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一种手写障碍症状量化评估方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-12-06 16:09:52

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 黄哲芬 | 2023-12-06 16:09:52

本发明公开了一种手写障碍症状量化评估方法,包括:采集患者绘图数据,其中所述绘图数据包括所绘图案以及时序、压力数据;提取所述绘图数据中的特征值,将所述特征值与所绘图案进行合成,获取特征图;以手写障碍分级标准为所述特征图的标签,将所述特征图输入训练好的残差神经网络中,基于所述训练好的残差神经网络对所述患者的手写障碍症状进行量化评级。本发明原理简单,使用方便,安全性高,实时性优,精度高,适用范围广泛,为用户后续治疗以及用药提供重要参考。

采集患者绘图数据,其中所述绘图数据包括所绘图案以及时序、压力数据;提取所述绘图数据中的特征值,将所述特征值与所绘图案进行合成,获取特征图;以手写障碍分级标准为所述特征图的标签,将所述特征图输入训练好的残差神经网络中,基于所述训练好的残差神经网络对所述患者的手写障碍症状进行量化评级。

帕金森病作为一种缓慢进展的神经系统退行性疾病,会对患者的运动、语言和其他功能造成损害。帕金森病一般不会自动缓解,如果能在患病早期根据患者的运动症状及时诊断并进行干预,能大幅度改善患者预后。早期临床诊断主要依赖于神经科医生的临床评估。然而,患病早期的运动症状并不明显,且与其他疾病(特发性震颤、多系统萎缩等)的运动症状极为相似,常常导致无法及时确诊,错过最佳治疗时机。

静息震颤、运动迟缓、强直和姿势不稳是帕金森病的典型运动症状,当运动症状影响惯用手时,患者会出现书写障碍,且任何典型运动症状的存在都可能严重影响帕金森患者的书写质量。作为生物标志物之一,书写障碍评估成为临床上早期帕金森病诊断和疾病进展评估的方法之一。纸笔任务绘图是临床上书写障碍评估的主流方法。该方法要求患者在纸张上执行一系列特定图案的书写任务,医生通过观察和比较患者和正常人的书写样本分析其书写速度、图画大小、笔画连贯性等方面的差异,以此来评估PD患者的书写能力,进而对患者病情做出判断。此种方法简单易行,但受到主观因素和人为干扰的影响较大,准确率相对较低。数字化平板电脑技术不仅可以量化笔迹的大小,还可以通过动力学参数(速度、加速度、行程、水平加速度、垂直加速度、接触时间及归一化接触时间等)精确研究书写的速度和流畅性,这是使用纸笔方法无法客观研究的。结合机器学习模型,可以对绘图笔迹及书写运动动力学进行特征提取与分级,这对客观研究书写障碍的特征及分析病因提供更多客观参考。但该方法需要专业设备和技术支持,成本相对较高。同时,电子屏表面与纸张质感不同,无法再现纸笔书写感受,这可能会对患者的书写习惯造成影响。理论上,固定有三轴陀螺仪的传感笔也可以实现上述功能,并可以在纸张上进行书写,但是传感笔的自重会加剧患者书写障碍,使得采集到的数据与实际书写有所偏差。此外,书写表面压力也可以作为特征参数来评价PD病情,并且其识别准确率可以达到60%-75%。由此可见,运动学参数和压力均可作为重要参数来研究书写障碍的特征,为分析病因提供客观参考。

发明人:张月 洪文瑶 温玉星 阴翔宇福州大学(Fuzhou University),简称福大,位于福建省福州市,创建于1958年,是国家“双一流”建设高校,国家“211工程”建设高校,国家教育部、国家国防科技工业局与福建省人民政府共建高校,福建省三所重点建设的高水平大学之一,福建省一流大学建设高校,入选国家建设高水平大学公派研究生项目、教育部首批“卓越工程师教育培养计划”高校、新工科研究与实践项目、数据中国“百校工程”项目、国家“111计划”、“高校国际化示范学院推进计划”、国家级大学生创新创业训练计划、全国首批深化创新创业教育改革示范高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、全国专业学位研究生教育综合改革试点单位、国家集成电路人才培养基地、首批高等学校科技成果转化和技术转移基地、高校国家知识产权信息服务中心。

与现有技术相比,本发明具有如下优点和技术效果:

本发明可以实现在无专业医生陪同的情况下对用户的手写障碍症状进行有标准地评估和量化,并对用户的帕金森病情或恢复情况作出综合评估,让用户在日常生活中居家就能实现手写障碍的监测;同时,本发明原理简单,使用方便,安全性高,实时性优,精度高,适用范围广泛,用户居家就能实现帕金森病情的实时监测评估,为用户后续治疗以及用药提供重要参考。

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