發(fā)布時(shí)間：2017-11-21 09:36

  本文關(guān)鍵詞：基于足地反作用力的帕金森病患者步態(tài)量化分析研究

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【摘要】：帕金森病(Parkinson's disease, PD)是一種神經(jīng)性系統(tǒng)變性疾病,患病者多為中老年人群,該病主要的癥狀有靜止性震顫、肌僵直、運(yùn)動(dòng)遲緩和步態(tài)障礙,其中步態(tài)障礙表現(xiàn)為下肢活動(dòng)幅度降低、小碎步、轉(zhuǎn)彎困難和步態(tài)凍結(jié)現(xiàn)象,這些癥狀嚴(yán)重地影響了帕金森病患者的正常行為生活,對(duì)患者及患者的家庭帶來了巨大的負(fù)擔(dān),因此對(duì)帕金森病進(jìn)行有效的診斷治療刻不容緩。然而目前臨床上醫(yī)師對(duì)帕金森病患者的診斷和治療過程中通常依靠臨床經(jīng)驗(yàn),存在一定的主觀性,從而無法針對(duì)患者的病情進(jìn)行有效地評(píng)估治療,因此有必要引入客觀的測量裝置和方法,能夠定量的評(píng)估分析患者的病情程度和康復(fù)情況,從而輔助醫(yī)師對(duì)患者進(jìn)行有效地診斷治療。目前輔助帕金森病診斷治療的客觀測量裝置主要有加速度傳感器、陀螺儀傳感器、手持?jǐn)z像機(jī)、核磁共振、力敏傳感器和單塊三維測力臺(tái)。雖然基于加速度傳感器和陀螺儀傳感器的裝置穿戴方便,但其通常在測量過程中存在較大誤差；手持?jǐn)z像機(jī)需要人工操作不夠便捷,而且容易產(chǎn)生抖動(dòng)誤差；核磁共振儀器基于影像分析的復(fù)雜度較高,而力敏傳感器只能測量壓力分布信息,并且它們的價(jià)格都非常昂貴；單塊三維測力臺(tái)只能針對(duì)靜止站立或者單步動(dòng)作進(jìn)行測量,無法獲取完整的步態(tài)周期信息。針對(duì)上述不足,本文基于多塊三維測力臺(tái)設(shè)計(jì)了一個(gè)三維測力步態(tài)通道,獲取行走過程中的足地反作用力信號(hào),并在此基礎(chǔ)上綜合傳統(tǒng)時(shí)域分析和非線性分析方法對(duì)帕金森病患者的步態(tài)進(jìn)行量化分析研究。本文的主要工作內(nèi)容如下：(1)介紹了帕金森病的主要臨床癥狀,并闡述了利用客觀測量裝置對(duì)帕金森病患者的病情進(jìn)行量化分析的意義,分別描述了基于步態(tài)特征和基于非步態(tài)特征的帕金森病研究現(xiàn)狀。(2)針對(duì)帕金森病患者的步態(tài)異常癥狀,構(gòu)建了一套足地反作用力采集分析系統(tǒng)。主要介紹了系統(tǒng)的需求分析,系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)的基本結(jié)構(gòu),并具體對(duì)軟件平臺(tái)中的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)回放分析模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊和軟件基本操作流程進(jìn)行了介紹。(3)詳細(xì)介紹了基于足地反作用力的步態(tài)特征提取方法,包括利用去趨勢(shì)波動(dòng)分析對(duì)標(biāo)度指數(shù)的計(jì)算,利用相空間重構(gòu)對(duì)重復(fù)周期密度熵值的計(jì)算,以及一些傳統(tǒng)時(shí)域特征參數(shù)的提取。其中標(biāo)度指數(shù)用于反映行走步態(tài)的長程相關(guān)性,重復(fù)周期密度熵用于定量地刻畫行走步態(tài)的重復(fù)周期性。(4)采集了正常青年、正常老年和老年帕金森病患者在自然行走狀態(tài)下的足地反作用力信息,利用去趨勢(shì)波動(dòng)分析求得的標(biāo)度指數(shù)對(duì)帕金森病患者的步態(tài)進(jìn)行了長程相關(guān)性量化分析,利用重復(fù)周期密度熵值對(duì)帕金森病患者的步態(tài)進(jìn)行了重復(fù)性量化分析,并與正常人群對(duì)照組進(jìn)行了對(duì)比分析。又對(duì)步態(tài)信號(hào)提取了一些傳統(tǒng)時(shí)域特征參數(shù),并與兩種非線性方法提取的標(biāo)度指數(shù)和重復(fù)周期密度熵值進(jìn)行了相關(guān)性分析。分析結(jié)果表明,帕金森病患者與正常對(duì)照組的行走步態(tài)信號(hào)在穩(wěn)定性、長程相關(guān)性和重復(fù)周期性方面均具有顯著的差別。(5)基于步態(tài)特征對(duì)帕金森病患者和正常對(duì)照組進(jìn)行了辨識(shí)測試。首先利用多元線性回歸中的逐步回歸分析對(duì)步態(tài)特征進(jìn)行篩選,然后利用有監(jiān)督學(xué)習(xí)中的支持向量機(jī)算法結(jié)合交叉驗(yàn)證思想對(duì)帕金森病患者和正常對(duì)照組進(jìn)行了辨識(shí)分類,獲得了良好的分類效果。
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R742.5

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