基于慣性傳感器的帕金森病上肢運(yùn)動(dòng)障礙量化評(píng)估方法研究
發(fā)布時(shí)間:2022-01-06 18:37
帕金森病是一種中老年人群中常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病。震顫、肌強(qiáng)直、運(yùn)動(dòng)遲緩和姿勢(shì)平衡障礙是它的四大主要癥狀。這些癥狀在不同程度上降低患者的日常生活質(zhì)量,嚴(yán)重者甚至喪失運(yùn)動(dòng)能力,生活不能自理。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期左旋多巴藥物治療,患者晚期還可能會(huì)出現(xiàn)異動(dòng)癥和開(kāi)關(guān)波動(dòng)現(xiàn)象。帕金森病運(yùn)動(dòng)障礙癥狀的復(fù)雜性和變異性使臨床評(píng)估成為了一大難題。在醫(yī)院臨床工作中廣泛采用的運(yùn)動(dòng)障礙評(píng)估方法是通過(guò)各類(lèi)量表進(jìn)行評(píng)價(jià),評(píng)估結(jié)果主要依賴(lài)醫(yī)生的臨床經(jīng)驗(yàn),其準(zhǔn)確性和客觀性難以保證。因此,臨床上需要一種有效的客觀評(píng)估方法來(lái)確定運(yùn)動(dòng)障礙的嚴(yán)重程度,幫助醫(yī)生進(jìn)行準(zhǔn)確診斷和療效評(píng)估。本文目的是基于慣性傳感器的運(yùn)動(dòng)信號(hào),研究帕金森病患者典型上肢運(yùn)動(dòng)癥狀的量化指標(biāo)與分級(jí)評(píng)估方法。本文主要工作如下:(1)深入調(diào)研慣性傳感器在評(píng)估帕金森病運(yùn)動(dòng)障礙中的應(yīng)用情況和研究現(xiàn)狀。在與臨床醫(yī)生合作開(kāi)展前期臨床測(cè)試的基礎(chǔ)上,針對(duì)震顫和運(yùn)動(dòng)遲緩兩種癥狀,構(gòu)建上肢運(yùn)動(dòng)障礙量化評(píng)估體系。(2)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)信號(hào)采集系統(tǒng),利用慣性傳感器獲取運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的三維加速度和三維角速度信號(hào)。對(duì)應(yīng)量表設(shè)計(jì)動(dòng)作測(cè)試,建立運(yùn)動(dòng)障礙數(shù)據(jù)庫(kù),用于定量分析和評(píng)估患者的運(yùn)動(dòng)障礙癥狀。(3)手指動(dòng)作信...
【文章來(lái)源】:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:104 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖1.1?PD患者服藥后的波動(dòng)現(xiàn)象??
統(tǒng)功耗應(yīng)盡量低,至少保證5小時(shí)的連續(xù)工作時(shí)間;??操作應(yīng)盡量簡(jiǎn)化,使臨床醫(yī)生在沒(méi)有專(zhuān)業(yè)人員幫助下也能獨(dú)臨床醫(yī)生一起對(duì)原型系統(tǒng)進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)和改進(jìn),最終設(shè)計(jì)包節(jié)點(diǎn)和身體節(jié)點(diǎn)。信號(hào)采集系統(tǒng)用于后續(xù)的臨床試驗(yàn),采集試動(dòng)作時(shí)的肢體運(yùn)動(dòng)信號(hào),構(gòu)建PD運(yùn)動(dòng)障礙數(shù)據(jù)庫(kù)。??統(tǒng)總體設(shè)計(jì)??礙信號(hào)采集系統(tǒng)的總體構(gòu)成如圖3.1所示,包括手指節(jié)點(diǎn)、身無(wú)線路由器和上位機(jī)。在比較WiFi、藍(lán)牙、ZigBee等幾種們決定系統(tǒng)采用WiFi無(wú)線局域網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù),它相對(duì)其他無(wú)帶寬大、傳輸速率高,功耗雖然不是最低,但也能滿足要求。每個(gè)設(shè)備分配一個(gè)固定的IP地址,上位機(jī)、無(wú)線路由器和線網(wǎng)絡(luò)連接。同步完成以后,所有節(jié)點(diǎn)模塊通過(guò)無(wú)線路由器傳數(shù)據(jù)。每個(gè)模塊都是一個(gè)帶有微控制器的信號(hào)采集單元,軟件保存,而不在模塊內(nèi)保存,進(jìn)一步降低功耗和存儲(chǔ)空間??2個(gè)節(jié)點(diǎn)??
