Real-time hand tracking for rehabilitation and character animation

Hand and finger tracking has a major importance in healthcare, for rehabilitation of hand function required due to a neurological disorder, and in virtual environment applications, like characters animation for on-line games or movies. Current solutions consist mostly of motion tracking gloves with embedded resistive bend sensors that most often suffer from signal drift, sensor saturation, sensor displacement and complex calibration procedures. More advanced solutions provide better tracking stability, but at the expense of a higher cost. The proposed solution aims to provide the required precision, stability and feasibility through the combination of eleven inertial measurements units (IMUs). Each unit captures the spatial orientation of the attached body. To fully capture the hand movement, each finger encompasses two units (at the proximal and distal phalanges), plus one unit at the back of the hand. The proposed glove was validated in two distinct steps: a) evaluation of the sensors’ accuracy and stability over time; b) evaluation of the bending trajectories during usual finger flexion tasks based on the intra-class correlation coefficient (ICC). Results revealed that the glove was sensitive mainly to magnetic field distortions and sensors tuning. The inclusion of a hard and soft iron correction algorithm and accelerometer and gyro drift and temperature compensation methods provided increased stability and precision. Finger trajectories evaluation yielded high ICC values with an overall reliability within application’s satisfying limits. The developed low cost system provides a straightforward calibration and usability, qualifying the device for hand and finger tracking in healthcare and animation industries.

Assessment of Laparoscopic Skills Performance: 2D Versus 3D Vision and Classic Instrument Versus New Hand-Held Robotic Device for Laparoscopy

Introduction and Objectives. Laparoscopic surgery has undeniable advantages, such as reduced postoperative pain, smaller incisions, and faster recovery. However, to improve surgeons’ performance, ergonomic adaptations of the laparoscopic instruments and introduction of robotic technology are needed. The aim of this study was to ascertain the influence of a new hand-held robotic device for laparoscopy (HHRDL) and 3D vision on laparoscopic skills performance of 2 different groups, naïve and expert. Materials and Methods. Each participant performed 3 laparoscopic tasks—Peg transfer, Wire chaser, Knot—in 4 different ways. With random sequencing we assigned the execution order of the tasks based on the first type of visualization and laparoscopic instrument. Time to complete each laparoscopic task was recorded and analyzed with one-way analysis of variance. Results. Eleven experts and 15 naïve participants were included. Three-dimensional video helps the naïve group to get better performance in Peg transfer, Wire chaser 2 hands, and Knot; the new device improved the execution of all laparoscopic tasks (P < .05). For expert group, the 3D video system benefited them in Peg transfer and Wire chaser 1 hand, and the robotic device in Peg transfer, Wire chaser 1 hand, and Wire chaser 2 hands (P < .05). Conclusion. The HHRDL helps the execution of difficult laparoscopic tasks, such as Knot, in the naïve group. Three-dimensional vision makes the laparoscopic performance of the participants without laparoscopic experience easier, unlike those with experience in laparoscopic procedures.

O uso do "Face-Hand Test" como instrumento para rastrear as síndromes psicorgânicas: estudo piloto

Foi aplicada uma versão reduzida do "Face-Hand Test", o FHT-R, em 91 pessoas com 65 anos ou mais em uma amostra ao acaso de idosos vivendo na comunidade (São Paulo, Brasil), com objetivo de testar a habilidade do instrumento em detectar as síndromes psicorgânicas. Os escores do FHT-R foram comparados com as avaliações de um psiquiatra utilizando uma entrevista semi-estruturada, a "Clinical Interview Schedule". Cinco pessoas foram consideradas como sendo portadoras de distúrbios psicorgânicos e 86 como não sendo portadoras de tais distúrbios. No ponto de corte 0/1 os coeficientes de validação obtidos foram: sensibilidade 60%, especificidade 94%, valor prognóstico positivo 38%, valor prognóstico negativo 98%, e taxa de classificação incorreta 8%. A utilização do Teste em pesquisas epidemiológicas é discutida no corpo do trabalho.

