Name: quantified assessment of infant's gross motor abilities using a multisensor wearable
Uploaded: 2024-05-17T13:30:00
Duration: 9 min 24 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Quantified Assessment of Infant's Gross Motor Abilities Using a Multisensor Wearable at JoVE.com

עבודה זו נתמכה על ידי האקדמיה הפינית (314602, 335788, 335872, 332017, 343498), הקרן הפינית לרפואת ילדים (Lastentautien tutkimussäätiö), Aivosäätiö, קרן סיגריד יוסליוס וקרנות המחקר של בית החולים לילדים HUS / מרכז האבחון HUS.

המחקרים שבוצעו במערכת זו נבדקו על ידי ועדת האתיקה של בית החולים החדש לילדים, בית החולים האוניברסיטאי הלסינקי, ובית החולים נתן אישור לבצע את פרויקטי המחקר המתוארים במחקרים המקוריים שצוטטו בעבודה זו. התקבלה הסכמה מדעת לצלם את הילד בסרטון.
1. הכנת החליפה לסשן הקלטות
<ol><li>בחר את גודל החליפה הנכון. נכון לעכשיו, הגדלים עולים מגודל 68 ס"מ, ויש חמש אפשרויות גודל שונות (68 ס"מ, 74 ס"מ, 80 ס"מ, 86 ס"מ ו-92 ס"מ). ודאו שהחליפה מתאימה בנוחות אך בנוחות ושהילד יוכל לנוע בחופשיות ללא הפרעה.</li>
	<li>התחל את ההקלטה, כלומר, איסוף נתונים באמצעות יישום אוגר הנתונים, Maijulogger, כמתואר בקובץ משלים 1.<ol><li>בעמוד הראשון, הזן את "מספר זיהוי הנושא". מספר חיישני התנועה המשמשים בהערכה מוגדר ל- 4 כברירת מחדל, כפי שמוצג בעמוד הראשון.</li>
		<li>המשך לשלב הבא על-ידי לחיצה על החץ קדימה.</li>
	</ol></li>
	<li>צייד ארבעה חיישנים בסוללות (גרסה CR2025).</li>
	<li>שייך כל חיישן ליישום הנייד על-ידי בחירה ולחיצה על מיקום איבר ביישום וקירוב החיישן למכשיר הנייד.<ol><li>ודא שמספר החיישן הנכון מוצג ביישום.</li>
		<li>ודא רמת טעינה מספקת של הסוללה (מומלצת > 80%) על-ידי בדיקת המחוונים מתחת למספר החיישן. הערה: החלף את סוללות החיישן, במידת הצורך, על-ידי הרמת הכיסוי האחורי.</li>
	</ol></li>
	<li>תקן כל חיישן באמצעות תושבות ההצמדה בכיס השרוול הנכון.<ol><li>ודא שהחיישנים מכוונים נכון.</li>
		<li>עיין תמיד במדריך למשתמש העדכני ביותר לקבלת פרטים. כיוון שגוי יוביל לנתונים שאינם שמישים.</li>
	</ol></li>
	<li>המשך לבדוק את התאמת החיישן הנכונה על-ידי לחיצה על החץ קדימה ביישום.<ol><li>נערו את החיישנים בזה אחר זה ובדקו את היישום כדי לראות שהמחוון הנכון מתנועע.</li>
	</ol></li>
	<li>לאחר השלמת הבדיקות, המשך לדף הפתיחה על-ידי הקשה על החץ קדימה. הערה: במידת הצורך, ניתן להגדיר את משך ההקלטה (hh:mm) באופן ידני על ידי לחיצה על כפתור ההגדרות בתחילת כל הקלטה.<ol><li>לחץ על תקליט כפתור כדי להתחיל את ההקלטה. המתן עד שהחיישנים יהיו מוכנים לפני שתלביש את החליפה על התינוק (זה עשוי לקחת כמה דקות).</li>
	</ol></li>
	<li>עבור הקלטות ביתיות ללא פיקוח, הגדר את נעילת המסך למכשיר הנייד כדי למנוע את הפעלתו ההורית וארז את החליפה למסירה לנמען.<ol><li>השתמש בשליח או בשירות דומה כדי למסור את החליפה לנמען מיד לאחר הכנתה.</li>
	</ol></li>
</ol>2. הכנה והלבשה של התינוק להקלטה
<ol><li>יש לוודא שהתינוק יונק (כלומר, מוזן ומחליף חיתולים) ומרגיש בטוח ונוח לזמן משחק טבעי וספונטני.<ol><li>הסירו את החליפה מאוחר יותר להחלפת חיתול, במידת הצורך.</li>
	</ol></li>
	<li>הלבישו את החליפה על התינוק כפי שנעשה עם סרבל רגיל.<ol><li>בדקו שכיסי החיישן פונים החוצה (כלומר, הרחק מקו האמצע של הגוף במקום להסתובב לכיוון החלק הקדמי או האחורי של התינוק).</li>
	</ol></li>
	<li>בדקו שהחליפה מתאימה היטב לגפיים בכל מיקום של החיישן.<ol><li>כוונן את הרצועות ליד הכיסים כדי להדק את החיישן על הגפה, במידת הצורך. הערה: ניתן גם להוסיף בגדים מתחת לחליפה או תחבושות כדי להדק את החיישנים במקרה שהגפיים דקות מדי להידוק מספיק עם הרצועות.</li>
	</ol></li>
</ol>3. סשן הקלטה
<ol><li>שמור את המכשיר הנייד בקרבת התינוק כדי להבטיח העברת נתונים אמינה דרך חיבור Bluetooth (כלומר, באותו חדר או בטווח של 10 מ 'אם מקליטים בשטח פתוח) בעת הקלטה עם הזרמת נתונים ישירה.<ol><li>במידת הצורך, שמור את המכשיר הנייד בתיק, כגון שרוול של מחשב לוח, לטיפול קל ובטוח יותר. פרוטוקול Bluetooth ינסה להתחבר מחדש אם חיבור ה- BLE אובד. הערה: לא מומלץ להשהות ולאחר מכן להמשיך את ההקלטה מכיוון שהיא עלולה לשבש את הסנכרון בין חיישנים או את שלמות הזמן של הנתונים המוקלטים, כמו גם אתה עלול לאבד את חיבור ה- BLE. במקרים כאלה, האפשרות היחידה היא לכבות את היישום ולהתחיל את ההקלטה מחדש.</li>
	</ol></li>
	<li>סדרו את הסביבה כדי להקל על המשחק עם צעצועים וחפצים אחרים ועודדו את התינוק לנוע בחופשיות. לדוגמה, פנו מקום לתנועה או הניחו מחצלת על הקרקע כדי לעודד את התינוק לזוז כשהוא רואה צעצועים המתאימים לגילו. המטרה היא לתעד את התנועה הטבעית של התינוק.<ol><li>ודאו שהתינוק מרגיש נוח ובטוח מספיק כדי לעסוק במשחק ספונטני מבלי לחוות חרדה בגלל אנשים חדשים או מקומות לא מוכרים.</li>
	</ol></li>
	<li>הקלט לפחות שעה אחת של משחק חופשי או כל עוד תרצה על ידי שאלות המחקר. ניתן לשלב תקופות משחק/תנועה מרובות מאוחר יותר במהלך הניתוח.</li>
	<li>אם נדרש על ידי פרוטוקול המחקר הספציפי, רשום הערות נוספות כדי להקל על בדיקה מפורטת של תוצאות בודדות. השתמש בביאורים מסונכרנים בזמן אמת ביישום אוגר הנתונים כטקסט חופשי, הקלטות שמע או הקלטות וידאו.</li>
	<li>עבור הקלטות ביתיות ללא פיקוח, הגדר את ההקלטה להפסקה אוטומטית (כלומר, הגדר את משך הזמן (hh:mm) של ההקלטה באופן ידני על ידי לחיצה על כפתור הגדרות ).</li>
	<li>בהגדרות מפוקחות, סיים את ההקלטה על ידי לחיצה על תפסיק כפתור ביישום.</li>
	<li>הסירו את החליפה וארזו אותה לקראת החזרתה למעבדה.</li>
	<li>כבסו את החליפה לאחר כל הקלטה לאחר הסרת החיישנים מכיסי החליפה. במידת האפשר, יש להשתמש בדטרגנטים, כולל הובלת לחות המכוונת לחומרים סינתטיים11.<ol><li>בדקו את החליפה ויזואלית לאחר הכביסה לאיתור פגמים מכניים לפני אחסונם לשימוש על הילד הבא.</li>
	</ol></li>
</ol>4. ניתוח מבוסס ענן: העלאת נתונים גולמיים והורדת תוצאות
<ol><li>לחץ על הקובץ המוקלט בתצוגת מסד הנתונים של היישום ולאחר מכן לחץ על ייצוא ל- Babacloud, אשר פותח את דף הבית של הענן החישובי (https://babacloud.fi/) באמצעות דפדפן האינטרנט במכשיר הנייד (קובץ משלים 2).</li>
	<li>הזן שם משתמש וסיסמה בדף ההתחברות. במידת הצורך, בקש אישורים חדשים מכתובת הדוא"ל שסופקה בדף הבית של Babacloud.</li>
	<li>בחר את הקובץ המוקלט להעלאה. לאחר מכן, בחר מספר זיהוי עבור הנושא והוסף את המידע הנדרש כפי שמצוין על ידי זרימת העבודה של Babacloud. אם רלוונטי למקרה, הזן גם את גיל הנושא או מידע אחר (לדוגמה, זמן משחק) כדי "הוסף תווית קובץ גולמי נוספת". לבסוף, שמור את הפעלת ההעלאה על ידי לחיצה על להציל לחצן. הערה: כברירת מחדל, יישום אוגר הנתונים ייצור קובץ מכווץ מנתוני התנועה כדי לאפשר העברת נתונים קלה ומהירה יותר באוויר באמצעות Wi-Fi או רשת סלולרית. ממשק Babacloud ידרוש אישורים שניתן להשיג לפי ההוראות בדף האינטרנט שלהם. ניתן גם להעביר את הנתונים הגולמיים המוקלטים ישירות מהטלפון למכשיר אחר לצורך ניתוח מותאם אישית. ודא שנתונים מיותרים מזיכרון המכשיר הנייד נמחקים כדי למנוע בלבול בין הפעלות הקלטה. הפעלות ההקלטה ממוקמות באופן אוטומטי בתיקיות משלהן, הנקראות עם חותמות הזמן המתאימות שלהן.</li>
	<li>הורד את החבילה המכווצת של פלטי ניתוח משרת הענן באמצעות מכשיר נייד או דפדפן אינטרנט במחשב. לחץ על מזהה הנושא הנכון ולאחר מכן בחר את הקישור לניתוח הרצוי, אשר פותח באופן אוטומטי את הורדת הקובץ. הערה: בחבילת התוצאות המכווצת, ניתן למצוא את שני הפריטים הבאים: מטריצת תוצאות מפורטת, הנותנת את כל הסיווגים שנייה אחר שנייה עבור יציבה, תנועה, נשיאת תינוק וזמן משחק חופשי (איור 2A, קובץ משלים 3). דוחות גרפיים הנותנים סקירה כללית של מפגש המחקר (קובץ משלים 4).</li>
</ol>