其中,8?jìng)(gè)模塊分布在左右側(cè)前臂、上臂、大腿、小腿,都使用帶魔??術(shù)貼的松緊帶固定,剩下2個(gè)模塊在后背和后腰部,放在特別定制的在后背和后??腰有小口袋的彈性背心里。手指節(jié)點(diǎn)和身體節(jié)點(diǎn)的位置如圖3.2所示,圖中數(shù)字??是預(yù)先分配的IP地址最后三位。??(a)?(b)??_?‘舂??圖3.2慣性傳感器位置示意圖:(a)手指節(jié)點(diǎn);(b)身體節(jié)點(diǎn)??Fig.?3.2?Inertial?sensor?position,?(a)?finger?node;?(b)?body?node.??3.?1.2硬件設(shè)計(jì)??1.慣性傳感器??采集模塊應(yīng)能捕捉人體的三維運(yùn)動(dòng)信息,而且要緊湊小巧、便于穿戴。為滿??足這些要求,所有慣性傳感器都選用美國(guó)InvenSense公司的MPU6050,它在一??塊芯片上集成了?1個(gè)三軸加速度計(jì)(測(cè)量沿X、Y、Z軸的線加速度)和1個(gè)三??軸陀螺伩(測(cè)量繞X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度),可以獲。秱(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)信??息,傳感器各個(gè)軸方向如圖3.3所示。MPU6050內(nèi)置放大器、低通濾波器和16??位ADC,可直接通過(guò)I2C總線輸出數(shù)字量,無(wú)需外接轉(zhuǎn)換和濾波電路,有助于??簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。它提供幾個(gè)量程可選,在我們的系統(tǒng)中,通過(guò)編程選定加速度計(jì)??量程為±8g
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]帕金森病概述[J]. 陳佳妮. 生物學(xué)教學(xué). 2010(08)
本文編號(hào):3572967
【文章來(lái)源】:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:104 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖1.1?PD患者服藥后的波動(dòng)現(xiàn)象??
統(tǒng)功耗應(yīng)盡量低,至少保證5小時(shí)的連續(xù)工作時(shí)間;??操作應(yīng)盡量簡(jiǎn)化,使臨床醫(yī)生在沒(méi)有專(zhuān)業(yè)人員幫助下也能獨(dú)臨床醫(yī)生一起對(duì)原型系統(tǒng)進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)和改進(jìn),最終設(shè)計(jì)包節(jié)點(diǎn)和身體節(jié)點(diǎn)。信號(hào)采集系統(tǒng)用于后續(xù)的臨床試驗(yàn),采集試動(dòng)作時(shí)的肢體運(yùn)動(dòng)信號(hào),構(gòu)建PD運(yùn)動(dòng)障礙數(shù)據(jù)庫(kù)。??統(tǒng)總體設(shè)計(jì)??礙信號(hào)采集系統(tǒng)的總體構(gòu)成如圖3.1所示,包括手指節(jié)點(diǎn)、身無(wú)線路由器和上位機(jī)。在比較WiFi、藍(lán)牙、ZigBee等幾種們決定系統(tǒng)采用WiFi無(wú)線局域網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù),它相對(duì)其他無(wú)帶寬大、傳輸速率高,功耗雖然不是最低,但也能滿足要求。每個(gè)設(shè)備分配一個(gè)固定的IP地址,上位機(jī)、無(wú)線路由器和線網(wǎng)絡(luò)連接。同步完成以后,所有節(jié)點(diǎn)模塊通過(guò)無(wú)線路由器傳數(shù)據(jù)。每個(gè)模塊都是一個(gè)帶有微控制器的信號(hào)采集單元,軟件保存,而不在模塊內(nèi)保存,進(jìn)一步降低功耗和存儲(chǔ)空間??2個(gè)節(jié)點(diǎn)??
其中,8?jìng)(gè)模塊分布在左右側(cè)前臂、上臂、大腿、小腿,都使用帶魔??術(shù)貼的松緊帶固定,剩下2個(gè)模塊在后背和后腰部,放在特別定制的在后背和后??腰有小口袋的彈性背心里。手指節(jié)點(diǎn)和身體節(jié)點(diǎn)的位置如圖3.2所示,圖中數(shù)字??是預(yù)先分配的IP地址最后三位。??(a)?(b)??_?‘舂??圖3.2慣性傳感器位置示意圖:(a)手指節(jié)點(diǎn);(b)身體節(jié)點(diǎn)??Fig.?3.2?Inertial?sensor?position,?(a)?finger?node;?(b)?body?node.??3.?1.2硬件設(shè)計(jì)??1.慣性傳感器??采集模塊應(yīng)能捕捉人體的三維運(yùn)動(dòng)信息,而且要緊湊小巧、便于穿戴。為滿??足這些要求,所有慣性傳感器都選用美國(guó)InvenSense公司的MPU6050,它在一??塊芯片上集成了?1個(gè)三軸加速度計(jì)(測(cè)量沿X、Y、Z軸的線加速度)和1個(gè)三??軸陀螺伩(測(cè)量繞X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度),可以獲。秱(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)信??息,傳感器各個(gè)軸方向如圖3.3所示。MPU6050內(nèi)置放大器、低通濾波器和16??位ADC,可直接通過(guò)I2C總線輸出數(shù)字量,無(wú)需外接轉(zhuǎn)換和濾波電路,有助于??簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)。它提供幾個(gè)量程可選,在我們的系統(tǒng)中,通過(guò)編程選定加速度計(jì)??量程為±8g
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]帕金森病概述[J]. 陳佳妮. 生物學(xué)教學(xué). 2010(08)
本文編號(hào):3572967
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