видео 3 ч, когда это необходимо. Средний период записи, необходимый для получения 3 часов видео, составил 22,3 ± 12,9 d. Периоды записи варьировались от 12 до 69 d, считая от дня, когда участнику дали камеру, до дня, когда они ее вернули. В 4 случаях продолжительность полученных видео была ниже целевого показателя в 3 ч из-за состояния здоровья или ограничений по расписанию. Двум участникам потребовалось более 2 месяцев, чтобы записать 2 ч видео из-за семейных обязанностей. Другой участник записал почти 2 ч видео в течение двух недель, а затем решил вернуть камеру из-за планов поездки. Другой участник случайно удалил все записанное видео, и после того, как был запланирован на дополнительные записи, смог предоставить только 1 час видео из-за семейных обязанностей.
В дополнение к различиям в продолжительности, видимость рук повлияла на качество видео. Некоторые записанные действия не показывали руки четко, такие как физическая подготовка и тянущиеся к предметам в надголовных шкафах. Руки не были показаны в 3 ADL от двух участников с инсультом. Что касается физической подготовки, один участник использовал резинку для упражнений для верхних конечностей и играл в теннис на заднем дворе. Руки на видео не всегда были видны, так как движения рук были большими и быстрыми. Помимо действий, требующих движений верхних конечностей с широким диапазоном, большинство записанных ADL выполнялись в рабочем пространстве между талией и плечом, причем руки были видны на записях.
Рисунок 2. Примеры двух часто записываемых ADL из полученных видео. (A) Приготовление пищи. (B) Мытье посуды. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Требуется помощь
Шесть из двадцати двух (27%) участников нуждались в помощи исследовательской группы во время периодов записи дома. В среднем каждый звонок помощи занимал 5-10 минут. Никаких посещений на дому не было. Трудности, связанные с заменой батареи, подключением Bluetooth, подключением к Wi-Fi, просмотром и обрезкой видео на планшете и управлением записями с планшета. Для решения этих вопросов были приняты следующие стратегии:
Поскольку замена батарей может быть затруднена для людей с нарушенной функцией руки, исследователь предложил использовать зарядный кабель для подзарядки камеры. По техническим вопросам, связанным с подключением камеры к планшету (например, проблемы с Wi-Fi и Bluetooth), а также для просмотра видео на планшете, исследователи устно проводили участников через процедуры шаг за шагом. По вопросам, связанным с обрезкой видео, была оказана помощь, когда участники возвращали видео исследователям лично, чтобы избежать непреднамеренного удаления других записанных видео. В случае, если участники не могли использовать планшет для запуска и остановки записей, им было предложено использовать камеру в одиночку, нажав кнопку записи, чтобы контролировать запуск и остановку видеозаписей.
Вопросы конфиденциальности
В соответствии с предыдущими выводами21,большинство участников и членов их семей не сообщали о проблемах конфиденциальности при записи ADL дома. Один из членов семьи участника не захотел быть включенным в видео, и участник смог избежать ситуации. В общей сложности одному участнику была оказана помощь в обрезке возвращенных видео. Качественный анализ взглядов участников на сбор эгоцентрических видео дома будет представлен в другом месте, однако соображения конфиденциальности не привели к каким-либо препятствиям для сбора данных в этих исследованиях. В этом протоколе ADL были записаны в домашних условиях, чтобы избежать проблем с конфиденциальностью в общественных местах. Помимо участников, 15 прохожих (включая лиц, осуществляющих уход, и членов семьи) участников были включены в возвращенные видео и согласились на их включение в исследование. Среди 15 прохожих, включенных в видео, 6 из них не были идентифицированы, поскольку их лица не были показаны. Кроме того, около 20 минут видео от 2 членов семей участников с инсультом были отброшены, потому что части видео показывали их лица без их согласия.