<ol>
	<li>Adolph, K. E., Hoch, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+development:+Embodied,+embedded,+enculturated,+and+enabling.">Motor development: Embodied, embedded, enculturated, and enabling.</a> Annual Review of Psychology. 70, 141-164 (2022).</li><li>Masten, A. S., Cicchetti, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+cascades+[Editorial].">Developmental cascades [Editorial].</a> Development and Psychopathology. 22 (3), 491-495 (2010).</li><li>Piek, J. P., Dawson, L., Smith, L. M., Gasson, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+early+fine+and+gross+motor+development+on+later+motor+and+cognitive+ability.">The role of early fine and gross motor development on later motor and cognitive ability.</a> Human Movement Science. 27 (5), 668-681 (2007).</li><li>Adolph, K. E., Franchak, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+development+of+motor+behavior.">The development of motor behavior.</a> WIREs Cognitive Science. 8, e1430 (2017).</li><li>Adolph, K. E., Hoch, J. E., Cole, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+(of+Walking):+15+Suggestions.">Development (of Walking): 15 Suggestions.</a> Trends in Cognitive Science. 22 (8), 699-711 (2019).</li><li>Wijnhoven, T. M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+gross+motor+development+in+the+WHO+multicentre+growth+reference+study.">Assessment of gross motor development in the WHO multicentre growth reference study.</a> Food and Nutrition Bulletin. 25, (2004).</li><li>Uusitalo, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hammersmith+infant+neurological+examination+and+long-term+cognitive+outcome+in+children+born+very+preterm.">Hammersmith infant neurological examination and long-term cognitive outcome in children born very preterm.</a> Developmental Medicine and Child Neurology. 63, 947-953 (2021).</li><li>Romeo, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hammersmith+infant+neurological+examination+for+infants+born+preterm:+predicting+outcomes+other+than+cerebral+palsy.">Hammersmith infant neurological examination for infants born preterm: predicting outcomes other than cerebral palsy.</a> Developmental Medicine &amp; Child Neurology. 63, 939-946 (2021).</li><li>De Kegel, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+reference+values+must+be+established+for+the+Alberta+Infant+Motor+Scales+for+accurate+identification+of+infants+at+risk+for+motor+developmental+delay+in+Flanders.">New reference values must be established for the Alberta Infant Motor Scales for accurate identification of infants at risk for motor developmental delay in Flanders.</a> Child: Care, Health and Development. 39 (2), 260-267 (2013).</li><li>Airaksinen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intelligent+wearable+allows+out-of-the-lab+tracking+of+developing+motor+abilities+in+infants.">Intelligent wearable allows out-of-the-lab tracking of developing motor abilities in infants.</a> Communications Medicine. 2, 69 (2022).</li><li>Airaksinen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automatic+posture+and+movement+tracking+of+infants+with+wearable+movement+sensors.">Automatic posture and movement tracking of infants with wearable movement sensors.</a> Scientific Reports. 10, 169 (2020).</li><li>Airaksinen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Charting+infants'+motor+development+at+home+using+a+wearable+system:+validation+and+comparison+to+physical+growth+charts.">Charting infants' motor development at home using a wearable system: validation and comparison to physical growth charts.</a> eBioMedicine. 92, 104591 (2023).</li><li>Hewitt, L., Kerr, E., Stanley, R. M., Okely, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tummy+time+and+infant+health+outcomes:+a+systematic+review.">Tummy time and infant health outcomes: a systematic review.</a> Pediatrics. 145, e20192168 (2020).</li><li>Pascal, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+outcome+after+perinatal+stroke+and+early+prediction+of+unilateral+spastic+cerebral+palsy.">Motor outcome after perinatal stroke and early prediction of unilateral spastic cerebral palsy.</a> European Journal of Paediatric Neurology. 29, 54-61 (2020).</li><li>Tabard-Foug&#232;re, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Are+clinical+impairments+related+to+kinematic+gait+variability+in+children+and+young+adults+with+cerebral+palsy.">Are clinical impairments related to kinematic gait variability in children and young adults with cerebral palsy.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 16, 816088 (2022).</li><li>Fish, L. A., Jones, E. J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+survey+on+the+attitudes+of+parents+with+young+children+on+in-home+monitoring+technologies+and+study+designs+for+infant+research.">A survey on the attitudes of parents with young children on in-home monitoring technologies and study designs for infant research.</a> PLOS One. 16, e0245793 (2021).</li><li>Porciuncula, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wearable+movement+sensors+for+rehabilitation:+a+focused+review+of+technological+and+clinical+advances.">Wearable movement sensors for rehabilitation: a focused review of technological and clinical advances.</a> Physical Medicine &amp; Rehabilitation. 10 (9), S220-S232 (2018).</li></ol>

