基于Microsoft Kinect體感系統(tǒng)的帕金森患者、卒中后輕偏癱患者及正常人群的步態(tài)分析研究
發(fā)布時(shí)間:2019-08-14 14:12
【摘要】:目的借助Microsoft Kinect體感技術(shù)獲得三維人體骨架軌跡,通過Euclidean距離公式運(yùn)算以獲取簡單易行的肢體參數(shù),作為帕金森病患者、腦卒中后輕偏癱患者康復(fù)的測量指標(biāo)。方法1、研究對象:收集就診于中國人民解放軍總醫(yī)院和濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院的帕金森病(Parkinson's disease, PD)患者及腦卒中后輕偏癱患者,并于兩地社區(qū)收集性別年齡相匹配的健康對照人群。2、設(shè)施準(zhǔn)備:①環(huán)境準(zhǔn)備:長約5-6m,且不易受行人干擾的場地,寬度無限定要求,可夠受試者自由行走即可。②物品準(zhǔn)備:Kinect體感攝影機(jī)1臺(tái)、三腳架1臺(tái)、別針若干、Windows 10系統(tǒng)的筆記本電腦1臺(tái)并安裝Kinect配套攝像軟件。3、方法:①患者及健康受試者入組前需經(jīng)本人同意,并行詳細(xì)、全面的神經(jīng)科體格檢查,同時(shí)需仔細(xì)詢問是否患有影響肢體活動(dòng)的其他疾病。②借助Microsoft Kinect體感攝影技術(shù),通過獲得三維人體骨架軌跡,以提取三種類別受試者的標(biāo)準(zhǔn)化步長(stride length, SL)特征參數(shù)。③將三種人群的特征值進(jìn)行差異分析,并對PD患者、腦卒中后輕偏癱患者的特征參數(shù)進(jìn)行分析。結(jié)果1、共收集符合條件的PD患者(男:女=7:7,平均年齡:58.57±11.29)、腦卒中后輕偏癱患者(男:女=10:4,平均年齡:61.86 ±15.83)各14名,及14名健康對照人群(男:女=10:4,平均年齡:65.43 ±9.88)。2、①正常受試者的步長與PD患者、腦卒中后輕偏癱患者的有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;②在PD患者中,標(biāo)準(zhǔn)化SL與帕金森病統(tǒng)一評定量表(Unified PD Rating Scale,UPDRS)評分具有明顯的相關(guān)性(r=-0.768,P=0.001),該組患者的步長值與統(tǒng)一帕金森病評定量表第 Ⅱ 部分(Unified PD Rating Scale - Ⅱ subscale, UPDRS-Ⅱ) (r=-0.747, P=0.002)及第 Ⅲ 部分(Unified PD Rating Scale - Ⅲ subscale, UPDRS -Ⅲ)分別具有明顯的相關(guān)性(r=-0.769, P=0.001);③在腦卒中后輕偏癱患者中,標(biāo)準(zhǔn)化 SL 與 Fugl-Meyer 下肢評定量表(Fugl-Meyer lower extremity score, FMA-L)的評分有明顯的相關(guān)性(r=0.815,P=0.000)。3、腦卒中后輕偏癱患者中,患側(cè)與健側(cè)步長之差與病情輕重有關(guān)。病情重者即在FMA-L評分較低者健、患側(cè)標(biāo)準(zhǔn)化SL差異較大,而病情較輕者即FMA-L評分較高者其差異則不明顯。結(jié)論1、基于Microsoft Kinect體感系統(tǒng)得出的標(biāo)準(zhǔn)化SL特征值可以區(qū)分正常人組和患者組(PD患者及腦卒中后輕偏癱患者),但兩患者組間的標(biāo)準(zhǔn)化SL無明顯差異;2、基于Microsoft Kinect體感系統(tǒng)得出的標(biāo)準(zhǔn)化SL特征值不僅能夠作為評價(jià)PD患者運(yùn)動(dòng)康復(fù)程度的指標(biāo)(標(biāo)準(zhǔn)化SL與UPDRS-Ⅱ,尤其是UPDRS-Ⅲ有較高的相關(guān)性),亦可作為評價(jià)PD患者整體功能康復(fù)及預(yù)后的的指標(biāo)(標(biāo)準(zhǔn)化SL與UPDRS總評分亦有相關(guān)性);3、基于Microsoft Kinect體感技術(shù)得出的標(biāo)準(zhǔn)化SL特征值能夠作為評價(jià)腦卒中后輕偏癱患者下肢運(yùn)動(dòng)康復(fù)程度的有效指標(biāo)。4、基于Microsoft Kinect體感技術(shù)得出的SL最小間距(波谷)能夠直觀地體現(xiàn)卒中后輕偏癱患者的患側(cè)下肢的康復(fù)狀況。
【圖文】:
積(relative邋surface邋area,邋RSA),與該疾病相關(guān)量表進(jìn)行相關(guān)性分析后表明,,兩者逡逑具有明顯的相關(guān)性。逡逑此外,針對如何使用計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)評估腦卒中患者患側(cè)忽視的問題,逡逑0卩1^80等[1()]設(shè)計(jì)了一款神經(jīng)心理學(xué)工具,該工具通過令受試者進(jìn)行“發(fā)現(xiàn)物品”逡逑及“抓握物品”的簡單操作,來協(xié)助臨床醫(yī)生評估患者的患側(cè)忽視,而不再將檢逡逑查患側(cè)忽視癥狀的檢查局限于視書寫測驗(yàn)及空間想象測驗(yàn)。逡逑最后,Kinect體感技術(shù)在人體識(shí)別領(lǐng)域也起到了極大的作用。正常人群的步態(tài)逡逑因具有良好的平衡協(xié)調(diào)能力和穩(wěn)定的重復(fù)模式,因而更容易獲得規(guī)律并應(yīng)用于人逡逑體識(shí)別領(lǐng)域。但異常步態(tài)受到多種病因?qū)е碌募×、肌張力、共?jì)等多方面異常,逡逑因而缺乏穩(wěn)定的步態(tài)循環(huán),為異常步態(tài)建模和人體識(shí)別增加了難度。Tupa等人[11]逡逑應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化步長(stride邋length,邋SL)及步速(gait邋velocity,邋GV)以區(qū)分PD患者、正逡逑常成年對照及學(xué)生三類人群的步態(tài),并獲得了較高的準(zhǔn)確率(97.2%)。逡逑