Hand gesture recognition system based in computer vision and machine learning : applications on human-machine interaction

Sendo uma forma natural de interação homem-máquina, o reconhecimento de gestos implica uma forte componente de investigação em áreas como a visão por computador e a aprendizagem computacional. O reconhecimento gestual é uma área com aplicações muito diversas, fornecendo aos utilizadores uma forma mais natural e mais simples de comunicar com sistemas baseados em computador, sem a necessidade de utilização de dispositivos extras. Assim, o objectivo principal da investigação na área de reconhecimento de gestos aplicada à interacção homemmáquina é o da criação de sistemas, que possam identificar gestos específicos e usálos para transmitir informações ou para controlar dispositivos. Para isso as interfaces baseados em visão para o reconhecimento de gestos, necessitam de detectar a mão de forma rápida e robusta e de serem capazes de efetuar o reconhecimento de gestos em tempo real. Hoje em dia, os sistemas de reconhecimento de gestos baseados em visão são capazes de trabalhar com soluções específicas, construídos para resolver um determinado problema e configurados para trabalhar de uma forma particular. Este projeto de investigação estudou e implementou soluções, suficientemente genéricas, com o recurso a algoritmos de aprendizagem computacional, permitindo a sua aplicação num conjunto alargado de sistemas de interface homem-máquina, para reconhecimento de gestos em tempo real. A solução proposta, Gesture Learning Module Architecture (GeLMA), permite de forma simples definir um conjunto de comandos que pode ser baseado em gestos estáticos e dinâmicos e que pode ser facilmente integrado e configurado para ser utilizado numa série de aplicações. É um sistema de baixo custo e fácil de treinar e usar, e uma vez que é construído unicamente com bibliotecas de código. As experiências realizadas permitiram mostrar que o sistema atingiu uma precisão de 99,2% em termos de reconhecimento de gestos estáticos e uma precisão média de 93,7% em termos de reconhecimento de gestos dinâmicos. Para validar a solução proposta, foram implementados dois sistemas completos. O primeiro é um sistema em tempo real capaz de ajudar um árbitro a arbitrar um jogo de futebol robótico. A solução proposta combina um sistema de reconhecimento de gestos baseada em visão com a definição de uma linguagem formal, o CommLang Referee, à qual demos a designação de Referee Command Language Interface System (ReCLIS). O sistema identifica os comandos baseados num conjunto de gestos estáticos e dinâmicos executados pelo árbitro, sendo este posteriormente enviado para um interface de computador que transmite a respectiva informação para os robôs. O segundo é um sistema em tempo real capaz de interpretar um subconjunto da Linguagem Gestual Portuguesa. As experiências demonstraram que o sistema foi capaz de reconhecer as vogais em tempo real de forma fiável. Embora a solução implementada apenas tenha sido treinada para reconhecer as cinco vogais, o sistema é facilmente extensível para reconhecer o resto do alfabeto. As experiências também permitiram mostrar que a base dos sistemas de interação baseados em visão pode ser a mesma para todas as aplicações e, deste modo facilitar a sua implementação. A solução proposta tem ainda a vantagem de ser suficientemente genérica e uma base sólida para o desenvolvimento de sistemas baseados em reconhecimento gestual que podem ser facilmente integrados com qualquer aplicação de interface homem-máquina. A linguagem formal de definição da interface pode ser redefinida e o sistema pode ser facilmente configurado e treinado com um conjunto de gestos diferentes de forma a serem integrados na solução final.

Reliable and Fast Hand-Offs in Low-Power Wireless Networks

Hand-off (or hand-over), the process where mobile nodes select the best access point available to transfer data, has been well studied in wireless networks. The performance of a hand-off process depends on the specific characteristics of the wireless links. In the case of low-power wireless networks, hand-off decisions must be carefully taken by considering the unique properties of inexpensive low-power radios. This paper addresses the design, implementation and evaluation of smart-HOP, a hand-off mechanism tailored for low-power wireless networks. This work has three main contributions. First, it formulates the hard hand-off process for low-power networks (such as typical wireless sensor networks - WSNs) with a probabilistic model, to investigate the impact of the most relevant channel parameters through an analytical approach. Second, it confirms the probabilistic model through simulation and further elaborates on the impact of several hand-off parameters. Third, it fine-tunes the most relevant hand-off parameters via an extended set of experiments, in a realistic experimental scenario. The evaluation shows that smart-HOP performs well in the transitional region while achieving more than 98 percent relative delivery ratio and hand-off delays in the order of a few tens of a milliseconds.

