Captura del uso representativo de la mano en el hogar utilizando video egocéntrico en individuos con discapacidad de las extremidades superiores

Resumen

Se propone un protocolo para capturar la función natural de la mano de las personas con discapacidades de las manos durante sus rutinas diarias utilizando una cámara egocéntrica. El objetivo del protocolo es garantizar que las grabaciones sean representativas del uso típico de la mano de un individuo durante las actividades de la vida diaria en el hogar.

Resumen

La función deteriorada de la mano después de lesiones neurológicas puede tener un gran impacto en la independencia y la calidad de vida. La mayoría de las evaluaciones de miembros superiores existentes se llevan a cabo en persona, lo que no siempre es indicativo del uso de las manos en la comunidad. Se requieren enfoques novedosos para capturar la función de la mano en la vida diaria para medir el verdadero impacto de las intervenciones de rehabilitación. Se ha propuesto el video egocéntrico combinado con la visión por computadora para el análisis automatizado para evaluar el uso de la mano en el hogar. Sin embargo, existen limitaciones en la duración de las grabaciones continuas. Presentamos un protocolo diseñado para garantizar que los videos obtenidos sean representativos de las rutinas diarias respetando la privacidad de los participantes.

Se selecciona un programa de grabación representativo a través de un proceso de colaboración entre los investigadores y los participantes, para garantizar que los videos capturen tareas y rendimiento naturales, al tiempo que son útiles para la evaluación manual. El uso del equipo y los procedimientos se demuestra a los participantes. Un total de 3 h de grabaciones de vídeo están programadas durante dos semanas. Para reducir las preocupaciones de privacidad, los participantes tienen control total para iniciar y detener las grabaciones, y la oportunidad de editar los videos antes de devolverlos al equipo de investigación. Se proporcionan recordatorios, así como llamadas de ayuda y visitas domiciliarias si es necesario.

El protocolo se probó con 9 sobrevivientes de accidente cerebrovascular y 14 individuos con lesión de la médula espinal cervical. Los videos obtenidos contenían una variedad de actividades, como preparación de comidas, lavado de platos y tejido. Se obtuvieron una media de 3,11 ± 0,98 h de vídeo. Los períodos de grabación variaron de 12 a 69 d, debido a una enfermedad o eventos inesperados en algunos casos. Los datos se obtuvieron con éxito de veintidós de 23 participantes, con 6 participantes que requirieron asistencia de los investigadores durante el período de registro en el hogar. El protocolo fue efectivo para recopilar videos que contenían información valiosa sobre la función de la mano en el hogar después de lesiones neurológicas.

Introducción

La función de la mano es un determinante de la independencia y la calidad de vida en las poblaciones clínicas con deficiencias de las extremidades superiores^1,2. Capturar la función de la mano de las personas con discapacidades de la mano en el hogar es vital para evaluar el progreso de su capacidad para llevar a cabo las actividades de la vida diaria (ADEL) durante y después de la rehabilitación. La mayoría de las evaluaciones clínicas de la función de la mano se llevan a cabo en un entorno clínico o de laboratorio, en lugar de en el hogar^3,4. Las evaluaciones clínicas existentes de la función de la mano que buscan capturar el impacto en las ADL en el hogar son cuestionarios y se basan en calificaciones subjetivas autoinformadas^5,6,7. Todavía no se ha disponible una evaluación objetiva para evaluar el impacto final de la rehabilitación en la función de la mano en el hogar.

En los últimos años, se han desarrollado e implementado muchas tecnologías portátiles para capturar la función de las extremidades superiores en entornos del mundo real. Los sensores portátiles, como los acelerómetros y las unidades de medición inercial (IMU), se han utilizado comúnmente para medir los movimientos de las extremidades superiores en la vida diaria. Sin embargo, estos dispositivos generalmente no distinguen si las épocas detectadas pertenecen a movimientos funcionales de las extremidades superiores^8,9, definidos como movimientos intencionales destinados a completar una tarea deseada. Por ejemplo, algunos sensores portátiles son sensibles a la presencia de oscilaciones de las extremidades superiores durante la marcha, que no es un movimiento funcional de la extremidad superior. Además, aunque los acelerómetros que se usan en la muñeca capturan los movimientos de las extremidades superiores, no pueden capturar los detalles de la función de la mano en entornos del mundo real. Los guantes sensorizados permiten capturar información más detallada sobre las manipulaciones de la mano¹⁰, pero pueden ser engorrosos para las personas cuya función y sensación de la mano ya están deterioradas. También se han propuesto enfoques portátiles para capturar los movimientos de los dedos a través de la magnetometría o los acelerómetros usados con los dedos^11,12,13,pero la interpretación funcional de esos movimientos sigue siendo un desafío¹⁴. Por lo tanto, aunque los dispositivos portátiles propuestos anteriormente son pequeños y convenientes de usar, son insuficientes para describir los detalles y el contexto funcional del uso manual.

