[發明專利]一種基于瞬時頻率穩定性參數的帕金森病實時監測方法

在審

• 申請號: 201910179225.0
• 申請日: 2019-03-12
• 公開（公告）號: CN109965882A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 黃曉林;徐東旭;王程;余強;葛云;陳穎
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種基于瞬時頻率穩定性參數的帕金森病實時監測方法，涉及帕金森病診斷、監測。目前帕金森病還無法實現實時的判斷、監測，而且判別的花費較高。本發明通過分析三軸加速度計采集到的手指運動信號，計算模信號，利用計算震顫的瞬時頻率穩定性，提出了評價帕金森病嚴重程度的新指標，既能診斷震顫的有無，也能診斷震顫的嚴重程度，從而對于PD的診斷及治療效果評估都具有重要意義。

技術領域

本發明涉及帕金森病診斷、監測。

背景技術

帕金森病(PD)是一種常見的神經系統變性疾病，其臨床特征主要是包括靜止性震顫、運動遲緩、肌肉僵硬、姿勢障礙在內的運動癥狀以及包括睡眠障礙、自主神經功能障礙、嗅覺減退在內的非運動癥狀^[1]。

對于帕金森病的診斷，運動障礙專家的診斷準確率估計為80％，如果該疾病不是運動障礙專家的神經科醫生診斷的，則為74％^[2]。即使使用UK Brain Bank帕金森病的標準，大約有20％的帕金森病患者仍然會被誤診^[3]。隨著影像學的發展以及成像技術和設備的進步，以MRI、PET和SPECT為代表的影像學技術對帕金森病與帕金森疊加綜合癥的鑒別診斷效果良好，但影像學手段成本過高，難以推廣^[4]，同時，也無法勝任對于PD治療后的癥狀實時評價。

而臨床神經生理學信號例如手指震顫可被廣泛獲得，目前已被嘗試作為PD的診斷輔助。例如，利用帕金森病患者的手指震顫頻率在4-8Hz這一特征，國外有研究提出了震顫穩定性指數(TSI)和平均諧波功率(MHP)，對于區分PD震顫和原生性震顫(ET)，或判斷PD有無發作，有一定的效果^[4]。

但利用手指震顫進行PD診斷的現有方法仍存在不足。第一，由于手的轉動自由度，手指的運動會在不同方向轉換。目前眾多研究或者僅分析三個方向中幅值變化最大的方向，或者只分析主成分分解后的主方向。單一方向信號分析會造成信息缺失，而三維矢量分析或主成分分解還會帶來大的計算復雜度，不利于算法的實時性。第二，手指運動信號具有非平穩性，忽略非平穩性會造成結果的偏差^[5]，而常規用時頻分析解決非平穩性，又使得計算量加大，不利于實時實現。第三，現有方法只能判斷震顫的有或無，而缺乏對于震顫嚴重程度的診斷。

鑒于上述問題，本發明提出了一種易于實時實現的PD診斷方法，方法通過分析三軸加速度計采集到的運動信號，既能診斷震顫的有無，也能診斷震顫的嚴重程度，從而對于PD的診斷及治療效果評估都具有重要意義。

發明內容

發明目的

本發明的目的在于利用加速度計采集到的患者手指震顫數據，實時計算相關指標，基于指標判斷出是否發病及和發病程度，為醫生的診斷和治療提供可評估依據。

技術方案

本發明的目的是這樣實現的：

讀取加速度計得到患者手指運動數據。

為獲得不受轉動影響的瞬時頻率，計算三軸加速度的模，

每次取60s數據，先計算判斷信號為震顫的閾值，再對模信號序列每秒鐘幅值最大值進行判斷，未達閾值則認為未發作，不做處理。

超過閾值部分，每10s數據采取減去這10s數據均值的方法達到去直流的目的，然后計算這10s震顫的瞬時頻率。

對上述去除直流量的信號，定位極小值位置，計算相鄰極小值之間的時間間隔，獲得瞬時周期T，瞬時頻率f＝1/T。對瞬時頻率序列求差分，記為Δf。Δf與相應閾值比較，小于閾值可診斷為帕金森震顫。

進一步，對于已判斷為PD發作的震顫信號，計算60s數據內帕金森引起的震顫持續時間D、模信號強度A，利用程度指標L＝D*A作為震顫的嚴重程度指標，越大提示越嚴重。