Lapsinäytön median käytön automaattisen mittauksen kehittäminen ja validointi: FLASH

Ruutumedian käyttö ja television katselu on yhdistetty lasten liikalihavuuteen epidemiologisten ja satunnaistettujen kontrolloitujen interventiotutkimusten kautta, minkä seurauksena television liiallisesta katsomisesta on tullut kansanterveysongelma. Suurempi television katselu lasten keskuudessa on myös yhdistetty heikentyneeseen kuntoon ja suurempaan metabolisen oireyhtymän riskiin. Vaikka television katselua on usein käytetty istumisen merkkinä, se on erotettu passiivisuudesta (tai fyysisen aktiivisuuden puutteesta (PA)) meta-analyysien perusteella, joka havaitsi vain pienen negatiivisen vaikutuksen (-0,13) lasten välillä. TV:n katselu ja PA. Suurin rajoitus meta-analyyseissä olivat useimmat tutkimukset, jotka perustuivat vanhempien tai omaan raporttiin näytön katselukäyttäytymisestä, mahdollisesti aiheuttaen virheitä ja ali- tai yliarvioinnin todellisen vaikutuksen koon. Näytön median käyttö ja television katselu on yleinen istumakäyttäytyminen lasten keskuudessa, ja näytön käytön tarkka arviointi on tärkeää, jotta voidaan luonnehtia sen roolia lasten yleisessä istuvassa käyttäytymisessä. Tarkka arvio näyttömedian käytöstä ja television katselusta on myös tarpeen, jotta voidaan rajata syy-polut, joiden vuoksi näytön käyttö vaikuttaa lasten fyysiseen toimintaan, liikalihavuuden kehittymiseen ja muihin terveysvaikutuksiin.

Tällä hetkellä saatavilla olevissa television katselun mittareissa on havaittu huomattavia ongelmia ja rajoituksia, mikä vähentää näytön käytön "laadukkaan altistumisen arvioinnin" todennäköisyyttä. Yleisimmin käytetyllä mittarilla, lapsen omalla ilmoituksella tai vanhemman ilmoituksella, jolla arvioidaan television katseluminuutteja tyypillisenä päivänä, on alhainen korrelaatio (0,27) kotivideohavaintojen kanssa. Nykyinen kultastandardimenetelmä lasten television katselun, suoran tai videonauhoitettujen havaintojen mittaamiseksi, on liian kallis ja häiritsevä useimpiin kenttätutkimuksiin. Lisäksi se voi aiheuttaa yksityisyyttä koskevia huolenaiheita osallistujille ja edellyttää lisäkustannuksia videotallenteiden koodaamisesta myöhemmin. TV-päiväkirjoilla oli korkeampi korrelaatio kotivideotallennukseen (r=0,84) kuin vanhempien arvioita, mutta ovat erittäin työläitä, koska lapsen toiminta on dokumentoitava 15 minuutin välein useiden päivien ajan, mikä voi aiheuttaa systemaattisia virheitä. Lopuksi lasten television katselukäyttäytyminen muuttuu nopeasti, ja monet lapset katsovat nyt TV-ohjelmia ja elokuvia muilla näyttölaitteilla, kuten älypuhelimilla ja mobiilitableteilla (esim. iPadit tai Kindles). Yhteenvetona voidaan todeta, että nykyinen kyky mitata ja seurata, kuinka paljon lapsi katsoo televisiota, on häiritsevää (havainnot), raskasta (TV-päiväkirjat) tai karkeaa ja täynnä virheitä ja harhaa (yleiset arviot). Tämä rajoittaa tutkijan kykyä tunnistaa syy-yhteydet terveysvaikutuksiin. Vaikka automaattiset ja objektiiviset PA-mittaukset, kuten kiihtyvyysmittarit, ovat osoittaneet pätevyyttä ja luotettavuutta lasten PA:n kvantifiointiin, mitään automaattista, tarkkaa ja huomaamatonta järjestelmää ei ole kehitetty arvioimaan lasten näytön käyttöä perinteisillä televisioruuduilla tai tableteilla.