A atividade dos estabilizadores da omoplata e movimento compensatório do tronco no gesto de alcance em indivíduos pós AVE

Introdução: Lesões como o AVE interferem com a capacidade de recrutar níveis adequados de atividade muscular, podendo levar ao aparecimento de movimentos compensatórios como a excessiva translação anterior do tronco, associada ao gesto de alcance. Objetivos: Descrever a relação entre a atividade dos estabilizadores da omoplata e o movimento compensatório do tronco no gesto de alcance, em 4 indivíduos pós AVE. Pretendeu-se também analisar o papel dos estabilizadores da omoplata na função do membro superior. Métodos: Quatro indivíduos com diagnóstico de AVE, que apresentavam alterações no nível de actividade dos estabilizadores da omoplata contralesional, foram sujeitos a uma avaliação realizada em três momentos, antes (M0), durante (M1) e após (M2) e a um período de intervenção, segundo os princípios do Conceito de Bobath. Recorreu-se à electromiografia de superfície para avaliar a atividade e o timming dos músculos grande dorsal, trapézio superior e trapézio inferior do hemicorpo contralesional e ao software de Avaliação Postural (SAPO) para analisar o deslocamento do tronco no sentido anterior, associados à realização do gesto de alcance. Foram aplicadas as escalas RPS e MESUPES para avaliar as componentes de movimento do gesto de alcance e a função do membro superior, respetivamente. Recorreu-se ao registo fotográfico para análise dos componentes de movimento na posição de sentado e em pé.Resultados: Os dados eletromiográficos registam atividade dos estabilizadores da omoplata unicamente num indivíduo em M2. A análise do deslocamento anterior do tronco revela melhorias em M1 em todos os indivíduos, sendo que em M2 essa evolução positiva não foi observada em três dos participantes. Entre M0 e M2, na escala RPS registam-se melhorias de 7 a 9 pontos no alvo próximo e de 5 a 10 pontos no alvo distante. Na escala MESUPES verificam-se melhorias entre 5 a 18 pontos na sub-escala braço e entre 5 a 8 pontos na sub-escala mão, em M2. A avaliação do registo fotográfico revela modificações nos componentes de movimento dos quatro indivíduos, nomeadamente na integração dos MI na base de suporte, na atividade do tronco inferior e superior e no alinhamento do MS contralesional. Conclusão: A melhoria do nível da atividade dos estabilizadores dinâmicos da omoplata sugere ter influência na diminuição do movimento compensatório do tronco no gesto de alcance e parece ter um papel na melhoria da eficácia distal do MS do mesmo lado.

Application of the EcoBlock method to eco-design - electric hand dryers versus paper towels

Sustainable Construction, Materials and Practice, p. 426-432

Importance of hand germ contamination in health-care workers as possible carriers of nosocomial infections

The importance of hands in the transmission of nosocomial infection has been world wide admitted. However, it is difficult to induce this behavior in health-care workers. The aim of the present work was to point out the importance of hand bacteria colonization, the influence of hand washing and of patient physical examination. One hundred health-care workers were randomly divided in two groups: Group A without hand washing previous to patient physical examination or handling (PPE); group B with hand washing previous to PPE. Direct fingerprint samples in Columbia agar before and after PPE were obtained. The colonies were counted and identified by conventional techniques, and antibiograms according to NCCLS were performed. Before PPE group A participants showed a high number of bacteria regarding group B participants (73.9 Vs 20.7; p < 0.001); 44 out of 50 participants were carriers of potentially pathogen bacteria. No group B participants were carriers of potential pathogen bacteria before PPE. The latter group showed an increase in number of bacteria after PPE (20.7 CFU (before) Vs 115.9 CFU (after); p < 0.001). Sixteen group B participants were contaminated after PPE with potential pathogens such as S. aureus (50% of them meticillin resistant); Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Enterococcus faecalis, half of them multiresistant. We can conclude on the importance of these results to implement educational programs and to provide the health-care workers with the proper commodities to fulfill this practice.

The venomous toadfish Thalassophryne nattereri (niquim or miquim): report of 43 injuries provoked in fishermen of Salinópolis (Pará State) and Aracaju (Sergipe State), Brazil

Fishes of family Batrachoididae are responsible for great number of injuries in fishermen in North and Northeast regions of Brazil. The genus Thalassophryne presents various venomous species of fishes found in the Brazilian coast, T. nattereri being the most common of them. The venom is ejected through two hollow spines on the dorsal fin and two on pre-opercular regions, which present a venomous gland in the base and can be erected or depressed by the fish. The manifestations of the envenoming were intense local pain, edema and erythema in 43 patients observed in Salinópolis (Pará State) and Aracaju (Sergipe State). There were no systemic manifestations, but necrosis was detected in eight and bacterial infection in ten injured fishermen. The circumstances of the contacts and therapeutic aspects are discussed. Envenoming by the genus Thalassophryne is important and frequent and should be considered of moderate severity grade, since there are not the excruciating pain or the massive local necrosis provoked by scorpionfishes (Scorpaena) or stingrays injuries nor the systemic manifestations that are the most important marker of severe envenoming.

