Metoda ilościowego określania wydolności kończyn górnych w życiu codziennym za pomocą akcelerometrów
21 kwietnia 2017
Ten protokół opisuje metodę ilościowego określania wydajności kończyn górnych w codziennym życiu za pomocą akcelerometrów noszonych na nadgarstku.
Ogólnym celem tej metodologii akcelerometru jest ilościowe określenie wydajności kończyn górnych w życiu codziennym, a tym samym śledzenie postępów i wyników rehabilitacji. Ta metoda może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w rehabilitacji po udarze. Na przykład, czy interwencja może poprawić czyjeś funkcjonowanie w świecie rzeczywistym, a nie tylko w klinice lub laboratorium.
Główną zaletą tej techniki jest to, że zapewnia ona liczbową kwantyfikację wydajności kończyn górnych i nie opiera się na samoopisie. Chociaż metoda ta została pierwotnie opracowana do rehabilitacji po udarze, może być również stosowana u innych osób korzystających z usług fizjoterapii i terapii zajęciowej. Takich jak osoby z uszkodzeniem mózgu lub stwardnieniem rozsianym, a nawet dzieci z porażeniem mózgowym.
Na początku metodologia może wydawać się trudna, ponieważ jest tak wiele kroków, ale po kilkukrotnym użyciu kroki stają się znacznie bardziej rutynowe. Tę metodę zademonstruje Maggie Bland, członkini naszego laboratorium. Zacznij od podłączenia dwóch akcelerometrów do komputera za pośrednictwem stacji dokującej, aby naładować ich baterie i zapewnić nagrywanie podczas całego eksperymentu.
Po podłączeniu akcelerometrów do komputera otwórz odpowiednie oprogramowanie, aby je zainicjować. Następnie w oprogramowaniu wybierz Inicjalizacja, aby zsynchronizować zegary akcelerometru ze sobą i z komputerem lokalnym. Wprowadź godzinę i datę rozpoczęcia zbierania danych w oparciu o to, kiedy akcelerometry zostaną umieszczone na uczestniku, oraz datę i godzinę zakończenia co najmniej 24 godziny później.
Następnie wybierz 30 Hz z menu rozwijanego dla częstotliwości próbkowania i pozostaw niezaznaczone opcje LED i opcje bezprzewodowe. Włącz tryb uśpienia bezczynności, aby wydłużyć czas pracy baterii, a następnie wybierz opcję Wprowadź informacje o temacie, aby zakończyć proces inicjalizacji. Następnie wprowadź informacje dotyczące lokalizacji akcelerometru na nadgarstku i po stronie ciała, po prawej lub lewej stronie.
Wybierz, aby wypełnić inne informacje dotyczące przedmiotu zgodnie z potrzebami. Wpis będzie służył wyłącznie do identyfikacji i nie będzie miał wpływu na analizę danych. Na koniec wybierz opcję Zainicjuj urządzenia, aby zakończyć proces.
Po potwierdzeniu inicjalizacji odłącz akcelerometry od komputera. Zacznij od umieszczenia jednego akcelerometru na każdym nadgarstku uczestnika. Następnie poproś uczestnika, aby wykonywał swoje regularne czynności w ciągu dnia i poinformuj go, że akcelerometry mogą na początku wydawać się dziwne, ale wkrótce się do nich przyzwyczają.
Poinformuj uczestnika, że akcelerometry są wodoodporne i można je nosić podczas kąpieli pod prysznicem lub zmywania naczyń. Poinstruuj ich jednak, aby nie nosili akcelerometrów podczas dłuższych okresów pływania. Dodatkowo poproś ich, aby mieli włączone akcelerometry podczas drzemek i w nocy.
Na koniec podaj instrukcje dotyczące tego, kiedy zdjąć dwa akcelerometry i jak przynieść lub odesłać akcelerometry i dziennik zużycia. Następnie wyślij uczestnika do domu z zachętą do angażowania się w normalne codzienne czynności. Po zwróceniu akcelerometrów, po okresie noszenia wynoszącym 24 godziny lub dłużej, podłącz je do komputera, aby pobrać zarejestrowane dane.
W oprogramowaniu wybierz Pobierz, a następnie wybierz lokalizację, w której mają być przechowywane dane na komputerze, używając przycisku Zmień lokalizację. Wybierz opcję, aby utworzyć plik AGD. W przypadku plików, które są wystarczająco małe, aby można je było szybko sprawdzić, wybierz 10 sekund z menu rozwijanego Epoka i wybierz opcję Pobierz wszystkie urządzenia.
Następnie, aby potwierdzić, że akcelerometry były noszone przez planowany okres czasu i że dane są zgodne z dziennikiem zużycia, sprawdź wzrokowo dane, klikając Plik, Otwórz plik AGD i wybierając pliki do otwarcia. Następnie spójrz na wykresy dzienne, aby zobaczyć zebrane dane. Upewnij się, że aktywność miała miejsce w typowych godzinach czuwania i że nie ma dłuższych okresów braku aktywności, z wyjątkiem nocy.