E.I. הוא מייסד חברת Planno Oy המייעצת בתחום הנדסת טקסטיל. למחברים אחרים אין אינטרסים רלוונטיים לחשיפה.

הערכה מכומתת ומעקב התפתחותי אחר הביצועים המוטוריים של תינוקות באמצעות פתרון לביש, כגון MAIJU, היא פשוטה מבחינה טכנית ללמידה ולביצוע, וניתן ליישם אותה בקלות בתחום הבריאות או במחקר קליני10,11,12. בהשוואה לשיטות הערכה מוטוריות אחרות הקיימות, סוג זה של רישום ביתי של הפעילות המוטורית הספונטנית של תינוקות משפר את התוקף האקולוגי של ההערכה. יתר על כן, הוא מספק ניתוח מכומת, שקוף ואוטומטי לחלוטין של הביצועים המוטוריים של תינוקות. והכי חשוב, המדדים המשמשים בניתוח הם אינטואיטיביים וניתנים להסבר, מה שמאפשר השוואה קלה שלהם עם הערכות קליניות ומחקריות אחרות, כגון גורמים סביבתיים, התפתחות קוגניטיבית או הערכות פסיכו-סוציאליות. הערכה הוליסטית של התפתחות מוטורית מספקת דיוק המשתווה היטב למדדי הצמיחה הגופנית הקונבנציונליים12.
שלבים קריטיים בפרוטוקול כוללים הכנה קפדנית של החליפה לבישה. בעת הכנה להקלטה, בחירת המידה הנכונה לחליפה היא קריטית, מכיוון שחיבורי החיישנים בשרוולים וברגליים נדרשים לשבת בחוזקה כדי לקבל רישום אמין של תנועות הגוף. כמו כן, עבור הקלטה מוצלחת, חיוני למקם את החיישנים בכיסים עם כיוון נכון, כפי שמצוין בפרוטוקול. תושבות החיישן לא יאפשרו לחיישנים להסתובב במהלך ההקלטה. עם זאת, החיישן המכוון באופן שגוי רושם נתונים שקשה, אם לא בלתי אפשרי, לתקן לאחר מכן. יש לעודד את התינוק לנוע באופן חופשי ועצמאי במהלך ההקלטה. אורך ההקלטה עשוי להשתנות בהתאם לשאלות המחקר הנתונות. תקופות התנועה הספונטניות המרובות משולבות כדי לצבור מספיק תנועה ספונטנית לכל סשן הקלטה.
הפעולה הגמישה והמעשית של הפתרון הלביש של MAIJU מאפשרת את השימוש בו בהקשרים משתנים הן בסביבה מפוקחת והן בסביבה לא מפוקחת, כגון מעבדות מחקר או בתים. תוצאות עדכניות מהניסויים הקליניים שלנו מראות כי הקלטות ללא פיקוח מלא המבוצעות בבית עשויות לספק תוצאות דומות להקלטות הנעשות תחת פיקוח מלא או חלקי12. עם זאת, ההתנהגות המוטורית הספונטנית של הילד מושפעת באופן פוטנציאלי ממספר גורמים, כגון הסביבה (למשל, משחק בחוץ לעומת בתוך הבית, פריסת החלל, רהיטים וצעצועים), רמת הערנות של הילד ומעורבות ההורים במהלך ההקלטה הביתית. כאשר ההקלטות מבוצעות בבית ללא השגחה, חשוב לעודד את הילד לשחק באופן ספונטני, כלומר לשחק או לנוע באופן עצמאי, מבלי שמישהו אחר יסחוב או יחזיק את הילד במידת הצורך, ולשמור את הטלפון הנייד המוקלט בטווח Bluetooth (באותו חדר)10. רוב מצבי פתרון הבעיות הנוכחיים שלנו במהלך ההקלטות נגרמים כתוצאה מאובדן חיבור Bluetooth. ההתקדמות העתידית הקרובה בטכנולוגיית החיישנים תשפר את קישוריות הבלוטות', וההשקה הקרובה של זיכרון חיישן גדול יותר תאפשר הקלטה לא מקוונת על ידי אחסון נתוני תנועה ישירות בזיכרון החיישן.
הקלטות מחוץ לבית החולים עם פתרון לביש מסוג זה ניתנות להרחבה בקלות והן עשויות לשפר את בטיחות התינוקות, למשל, על ידי הפעלת ניטור מרחוק בנסיבות כגון מגיפה. האלגוריתמים המסווגים הנוכחיים שלנו אומנו לזהות באופן ספציפי את היכולות המוטוריות, התנוחות והתנועות הנתונות שמוצגות בסכמת תיאור התנועתיות (איור 2A). תופעות אלו זוהו כאופייניות לתנועת תינוקות בשנתיים הראשונות לחיים. סוגים אחרים של תנועות או תנוחות הנראים אצל ילדים גדולים יותר, כגון ריצה או קפיצה, ידרשו סכמות תיאור תנועה מותאמות ואלגוריתמים מתאימים כדי להיות מאומנים כדי לזהות אותם. ניתוח תלוי הקשר יציבה הוא גישה פורייה שבה הפעילות המוטורית של התינוק מנותחת בנפרד בתנוחות שונות כדי לתמוך בלמידה, למשל, קורלציות התפתחותיות של התנהגות התינוק 5,6,7,8,9,13. לחלופין, ניתוח תנועה תלוי הקשר יכול גם לתמוך בהערכת אסימטריה בתפקוד המוטורי בעת ניבוי התפתחות שיתוק מוחין חד צדדי 10,12,14,15. יתר על כן, הערכת יכולות מוטוריות עם מערכת MAIJU עשויה להיות משולבת עם שיטות מחקר אחרות, כגון מעקב עיניים, הדמיה או הקלטת וידאו, כדי לספק נתונים רב-מודאליים, המשתרעים על פני סוגים והקשרים שונים. נתונים רב-מודאליים עשויים להיות שימושיים, למשל, בהערכת ההשפעות של אינטראקציה חברתית או היעילות של התערבות טיפולית.
להצלחתן של טכנולוגיות לבישות חדשניות בסביבות ניטור חוץ-אשפוזיות עם תינוקות, יש לטפל במגבלות, אתגרים וחששות אתיים מסוימים. צינורות הניתוח שלנו הוכשרו ואומתו באמצעות תינוקות המתפתחים בדרך כלל בפינלנד 10,11,12. תוצרי הניתוח הגולמי עם תנוחות ותנועות טהורות צריכים להיות אוניברסליים. עם זאת, מסלולי ההתפתחות שלהם עשויים לדרוש התאמות עבור תרבויות מגוונות ומיקומים גיאוגרפיים. על פי משוב ההורים לגבי מכשירים לבישים, הם נתפסים בחיוב בשל ידידותיות לתינוקות16. עם זאת, הורים עשויים להעלות חששות בנוגע לפרטיות, גישה לנתונים והיבטים מעשיים של המשפחה (למשל, מטפלים מרובים, מבקרים ולוחות זמנים משתנים). תלות בחיי הסוללה של החיישנים והטלפון המקליט יכולה להיחשב כמגבלה של השיטה. מניסיוננו, דגם הסוללה (CR2025) מחזיק מעמד בדרך כלל יום שלם (12-24 שעות) בעת שימוש בהזרמת נתונים רציפה. יש לציין כי הדבר תלוי הן במותג הסוללה והן בחוזק חיבור ה- Bluetooth הדרוש להעברת נתונים אלחוטית, המשתנה ללא הרף כדי למקסם את העברת הנתונים בסביבת ההקלטה. לדוגמה, מרחק רב בין התינוק לטלפון או קיר ביניהם יתאימו את חיבור הבלוטות' לצריכת סוללה גבוהה משמעותית. יש לציין כי הסוללות של רוב המכשירים הניידים מתרוקנות גם הן בערך באותו זמן אם משתמשים בהזרמת Bluetooth רציפה. בפועל, הזרמת הנתונים הרציפה המשמשת כיום באמצעות חיבור Bluetooth מרמזת כי הן החיישנים והן המכשירים הניידים זקוקים לטעינה / החלפת סוללה יומית. הצגתם בעתיד הקרוב של חיישנים בעלי קיבולת זיכרון גדולה יותר תאפשר אחסון נתונים בזיכרון החיישן, ותתמוך ביותר משבוע של הקלטה רציפה. זה יבטל את הצורך בהזרמת Bluetooth צורכת חשמל, כמו גם נשיאת הטלפון בטווח Bluetooth שעשוי להיתפס כמגביל במצבי הקלטה וחשוף לטעויות אנוש.
באופן כללי, מעקב אחר התפתחות עצבית מוקדמת דורש שיטות רגישות לשונות נוירו-התנהגותית טבעית. התפתחות מוטורית גסה היא תהליך מורכב המורכב משינויים בסדר ובתזמון, הן ברמה האישית והן ברמה התרבותית4. זיהוי התפתחות מוטורית לא טיפוסית יעיל בזיהוי תינוקות בסיכון למגוון רחב של הפרעות נוירו-התפתחותיות. סוללות בדיקה מסורתיות עם הערכות נוירו-התפתחותיות סטנדרטיות מבוצעות בסביבות מבוקרות, כגון בתי חולים, והן סובייקטיביות לפחות חלקית 7,8,9. ההתקדמות הנוכחית בטכנולוגיית חיישנים וניתוח אותות אפשרה הקלטות של היכולת המוטורית הספונטנית של תינוקות לאורך תקופות ממושכות בסביבה חוץ-אשפוזית וכימות של ההתנהגות המוטורית בדיוק דומה לצופים אנושיים 10,11,12. טכנולוגיה לבישה חדשנית מציעה שיטות אוטומטיות וניתנות להרחבה לניטור תנועה ויעילות התערבות טיפולית בתינוקות באופן תקף ואובייקטיבי מבחינה אקולוגית. יתר על כן, המדד הנוירו-התפתחותי החדש Baba Infant Motor Score (BIMS) מאפשר להעריך את בשלות היכולת המוטורית של תינוקות על ידי מעקב פרטני אחר התפתחות עצבית10,12. ניתן להשתמש בו במגוון יישומים עתידיים, כגון פיתוח תרשימי גדילה מוטוריים לתינוקות12. על ידי אימון המסווגים האוטומטיים לתנועתיות ספציפיות אחרות (למשל, עבור ילדים גדולים יותר או מבוגרים) עם סוגים שונים של סכמות ואלגוריתמים של תיאור תנועה, חיישני התנועה הלבישים הם בעלי פוטנציאל ליישומים קליניים, כגון הפרעות תנועה או מעקב אחר ההשפעות של התערבויות טיפוליות ללא קשר לשלב ההתפתחותי של הפרט17. כיום, עם זאת, יש לראות זאת כמתודולוגיה מחקרית שאין להשתמש בה כדי ליידע אבחון קליני או מטרות טיפול.

