[發明專利]一種監測手部震顫頻率和強度的裝置及方法

有效

• 申請號: 202110896479.1
• 申請日: 2021-08-05
• 公開（公告）號: CN113616194B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 張躍春;丁衍
• 申請（專利權）人: 蘇州小藍醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/00
• 代理公司: 蘇州錦尚知識產權代理事務所(普通合伙) 32502
• 代理人: 滕錦林

一種監測手部震顫頻率和強度的裝置及方法，所述裝置包括：加速度計、陀螺儀、傅里葉變換組件、頻率判決組件、功率譜密度分析組件、強度計算組件；其中，所述加速度計和所述陀螺儀采集加速度信息和角速度信息作為手部震顫信號，并將所述手部震顫信號輸入到傅里葉變換組件和功率譜密度分析組件；所述傅里葉組件對所述手部震顫信號進行傅里葉變換，將變換后的信號輸入到頻率判決組件，由所述頻率判決組件判決并輸出所述手部震顫信號的頻率；所述功率譜密度分析組件對所述手部震顫信號進行功率譜密度估計，并將估計后的結果輸入到強度計算組件，由所述強度計算組件判決并輸出所述手部震顫信號的強度。綜合利用加速度與角速度來評估和判斷手部震顫信號，提高了對手部震顫信號監測的準確性。

技術領域

本發明屬于醫療信息監測領域，具體地，涉及監測手部震顫信號的頻率和強度的裝置及方法。

背景技術

震顫常見于人體的四肢和頭部，是最常見的神經科疾病之一，如原發性震顫(ET)、帕金森病(PD)等。肢體震顫從產生機理上震顫可以分為以下兩類，生理性震顫和病理性震顫，生理性震顫是人體的一種固有震顫，所有人的肢體都有這種現象，只是強弱不同，經常在緊張、激動、疲勞的情況下產生，當這些原因消除時，震顫也將消失，生理性震顫頻率多集中在8-15Hz。病理性震顫是由人體的病變引起的震顫，會一直伴隨著人體運動而運動，病理性震顫具有大振幅、低頻、多集中在2-6Hz。雖然震顫不危害生命，但是卻給眾多的患者帶來了生活上的不便，嚴重的甚至可以導致患者的生活不能自理。

早期臨床實踐中對震顫患者運動功能障礙癥狀的評估主要依靠評分量表，但是量表法受到評分醫師的操作經驗和主觀影響，依靠評分量表對震顫患者運動功能進行評估并不夠客觀準確，會對震顫患者的早期診斷、分期造成影響；近年出現患者配備可穿戴設備利用加速度計測量手部動作，進而識別出震顫，然而這種方法識別精度有限，算法通常十分簡陋，無法準確、真實地區分出生理性震顫或病理性震顫，且測量容易受到個人生理特性、設備以及其他噪聲影響，導致測量結果不準確，甚至出現反復測量的情況；此外，還有部分方案需要患者手持設備進行繪畫、描線等操作，并進一步利用圖像技術識別震顫幅度，這種方法難以應用于臨床及日常監測，且算法復雜，不易實施。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提供一種簡便易行、且能客觀準確地定量監測手部震顫信號的頻率和強度的裝置及方法。

第一方面，提供一種監測手部震顫頻率和強度的裝置，包括：加速度計、陀螺儀、傅里葉變換組件、頻率判決組件、功率譜密度分析組件、強度計算組件；其中，所述加速度計和所述陀螺儀采集加速度信息和角速度信息作為手部震顫信號，并將所述手部震顫信號輸入到傅里葉變換組件和功率譜密度分析組件；所述傅里葉組件對所述手部震顫信號進行傅里葉變換，將變換后的信號輸入到頻率判決組件，由所述頻率判決組件判決并輸出所述手部震顫信號的頻率；所述功率譜密度分析組件對所述手部震顫信號進行功率譜密度估計，并將估計后的結果輸入到強度計算組件，由所述強度計算組件判決并輸出所述手部震顫信號的強度。

由于震顫信號的幅度、頻率極易受到外界各方面因素的影響，因此，優選地，所述裝置還包括濾波組件，所述濾波組件包括6階巴特沃斯帶通濾波器及配合使用的陷波器，以濾除意向運動帶來的噪聲信號和外界工頻干擾。

優選地，所述濾波組件還包括平穩小波閾值去噪組件，所述平穩小波閾值去噪組件依次包括平穩小波變換SWT模塊、方差估計模塊、小波系數閾值模塊及平穩小波SWT逆變換模塊，以去除設備結構、系統回路引入的零偏、溫漂、軸間對齊誤差、暗電流、散粒噪聲、隨機噪聲、高斯白噪聲等。

進一步，所述頻率判決組件基于特定頻率范圍的極大值判決輸出所述手部震顫信號的頻率；使用Welch算法分析所述手部震顫信號的功率譜密度，所述強度計算組件利用功率譜密度2～7Hz的峰值計算所述手部震顫信號的強度。