圖2三種人群的骨架示意圖逡逑②圖像處理:Kinect體感攝影機(jī)每秒捕捉15幀深度圖像,該深度圖像可同時(shí)逡逑捕捉25個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)的所有信息,因此,在每一幀圖像中均提供了三維空間中每個(gè)關(guān)逡逑節(jié)的信息[7]。深度圖像顯示的骨架需調(diào)整至與標(biāo)準(zhǔn)骨架一致,并且保持調(diào)整后骨架逡逑圖像的關(guān)節(jié)角度與原圖像一致。此外,Kinect在測量標(biāo)準(zhǔn)化SL前需提前測量每位逡逑受試者的下肢長度,確保受試者的SL值不受下肢長度的影響。逡逑③公式:選擇Euclidean距離公式來計(jì)算兩點(diǎn)之間的距離,在此,分別使用逡逑i和j來代表骨架圖中的任意兩點(diǎn)。Euclidean距離公式如下所示:逡逑d邋(i,邋j)邋=邋A/(xi-xj)2+(yi-yj)2+(zi-zj)2逡逑D(Tot.)邋=邋di邋+邋d2邋+邋...邋+邋dn.逡逑4、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法逡逑應(yīng)用SPSS23.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì),PO.OS認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)逡逑
【學(xué)位授予單位】:中國人民解放軍醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類號(hào)】:R743.3;R742.5
本文編號(hào):2526615
【圖文】:
積(relative邋surface邋area,邋RSA),與該疾病相關(guān)量表進(jìn)行相關(guān)性分析后表明,,兩者逡逑具有明顯的相關(guān)性。逡逑此外,針對如何使用計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)評估腦卒中患者患側(cè)忽視的問題,逡逑0卩1^80等[1()]設(shè)計(jì)了一款神經(jīng)心理學(xué)工具,該工具通過令受試者進(jìn)行“發(fā)現(xiàn)物品”逡逑及“抓握物品”的簡單操作,來協(xié)助臨床醫(yī)生評估患者的患側(cè)忽視,而不再將檢逡逑查患側(cè)忽視癥狀的檢查局限于視書寫測驗(yàn)及空間想象測驗(yàn)。逡逑最后,Kinect體感技術(shù)在人體識(shí)別領(lǐng)域也起到了極大的作用。正常人群的步態(tài)逡逑因具有良好的平衡協(xié)調(diào)能力和穩(wěn)定的重復(fù)模式,因而更容易獲得規(guī)律并應(yīng)用于人逡逑體識(shí)別領(lǐng)域。但異常步態(tài)受到多種病因?qū)е碌募×、肌張力、共?jì)等多方面異常,逡逑因而缺乏穩(wěn)定的步態(tài)循環(huán),為異常步態(tài)建模和人體識(shí)別增加了難度。Tupa等人[11]逡逑應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化步長(stride邋length,邋SL)及步速(gait邋velocity,邋GV)以區(qū)分PD患者、正逡逑常成年對照及學(xué)生三類人群的步態(tài),并獲得了較高的準(zhǔn)確率(97.2%)。逡逑
圖2三種人群的骨架示意圖逡逑②圖像處理:Kinect體感攝影機(jī)每秒捕捉15幀深度圖像,該深度圖像可同時(shí)逡逑捕捉25個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)的所有信息,因此,在每一幀圖像中均提供了三維空間中每個(gè)關(guān)逡逑節(jié)的信息[7]。深度圖像顯示的骨架需調(diào)整至與標(biāo)準(zhǔn)骨架一致,并且保持調(diào)整后骨架逡逑圖像的關(guān)節(jié)角度與原圖像一致。此外,Kinect在測量標(biāo)準(zhǔn)化SL前需提前測量每位逡逑受試者的下肢長度,確保受試者的SL值不受下肢長度的影響。逡逑③公式:選擇Euclidean距離公式來計(jì)算兩點(diǎn)之間的距離,在此,分別使用逡逑i和j來代表骨架圖中的任意兩點(diǎn)。Euclidean距離公式如下所示:逡逑d邋(i,邋j)邋=邋A/(xi-xj)2+(yi-yj)2+(zi-zj)2逡逑D(Tot.)邋=邋di邋+邋d2邋+邋...邋+邋dn.逡逑4、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法逡逑應(yīng)用SPSS23.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì),PO.OS認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)逡逑
【學(xué)位授予單位】:中國人民解放軍醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類號(hào)】:R743.3;R742.5
【參考文獻(xiàn)】
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本文編號(hào):2526615
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