Se han propuesto cámaras portátiles para llenar estos vacíos y capturar detalles de la función de la mano durante las ADL en el hogar para aplicaciones de neurorrehabilitación^15,16^,17,18,19. El análisis automatizado de videos egocéntricos utilizando visión por computadora tiene un potencial considerable para cuantificar la función de la mano en contexto, al proporcionar información tanto sobre las manos mismas como sobre las tareas realizadas en ADLs reales²⁰. Por otro lado, la duración de las grabaciones continuas generalmente se limita a aproximadamente 1 a 1.5 h por consideraciones de batería, almacenamiento y comodidad. Aquí, dentro de estas limitaciones, presentamos un protocolo de recopilación de video egocéntrico destinado a obtener datos que sean representativos de la vida cotidiana de un individuo, así como informativos para la evaluación de la función de la mano.

Protocolo

El estudio fue aprobado por la Junta de Ética en Investigación de la Red Universitaria de Salud. Se obtuvo el consentimiento informado firmado de cada participante antes de la inscripción en el estudio. También se obtuvo el consentimiento informado firmado de cualquier cuidador o miembro del hogar que apareciera en las grabaciones de video.

1. Verificación de la aplicabilidad del protocolo a la persona

NOTA: Este protocolo está destinado a ser aplicado a individuos con deterioro pero no completamente ausente de la función de la mano (los criterios específicos se pueden adaptar a la población y / o pregunta de interés).

1. Pregunte a los participantes si sus manos afectadas afectan su capacidad para llevar a cabo las ADL.
   NOTA: Se recomienda pedir a los participantes que den algunos ejemplos de tareas que pueden y no pueden realizar de forma independiente con sus manos afectadas.
2. Verifique que la puntuación total en la Evaluación Cognitiva de Montreal (MoCA) sea superior a 21, con el fin de evitar posibles dificultades para comprender y seguir los procedimientos del protocolo.

2. Determinación de la rutina diaria de los participantes

1. Pida a los participantes que recuerden sus rutinas diarias de las últimas dos semanas. Documente qué tareas diarias se realizan, durante cuánto tiempo y aproximadamente a qué hora.
2. En colaboración con los participantes, seleccione 3 franjas horarias de 1,5 h cada una durante las cuales grabar videos. Seleccione franjas horarias que se distribuya en diferentes días de la semana y que tienen lugar cuando las ADL que involucran las manos generalmente se llevan a cabo en secuencia.
   NOTA: Las ADL seleccionadas deben ser representativas de las actividades típicas de cada participante y ser percibidas por ellos como significativas. La programación de períodos de registro en diferentes días tiene como objetivo aumentar la variedad de ADL registradas y promover la captura de datos útiles y significativos.
   NOTA: Las franjas horarias de grabación están programadas para la eficiencia de la grabación, pero los participantes deben comprender que tienen control total de cuándo comenzar y detener las grabaciones.

3. Acuerdo sobre los horarios de grabación y el contenido de video objetivo con los participantes

1. Obtener el acuerdo de cada participante sobre los horarios de grabación, después de discutir cualquier inquietud que puedan tener.
2. Establece un objetivo de 3 h de vídeos durante dos semanas. Informar a los participantes que la insuficiencia de videos puede llevar a extender sus períodos de grabación.

4. Énfasis en la importancia de realizar ADL de forma natural

1. Indique a los participantes que se centren en capturar rutinas realistas, en lugar de especificar actividades particulares para registrar. La intención de la instrucción es disuadir a los participantes de registrar artificialmente actividades específicas en cantidades mayores de lo que es típico para ellos.

5. Notificación de posibles problemas de privacidad durante las grabaciones en casa

1. Asegúrese de que los participantes entiendan que todas las grabaciones deben tener lugar dentro de sus hogares, no en lugares públicos para evitar problemas de privacidad.
2. Dé algunos ejemplos que pueden plantear problemas de privacidad, como bañarse, vestirse / desnudarse y verificar la información confidencial. Recuerde a los participantes que estén atentos a los espejos, que pueden mostrar sus rostros en las grabaciones.
3. Sugiera a los participantes que eviten la presencia de otras personas, como familiares o cuidadores, tanto como sea posible en los videos.
   NOTA: En el contexto de los estudios de investigación, en los casos en que la presencia de otras personas es inevitable, se debe obtener el consentimiento informado de esas personas.