Дополнительный материал. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Мы представили протокол для записи видео ADL в домашних условиях с использованием носимых камер у людей с нарушениями верхних конечностей, такими как cSCI и инсульт. Протокол является гибким и может быть целенаправленным для захвата выполнения функции руки в конкретных ADL или для удаленного отслеживания прогресса реабилитации у людей, живущих дома. Парадигма эгоцентрического зрения имеет большой потенциал для дистанционного мониторинга функции рук у людей, живущих в сообществе, и для оптимизации реабилитации после выписки людей из стационара. Несмотря на некоторые ограничения, связанные с комфортом во время длительного использования (например, более 1 ч), эгоцентрические камеры обладают значительным потенциалом для захвата деталей использования рук во время функциональных ADL и предоставления контекстуальной информации, которая не может быть получена с помощью акселерометров и I IMUs. Потенциальные применения этой технологии включают в себя использование в качестве основы для новых показателей результатов, количественно оценивающих независимое использование рук дома, а также анализ постуральной информации для выявления стратегий захвата или компенсаторных поз и информирования о планировании терапии. Хотя носимые камеры позволяют нам захватывать естественное ручное использование дома, камеры не могут записывать непрерывно в течение нескольких часов из-за ограничений времени автономной работы, хранения и комфорта, хотя быстрая эволюция носимых технологий может уменьшить эти ограничения в ближайшем будущем. Чтобы зафиксировать репрезентативные процедуры участников, несмотря на ограниченную продолжительность записи, протокол, представленный здесь, опирается на совместный процесс между исследователями и участниками для выбора соответствующего графика записи.
Благодаря данным, собранным у людей с cSCI и выживших после инсульта, мы смогли уточнить протокол и выявить подводные камни и пробелы, которые могут быть улучшены в будущих исследованиях. Например, период записи обычно занимал больше времени, чем ожидалось, две недели для получения 3 часов видеоданных. В наших исследованиях эти ситуации обычно были вызваны неожиданными событиями (например, болезнями, неожиданными поездками за город и т. Д.), Которые мешали участникам записывать видео в соответствии с запланированным графиком. В этих случаях мы оказывали поддержку участникам посредством еженедельных телефонных звонков не только для проверки хода записи, но и для устранения любых технических проблем, которые могут возникнуть из-за нечащего использования технологии. В общей сложности 15 опекунов участников были вовлечены в помощь в записи видео на дому. В дополнение к техническим вопросам, есть две общие рекомендации, которые следует принять при записи видеоданных с использованием носимых камер у лиц с нарушениями рук: 1) Подчеркивание того, когда участники должны записывать, а не то, что они должны записывать, чтобы избежать искусственной записи длительных периодов одной деятельности и увеличить разнообразие ADL. 2) Держите камеру включенной для более длительных непрерывных записей, пока это удобно, чтобы повысить эффективность записи и захватить натуралистические последовательности действий.
Этот протокол может быть использован для захвата естественной функции руки в контексте различных видов деятельности. В собранных видеороликах некоторые участники включили не только предметы первой необходимости повседневной жизни (т.е. питания), но и досуга. Предоставление участникам свободы записывать действия их повседневной жизни, а не указывать строгий список ADL, позволило нам достичь двух важных целей: во-первых, мы позаботились о том, чтобы деятельность проводилась таким же образом, как и в естественных условиях; во-вторых, мы смогли записать самые разнообразные мероприятия. Тем не менее, участники знали о присутствии камеры на их голове, и это чувство, возможно, подтолкнуло некоторых из них к записи большего количества действий, чем их обычная рутина.
Чтобы добиться эффективного и содержательного сбора видеоданных в естественных условиях жизни, мы должны были найти баланс в руководящих принципах и информации, предоставленной участникам до видеозаписей. Слишком много указаний о наиболее интересных мероприятиях для записи может привести к тому, что участники будут записывать только эти действия, тем самым не улавливая свою повседневную жизнь и выполнение естественных ADL. С другой стороны, не предоставление достаточного количества информации может вызвать путаницу у участников, которые могут не записать достаточно видео или потерять интерес к исследованию. Для решения этих проблем и поиска оптимального компромисса для успешного сбора данных необходимо провести тщательную учебную сессию с участием участников, чтобы понять их рутину и убедиться, что они четко понимают цель исследования, которое здесь сосредоточено на записи их естественных процедур, а не на сборе стандартного набора действий.