W razie potrzeby przeskaluj wykres w dół, aby skupić się na mniejszych przyrostach czasu. Na koniec, aby wygenerować pliki do obliczeń, powtórz proces pobierania, ale wybierz jedną sekundę z listy rozwijanej Epoka, aby umieścić dane w jednym sekundzie. Ten symetryczny wykres od zdrowej osoby dorosłej wskazuje, że kończyny górne są aktywne razem przez cały dzień.
Z kończynami dominującymi i niedominującymi używanymi podobnie. Symetria jest sprzeczna z powszechnym wyobrażeniem na temat dominacji ręki. Po drugie, działka ma kształt drzewa z szeroką dolną częścią i zaokrąglonymi krawędziami, w których te zaokrąglone krawędzie reprezentują aktywność, w której jedna kończyna się porusza, podczas gdy druga jest stosunkowo nieruchoma.
Symetria zaokrąglonych krawędzi wskazuje, że obie ręce są aktywne, aby wykonywać i stabilizować się w podobny sposób w ciągu dnia. Wreszcie, ciepła poświata w centrum wskazuje, że najczęstsze ruchy kończyn górnych mają niską intensywność, z mniej więcej równym udziałem obu kończyn. Inne wyniki pokazują aktywność kończyn górnych u osoby z udarem, który spowodował umiarkowany niedowład i dysfunkcję lewej kończyny.
Asymetryczny wykres wskazuje, że kończyna górna z niedowładem rzadko była aktywna w życiu codziennym, a niski szczyt oznacza, że występowały tylko czynności o niskiej intensywności. Wreszcie, chłodne kolory pośrodku wskazują na niską częstotliwość ruchu. Po opanowaniu konfiguracja tej techniki może zająć około 10 minut.
Po zwróceniu akcelerometrów przetwarzanie zajmie około 20 minut. Podczas wykonywania tej procedury bardzo ważne jest, aby wizualnie sprawdzić dane po zwróceniu akcelerometrów. Po jej opracowaniu technika ta utorowała drogę badaczom zajmującym się udarem mózgu do badania aktywności ramion i dłoni w życiu codziennym, poza kliniką lub laboratorium.
Po obejrzeniu tego filmu dowiesz się, jak używać akcelerometrii do ilościowego określania wydajności kończyn górnych w życiu codziennym. A co za tym idzie, być w stanie śledzić postępy i wyniki rehabilitacji.
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia metodologię ilościowego pomiaru sprawności kończyn górnych w życiu codziennym z wykorzystaniem akcelerometrów ubieralnych. Podejście to umożliwia obiektywny pomiar rzeczywistej aktywności rąk i dłoni, dostarczając cennych danych do monitorowania postępów i wyników rehabilitacji, szczególnie u osób po udarze mózgu lub w przebiegu innych schorzeń neurologicznych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neurorehabilitacja
- Fizjoterapia i terapia zajęciowa
- Nauka o ruchu
Wstęp
- Tradycyjne oceny często mierzą wydolność funkcjonalną w warunkach klinicznych lub laboratoryjnych, co może nie odzwierciedlać funkcjonowania w świecie rzeczywistym.
- Akcelerometry ubieralne umożliwiają obiektywne monitorowanie codziennego wykorzystania kończyn poza ustrukturyzowanym środowiskiem.
- Dokładny pomiar codziennej aktywności jest kluczowy dla oceny interwencji rehabilitacyjnych.
- Metodyka ta została opracowana pierwotnie dla rehabilitacji po udarach, jednak znajduje zastosowanie również w innych populacjach neurologicznych i pediatrycznych.
Cel badania
- Zapewnienie zestandaryzowanej metody gromadzenia i analizowania danych akcelerometrycznych z obu kończyn górnych podczas codziennego funkcjonowania.
- Generowanie klinicznie istotnych zmiennych i wizualizacji odzwierciedlających rzeczywiste użytkowanie kończyn górnych.
- Ułatwienie badań i oceny klinicznej dysfunkcji oraz regeneracji funkcji kończyn górnych.
Zastosowane metody
- Uczestnicy noszą dwa akcelerometry zamocowane na nadgarstkach (po jednym na każdym nadgarstku) przez co najmniej 24 godziny podczas normalnych codziennych czynności.
- Przed rozpoczęciem badania akcelerometry zostają zainicjowane, zsynchronizowane i zaprogramowane za pomocą specjalistycznego oprogramowania.
- Po okresie noszenia dane są pobierane, poddawane inspekcji wizualnej i przetwarzane na jednosekundowe epoki w celu szczegółowej analizy.
- Obliczane są cztery kluczowe zmienne: godziny użytkowania, stosunek użytkowania, stosunek amplitudy oraz amplituda obustronna; generowane są wykresy gęstości w celu wizualizacji wzorców aktywności.
Główne wyniki
- U neurologicznie zdrowych dorosłych wykresy gęstości wykazują wysoce spójne i symetryczne wzorce aktywności obydwu kończyn górnych.