התפתחות מוטורית גסה מוקדמת חיונית לביצועים נוירו-קוגניטיביים ברמה גבוהה יותר, המתגלים מאוחר יותר על ידי תמיכה בחקר הסביבה על ידי תינוקות. לכן, לרופאים ולחוקרים כאחד יש עניין רב בהערכת התפתחות מוטורית גולמית מוקדמת 1,2,3. כדי לספק תמיכה לרפואה מבוססת ראיות או למחקרים מדעיים, חיוני שההערכות המוטוריות הגסות יהיו כמותיות, אמינות, אובייקטיביות ותקפות מבחינה אקולוגית. עם זאת, קיים מחסור בשיטות כאלה הזמינות למחקר קליני או מדעי בסיסי.
התפתחות מוטורית גסה מוקדמת טיפוסית מתקדמת באמצעות רצף צפוי של מיומנויות חדשות שנרכשו. הם נצפים בדרך כלל אצל תינוקות כמגיעים לאבני דרך מוטוריות דיסקרטיות4, כאשר עמידה והליכה נחשבות לעתים קרובות לציוני דרך משמעותיים בדרך לרפרטואר התנהגותי מורכב יותר5. בנוסף לתצפית ישירה או סקרי הורים על אבני דרך מוטוריות, פותחו מספר סוללות סטנדרטיות בשימוש נרחב 6,7,8,9 לביצוע הערכות תינוקות בסביבת מעבדה או בית חולים. עם זאת, הערכות אלה סובלות מסייגים רבים: הן זקוקות למומחיות משמעותית מאנשי מקצוע מיומנים, הן סובייקטיביות וקטגוריאליות בחלקן, והן מעריכות את ביצועי התינוקות בסביבה (בית חולים או מעבדה) שאינה טבעית מנקודת מבטו של התינוק.
תיעוד הפעילות המוטורית הספונטנית של תינוקות לאורך זמן רב יותר בסביבה הטבעית, כגון בביתם, מאפשר מדדים רלוונטיים יותר של יכולות מוטוריות. בשיטה אפשרית אחת כזו, ההערכה מבוצעת עבור הרצף המלא של התפתחות היכולת המוטורית של התינוק משכיבה להליכה שוטפת עם מערכת לבישה, כגון MAIJU wearable (הערכה מוטורית של תינוקות עם JUmpsuit) 10,11,12. המערכת הלבישה של MAIJU (איור 1) כוללת בגד טקסטיל לכל הגוף המצויד בחיישני תנועה כדי לאפשר הערכות והקלטות מחוץ לבית החולים/מעבדה ללא פיקוח המנותחות באמצעות צינור אוטומטי, ומספקות הערכה שנייה אחר שנייה של דפוסי יציבה ותנועה. ניתן להשתמש בזיהויים אלגוריתמיים אלה עבור כל תנוחה וסוג תנועה בנפרד, או לשלב אותם להערכה הוליסטית של הרמה המתמטית של היכולות המוטוריות של התינוק. ביטוי ללא יחידה שפורסם לאחרונה למדד כזה של בשלות מוטורית הוא BIMS (Baba Infant Motor Score)10,12.
מאמר זה יתאר את הערכת הביצועים המוטוריים הגסים של תינוקות באמצעות חליפה לבישה מרובת חיישנים; הרציונל, הביצועים המעשיים, צינור הניתוח ונקודות מבט עתידיות פוטנציאליות לשימוש במדדים שניתן להשיג מצינור הניתוח האוטומטי הזמין להקלטות עם10,11,12 לביש רב-חיישנים. השיטה מתאימה לכימות מפורט של פעילות מוטורית גסה ספונטנית בכל התינוקות המפגינים יכולות מוטוריות בין שכיבה להליכה שוטפת.
המערכת הלבישה מרובת החיישנים מורכבת משלושה רכיבים: 1) הבגד הכולל של כל הגוף המצויד בארבעה חיישני תנועה, 2) מכשיר נייד המשתמש ביישום iOS שנבנה בהתאמה אישית, ו-3) צינור ניתוח מבוסס ענן (Babacloud שאת האישורים עבורו ניתן לקבל מהמחברים)11. חיישני יחידת המדידה האינרציאלית (IMU) העמידים למים מזרימים נתונים מסונכרנים (מד תאוצה וג'ירוסקופ 3 צירים) בתדר דגימה של 13-52 הרץ לטלפון נייד באמצעות חיבור Bluetooth באנרגיה נמוכה. הנתונים מאוחסנים בתחילה בזיכרון של (החיישן או) המכשיר הנייד, ולאחר מכן ניתוח לא מקוון בשרת הענן לאחר הפסקת ההקלטה.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>iOS device (version 16.5 or higher)</td>
			<td>Apple</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MAIJU jumpsuit</td>
			<td>Planno Ltd</td>
			<td>n/a</td>
			<td>customized for purpose</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Maijulogger (mobile application) and sensor firmware</td>
			<td>BABA Center (www.babacenter.fi), Kaasa solutions GmbH</td>
			<td>n/a</td>
			<td>constructed by Kaasa Solutions, distributed by Baba Center</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Movesense movement sensor</td>
			<td>Movesense (www.movesense.com)</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quantified assessment of infant's gross motor abilities using a multisensor wearable