Можно выделить три ограничения предлагаемого протокола. Во-первых, люди с когнитивными проблемами могут испытывать трудности с вспоминаниями своей повседневной жизни или обучением использованию оборудования. Во-вторых, людям с низкой функцией руки может потребоваться опекун, чтобы помочь с настройкой записей дома. В-третьих, поскольку участники имеют возможность обрезать или удалять записи, возможно, что они могут удалить примеры неудачных ADL и предвзято относиться к полученным данным. Тем не менее, эта возможность становится менее вероятной из-за того, что записанные ADL регулярно выполнялись участниками, и поэтому они обычно имели установленные стратегии для успешного выполнения задач. Тщательное информирование о том, что целью использования этого протокола является захват типичной производительности ADL и что ожидаются изменения в функциях, может уменьшить желание участников сократить неудачные задачи.
Сбор видео о естественных ADL имеет важное значение для понимания функции рук людей с нарушениями рук дома. Из собранных видео исследователи и клиницисты могут увидеть типичные задачи, выполняемые дома, использование рук во время этих задач, а также позы рук и компенсационные стратегии, которые принимаются во время манипуляций с объектами. Информация, полученная из видео, ценна в реабилитации и позволяет разработать инновационные и интеллектуальные инструменты для автоматического анализа функции рук в домашних условиях. Фактически, алгоритмы компьютерного зрения были разработаны с целью количественной оценки использования руки (например, количества и продолжительности взаимодействий рука-объект для каждой руки) у людей с cSCI и инсультом 16,17,18. С постоянным совершенствованием методов компьютерного зрения для эгоцентрического анализа рук и наличием большего количества собранных видеоданных, дополнительные подробности относительно качества манипуляций с руками также могут быть получены20. В конце концов, текущий протокол и доступная технология приведут к всестороннему описанию использования рук у людей с нарушениями верхних конечностей, живущих в сообществе, с конечной целью оптимизации их восстановления и улучшения качества их жизни.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторам нечего раскрывать.
Acknowledgments
Исследования с использованием этого протокола финансировались Фондом сердца и инсульта (G-18-0020952), Фондом Крейга Х. Нильсена (542675), Советом по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады (RGPIN-2014-05498) и Министерством исследований, инноваций и науки Онтарио (ER16-12-013).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Egocentric camera | GoPro Inc., CA, USA | GoPro Hero 4 and 5 | A camera that records from a first-person angle. |
| Battery chager and batteries | GoPro Inc., CA, USA | MAX Dual Battery Charger + Battery | Extra batteries for the camera and battery charger |
| Camera charger | GoPro Inc., CA, USA | Supercharger | This charger is connected to the camera directly without disassembling the camera frame. |
| Camera frame | GoPro Inc., CA, USA | The Frame | The hinge of the camera frame can be used to adjust the angle of view of the camera. |
| Headband for the camera | GoPro Inc., CA, USA | Head Strap + QuickClip | |
| SD card | SanDisk, CA, USA | 32GB microSD | |
| Tablet | ASUSTeK Computer Inc., Taiwan | ZenPad 8.0 Z380M | The tablet is installed with the GoPro App in order to connect with the camera. |
References
- Nichols-Larsen, D. S., Clark, P., Zeringue, A., Greenspan, A., Blanton, S. Factors influencing stroke survivors' quality of life during subacute recovery. Stroke. 36 (7), 1480-1484 (2005).
- Anderson, K. D. Targeting recovery: priorities of the spinal cord-injured population. Journal of Neurotrauma. 21 (10), 1371-1383 (2004).
