التقاط استخدام اليد التمثيلي في المنزل باستخدام الفيديو الأناني في الأفراد الذين يعانون من ضعف الأطراف العليا
Summary
ويقترح بروتوكول لالتقاط وظيفة اليد الطبيعية للأفراد الذين يعانون من ضعف اليد خلال روتينحياتهم اليومية باستخدام كاميرا الأنانية. والهدف من البروتوكول هو ضمان أن تكون التسجيلات ممثلة للاستخدام اليدوي النموذجي للفرد أثناء أنشطة الحياة اليومية في المنزل.
Abstract
يمكن أن يكون لضعف وظيفة اليد بعد الإصابات العصبية تأثير كبير على الاستقلالية ونوعية الحياة. يتم إجراء معظم تقييمات الأطراف العليا الحالية شخصيا ، وهو ما لا يدل دائما على استخدام اليد في المجتمع. ويلزم اتباع نهج جديدة لالتقاط وظيفة اليد في الحياة اليومية لقياس الأثر الحقيقي لتدخلات إعادة التأهيل. وقد اقترح الفيديو الأنانية جنبا إلى جنب مع رؤية الكمبيوتر للتحليل الآلي لتقييم استخدام اليد في المنزل. ومع ذلك، هناك قيود على مدة التسجيلات المستمرة. نقدم بروتوكولا مصمما لضمان أن تكون مقاطع الفيديو التي تم الحصول عليها ممثلة للروتين اليومي مع احترام خصوصية المشاركين.
يتم اختيار جدول تسجيل تمثيلي من خلال عملية تعاونية بين الباحثين والمشاركين ، لضمان التقاط مقاطع الفيديو للمهام الطبيعية والأداء ، مع كونها مفيدة لتقييم اليد. يتم إثبات استخدام المعدات والإجراءات للمشاركين. ومن المقرر ما مجموعه 3 ساعة من تسجيلات الفيديو على مدى أسبوعين. للحد من مخاوف الخصوصية، يتمتع المشاركون بالتحكم الكامل في بدء التسجيلات وإيقافها، وفرصة تحرير مقاطع الفيديو قبل إعادتها إلى فريق البحث. يتم توفير التذكيرات، وكذلك مكالمات المساعدة والزيارات المنزلية إذا لزم الأمر.
تم اختبار البروتوكول مع 9 ناجين من السكتة الدماغية و 14 شخصا يعانون من إصابة في الحبل الشوكي العنقي. تضمنت مقاطع الفيديو التي تم الحصول عليها مجموعة متنوعة من الأنشطة، مثل إعداد الوجبات وغسل الصحون والحياكة. تم الحصول على ما متوسطه 3.11 ± 0.98 ساعة من الفيديو. وتراوحت فترات التسجيل بين 12 و69 د، بسبب المرض أو الأحداث غير المتوقعة في بعض الحالات. وقد تم الحصول على البيانات بنجاح من اثنين وعشرين مشاركا من أصل 23 مشاركا، حيث احتاج 6 مشاركين إلى المساعدة من المحققين خلال فترة التسجيل المنزلي. كان البروتوكول فعالا في جمع مقاطع الفيديو التي تحتوي على معلومات قيمة حول وظيفة اليد في المنزل بعد الإصابات العصبية.
Introduction
وظيفة اليد هو محدد للاستقلال ونوعية الحياة عبر السكان السريرية مع ضعف الأطراف العليا1،2. يعد التقاط وظيفة اليد للأفراد الذين يعانون من إعاقات اليد في المنزل أمرا حيويا لتقييم تقدم قدرتهم على تنفيذ أنشطة الحياة اليومية أثناء وبعد إعادة التأهيل. يتم إجراء معظم تقييمات الوظائف اليدوية السريرية في بيئة سريرية أو مختبرية ، بدلا من المنزل3،4. تقييمات الوظائف السريرية الحالية التي تسعى إلى التقاط التأثير على ADLs في المنزل هي استبيانات وتعتمد على التقييمات الذاتية المبلغ عنها ذاتيا5و6و7. ولا يزال التقييم الموضوعي لتقييم الأثر النهائي لإعادة التأهيل على وظيفة اليد في المنزل غير متاح.