Kuvaus-, tietokonenäkö- ja signaalinkäsittelyalgoritmit ovat edistyneet valtavasti viimeisen vuosikymmenen aikana, mikä on johtanut tehokkaisiin ja luotettaviin algoritmeihin moniin tehtäviin, kuten kasvojentunnistus, kasvojentunnistus, katseen seuranta, ihmisen toiminnan tunnistus ja 3D-anturi. Baylor College of Medicinen tutkijat hyödyntävät yhteistyössä Ricen yliopiston sähköinsinöörien kanssa näitä viimeaikaisia ​​edistysaskeleita rakentaakseen ensimmäisen laatuaan "Perhetason arvioinnin kotinäytön käytöstä" (FLASH), täysin integroidun, huomaamattoman. järjestelmä lasten ja aikuisten television ja muun näytön käytön tarkkaan, yksityisyyttä säilyttävään ja luotettavaan seurantaan kotonaan. Tässä tutkimuksessa tutkijat keskittyvät (a) FLASH:in (Rice Investigators) kehittämiseen tarvittavien näkö- ja signaalinkäsittelyalgoritmien ja kuvantamislaitteiston integrointiin; (b) FLASH-laitteiston ja televisioiden ja mobiililaitteiden ohjelmistojen jalostaminen alfa- ja beta-laboratoriotutkimuksilla (Rice- ja BCM-tutkijat); (c) FLASH-television ja mobiililaitteen validointi kultastandardin mukaisesti (havainnot) 6–11-vuotiaiden lasten keskuudessa, jotka ovat tarpeeksi vanhoja noudattamaan ohjeita valvotussa havaintolaboratoriossa protokollan uskollisuuden varmistamiseksi (BCM-tutkijat) ja (d) ) Alustavan tutkimuksen tekeminen kotikäytön ja adoption haasteista (kotikäyttöön soveltuvuustutkimus) (BCM-tutkijat).

Tämän projektin perimmäisenä tavoitteena on kehittää erittäin tarkka järjestelmä, jolla mitataan indeksilapsen näytön käyttöä eri näytöillä, mukaan lukien televisiot, älypuhelimet ja tabletit. Koska älypuhelimet ja tabletit ovat ohjelmistoltaan ja laitteistoltaan samanlaisia, tutkijoiden tarvitsee vain kehittää kaksi järjestelmää: FLASH-TV ja FLASH-Mobile. Molemmissa järjestelmissä käytetään kolmivaiheista lähestymistapaa: 1) käytön havaitseminen, 2) hakemistokäyttäjän tunnistaminen ja 3) käyttöloki, jotta voidaan arvioida indeksilapsen näytön käyttöä. Tavoitteena on yhdistää lapsen käyttö eri näyttöalustoilla yhdeksi tietokannaksi, jotta hän voi seurata hänen näytön käyttöä eri laitteissa sekä laitteiden samanaikaista käyttöä.

FLASHia kehitetään yhteistyössä Rice Universityn sähköinsinöörien ja Baylor College of Medicinen käyttäytymistutkijoiden kanssa neljän tutkimuksen sarjassa:

TUTKIMUS 1: Iteratiiviset alfa-testit pienillä näytteillä perheen diadeista tai triadeista (n = 3-5 perhettä koetta kohden) yksittäisistä FLASH-komponenteista ja integroiduista FLASH-järjestelmistä CNRC:n aineenvaihduntatutkimusyksikön (MRU) havaintolaboratoriossa. Tutkijat suunnittelevat, että nämä alfa-testit suoritetaan noin 3 kuukauden välein FLASH-tekniikan uusimpien edistysten arvioimiseksi. Noin 3-4 erillistä alfatestiä, 3-5 triadia per testi, jolloin odotettavissa oleva otos on 42-60 osallistujaa (12-20 triadia). Kokemukset pilottitutkimuksista, joita olemme suorittaneet, osoittivat, että uusien komponenttien iteratiivinen testaus pienellä otoksella, jota seuraa tarkennus ja uudelleentestaus, mahdollistaa ihanteellisen tiukan palautteen molemmilta joukkueilta, jotta voidaan hyödyntää ihmisten koehenkilötietojen keräämistä ja mahdollistaa edistyminen. teknologian kehityksestä.

