[發明專利]帕金森病起立任務的評估方法及系統、存儲介質及終端

在審

• 申請號: 202111106752.2
• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號: CN114140816A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 錢曉華;郭睿
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06V40/10
• 分類號: G06V40/10;G06V10/764;G06V10/82;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 徐秋平

本發明提供一種帕金森病起立任務的評估方法及系統、存儲介質及終端，包括以下步驟：獲取包含帕金森病患者起立動作的視頻信息；從所述視頻信息提取帕金森患者的骨架序列，基于所述骨架序列提取關節信息和骨骼信息；基于所述關節信息和所述骨骼信息訓練自監督度量圖卷積網絡；基于訓練好的自監督度量圖卷積網絡獲取待評估的帕金森患者起立動作的針對各個類別的預測概率，選取預測概率最大的類別為所述待評估帕金森患者的評估類別。本發明的帕金森病起立任務的評估方法及系統、存儲介質及終端采用自監督度量圖卷積網絡，實現基于視頻的帕金森起立任務自動評估。

技術領域

本發明涉及深度學習的技術領域，特別是涉及一種帕金森病起立任務的評估方法及系統、存儲介質及終端。

背景技術

帕金森病(Parkinson’s Disease，PD)會導致患者運動功能的惡化，嚴重損害患者的生活質量。患病人數的日益增加也帶來了極大的社會經濟負擔。臨床中神經科醫生最常使用世界運動障礙病學會新版帕金森病綜合評價量表(MDS-UPDRS)來評估疾病的嚴重程度和進展。

然而，這種評估方式在臨床試驗中存在以下局限性：

1)需要熟練的神經科醫生在患者間斷性的臨床訪問中進行評估，這不利于癥狀的持續監測；

2)這種方式浪費醫生的寶貴時間，且評分存在不同醫生之間的變異性，缺乏客觀性；

3)在評估運動子任務時需要同時考慮多個運動因素，如停頓、速度等，增大了簡明分數結果的評估難度。

因此，迫切地需要MDS-UPDRS自動評估系統來提供客觀、可靠的評估結果，從而實現 PD的有效診斷。起立任務是MDS-UPDRS的重要組成部分，由醫生根據患者的完成情況進行0-4的評分。如圖1所示，患者需將雙臂交叉放在胸前然后站起來。該任務有助于醫生通過運動表現來評估PD的嚴重程度。

可穿戴傳感設備的出現允許通過分析所捕捉的運動信號來進行精確的運動測量，因此逐漸出現了基于傳感器的方法來實現MDS-UPDRS的自動評估。這類方法的基本思想是：使用放置在PD患者指定部位的傳感器來收集數據，然后在時域或頻域中提取相關的運動學特征，最后借助機器學習算法進行某一項任務的評分分類或特征相關性分析。例如，Martinez-Manzanera等人分析了一個九自由度傳感器記錄的運動數據，使用支持向量機分類器實現了三個運動遲緩相關項目的自動評分。Jeon等人利用一種腕表式可穿戴設備測量了患者的震顫信號，然后使用提取的選定特征通過多種機器學習算法自動評估了震顫的嚴重性。Lin 等人使用了基于軸角表示法提取的顯著特征訓練了支持向量機算法，客觀地評估了運動遲緩的嚴重程度。

目前已有的PD起立任務的自動評估工作都采用了基于傳感器的方法。Giuberti等人使用放置在患者胸部的單個慣性節點構成的身體傳感器網絡(body sensor network)來收集運動學變量，然后使用k近鄰(kNN)構成了起立任務的自動UPDRS評估系統，準確率為大約65％左右。Parisi等人同樣使用胸部安裝的傳感器來分析執行任務期間身體運動的特征，最終使用 kNN實現了大約43％的準確率。盡管上述工作均實現了起立任務MDS-UPDRS分數的自動評估，但在數據獲取方面依然存在三點局限性：

1)傳感器與患者的身體有直接接觸，可能會增加患者的不適感，略微影響運動；

2)傳感器通常需要標定和定期校準以保持良好的精度，因此削弱了非臨床環境中患者的依從性和主動性；

3)由于運動的協調性，患者可能需要同時佩戴多個傳感器，不夠便捷，且增加了開銷。

此外，在分類算法方面，已有方法都采用了機器學習算法作為分類器，需要從運動軌跡中人工開發、定義特征，缺乏全面性，難以實現自動化。