아동 스크린 미디어 사용 자동 측정의 개발 및 검증: FLASH

스크린 미디어 사용과 TV 시청은 역학 및 무작위 통제 개입 연구를 통해 아동 비만과 연결되어 과도한 TV 시청이 공중 보건 문제가 되고 있습니다. 어린이의 TV 시청 시간이 많을수록 체력 저하 및 대사 증후군 위험이 높아집니다. TV 시청은 종종 앉아 있는 행동의 지표로 사용되어 왔지만, 메타 분석에 따르면 비활동(또는 신체 활동(PA) 부족)과 구별되었습니다. TV 시청 및 PA. 메타 분석의 주요 제한 사항은 화면 보기 행동의 부모 또는 자체 보고에 의존하는 대부분의 연구가 포함되어 잠재적으로 오류가 발생하고 실제 효과 크기를 과소 평가하거나 과대 평가한다는 것입니다. 스크린 미디어 사용 및 TV 시청은 어린이들 사이에서 흔히 볼 수 있는 앉아서 하는 행동이며, 스크린 사용에 대한 정확한 평가는 어린이의 전반적인 앉아 있는 행동에서 스크린이 하는 역할을 특성화하는 데 중요합니다. 스크린 미디어 사용과 TV 시청에 대한 정확한 평가는 어린이의 신체 활동, 비만 발달 및 기타 건강 결과에서 스크린 사용 놀이의 인과적 경로를 설명하는 데에도 필요합니다.

현재 이용 가능한 TV 시청 측정에서 상당한 문제와 한계가 확인되었으며, 이는 화면 사용의 "고품질 노출 평가" 가능성을 줄입니다. 하루 중 TV 시청 시간을 추정하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 아동 자가 보고 또는 부모 보고는 홈 비디오 관찰과 낮은 상관 관계(0.27)를 나타냅니다. 어린이 TV 시청, 직접 또는 비디오 녹화 관찰을 측정하는 현재의 금본위제 방법은 대부분의 현장 연구에 너무 비싸고 방해가 됩니다. 또한 참가자의 개인 정보 보호 문제가 발생할 수 있으며 나중에 비디오 녹화를 코딩하는 데 추가 비용이 필요합니다. TV 다이어리는 홈비디오 녹화와 더 높은 상관관계를 보였다(r=0.84). 부모의 추정치보다 적지만 며칠 동안 15분마다 아동 활동을 문서화해야 하는 매우 부담스러운 작업이며 이로 인해 체계적 오류가 발생할 수 있습니다. 마지막으로 어린이의 TV 시청 행동은 빠르게 변화하고 있으며 이제 많은 어린이가 스마트폰 및 모바일 태블릿(예: 아이패드나 킨들). 요약하면, 어린이가 얼마나 많은 TV를 시청하는지 측정하고 모니터링하는 현재의 능력은 거슬리고(관찰), 부담스럽거나(TV 다이어리) 조잡하고 오류와 편견이 가득합니다(일반적인 추정). 이것은 건강 결과와의 인과 관계를 식별하는 연구원의 능력을 제한합니다. 가속도계와 같은 PA의 자동 및 객관적 측정은 어린이 PA를 정량화하는 데 타당성과 신뢰성을 보여 주었지만, 기존 TV 화면 또는 태블릿에서 어린이 화면 사용을 평가하기 위해 자동화되고 정확하며 눈에 거슬리지 않는 시스템은 개발되지 않았습니다.

이미징, 컴퓨터 비전 및 신호 처리 알고리즘은 지난 10년 동안 엄청난 발전을 이루었으며, 그 결과 얼굴 감지, 얼굴 인식, 시선 추적, 인간 활동 인식 및 3D 감지와 같은 많은 작업을 위한 고성능의 신뢰할 수 있는 알고리즘이 탄생했습니다. Rice University의 전기 엔지니어와 협력하여 Baylor College of Medicine의 연구자들은 이러한 최신 기술을 활용하여 완전히 통합되고 눈에 거슬리지 않는 최초의 '가정에서의 화면 사용에 대한 가족 수준 평가'(FLASH)를 구축하고 있습니다. 가정에서 어린이와 성인의 TV 및 기타 화면 사용에 대한 정확하고 개인 정보 보호 및 신뢰할 수 있는 모니터링을 위한 시스템입니다. 이 연구에서 조사관은 (a) FLASH를 개발하는 데 필요한 비전 및 신호 처리 알고리즘과 이미징 하드웨어 통합(Rice 조사관); (b) 알파 및 베타 실험실 연구(Rice 및 BCM 조사자)를 통해 TV 및 모바일 장치용 FLASH 하드웨어 및 소프트웨어 파이프라인 개선 (c) 프로토콜(BCM 조사자)에 대한 충실도를 보장하기 위해 통제된 관찰 실험실에서 지침을 따를 수 있을 만큼 충분히 나이가 든 6-11세 어린이 사이에서 황금 표준(관찰)에 대해 FLASH TV 및 모바일 장치를 검증합니다. ) 가정 내 사용 및 채택(가정 타당성 조사)에 대한 문제에 대한 예비 조사 수행(BCM 조사관).