TUTKIMUS 2: Integroidun prototyypin FLASH-järjestelmän, jossa on 10 perhediadia tai triadia testiä kohden, yhdestä kuuteen beetatestiä (riippuen tuloksista) suoritetaan myös CNRC MRU:n havaintolaboratoriossa, enintään 240 osallistujalla (80 triadia tai dyadia). . Pilottitutkimuksesta saadut kokemukset viittaavat siihen, että tiedot 10 triadista tai dyadista beetatestiä kohden mahdollistavat FLASH-prototyypin toimivuuden riittävän arvioinnin.

TUTKIMUS 3: Lopullisten FLASH-TV- ja FLASH-Mobile-laitteiden laboratoriopohjainen validointi CNRC MRU:n havainnointilaboratoriossa 32 vanhemman ja lapsen triadilla. Tämä luku on tarkistettu alkuperäisestä arviostamme alfa- ja beta-testeistä saatujen kokemustemme perusteella. Tutkijat värväävät 32 vanhempi-sisaruskolmiota (96 osallistujaa) suorittamaan validointitutkimuksen. Kolme vanhempi-sisaruskolmioista (9 osallistujaa) osallistuu pilottitutkimukseen ennen tietojen keräämisen aloittamista jäljellä olevasta näytteestä lopullisen validointiprotokollan tarkentamiseksi tarvittaessa. Konservatiivisuuden vuoksi otamme huomioon ICC:n 0,6 laskettaessa tähän validointitutkimukseen vaadittavaa otoskokoa. Satunnaisotos 29 koehenkilöstä, joista kukin mitataan vähintään 100 kertaa, antaa kaksipuolisen 95 %:n luottamusvälin, jonka leveys on 0,25 (virhemarginaali = 0,25/2 = 0,125 = 12,5 %), kun arvioitu ICC on 0,6 arvioituna käyttämällä kaksisuuntaista sekavaikutteista ANOVA-mallia.

TUTKIMUS 4: Kodin toteutettavuustutkimus, jossa arvioidaan perheiden halukkuutta asentaa laitteita kotiinsa rajoitetun tutkimusajanjakson ajaksi ja FLASH-laitteiden kykyä tallentaa lasten näytön käyttöä koko päivän ajan. Teholla 80 % ja alfalla 0,05, jotta voidaan havaita kohtalainen tai suuri vaikutus (0,4) kaksimuuttujakorrelaatiolla television katselun minuuttien välillä FLASH:lla mitattuna TV-päiväkirjaan verrattuna, lopullisen otoksen koko on 37 perhettä. Kohtalainen tai suuri tehostekoko auttaa varmistamaan FLASHin suuren tarkkuuden mittaamaan television katselua kotona. Tutkijat odottavat saavansa täydelliset tiedot 80 prosentista osallistuvista perheistä, ja siksi he värväävät 46 perhettä (184 osallistujaa, arviolta 4 perheenjäsentä perhettä kohti) saadakseen lopullisen 37 perheen otoksen.

Tästä syystä tutkijat arvioivat neljässä tutkimuksessa otoskoon olevan 448 osallistujaa (88 kolmikkoa tutkimuksissa 1-3 ja 46 perhettä tutkimuksessa 4). Jokainen tutkimus on havainnointitutkimus, jossa ei ole ryhmätehtäviä eikä kontrollia/plaseboa.