פיתוח שיטות אובייקטיביות וכמותיות להערכה מוטורית גסה מוקדמת חיוני להבנה טובה יותר של התפתחות עצבית ולתמיכה בהתערבויות טיפוליות מוקדמות. כאן, אנו מציגים שיטה לכימות ביצועים מוטוריים גולמיים באמצעות מכשיר לביש רב-חיישנים, MAIJU (הערכת תנועתיות של תינוקות עם חליפת JUmpsuit), המציע הערכה אוטומטית, ניתנת להרחבה, כמותית ואובייקטיבית באמצעות צינור מבוסס ענן אוטומטי לחלוטין. חליפה לבישה זו מצוידת בארבעה חיישני תנועה המתעדים נתונים מסונכרנים לטלפון נייד באמצעות חיבור Bluetooth חסכוני באנרגיה. ניתוח לא מקוון בשרת הענן מפיק תוצאות מנותחות במלואן תוך דקות עבור כל הקלטה. תוצאות אלה כוללות דו"ח גרפי של סשן ההקלטה ומטריצת תוצאות מפורטת הנותנת סיווגים של שנייה אחר שנייה עבור יציבה, תנועה, נשיאת תינוק וזמן משחק חופשי. התוצאות האחרונות שלנו מראות את הסגולה של הערכה מוטורית מכומתת כזו המספקת שיטה יעילה פוטנציאלית להבחנה בין שינויים בהתפתחות המוטורית הגסה של התינוק.