이 프로젝트의 궁극적인 목표는 TV, 스마트폰, 태블릿 등 다양한 화면에서 지표 아동의 화면 사용을 측정하는 매우 정확한 시스템을 개발하는 것입니다. 스마트폰과 태블릿은 소프트웨어와 하드웨어가 비슷하기 때문에 조사자는 FLASH-TV와 FLASH-Mobile의 두 가지 시스템만 개발하면 됩니다. 두 시스템 모두 3단계 접근 방식을 취합니다. 1) 탐지 사용, 2) 색인 사용자 식별, 3) 사용 기록을 통해 색인 아동의 화면 사용을 평가합니다. 목표는 여러 화면 플랫폼에서 어린이의 사용을 하나의 데이터베이스로 병합하여 장치 동시 사용과 함께 여러 장치에서 화면 사용을 추적할 수 있도록 하는 것입니다.

FLASH는 Rice University의 전기 엔지니어 및 Baylor College of Medicine의 행동 연구자와 함께 4개의 연구 시리즈에서 공동으로 개발될 예정입니다.

연구 1: CNRC 대사 연구 단위(MRU) 관찰 연구소에서 개별 FLASH 구성 요소 및 통합 FLASH 시스템의 가족 2인조 또는 3인조(시험당 n=3-5 가족)의 작은 샘플을 사용한 반복 알파 테스트. 조사관은 FLASH 기술의 가장 최근 발전을 평가하기 위해 약 3개월마다 이러한 알파 테스트를 실시할 계획입니다. 테스트당 3-5개의 트라이어드가 포함된 약 3-4개의 개별 알파 테스트로 42-60명의 참가자(12-20개의 트라이어드)의 예상 샘플이 생성됩니다. 우리가 수행한 파일럿 연구의 경험에 따르면 작은 샘플로 새로운 구성 요소를 반복적으로 테스트한 다음 개선 및 재테스트를 수행하면 두 팀의 입력으로 이상적인 긴밀한 루프 피드백이 가능하여 인간 피험자 데이터 수집을 활용하고 발전할 수 있습니다. 기술 개발의.

연구 2: 테스트당 10개 가족 다이어드 또는 트라이어드가 있는 통합 프로토타입 FLASH 시스템의 1~6개 베타 테스트(결과에 따라 다름)가 CNRC MRU 관측 연구소에서도 최대 240명의 참가자(80개의 트라이어드 또는 다이어드)로 수행됩니다. . 파일럿 연구의 경험에 따르면 베타 테스트당 10개의 트라이어드 또는 다이어드 데이터를 통해 FLASH 프로토타입의 기능을 적절하게 평가할 수 있습니다.

연구 3: CNRC MRU Observational Lab에서 32개의 부모-자식 트라이어드가 있는 최종 FLASH-TV 및 FLASH-Mobile 장치의 실험실 기반 검증. 이 숫자는 알파 및 베타 테스트 경험을 바탕으로 초기 추정치에서 수정되었습니다. 조사관은 검증 연구를 완료하기 위해 32명의 부모-형제 삼합회(참가자 96명)를 모집할 것입니다. 필요한 경우 최종 유효성 검사 프로토콜을 개선하기 위해 나머지 샘플에 대한 데이터 수집을 시작하기 전에 부모-형제 3인조(참가자 9명) 중 3명이 파일럿 연구에 참여합니다. 보수적으로, 우리는 이 검증 연구에 필요한 샘플 크기를 계산할 때 0.6의 ICC를 고려합니다. 각각 최소 100회 측정된 29명의 대상자의 무작위 표본은 추정된 ICC가 평가된 대로 0.6일 때 너비 0.25(오차 한계 = 0.25/2 = 0.125 = 12.5%)의 양측 95% 신뢰 구간을 산출합니다. 양방향 혼합 효과 ANOVA 모델을 사용합니다.

연구 4: 제한된 연구 기간 동안 가정에 장치를 설치하려는 가족의 의지와 하루 종일 어린이의 화면 사용을 캡처할 수 있는 FLASH 장치의 능력을 평가하기 위한 가정 타당성 조사. 80%의 검정력과 0.05의 알파를 사용하여 TV 다이어리와 비교하여 FLASH로 측정한 TV 시청 시간(분) 사이의 이변량 상관 관계가 있는 중간에서 큰 효과(0.4)를 감지하려면 37개 가족의 최종 표본 크기가 필요합니다. 중간에서 큰 효과 크기는 FLASH가 가정에서 TV 시청을 측정하는 데 높은 정확도를 보장하는 데 도움이 됩니다. 조사관은 참여 가족의 80%에 대한 완전한 데이터를 가지고 있을 것으로 예상하므로 46개 가족(참가자 184명, 가족당 가족 구성원 4명 추정)을 모집하여 37개 가족의 최종 샘플을 얻을 것입니다.

따라서 4개의 연구에서 조사관은 총 448명의 참가자(연구 1-3의 88개 삼합 및 연구 4의 46개 가족)의 표본 크기를 예상합니다. 각 연구는 그룹 할당 및 대조군/위약이 없는 관찰 연구입니다.