帕金森病患者步態(tài)障礙定量評估及量化分級評估方法研究.pdf

1、帕金森病(Parkinson's disease，PD)是一種多發(fā)于中老年人群、以運(yùn)動(dòng)障礙為主要臨床癥狀的神經(jīng)退行性疾病，其臨床上以靜止性震顫、運(yùn)動(dòng)遲緩、肌僵直以及姿勢步態(tài)障礙為四大主要癥狀。目前，PD患者步態(tài)障礙的分析評估主要依靠臨床醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)觀察、檢測藥物反應(yīng)、國際通用量表以及調(diào)查問卷的方式。這種評估方法雖然簡單易用，但是其易受醫(yī)師臨床經(jīng)驗(yàn)，或患者瞬間癥狀變化的影響，客觀定量性較差。近年來，基于信息傳感技術(shù)的客觀定量評價(jià)方法逐漸成為

2、研究熱點(diǎn)。由于PD患者步態(tài)障礙癥狀的復(fù)雜性和多變性，盡管已經(jīng)存在多種分析方法與評估系統(tǒng)，但其往往關(guān)注的是步態(tài)障礙的某個(gè)單一信號的分析，量化分析的全面性和準(zhǔn)確性得不到有效保障。此外，多數(shù)系統(tǒng)還停留在實(shí)驗(yàn)室使用，并沒有在PD患者步態(tài)障礙的定量分析中得到普遍性應(yīng)用。因此，針對PD患者所表現(xiàn)出的步態(tài)障礙，本文結(jié)合了步態(tài)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)特征分析和國內(nèi)外現(xiàn)有步態(tài)獲取裝置研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于柔性力敏傳感技術(shù)和三維測力平臺的新型U型電子步道系

3、統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上探討了PD患者步態(tài)障礙客觀定量評估及量化分級評估方法。
　　本文主要圍繞新型U型電子步道系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、PD患者步態(tài)信號特征綜合提取、PD患者步態(tài)障礙定量評估與量化分級評估以及PD患者步態(tài)識別與評估這幾個(gè)方面開展研究，具體工作內(nèi)容如下:
　　(1)構(gòu)建了一種基于柔性力敏傳感技術(shù)和三維測力平臺的新型U型電子步道系統(tǒng)，用以綜合獲取PD患者在靜態(tài)站立和動(dòng)態(tài)行走過程中的足底分區(qū)壓力、步態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)、步態(tài)動(dòng)力學(xué)參數(shù)以及

4、轉(zhuǎn)彎情形下的步態(tài)特征。
　　(2)針對足底壓力圖像中的足印分割問題，提出了一種分階段的分割算法;利用足內(nèi)弓和足外弓的外輪廓曲線波動(dòng)性差異實(shí)現(xiàn)了步行足印的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)識別。
　　(3)從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)足底分區(qū)壓力的對比分析、步態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析、步態(tài)對稱性與雙邊協(xié)調(diào)性評估以及步態(tài)的非線性特征分析這四個(gè)方面比較PD患者步態(tài)與正常對照組之間的差異性，并在此基礎(chǔ)上探討了PD患者步態(tài)障礙客觀定量評估及量化分級評估方法。此外，針對PD

5、患者與健康人群組成的非平衡數(shù)據(jù)特點(diǎn)，提出了一種代價(jià)敏感支持向量機(jī)方法(CS-SVM)構(gòu)建了步態(tài)信號分類模型，驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的U型電子步道用于識別帕金森病患者步態(tài)的有效性和可行性。
　　本文構(gòu)建的新型U型電子步道系統(tǒng)雖然受空間上的限制，但是其采集獲取的步態(tài)信息較為豐富，能夠綜合獲取PD患者在靜態(tài)站立、直行以及轉(zhuǎn)彎情形下的步態(tài)特征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:本文提出的步態(tài)障礙客觀定量評估方法對臨床PD患者異常步態(tài)的診斷和治療具有積極地指導(dǎo)意義。在

6、此基礎(chǔ)上構(gòu)建的多分類SVM模型取得了初步成功，錯(cuò)誤分類都集中在相鄰的兩個(gè)評分級別之間。此外，與k-近鄰算法(KNN)、支持向量機(jī)(SVM)以及樸素貝葉斯分類器(NBC)構(gòu)建的模型相比，本文提出的一種基于代價(jià)敏感支持向量機(jī)方法(CS-SVM)構(gòu)建的步態(tài)信號分類模型，其綜合性能最佳，不僅有效提高了本文PD患者的識別準(zhǔn)確率，同時(shí)有效降低了臨床醫(yī)師對PD患者誤診而帶來的誤判代價(jià)。目前本文的U型電子步態(tài)系統(tǒng)及PD患者客觀定量評估與量化分級評估方法