6. Instrucciones de la cámara y la tableta

NOTA: Si los participantes indican durante el contacto inicial que requieren asistencia del cuidador para muchas de sus necesidades diarias, se alienta al cuidador a que también asista a la visita del estudio y se capacite sobre el uso del equipo, para que luego puedan ayudar al participante.

1. Demuestre cómo usar una cámara egocéntrica(Tabla de Materiales)a los participantes.
   1. Demuestre cómo encender y apagar la cámara.
   2. Demuestre cómo controlar las grabaciones (iniciar, pausar, detener) con la cámara.
2. Demuestre cómo usar una tableta(Tabla de materiales)con la aplicación de cámara preinstalada para controlar las grabaciones, si corresponde.
   NOTA: La demostración incluye el control de las grabaciones desde la aplicación de la cámara, así como la reproducción y edición (por ejemplo, recortar o eliminar) los videos grabados. Inicialmente se consideró un control remoto de la cámara(Archivos suplementarios),pero en la práctica no se utilizó porque los participantes se sentían cómodos usando la cámara o la tableta para iniciar y detener las grabaciones.
   1. Demuestre cómo encender y apagar la tableta.
   2. Demuestre cómo conectar la tableta a la cámara a través de la aplicación de la cámara.
   3. Demuestre cómo controlar las grabaciones desde la aplicación de la cámara.
   4. Demuestre cómo revisar videos grabados desde la aplicación de la cámara.
   5. Demuestre cómo recortar o eliminar los videos de la aplicación de la cámara.
3. Demuestre cómo ponerse y desconcertar la cámara usando una diadema elástica ajustable a la cabeza del participante.
   NOTA: Consulte la Figura 1.
   
   Figura 1. Configuración de la cámara portátil.  (A) Posicionamiento de la cámara egocéntrica. (B) Ángulo de visión desde la cámara. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
   1. Coloque la cámara en la frente del participante. Ajuste la diadema para usar la cámara de manera cómoda y constante.
   2. Asegure un ángulo óptimo de la cámara con respecto a la frente.
   3. Pida a los participantes que graben un segmento corto de video mientras mueven las manos frente a ellos y manipulan un objeto (por ejemplo, la tableta).
   4. Revise el video grabado y asegúrese de que las dos manos sean claramente visibles en la región central de la escena mientras realiza tareas de manipulación.
   5. Practique el uso de la cámara y la tableta con los participantes y sus cuidadores, hasta que demuestren competencia.

7. Entrega del equipo

1. Entregue el kit con todo el equipo a los participantes para que registren sus ADL en casa. Además de la cámara y la tableta, el kit incluye baterías adicionales para la cámara, cargadores de baterías tanto para la cámara como para la tableta, cables de carga, diadema para la cámara y un conjunto impreso de pautas para usar la cámara (consulte el Material complementario).

8. Solución de problemas experimentales y seguimiento

1. Proporcione información de contacto de los investigadores para ayudar a resolver los obstáculos durante las grabaciones reales en el hogar. Después de una semana, los investigadores llaman a los participantes para documentar el progreso de la grabación y resolver cualquier posible problema técnico.

9. Recuperación de equipos y videos

1. Retirar todo el equipo y videos de los participantes en persona o a través de paquetes de correo prepago.
2. Asegúrese de que los participantes acepten compartir todos los videos devueltos. Se anima a los participantes a revisar todos los videos recopilados antes de devolverlos al equipo de investigación, y a eliminar cualquier parte que no deseen compartir.
3. Para estudios de investigación, revise los videos devueltos y verifique si alguien aparece en el video sin haber dado su consentimiento. Si es así, envíe formularios de consentimiento o llame a las personas que aparecen en los videos para obtener sus consentimientos para el uso de los videos. Si los individuos no son accesibles, las partes de los videos en los que aparecen son eliminadas por los investigadores.

Resultados

Demografía de los participantes y criterios de inclusión
Se reclutó una muestra de 23 participantes para estos estudios: 9 sobrevivientes de accidente cerebrovascular (6 hombres, 3 mujeres) y 14 individuos con cSCI (12 hombres, 2 mujeres). El resumen de la información demográfica y clínica de la muestra reclutada se informa en la Tabla 1.

Discusión

Presentamos un protocolo para grabar videos de ADL en el hogar utilizando cámaras portátiles en individuos con discapacidades de las extremidades superiores, como cSCI y accidente cerebrovascular. El protocolo es flexible y puede estar dirigido a objetivos para capturar el rendimiento de la función de la mano en ADL específicas o para rastrear el progreso de la rehabilitación de forma remota en personas que viven en el hogar. El paradigma de la visión egocéntrica tiene un gran potencial para el monitoreo remoto de...

Materiales

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.