Hand Involvement in Ollier Disease and Maffucci Syndrome: a Case Series

Ollier Disease and Maffucci Syndrome are two rare diseases that can cause tumors in several organs, having a special predilection for the hand. However, there have been very few reports in the literature focusing on hand manifestations of these diseases. We report the cases of three female patients: one with Ollier Disease, and two other with Maffucci Syndrome. All patients had hand involvement as their initial primary complaint. The Ollier Disease patient developed chondrosarcomas of two digits and had to have these fingers amputated. One of the Maffucci patients died one year after presentation from a brain glioblastoma. These cases emphasize the importance of early diagnosis of Ollier Disease and Maffucci Syndrome, as these two conditions are associated not only to crippling hand deformity, but also to a significant risk of chondrosarcoma, and other malignant tumors.

Echovirus 4 associated to hand, foot and mouth disease

Hand, foot and mouth disease (HFMD) is a contagious enteroviral infection occurring primarily in children and characterized by vesicular palmoplantar eruptions and erosive stomatitis. Echovirus 4 (EV-4) has been commonly associated with aseptic meningitis. The association of HFMD with EV-4 has not been reported previously. Two samples of a 14-month child who presented mild fever, sores in the mouth, rash with blisters on the palm of hands and soles of feet were sent to Enteric Viruses Laboratory of Adolfo Lutz Institute. Clinical samples were inoculated in three different cell lines, and those which presented cytopathic effect (CPE), were submitted to Indirect Immunofluorescence Assay (IFA) and "one step" RT-PCR. Agarose gel electrophoresis from RT-PCR product, showed a product with 437 bp, which is characteristic of Enterovirus group. Echovirus 4 was identified by IFA. Although HFMD is a viral infection associated mainly with Enterovirus 71 (HEV-71) and Coxsackievirus A16 (CV-A16), our results demonstrate a diversity of serotype related to HFMD and stress the importance of epidemiological surveillance to this disease and its complications.

The Turbocharged Becker Flap: a Simple Variation that Allows Coverage of Most of the Dorsum of the Hand

Cover of medium and large defects of the dorsum of the hand remains a substantial surgical challenge that often requires free tissue transfer. We report the case of a 28-year-old male who presented with necrosis of most of the dorsum of his dominant hand after an iatrogenic injury. A large Becker flap was raised to cover the entire defect. However, venous insufficiency was noted intraoperatively. The flap was turbocharged by performing a venous anastomosis between the flap and the recipient site, resulting in complete survival of the flap. The authors conclude that the turbocharged Becker flap can be a good alternative for expeditiously covering large defects of the dorsum of the hand without having to resort to free tissue transfer.

Nefrectomia Radical e Nefroureterectomia Laparoscópica "Hand-Assited": a Experiência dos Primeiros 21 Casos

Objectivos: Os autores apresentam a sua casuística com os primeiros 21 casos submetidos a nefrectomia radical e nefroureterectomia laparoscópica "hand- assisted" e laparoscópica pura. Material e Métodos: Entre o período de Janeiro 2003 a Junho de 2004 procedeu-se à realização de nefrectomia radical e nefroureterectomia laparoscópica em 21 doentes com o diagnóstico clínico de carcinoma de células renais e de carcinoma de células de transição do trato urinário alto. Optámos pela assistência da mão apenas quando útil ou necessário. Realizamos 16 nefrectomias radicais laparoscopicas "hand-assisted", 2 nefroureterectomias radicais laparoscopicas "hand- assisted" com desincer- ção endoscópica do meato ureteral e 3 nefrectomias radicais laparoscopicas "puras". A idade média deste grupo foi de 62 anos.O diâmetro médio da massa renal foi de 4,8 cm. O diagnóstico anatomo-patológico revelou a existência de 17 carcinomas de células renais, 2 carcinomas de células de transição, 1 hemangioma e 1 quisto renal complicado. Tivemos uma taxa de conversão de 5%, e a duração da cirurgia foi de 1,46 horas. O follow- up destes doentes variou entre 1 e 2 anos, não se tendo verificado quaisquer recidivas. Nesta série houve um re-internamento. Conclusão: a nefrectomia radical laparoscópica "hand-assisted" e a nefroureterectomia laparoscópica "hand-assisted" são exequíveis sendo a curva de aprendizagem relativamente curta. A taxa de complicações é baixa.