Üst Eks uzuv bozukluğu olan Bireylerde Benmerkezci Video Kullanarak Evde Temsili El Kullanımını Yakalamak
Summary
Benmerkezci bir kamera kullanarak el bozukluğu olan bireylerin günlük rutinleri sırasında doğal el fonksiyonlarını yakalamak için bir protokol önerilmektedir. Protokolün amacı, kayıtların evde günlük yaşam aktiviteleri sırasında bireyin tipik el kullanımını temsil etmesini sağlamaktır.
Abstract
Nörolojik yaralanmalardan sonra el fonksiyonlarının bozulması bağımsızlık ve yaşam kalitesi üzerinde büyük bir etkiye sahip olabilir. Mevcut üst eks uzuv değerlendirmelerinin çoğu, toplumda her zaman el kullanımının göstergesi olmayan şahsen gerçekleştirilir. Rehabilitasyon müdahalelerinin gerçek etkisini ölçmek için günlük yaşamda el fonksiyonunu yakalamak için yeni yaklaşımlar gereklidir. Evde el kullanımını değerlendirmek için otomatik analiz için bilgisayar görüşü ile birlikte benmerkezci video önerilmiştir. Ancak, sürekli kayıtların süresiyle ilgili sınırlamalar vardır. Elde edilen videoların katılımcı gizliliğine saygı gösterirken günlük rutinleri temsil etmesini sağlamak için tasarlanmış bir protokol sunuyoruz.
Videoların el değerlendirmesi için yararlı olurken doğal görevleri ve performansı yakalamasını sağlamak için araştırmacılar ve katılımcılar arasında işbirliğine dayalı bir süreçle temsili bir kayıt programı seçilir. Ekipman ve prosedürlerin kullanımı katılımcılara gösterilmiştir. İki hafta boyunca toplam 3 saat video kaydı planlanmaktadır. Gizlilik endişelerini azaltmak için katılımcılar kayıtları başlatmak ve durdurmak için tam kontrole ve videoları araştırma ekibine iade etmeden önce düzenleme fırsatına sahiptir. Hatırlatıcıların yanı sıra yardım çağrıları ve gerekirse ev ziyaretleri sağlanmaktadır.
Protokol, 9 inmeden kurtulan ve servikal omurilik yaralanması olan 14 kişi ile test edildi. Elde edilen videolarda yemek hazırlama, bulaşık yıkama ve örgü gibi çeşitli aktiviteler yer aldı. Ortalama 3.11 ± 0.98 h video elde edildi. Kayıt süreleri, bazı durumlarda hastalık veya beklenmedik olaylar nedeniyle 12-69 d arasında değişmektedir. Veriler, 23 katılımcıdan yirmi ikisinden başarıyla elde edildi ve 6 katılımcının ev kayıt döneminde müfettişlerden yardım alması gerekiyordu. Protokol, nörolojik yaralanmalardan sonra evde el fonksiyonu hakkında değerli bilgiler içeren videoların toplanmasında etkili oldu.
Introduction
El fonksiyonu, üst eks uzuv bozukluğu olan klinik popülasyonlarda bağımsızlığın ve yaşam kalitesinin belirleyicisidir1,2. Evde el bozukluğu olan bireylerin el fonksiyonlarını yakalamak, rehabilitasyon sırasında ve sonrasında günlük yaşam (ADL) faaliyetlerini yürütme yeteneklerinin ilerlemesini değerlendirmek için hayati önem taşır. Klinik el fonksiyon değerlendirmelerinin çoğu evde değil, klinik veya laboratuvar ortamında yapılır3,4. Evde ADL’ler üzerindeki etkiyi yakalamaya çalışan mevcut klinik el fonksiyonu değerlendirmeleri anketlerdir ve öznel olarak bildirilen derecelendirmelere dayanır5,6,7. Rehabilitasyonun evde el fonksiyonu üzerindeki nihai etkisini değerlendirmek için objektif bir değerlendirme hala mevcut değildir.
