У попередніх публікаціях ми коментували важливість біометричних методів, що застосовуються для здоров'я, з метою розпізнавання хвороб чи патологій замість людей. У цій публікації ми покажемо використання рукописних даних, отриманих за допомогою планшета для оцифрування, для характеристики пацієнтів, які страждають від есенціального тремору.

Суттєвий тремор

Есенціальний тремор (ЕТ) - це неврологічний розлад, який вражає людей у ​​всьому світі і в 20 разів переважає хворобу Паркінсона. Поширеність ІТ у західних країнах становить близько 0,3% -4,0%. Чоловіки та жінки у віці 40 років страждають приблизно однаково (захворюваність 23,7 на 100 000 людей на рік). Суттєвий тремор характеризується ритмічним тремтінням (4-12 Гц), яке виникає лише тоді, коли уражений м’яз здійснює фізичні вправи. Амплітуда тремору зростає і змінюється залежно від віку, але немає різниці між статями. Крім того, фізичне або психічне напруження може погіршити тремор. Хвороба Паркінсона (БП) і паркінсонізм можуть виникати одночасно з есенціальним тремором. Насправді поширеність PD серед людей із TS є вищою, ніж серед загальної популяції. Що стосується симптомів, тремтіння кисті є переважним (як це буває при ПД) і виникає майже у всіх випадках, за ним слідують інші види тремтіння, такі як тремор голосу, голови, обличчя, шиї, язика, ноги та тулуба.

Для управління та полегшення симптомів велике значення має клінічне виявлення перших проявів захворювання. В рамках можливого набору біомаркерів раннє виявлення, проведене інтелектуальними неінвазивними методами, може бути гарною альтернативою. Серед інших переваг, нетехнічний персонал може використовувати ці методології, не змінюючи потенціал пацієнтів, оскільки аналіз письма, малюнків чи голосу пацієнти не сприймають як стрес-тести. З іншого боку, це недорогі методи і не потребують медичного обладнання чи великої інфраструктури.

Оцифрований планшет

У цьому дописі ми зосередимося на використанні рукописних даних, отриманих за допомогою комерційних планшетів для оцифрування, тих самих, які зазвичай використовуються графічними дизайнерами.

За допомогою спеціального чорнильного пера планшет (див. Малюнок 1) дозволяє фіксувати просторові координати (х, у), тиск, азимут та кути висоти. Використання цього набору динамічних даних дозволяє отримати більше інформації, наприклад, прискорення, швидкість, миттєвий кут траєкторії, миттєвий рух тощо.

рукописні

Рисунок 1: Планшет планшета (вгорі) та схема інформації, яку можна витягти з нього (внизу)

Оцінка тремору

Для оцінки або вимірювання тремору однією з найбільш широко використовуваних шкал є Фана-Толоса-Маріна [1]. У ньому, серед інших питань/вправ, вам пропонується намалювати архімедову спіраль зсередини на зовнішню сторону шаблону (див. Малюнок 2). Аналіз креслення дозволяє отримати багато інформації про тяжкість тремору пацієнта. Використовуючи планшет для оцифровки, можна виконати точно ту саму вправу за тим самим шаблоном, відновлюючи вправу, як якщо б вона виконувалась без планшета, але також з усією інформацією, обговореною вище. Таким чином, маючи всі ці дані у цифровому форматі, може бути здійснена автоматична обробка тремору та його характеристик, які мають велике значення для ранньої та точної діагностики цієї хвороби.

Рисунок 2: Вправа спіралі Архімеда за шкалою Фан-Толоса-Маріна

На малюнку 3 показаний приклад спіралі, зробленої людиною з TS (зверху) та здоровою людиною (знизу). Вертикальна вісь (Z) містить тиск, що чиниться на поверхню паперу.Частина креслення червоним кольором позначає нульовий тиск, тому вона відповідає рухам у повітрі, здійснених суб'єктом. Ці рухи представляють великий інтерес для інших типів додатків.

Рисунок 3: Приклад спіралі. Тема з ET (зверху) та контрольна тема (знизу)

Для того, щоб автоматично відрізнити пацієнтів з ТС від здорових суб'єктів, у [2] пропонується та досліджується валідність аналізу різних лінійних характеристик та їх варіантів (максимум, мінімум, середнє значення та медіана) цих даних. Зокрема, вивчаються:

1) Вимірювання, пов'язані з часом: час у повітрі, час на поверхні та загальний час.

2) Просторові компоненти та їх варіанти: декартові координати X та Y, кути висоти (O) та азимут (A), модуль та фаза полярних компонентів (Z та R відповідно) та їх проекції на горизонтальну вісь, як для слід на поверхні паперу, як слід у повітрі.

3) Тиск та його варіанти: швидкість та прискорення як для сліду на поверхні паперу, так і для сліду в повітрі.

4) Швидкість схрещувань за нулем: швидкість, яка оцінює зміни (від позитивного до негативного значення і навпаки) вздовж сигналу.

5) Частотна область: спектральні компоненти сигналів як для сліду на поверхні паперу, так і для сліду в повітрі.

Весь цей набір вимірювань, разом із вимірами на основі ентропії сигналів, дозволяє охарактеризувати тремор, і з них розроблені автоматичні системи класифікації, які вказують на наявність або відсутність тремору.

Отримані результати є багатообіцяючими і здаються застосовними до реального середовища. Наразі ці методи апробовані в Науково-дослідному інституті біодоностей, і ми сподіваємось, що найближчим часом вони можуть бути доступні для інших центрів.

[1] Fahn S, Tolosa E, Concepcion M. Клінічна шкала оцінки тремору. В: Янкович Дж., Толоса Е, редактори. Хвороба Паркінсона та порушення руху, 2-е вид. Т. 1993. Балтимор: Вільямс і Вілкінс; стор. 271–80.