השיטה המוצגת מכמתת את הביצועים המוטוריים הגסים של תינוקות על ידי סיווג סוגי התנוחות והתנועות עבור כל שנייה בסשן ההקלטה. לכן, חבילת התוצאות מצינור הניתוח האוטומטי כוללת מטריצת סיווג מלאה (קובץ משלים 3) וסיכום גרפי (קובץ משלים 4) מכל הפעלת ההקלטה. בהתאם לשאלת המחקר המדויקת, ניתן לבדוק תוצאות אלה ברמות שונות.
בדיקת תוצאות שימשה לפיתוח ותיקוף של שיטה זו. להלן נציג ארבע רמות של בדיקת תוצאות המשמשות לפיתוח ותיקוף של מתודולוגיה זו. קובץ משלים 5 מציג דוגמאות מייצגות של ניסויי התיקוף המרכזיים שפורסמו בעבר בפירוט מלא 10,11,12.
ראשית, האלגוריתמים האוטומטיים שאומנו לזיהוי תנועה ויציבה אומתו מול תצפיות אנושיות ברמה שנייה אחר שנייה על התנהגות התנועה של תינוקות. השתמשנו בכמה מומחים שהוכשרו במקביל שסקרו באופן עיוור את הקלטות הווידאו המסונכרנות עם ההקלטות הלבישות. כל קטגוריות היציבה והתנועה השונות הושוו בנפרד לביאורים האנושיים הבודדים, ומצאנו הסכמה גבוהה מאוד בין האלגוריתם לאדם עבור תנוחות (קאפה ממוצע 0.93); נמצאה הסכמה מהותית לקטגוריות התנועה (תת-קטגוריה ספציפית קאפה לרוב בטווח של 60-80%). ראה קובץ משלים 5A לדוגמה מטריצת בלבול10. כמו כן, רמות הסכם interrater הוערכו כדי לאשר כי האלגוריתמים מתפקדים בערך ברמה שוות ערך לבני אדם10,11.
שנית, הערכנו עד כמה הכימות מבוסס המסווג של קטגוריות התנועה והיציבה יתאים לכימות המתאים מהביאורים האנושיים ברמה השנייה. תרשימי פיזור לדוגמה המוצגים בקובץ משלים 5B10 מראים כי למספר קטגוריות מפתח יש התאמה כמעט מושלמת (מקדם מתאם >0.96) בין כימות חזותי אלגוריתמי לכימות חזותי אנושי. זה תומך ישירות ברעיון שהתפלגויות ספציפיות לגיל של כימות תנועתיות (איור 3A,B) אמינות12.
שלישית, הרעיון של הערכה הוליסטית של בשלות מוטורית קיבל תוקף על ידי אימון חיזוי גיל התפתחותי מכמויות התנועה המשולבות (ראה לעיל) אשר היו בקורלציה קרובה מאוד לגיל האמיתי אצל תינוקות המתפתחים בדרך כלל (r=0.89; קובץ משלים 5ג). לאחר מכן, חיזוי הגיל הוגדל ל-0-100 כמדד ללא יחידה BIMS (Baba Infant Motor Score10), והתועלת שלו לבניית תרשימי גדילה מוטוריים (קובץ משלים 5D) אומתה באמצעות קבוצת תינוקות מתפתחת בדרך כלל, המציגה מסלולי גדילה תלויי גיל וניתנים לחיזוי. תיקפנו גם את הדיוק היחסי שלו בכך שהראינו שהדיוק בתרשימי גדילה מוטוריים משתווה היטב לתרשימי הצמיחה הפיזיים הידועים12.
רביעית, הפוטנציאל לזיהוי חריגות עם המדדים הנתונים אומת בניסוי הוכחת עיקרון שבו הוכח כי מדדים מוטוריים בודדים מבדילים בבירור בין תינוקות עם ביצועים מוטוריים ירודים וטובים, בהתאמה (קובץ משלים 5E)10.
שאלות מחקר פוטנציאליות נוספות ברמות שונות של ניתוח איור 3 מציג דוגמאות לשימושים נוספים במידע שמספקת החליפה הלבישה וצינור הניתוח האוטומטי שלה. ראשית, ניתן לשרטט את ההתפתחות המוקדמת של יציבה ומיומנויות תנועה כפונקציה של גיל ולהשוות אותה להתפלגויות תלויות גיל (איור 3A, "תרשימי גדילה"12), או לעקוב אחר ההתפתחות לאורך זמן עבור כל פרט (איור 3B). שנית, כאשר שאלת מחקר דורשת הערכה מוטורית כוללת הוליסטית יותר, ניתן להשתמש בשילוב של פרופורציות היציבה והתנועה של הפרט (כפי שמוצג בקובץ משלים 5D, המחושב מסדרת הזמן בקובץ משלים 5C) כדי ליצור מדד כמו BIMS (Baba Infant Motor Score). אמצעים כאלה תומכים בשימוש ישיר בתרשימי גדילה מוטוריים (קובץ משלים 5C,D) ובחישוב נגזרות סטטיסטיות כמו ציון z (איור 3A). שימוש בסדרה המלאה של זיהויי האלגוריתם (איור 3C, וקובץ משלים 3) מאפשר מחקרים על המבנה הזמני המפורט של תנועתיות תינוקות עם שאלות כמו "כמה מעברי יציבה התינוק מבצע ביחידת זמן?" או "מהי ההתפלגות של תקופות עמידה בזמן משחק ספונטני?".
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65949/65949fig01.jpg"> איור 1: סקירה כללית של המערכת הלבישה מרובת החיישנים וזרימת מחקר טיפוסית מההקלטה לניתוח. איור 1 נלקח מ-Airaksinen et al.12שפורסם תחת רישיון CC_BY. תמונת התינוק מתפרסמת בהסכמת ההורים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65949/65949fig01large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65949/65949fig02.jpg"> איור 2: סיווג יציבה ותנועה ודוגמה לתצוגה חזותית של נתונים גולמיים ופלט ניתוח (A) סכמת סיווג יציבה ותנועה המשמשת את המסווגים האלגוריתמיים בתוך צינור הניתוח האוטומטי לחלוטין עבור לביש רב-חיישנים. איור זה הודפס מחדש מתוך Airaksinen et al.10 (B) דוגמה של 10 דקות של נתוני חיישן מד תאוצה גולמיים מכל אחת מארבע הזרועות כפי שהוא יוצא מהקלטות MAIJU. הפסים האופקיים שלהלן מתארים יציאות מסווגות אוטומטיות עבור זיהוי יציבה (סרגל עליון) ותנועה (סרגל תחתון) עבור אותה תקופה של 10 דקות. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65949/65949fig02large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65949/65949fig03v2.jpg"> איור 3: תוצאות לדוגמה הנגזרות מתפוקות המסווג הגולמי. (A) דוגמה להשוואת נתונים בין גיל התינוק לבין ציון מוטורי תינוקות של Baba (BIMS). העקומה הירוקה בצורת S מתארת את מסלול ההתפתחות של BIMS באוכלוסייה גדולה יותר. הנקודה מתארת פרט לדוגמה שנמדד בגיל 14 חודשים, עם BIMS ~74, המתאים מעט מתחת לרמה הממוצעת האופיינית לגיל (הקו הירוק). (B) קבוצה לדוגמה עם מסלולים בודדים של התפתחות מוטורית באמצעות Baba Infant Motor Score over (BIMS). כל שורה מייצגת תינוק שהוקלט במספר נקודות גיל (נקודות בשורה). הקווים צבועים עבור הסטייה הממוצעת ביחס לממוצע האופייני לגיל (עקומה כחולה בצורת S ברקע; ראו גם לוח A. (C) מטריצת פלט מייצגת מהמסווג האוטומטי כפי שהיא מגיעה מצינור Babacloud. העמודה הראשונה מתארת את הזמן שחלף מתחילת ההקלטה (בשניות) עבור כל חלון ניתוח בסיווג (משך חלון 2.3 שניות, עם חפיפה של 50%). העמודה השנייה והשלישית מציגות את זיהוי המסווג עבור יציבה ותנועה, בהתאמה. הטורים השלישי והרביעי הם מסווגי עזר המתארים תקופות שבהן התינוק נישא על ידי מישהו אחר, וכאשר התינוק עסק במשחק אוטונומי, בהתאמה. (ד) איור של דוח מסכם. לוחות A ו- B מותאמים מ Airaksinen et al.10. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65949/65949fig03largev2.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
קובץ משלים 1: מדריך מהיר להקלטה עם MAIJU wearable. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65949/supplemental_file1%20.zip" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>
קובץ משלים 2: מדריך מהיר להעברת נתונים מ- Maijulogger לשרת הניתוח ב- Babacloud. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65949/supplemental_file_2.zip" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>
קובץ משלים 3: דוגמה למטריצת סיווג מפורטת הנותנת את כל הסיווגים שנייה אחר שנייה עבור יציבה, תנועה, נשיאת תינוק וזמן משחק חופשי. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65949/supplemental_file_3.zip" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>
קובץ משלים 4: קובץ PDF מלא לדוגמה של דוח סיכום גרפי. זה נלקח מקובץ האלגוריתם שכולל, (A) מידע רקע בסיסי על סשן ההקלטה (מזהה הנושא והגיל, תאריך ההקלטה, משך הזמן והכמות הכוללת של תקופות המשמשות לניתוחים הסופיים). (ב) תצוגה גרפית של ההקלטה המלאה המצביעה על התפלגות התנוחות על פני ההקלטה המלאה ותקופות שאינן נכללות בהערכה הכמותית. C) התפלגות אופיינית המוצגת עם עלילות כינור לכל שש התנוחות (צד שמאל) ו-12 סוגי תנועות (צד ימין). באופן דומה, ציורים בצד ימין מתארים את סוג התנועות המצוינות על ידי כל תנוחה, ומראים גם את רצף הביצועים המוטוריים המתפתחים בהדרגה (הנקודות המציינות את התוצאות מהקלטה בודדת ועלילות כינור צבעוניות המציינות התפלגות תלוית גיל של יציבה/תנועה של מערך נתונים רלוונטי). יש לציין כי הערכים הגולמיים המצוינים על ידי הנקודות מראים כמויות ממשיות של הביצועים המוטוריים הנתונים, וניתן להשתמש בהם ישירות בהקשרים אחרים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65949/supplemental_file_4.zip" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>
קובץ משלים 5: ניסויי תיקוף ברמות ניתוח שונות. (A) מטריצות בלבול המראות הסכמה בין ביאורים אנושיים (מחלקת יעד) לבין זיהויי האלגוריתם (מחלקה חזויה) הן עבור היציבה והן עבור קטגוריות התנועה. (B) השוואה של כימות מוטורי על פני הקלטות מלאות בין ביאורים אנושיים לבין זיהויים הנגזרים מהמסווג האוטומטי. (C) מתאם בין חיזוי גיל התפתחותי מהנתונים הלבישים (ציר Y בצד שמאל) לבין קנה המידה מחדש שלו כדי ליצור את ציון BIMS (ציר Y בצד ימין). גילו האמיתי של התינוק בזמן ההקלטה מוצג על ציר X. (D) מתאם בין חיזוי הגיל לבין הגיל בפועל בעת שימוש בפונקציה מותאמת. הערכים מתוארים כמתאימים למודל בעת שימוש בממוצע הקבוצה בחלונות הזמן המתוארים (כחול), כל הערכים הגולמיים (שחור), או כאשר מביאים בחשבון מדידות חוזרות ונשנות של כל פרט (ירוק). (E) השוואה של מדדים מוטוריים בודדים בין קבוצות של תינוקות בעלי ביצועים טובים וגרועים מצביעה על כך שמספר מדדים מוטוריים שזוהו באופן אוטומטי עשויים להבדיל בין קבוצות תינוקות אלה. לוח A,B,C מעובד מ- Airaksinen et al.10. לוח D מעובד מ- Airaksinen et al.12. לוח E מעובד מתוך "Airaksinen et al.11. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65949/supplemental_file_5.zip" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Quantified Assessment of Infant's Gross Motor Abilities Using a Multisensor Wearable at JoVE.com