- Gladstone, D. J., Danells, C. J., Black, S. E. The Fugl-Meyer assessment of motor recovery after stroke: a critical review of its measurement properties. Neurorehabilitation and Neural Repair. 16 (3), 232-240 (2002).
- Barreca, S. R., Stratford, P. W., Lambert, C. L., Masters, L. M., Streiner, D. L. Test-retest reliability, validity, and sensitivity of the Chedoke arm and hand activity inventory: a new measure of upper-limb function for survivors of stroke. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 86 (8), 1616-1622 (2005).
- Uswatte, G., Taub, E., Morris, D., Vignolo, M., McCulloch, K. Reliability and validity of the upper-extremity Motor Activity Log-14 for measuring real-world arm use. Stroke. 36 (11), 2493-2496 (2005).
- Duncan, P. W., Bode, R. K., Lai, S. M., Perera, S., Antagonist, G. Rasch analysis of a new stroke-specific outcome scale: the Stroke Impact Scale. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 84 (7), 950-963 (2003).
- Marino, R. J., Shea, J. A., Stineman, M. G. The capabilities of upper extremity instrument: reliability and validity of a measure of functional limitation in tetraplegia. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 79 (12), 1512-1521 (1998).
- Hayward, K. S., et al. Exploring the role of accelerometers in the measurement of real world upper-limb use after stroke. Brain Impairment. 17 (1), 16-33 (2016).
- van der Pas, S. C., Verbunt, J. A., Breukelaar, D. E., van Woerden, R., Seelen, H. A. Assessment of arm activity using triaxial accelerometry in patients with a stroke. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 92 (9), 1437-1442 (2011).
- Oess, N. P., Wanek, J., Curt, A. Design and evaluation of a low-cost instrumented glove for hand function assessment. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 9 (1), 2 (2012).
- Friedman, N., Rowe, J. B., Reinkensmeyer, D. J., Bachman, M. The manumeter: a wearable device for monitoring daily use of the wrist and fingers. IEEE Journal of Biomedical Health Informatics. 18 (6), 1804-1812 (2014).
- Liu, X., Rajan, S., Ramasarma, N., Bonato, P., Lee, S. I. The use of a finger-worn accelerometer for monitoring of hand use in ambulatory settings. IEEE Journal of Biomedical Health Informatics. 23 (2), 599-606 (2018).
- Lee, S. I., et al. A novel upper-limb function measure derived from finger-worn sensor data collected in a free-living setting. PloS One. 14 (3), (2019).
- Rowe, J. B., et al. The variable relationship between arm and hand use: a rationale for using finger magnetometry to complement wrist accelerometry when measuring daily use of the upper extremity. 2014 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. , 4087-4090 (2014).
- Dousty, M., Zariffa, J. Tenodesis Grasp Detection in Egocentric Video. IEEE Journal of Biomedical and health. , (2020).
- Likitlersuang, J., et al. Egocentric video: a new tool for capturing hand use of individuals with spinal cord injury at home. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 16 (1), 83 (2019).
- Tsai, M. -F., Wang, R. H., Zariffa, J. Generalizability of Hand-Object Interaction Detection in Egocentric Video across Populations with Hand Impairment. 2020 42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC). , 3228-3231 (2020).
- Bandini, A., Dousty, M., Zariffa, J. A wearable vision-based system for detecting hand-object interactions in individuals with cervical spinal cord injury: First results in the home environment. 2020 42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC). , 2159-2162 (2020).
- Dousty, M., Zariffa, J. Towards Clustering Hand Grasps of Individuals with Spinal Cord Injury in Egocentric Video. 2020 42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC). , 2151-2154 (2020).
- Bandini, A., Zariffa, J. Analysis of the hands in egocentric vision: A survey. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. , (2020).
- Likitlersuang, J., Sumitro, E. R., Theventhiran, P., Kalsi-Ryan, S., Zariffa, J. Views of individuals with spinal cord injury on the use of wearable cameras to monitor upper limb function in the home and community. Journal of Spinal Cord Medicine. 40 (6), 706-714 (2017).