- Wykresy osób po udarze lub z dysfunkcją kończyn górnych ujawniają asymetrię oraz zmniejszoną aktywność w kończynie objętej dysfunkcją.
- Zastosowana metodologia dostarcza obiektywnych danych ilościowych, które nie opierają się na subiektywnych raportach pacjentów.
- Przygotowanie stanowiska i przetwarzanie danych są efektywne, zajmując odpowiednio około 10 i 20 minut po opanowaniu procedury.
Wnioski
- Ta metoda oparta na akcelerometrii umożliwia rzetelną kwantyfikację sprawności kończyn górnych w życiu codziennym.
- Jest ona odpowiednia zarówno do celów badawczych, jak i do potencjalnych zastosowań klinicznych w neurorehabilitacji.
- Podejście to wspiera ocenę skuteczności interwencji oraz monitorowanie powrotu do sprawności funkcjonalnej poza warunkami klinicznymi.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ilościowe określanie sprawności kończyny górnej w warunkach rzeczywistych wypełnia krytyczną lukę w neurorehabilitacji i badaniach translacyjnych, dostarczając obiektywnych, ciągłych danych wykraczających poza oceny kliniczne. Ta oparta na akcelerometrii metodologia zwiększa pewność prognostyczną w zakresie wyników interwencji i wspiera decyzje o dostosowaniu ryzyka podczas rozwoju kandydatów terapeutycznych ukierunkowanych na regenerację funkcji motorycznych. Jej powtarzalność i skalowalność sprawiają, że stanowi ona cenny zasób w ocenie punktów końcowych funkcji na poziomie całego portfolio w przypadku schorzeń neurologicznych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia obiektywny pomiar powrotu funkcji, wspierając walidację celów dla interwencji w zakresie neurorehabilitacji.
- Ułatwia ograniczanie ryzyka mechanistycznego poprzez kwantyfikację rzeczywistego wykorzystania kończyny, zamiast polegania na subiektywnych raportach.
- Zapewnia powtarzalne punkty końcowe do oceny biologicznego wpływu potencjalnych terapii.
Przesiewy i opracowanie testów
- Dostarcza zestandaryzowane wyniki ilościowe (liczba godzin użytkowania, stosunek użytkowania, stosunek wielkości, wielkość obustronna) do dalszej analizy.
- Wspiera powtarzalność testów i porównywalność między badaniami dzięki spójnym protokołom gromadzenia danych.
- Przygotowuje zwalidowane zestawy danych do oceny skuteczności interwencji w zróżnicowanych populacjach pacjentów.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Umożliwia dopasowanie pomiarów funkcjonalnych do punktów końcowych istotnych dla przebiegu choroby w celu opracowania biomarkerów translacyjnych.
- Zapewnia ciągłość procesu od etapu odkrycia, poprzez walidację przedkliniczną, aż po wczesną walidację kliniczną poprzez monitorowanie wyników w warunkach rzeczywistych.
- Wspiera decyzje go/no-go skorygowane o ryzyko, w oparciu o obiektywne i ekologicznie ważne dane dotyczące wydajności.
Integracja potoków i przepływów pracy
Niniejsza metodologia wpisuje się w kontinuum od etapu odkrycia do badań przedklinicznych, stanowiąc pomost między skutecznością laboratoryjną a rzeczywistymi rezultatami funkcjonalnymi.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących wpływu interwencji w środowiskach codziennego życia.
- Przesiewanie: Oferuje powtarzalne, ilościowe odczyty do porównywania grup interwencyjnych.
- Analityka: Generuje wykresy gęstości i wyniki zmiennych dla rzetelnej analizy statystycznej.
- Badania translacyjne: Jest zgodna z funkcjonalnymi punktami końcowymi istotnymi dla jakości życia pacjentów i oczekiwań organów regulacyjnych.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Zapewnia skalowalną, ustandaryzowaną platformę do zastosowań w wielu badaniach i wielu populacjach.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i zmniejsza niejednoznaczność mechanistyczną w badaniach nad powrotem funkcji.
- Wartość operacyjna: Umożliwia szybkie, zestandaryzowane gromadzenie i przetwarzanie danych w różnych ośrodkach i badaniach.
- Wartość strategiczna: Poprawia proces podejmowania decyzji w zakresie rozwoju terapeutycznego poprzez dostarczenie rzeczywistych danych o skuteczności.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację aktywów w neurorehabilitacji z uwzględnieniem ryzyka, w oparciu o obiektywne wskaźniki wydajności.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza specjalistyczna w zakresie zbierania i analizy danych z czujników ubieralnych.
- Wymagany jest dostęp do sprzętu akcelerometrycznego i kompatybilnego oprogramowania analitycznego.
- Konieczna jest standaryzacja protokołów zbierania danych i definicji zmiennych pomiędzy zespołami.
- Metoda jest dostosowalna do różnych populacji neurologicznych i pediatrycznych przy minimalnej modyfikacji protokołu.
- Wyniki zależą od przestrzegania przez uczestników zasad noszenia urządzenia oraz prowadzenia dokładnych dzienników użytkowania.