Quantified Assessment of Infant's Gross Motor Abilities Using a Multisensor Wearable

מאמר זה מתאר את הערכת הביצועים המוטוריים הגסים של תינוקות באמצעות לביש רב-חיישני וצינור ניתוח אוטומטי לחלוטין מבוסס למידה עמוקה. השיטה מכמתת את דפוסי היציבה והתנועה של תינוקות משכיבה בשכיבה ועד שהם שולטים בהליכה עצמאית.

הערכה מכומתת של היכולות המוטוריות הגסות של התינוק באמצעות מכשיר לביש רב-חיישני

Developing objective and quantitative methods of early gross motor assessment is essential to better understand neurodevelopment and to support early ...

MAIJU הוא לביש רב חיישנים, והוא נראה כמו מקום נפוץ עם או בגודל תינוק ששוחה אליו, שבו ארבעת החיישנים, אחד על כל איבר. MAIJU משמש לרישום תנועות תינוקות, בעצם בכל מקום, אבל זה במיוחד כאשר אתה רוצה למדוד תנועה של תינוקות במצב בלתי מבוקר כמו הפעילות הספונטנית שלהם בביתם. MAIJU משמש להערכת התפתחות מוטורית, מעקב אחר אבני דרך התפתחותיות כמו גלגול, ישיבה, הליכה הוא חלק חיוני מהמעקב ההתפתחותי הכולל.מנקודת המבט של שירותי הבריאות, בעיות בהתפתחות המוטורית נפוצות מאוד, ואנו משתמשים גם בביצועים מוטוריים כמדד מפתח לתוצאה בניסויים טיפוליים רבים, ולמטרות או למטרות כאחד, אנו זקוקים לשיטות טובות יותר להערכה מוטורית. בהשוואה לשיטות אבני הדרך הסטנדרטיות המסורתיות, MAIJU היא שיטה אוטומטית, ניתנת להרחבה ואובייקטיבית יותר מקודמותיה. אתה יכול ללכת לקחת את זה לכל מקום בעולם וזה ייתן לך תוצאות דומות.ראשית, בחרו את מידת החליפה הנכונה כך שהחליפה תתאים בנוחות אך בנוחות, והילד יוכל לנוע בחופשיות ללא הפרעה. התחל את יישום לוגר MAIJU, אשר ידריך אותך דרך ההכנות. ציידו את החיישנים בסוללות לפני כל הקלטה.שייך כל חיישן לאוגר MAIJU על ידי בחירת מיקום איבר באפליקציה וקירוב החיישן למכשיר הנייד. ודא שמספר החיישן הנכון מוצג באפליקציה. כמו כן, ודא שרמת הטעינה של הסוללה גבוהה מ- 80% על-ידי בדיקת המחוון מתחת למספר החיישן.לאחר חיבור כל חיישן לאפליקציה, מקם וקבע אותו בתושבת ההצמדה בכיס המתאים. בעת כיס החיישנים עוקבים אחר מדריך המיקום על התושבת כדי להבטיח כיוון נכון. כיוון שגוי יוביל לנתונים שאינם שמישים.המשך לבדוק את התאמת החיישנים הנכונה. נערו את החיישנים בזה אחר זה ובדקו את האפליקציה כדי לראות שהמחוון הנכון מתנועע. לאחר השלמת הבדיקות, המשך לדף הפתיחה.במידת הצורך, ניתן להגדיר את משך ההקלטה באופן ידני מההגדרות. כעת תוכל להתחיל את ההקלטה על ידי לחיצה על כפתור ההקלטה. המתן עד שהחיישנים יהיו מוכנים.פעולה זו עשויה להימשך מספר רגעים. להקלטות ביתיות ללא השגחה, נעלו את מסך המכשיר הנייד וארזו את החליפה למסירה לנמען. השתמש בשליח או בשירות דומה כדי למסור את החליפה לנמען מיד לאחר הכנתה.ודאו שהתינוק יונק ומרגיש בטוח לזמן משחק טבעי לפני שאתם מלבישים את החליפה על התינוק. ניתן להסיר את החליפה לצורך החלפת חיתול מאוחר יותר במידת הצורך. הלבישו את החליפה על התינוק כפי שהייתם עושים עם סרבל רגיל.בדקו שכיסי החיישן פונים החוצה ושהחליפה מתאימה היטב לגפיים בכל מיקום של החיישן. כוונן את הרצועות ליד כיסי החיישן במידת הצורך. שמור את המכשיר הנייד באותו חדר או בטווח של 10 מטרים מהתינוק כדי להבטיח העברת נתונים אמינה באמצעות חיבור Bluetooth.ההורים לא צפויים לטפל במכשיר הנייד, ולכן זה עשוי להיות מעשי לשמור את המכשיר בכיס ששימש להובלת השליחים. לא מומלץ להשהות ולאחר מכן להמשיך את ההקלטה מכיוון שהיא עלולה לשבש את החיבור בין החיישנים למכשיר הנייד. סדרו את הסביבה כך שתאפשר משחק עם צעצועים וחפצים אחרים, ועודדו את התינוק לנוע בחופשיות וביכולותיו.המטרה היא לתעד את התנועה הטבעית של התינוק, כך לוודא שהתינוק מרגיש נוח ובטוח מספיק כדי לעסוק במשחק ספונטני מבלי לחוות חרדה עקב אנשים חדשים או מקומות לא מוכרים אלא אם צוין אחרת, להמשיך להקליט לפחות שעה אחת של משחק חופשי. זה יכול להיות מורכב ממספר תקופות. עבור הקלטות ביתיות ללא פיקוח, ההקלטה מוגדרת להפסיק באופן אוטומטי.בהגדרות בפיקוח, סיים את ההקלטה על ידי לחיצה על כפתור העצירה ביישום. ניתן להוריד את החליפה ולארוז אותה לקראת החזרתה למעבדה. לאחר החזרת התביעה למעבדה, הנתונים המוקלטים מועברים מהמכשיר הנייד לשרתי Baba Cloud לצורך ניתוח חישובי, הנתונים המוקלטים נשמרים במכשיר הנייד כקובץ zip, אותו ניתן לייצא ממסד הנתונים באפליקציה.היא משיקה העלאה לאתר Baba Cloud. במהלך העלאת הנתונים, בחר מספר זיהוי עבור הנושא. לאחר מכן הוסף את המידע הנדרש כפי שצוין על ידי זרימת העבודה של Baba Cloud.לקבלת הוראות מפורטות כיצד להשתמש בממשק Baba Cloud, עיין בדוח הכתוב. לאחר העלאת צינור הניתוח האוטומטי יעבוד על הנתונים ויפיק תוצאות תוך מספר דקות. התוצאות יופיעו באתר Baba Cloud תחת מזהה הנושא הנתון.השיטה מכמתת את הביצועים המוטוריים הגסים של תינוקות על ידי סיווג תנוחות ותנועות לכל שנייה של סשן המדידה.זה נעשה עם צינור ניתוח אוטומטי המבוסס על אלגוריתמים של למידת מכונה. פלט התוצאות מהמסווג הוא מטריצת טקסט שבה הזמן מוצג בעמודה הראשונה וקטגוריות היציבה והתנועה המתאימות מוצגות בעמודות הבאות. ייתכנו גם יציאות מסווגות אחרות, כגון זיהוי נשיאה, בעמודות הבאות.לאחר מכן הצינור מחשב את החלק היחסי של הזמן המושקע בכל תנוחה וסוג תנועה, וניתן להציג את הווריאציות תלויות הגיל שלהם, למשל, כעלילות כינור. אם גיל הילד ניתן בעת העלאת הנתונים לניתוח, הדו"ח יציג את הנתונים הנוכחיים ביחס לפרופורציות האופייניות לגיל. למטרות מסוימות, כדאי יותר לשלב את כל נתוני התנועה והיציבה לאומדן הוליסטי.מדד אחד כזה הוא Baba Infant motor Score או BIMS. הוא מודל את ההתקדמות ההתפתחותית האופיינית של מיומנויות מוטוריות גסות על ידי חיזוי גיל הילד מכל הנתונים המתועדים, אשר לאחר מכן מנורמל לציון BIM. לקבלת גמישות אנליטית מלאה, תמיד תוכל להוריד את נתוני החיישן הגולמי ולבצע מחקרים מפורטים יותר, כגון פיתוח זיהוי חריגות או ניתוח תנועה תלוית הקשר המתמקדת בתנוחות מסוימות בלבד.יחד, צינור הניתוח האוטומטי ייתן לך אמצעים חלופיים ומשלימים רבים. אמצעים אלה יכולים לשמש כדי לעקוב אחר התפתחות או היבט שלה. הם מאפשרים מחקר כמותי של הבדלים באוכלוסייה או יכולים לשמש כמדד תוצאה בהתערבויות טיפוליות.המדדים הנגזרים מצינור הניתוח מכוונים להיות גנריים. הם יכולים לשמש בדרכים רבות כדי לענות על שאלות המחקר שלך ואתה יכול לפתח אמצעים נוספים אופטימיזציה עבור המחקר שלך. MAIJU או טכנולוגיות דמויי MAIJU פותחות דלת חדשה במחקר מדעי ורפואי, ובמיוחד הן מביאות את המכשור מהמעבדה לעולם.חשוב מאוד ב-MAIJU שהיא תוכל לתעד תינוקות בסביבה שלהם, מה שאומר שהם, מה שאנחנו מודדים, זה הביצועים האמיתיים שלהם, לא מה שהם היו עושים בסביבה אולי מפחידה ומשונה של בית חולים או מעבדה. ביחד, אני חושב ש- MAIJU הוא כלי נהדר למדידת ביצועים מוטוריים גולמיים של תינוקות. עם זאת, MAIJU הוא, אתה צריך לחשוב על MAIJU יותר כמאפשר ולא כעושה ואת השירות או את, היתרונות של MAIJU תלויים באופן מלא בדרכים היצירתיות שלך להשתמש בו.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Kinematics and Ground Reaction Force Determination: A Demonstration Quantifying Locomotor Abilities of Young Adult, Middle-aged, and Geriatric Rats

