基于Microsoft Kinect体感系统的帕金森患者、卒中后轻偏瘫患者及正常人群的步态分析研究

发布时间：2019-08-14 14:12

【摘要】：目的借助Microsoft Kinect体感技术获得三维人体骨架轨迹,通过Euclidean距离公式运算以获取简单易行的肢体参数,作为帕金森病患者、脑卒中后轻偏瘫患者康复的测量指标。方法1、研究对象:收集就诊于中国人民解放军总医院和济南军区总医院的帕金森病(Parkinson's disease, PD)患者及脑卒中后轻偏瘫患者,并于两地社区收集性别年龄相匹配的健康对照人群。2、设施准备:①环境准备:长约5-6m,且不易受行人干扰的场地,宽度无限定要求,可够受试者自由行走即可。②物品准备:Kinect体感摄影机1台、三脚架1台、别针若干、Windows 10系统的笔记本电脑1台并安装Kinect配套摄像软件。3、方法:①患者及健康受试者入组前需经本人同意,并行详细、全面的神经科体格检查,同时需仔细询问是否患有影响肢体活动的其他疾病。②借助Microsoft Kinect体感摄影技术,通过获得三维人体骨架轨迹,以提取三种类别受试者的标准化步长(stride length, SL)特征参数。③将三种人群的特征值进行差异分析,并对PD患者、脑卒中后轻偏瘫患者的特征参数进行分析。结果1、共收集符合条件的PD患者(男:女=7:7,平均年龄:58.57±11.29)、脑卒中后轻偏瘫患者(男:女=10:4,平均年龄:61.86 ±15.83)各14名,及14名健康对照人群(男:女=10:4,平均年龄:65.43 ±9.88)。2、①正常受试者的步长与PD患者、脑卒中后轻偏瘫患者的有明显的统计学差异;②在PD患者中,标准化SL与帕金森病统一评定量表(Unified PD Rating Scale,UPDRS)评分具有明显的相关性(r=-0.768,P=0.001),该组患者的步长值与统一帕金森病评定量表第 Ⅱ 部分(Unified PD Rating Scale - Ⅱ subscale, UPDRS-Ⅱ) (r=-0.747, P=0.002)及第 Ⅲ 部分(Unified PD Rating Scale - Ⅲ subscale, UPDRS -Ⅲ)分别具有明显的相关性(r=-0.769, P=0.001);③在脑卒中后轻偏瘫患者中,标准化 SL 与 Fugl-Meyer 下肢评定量表(Fugl-Meyer lower extremity score, FMA-L)的评分有明显的相关性(r=0.815,P=0.000)。3、脑卒中后轻偏瘫患者中,患侧与健侧步长之差与病情轻重有关。病情重者即在FMA-L评分较低者健、患侧标准化SL差异较大,而病情较轻者即FMA-L评分较高者其差异则不明显。结论1、基于Microsoft Kinect体感系统得出的标准化SL特征值可以区分正常人组和患者组(PD患者及脑卒中后轻偏瘫患者),但两患者组间的标准化SL无明显差异;2、基于Microsoft Kinect体感系统得出的标准化SL特征值不仅能够作为评价PD患者运动康复程度的指标(标准化SL与UPDRS-Ⅱ,尤其是UPDRS-Ⅲ有较高的相关性),亦可作为评价PD患者整体功能康复及预后的的指标(标准化SL与UPDRS总评分亦有相关性);3、基于Microsoft Kinect体感技术得出的标准化SL特征值能够作为评价脑卒中后轻偏瘫患者下肢运动康复程度的有效指标。4、基于Microsoft Kinect体感技术得出的SL最小间距(波谷)能够直观地体现卒中后轻偏瘫患者的患侧下肢的康复状况。
【图文】：

摄影机,概况,人体,部位

积（ｒｅｌａｔｉｖｅ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ａｒｅａ，邋ＲＳＡ），与该疾病相关量表进行相关性分析后表明，，两者逡逑具有明显的相关性。逡逑此外，针对如何使用计算机辅助系统评估脑卒中患者患侧忽视的问题，逡逑0卩１＾８０等［１（）］设计了一款神经心理学工具，该工具通过令受试者进行“发现物品”逡逑及“抓握物品”的简单操作，来协助临床医生评估患者的患侧忽视，而不再将检逡逑查患侧忽视症状的检查局限于视书写测验及空间想象测验。逡逑最后，Ｋｉｎｅｃｔ体感技术在人体识别领域也起到了极大的作用。正常人群的步态逡逑因具有良好的平衡协调能力和稳定的重复模式，因而更容易获得规律并应用于人逡逑体识别领域。但异常步态受到多种病因导致的肌力、肌张力、共济等多方面异常，逡逑因而缺乏稳定的步态循环，为异常步态建模和人体识别增加了难度。Ｔｕｐａ等人［１１］逡逑应用标准化步长（ｓｔｒｉｄｅ邋ｌｅｎｇｔｈ，邋ＳＬ）及步速（ｇａｉｔ邋ｖｅｌｏｃｉｔｙ，邋ＧＶ）以区分ＰＤ患者、正逡逑常成年对照及学生三类人群的步态，并获得了较高的准确率（９７．２％）。逡逑

深度图像,深度图像,摄影机,骨架

图２三种人群的骨架示意图逡逑②图像处理：Ｋｉｎｅｃｔ体感摄影机每秒捕捉１５帧深度图像，该深度图像可同时逡逑捕捉２５个关节点的所有信息，因此，在每一帧图像中均提供了三维空间中每个关逡逑节的信息［７］。深度图像显示的骨架需调整至与标准骨架一致，并且保持调整后骨架逡逑图像的关节角度与原图像一致。此外，Ｋｉｎｅｃｔ在测量标准化ＳＬ前需提前测量每位逡逑受试者的下肢长度，确保受试者的ＳＬ值不受下肢长度的影响。逡逑③公式：选择Ｅｕｃｌｉｄｅａｎ距离公式来计算两点之间的距离，在此，分别使用逡逑ｉ和ｊ来代表骨架图中的任意两点。Ｅｕｃｌｉｄｅａｎ距离公式如下所示：逡逑ｄ邋（ｉ，邋ｊ）邋＝邋Ａ／（ｘｉ－ｘｊ）２＋（ｙｉ－ｙｊ）２＋（ｚｉ－ｚｊ）２逡逑Ｄ（Ｔｏｔ．）邋＝邋ｄｉ邋＋邋ｄ２邋＋邋．．．邋＋邋ｄｎ．逡逑４、统计学方法逡逑应用ＳＰＳＳ２３．０统计学软件对数据进行处理和统计，ＰＯ．ＯＳ认为差异有统计学逡逑
【学位授予单位】：中国人民解放军医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R743.3;R742.5

【参考文献】