في السنوات الأخيرة، تم تطوير العديد من التقنيات القابلة للارتداء وتنفيذها لالتقاط وظيفة الأطراف العليا في بيئات العالم الحقيقي. تستخدم أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء مثل مقاييس التسارع ووحدات قياس القصور الذاتي (IMUs) بشكل شائع لقياس حركات الأطراف العليا في الحياة اليومية. ومع ذلك، هذه الأجهزة عادة لا يميز ما إذا كانت العهود المكتشفة تنتمي إلى حركات الأطراف العليا وظيفية8،9، تعرف بأنها حركات هادفة تهدف إلى إكمال المهمة المطلوبة. على سبيل المثال، بعض أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء حساسة لوجود أرجوحات الأطراف العلوية أثناء المشي، وهي ليست حركة وظيفية للأطراف العلوية. وعلاوة على ذلك، على الرغم من أن مقاييس التسارع التي يرتديها المعصم تلتقط حركات الأطراف العلوية، إلا أنها لا تستطيع التقاط تفاصيل وظيفة اليد في بيئات العالم الحقيقي. تسمح القفازات الحسية بالتقاط معلومات أكثر تفصيلا حول التلاعب باليد10، ولكنها قد تكون مرهقة للأشخاص الذين تضعف بالفعل وظيفة اليد والإحساس. كما تم اقتراح نهج يمكن ارتداؤها لالتقاط حركات الأصابع من خلال قياس المغناطيسية أو مقاييس التسارع التي يرتديها الإصبع11،12،13، ولكن التفسير الوظيفي لتلك الحركات لا يزال يشكل تحديا14. وهكذا ، على الرغم من أن الأجهزة القابلة للارتداء المقترحة سابقا صغيرة ومريحة للاستخدام ، إلا أنها غير كافية لوصف التفاصيل والسياق الوظيفي للاستخدام اليدوي.
وقد اقترحت الكاميرات التي يمكن ارتداؤها لملء هذه الثغرات والتقاط تفاصيل وظيفة اليد خلال ADLs في المنزل لتطبيقات العودةالعصبية 15،16،17،18،19. التحليل الآلي لمقاطع الفيديو الأنانية باستخدام رؤية الكمبيوتر لديه إمكانات كبيرة لقياس وظيفة اليد في السياق ، من خلال توفير معلومات عن كل من الأيدي نفسها وحول المهام التي يتم تنفيذها في ADLs20الحقيقي. من ناحية أخرى، تقتصر مدة التسجيلات المستمرة عادة على ما يقرب من ساعة إلى 1.5 ساعة حسب اعتبارات البطارية والتخزين والراحة. هنا، ضمن هذه القيود، نقدم بروتوكول جمع الفيديو الأنانية تهدف إلى الحصول على البيانات التي تمثل كل من الحياة اليومية للفرد، فضلا عن بالمعلومات لتقييم وظيفة اليد.
Protocol
Representative Results
Discussion
قدمنا بروتوكولا لتسجيل مقاطع الفيديو الخاصة ب ADLs في المنزل باستخدام كاميرات يمكن ارتداؤها في الأفراد الذين يعانون من ضعف في الأطراف العلوية ، مثل cSCI والسكتة الدماغية. البروتوكول مرن ويمكن أن يكون موجها نحو الهدف لالتقاط أداء وظيفة اليد في ADLs محددة أو لتتبع التقدم المحرز في إعادة التأهيل ?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم تمويل الدراسات التي استخدمت هذا البروتوكول من قبل مؤسسة القلب والسكتة الدماغية (G-18-0020952)، ومؤسسة كريغ نيلسن (542675)، ومجلس بحوث العلوم الطبيعية والهندسة الكندي (RGPIN-2014-05498)، ووزارة البحوث والابتكار والعلوم، أونتاريو (ER16-12-013).
Materials
| 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. |
Referencias
- 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).