Son yıllarda, gerçek dünyadaki ortamlarda üst eks uzuv fonksiyonunu yakalamak için birçok giyilebilir teknoloji geliştirilmiş ve uygulanmıştır. İvmeölçerler ve ataletsel ölçüm üniteleri (IMU’ lar) gibi giyilebilir sensörler günlük yaşamda üst ektremite hareketlerini ölçmek için yaygın olarak kullanılmıştır. Bununla birlikte, bu cihazlar genellikle tespit edilen dönemlerin işlevsel üst uzuv hareketlerine ait olup olmadığını ayırt etmez8,9, istenen bir görevi tamamlamayı amaçlayan amaçlı hareketler olarak tanımlanır. Örneğin, bazı giyilebilir sensörler yürüyüş sırasında üst eks uzuv salıncaklarının varlığına duyarlıdır, bu da üst uzvun işlevsel bir hareketi değildir. Ayrıca, bilek aşınmış ivmeölçerler üst eksüdite hareketlerini yakalamasına rağmen, gerçek dünyadaki ortamlarda el fonksiyonunun ayrıntılarını yakalayamazlar. Sensörlü eldivenler, el manipülasyonları hakkında daha ayrıntılı bilgi yakalamaya izin verir10, ancak el fonksiyonu ve hissi zaten bozulmuş insanlar için hantal olabilirler. Giyilebilir yaklaşımlar da manyetometri veya parmakla aşınmış ivmeölçerler11 , 12,13aracılığıyla parmak hareketlerini yakalamak için önerilmiştir, ancak bu hareketlerin fonksiyonel yorumu14zorlu olmaya devam etmektedir. Bu nedenle, daha önce önerilen giyilebilir cihazlar küçük ve kullanımı uygun olsa da, el kullanımının ayrıntılarını ve işlevsel bağlamını tanımlamak için yetersizdir.
Giyilebilir kameralar, nörorehabilitasyon uygulamaları için evde ADL’ler sırasında bu boşlukları doldurmak ve el fonksiyonunun ayrıntılarını yakalamak için önerilmiştir15,16,17,18,19. Bilgisayar görüşü kullanılarak benmerkezci videoların otomatik analizi, hem ellerin kendileri hem de gerçek ADL’lerde gerçekleştirilen görevler hakkında bilgi sağlayarak bağlam içinde el işlevini ölçmek için önemli bir potansiyelesahiptir. Öte yandan, sürekli kayıtların süresi genellikle pil, depolama ve konfor konularıyla yaklaşık 1 ila 1,5 saat ile sınırlıdır. Burada, bu kısıtlamalar dahilinde, hem bireyin günlük yaşamını temsil eden hem de el fonksiyonu değerlendirmesi için bilgilendirici olan verileri elde etmeyi amaçlayan benmerkezci bir video toplama protokolü sunuyoruz.
Protocol
Representative Results
Discussion
CSCI ve inme gibi üst eks uzuv bozukluğu olan bireylerde giyilebilir kameralar kullanarak ADL’lerin videolarını evde kaydetmek için bir protokol sunduk. Protokol esnektir ve belirli ADL’lerde el fonksiyonu performansını yakalamak veya evde yaşayan insanlarda rehabilitasyonun ilerlemesini uzaktan izlemek için hedefe yönelik olabilir. Benmerkezci görme paradigması, toplumda yaşayan bireylerde el fonksiyonunun uzaktan izlenmesi ve insanlar yatarak tedaviden taburcu edildikten sonra rehabilitasyonun optimize edi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu protokolün kullanılarak yapılan çalışmalar Kalp ve İnme Vakfı (G-18-0020952), Craig H. Neilsen Vakfı (542675), Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendisliği Araştırma Konseyi (RGPIN-2014-05498) ve Araştırma, Yenilik ve Bilim Bakanlığı, Ontario (ER16-12-013) tarafından finanse edilmiştir.
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. |
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).