קינמטיקה ואת תגובת קרקע חיל קביעת: הפגנה כימות של תנועה היכולות של מבוגרים צעירים, בגיל העמידה, ועל החולדות הגריאטרי

Behavior, in its broadest definition, can be defined as the motor manifestation of physiologic processes.  As such, all behaviors manifest through the ...

Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound fTCD

הערכת Lateralization מוחין אצל ילדים באמצעות אולטראסאונד דופלר פונקציונלית Transcranial (fTCD)

There are many unanswered questions about cerebral lateralization.  In particular, it remains unclear which aspects of language and nonverbal ability are ...

Assessment of Motor Balance and Coordination in Mice using the Balance Beam

הערכת מאזן מוטורי ותיאום עכברים באמצעות קרן איזון

Brain injury, genetic manipulations, and pharmacological treatments can result in alterations of motor skills in mice.  Fine motor coordination and ...

Extracellularly Identifying Motor Neurons for a Muscle Motor Pool in Aplysia californica

Extracellularly Identifying Motor Neurons for a Muscle Motor Pool in Aplysia californica

Extracellularly זיהוי תאי עצב מוטורי לשריר בברכת מוטור<em&gt; Aplysia californica</em

In animals with large  identified neurons (e.g. mollusks), analysis of motor pools is done using  intracellular techniques1,2,3,4. Recently,  we developed ...

Functional and Morphological Assessment of Diaphragm Innervation by Phrenic Motor Neurons

הערכה תפקודית ומורפולוגי של סרעפת עצבוב על ידי סרעפת מנוע נוירונים

This protocol specifically focuses on tools for assessing phrenic motor neuron (PhMN) innervation of the diaphragm at both the electrophysiological and ...

Stimulation Location Determination using a 3D Digitizer with High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation

הגדרת מיקום גירוי באמצעות התקן הדיגיטציה תלת-ממדי עם Transcranial High Definition הגדרה ישירה הגירוי הנוכחי

The abundance of neuroimaging data and rapid development of machine learning has made it possible to investigate brain activation patterns. However, ...

3D Kinematic Analysis for the Functional Evaluation in the Rat Model of Sciatic Nerve Crush Injury

3D ניתוח קימטי עבור הערכה פונקציונלית במודל חולדה של פציעה העצבים הגיד מעיכה

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of ...

Axonal Transport of Organelles in Motor Neuron Cultures using Microfluidic Chambers System

הובלה אקונלית של אורגלות בתרביות תאי עצב מוטוריים באמצעות מערכת צ'יימברס מיקרופלואידיג

Motor neurons (MNs) are highly polarized cells with very long axons. Axonal transport is a crucial mechanism for MN health, contributing to neuronal ...

Three-Dimensional Motor Nerve Organoid Generation

דור אורגנואיד עצבי מוטורי תלת מימדי

A fascicle of axons is one of the major structural motifs observed in the nervous system. Disruption of axon fascicles could cause developmental and ...

Multifactorial Assessment of Motor Behavior in Rats after Unilateral Sciatic Nerve Crush Injury

הערכה רב-גורמית של התנהגות מוטורית בחולדות לאחר פציעת ריסוק עצבית סיאטית חד-צדדית

The induction of a peripheral nerve injury is a widely used method in neuroscience for the assessment of repair and pain mechanisms among others. In ...