基于体感网的PD病人运动功能评价系统

发布时间：2017-05-17 08:28

  本文关键词：基于体感网的PD病人运动功能评价系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着中国人口老龄化的日趋严重,各种一系列与年龄相关的疾病患者人数也快速增长。其中,与年龄相关的帕金森病的发病率及患病率也进入了前所未有的“黄金期”,如何正确评估帕金森病对患病个体乃至社会、国家的影响,制定出合理的应对措施,将其所带来的种种负面效应控制在最低限度,不仅是掘井止渴的实时之需,更是未雨绸缪的长远之策。目前临床上普遍采用评分量表法对PD患者的运动功能进行评价,但该方法易受医生主观因素的影响,且对于患者运动功能的细微变化不易察觉。为了能够客观高效地对PD患者的运动功能进行评价,本文设计了一套基于体感网技术的运动功能评价系统。该系统主要由硬件部分和软件部分组成。其中,硬件部分即人体运动数据采集系统又包括数据采集端和数据接收端两个部分,数据采集端由五个数据采集子节点组成,分别佩戴于人体的左右手腕部、左右脚踝部和腰部中心,用于采集人体运动产生的三轴加速度和三轴角速度信号。数据接收端通过USB与电脑相连,用于接收并上传实验数据。系统的软件部分采用基于MFC的开发技术来实现,该软件主要用于PD患者信息的维护与管理。该软件不仅能够对患者的个人信息进行增删改查操作,还能对实验采集到的数据进行分析处理,计算出用于评价人体运动功能的平衡性参数、步行特征参数、上下肢的对称性协调性参数和上下肢的关节活动度参数。另外,为了提高系统运动功能评价的效率,经过多次实验测试分析后,本文最终设计出了一套简单高效和具有代表性的实验范式动作。该套范式动作包括摆臂行走、连续翻腕、静坐抬腿、静止站立和反复起坐五个部分。最后,为了验证系统的准确性和可靠性,本文分别采集并分析了健康青年、健康老人和PD患者三组人群的实验数据。实验结果表明,该系统能满足系统的需求,可以用于辅助医生进行PD患者的早期诊断、指导制定康复计划和愈后效果评价的需要,为PD患者的运动功能评价提供了新思路。
【关键词】：帕金森 运动功能 惯性传感器 平衡性 协调性
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R742.5;R496
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景和意义8
• 1.2 研究现状8-12
• 1.2.1 运动功能评价的主要应用9
• 1.2.2 PD患者运动功能评价的研究现状9-10
• 1.2.3 基于穿戴式传感器的运动功能评价10-12
• 1.3 研究内容12-13
• 1.4 论文结构安排13-14
• 第二章 运动数据采集系统的设计14-26
• 2.1 系统总体结构设计框架14-15
• 2.1.1 数据采集端的概述14-15
• 2.1.2 运数据接收端的概述15
• 2.2 数据采集端的设计15-19
• 2.2.1 控制器模块15-16
• 2.2.2 传感器模块16-17
• 2.2.3 电源模块17-18
• 2.2.4 无线通信模块18-19
• 2.2.5 存储模块19
• 2.3 数据接收终端模块的设计19-20
• 2.3.1 无线通信模块19-20
• 2.3.2 串口转USB模块20
• 2.3.3 电源模块20
• 2.4 下位机软件的开发20-23
• 2.4.1 数据发送端的程序设计21-23
• 2.4.2 数据接收端的程序设计23
• 2.5 本章小结23-26
• 第三章 上位机软件的设计与开发26-38
• 3.1 上位机软件的功能分析26-27
• 3.2 上位机软件的开发技术27
• 3.3 串行通信的设计与实现27-29
• 3.3.1 串行通信的实现方法27-28
• 3.3.2 自定义CSerialPort类28-29
• 3.4 数据库的设计与实现29-31
• 3.4.1 数据库的选择29
• 3.4.2 数据库的连接与操作29-30
• 3.4.3 数据库表的设计30-31
• 3.5 上位机软件的功能实现31-35
• 3.5.1 患者基本信息的维护与管理32-33
• 3.5.2 采集数据实验的流程控制33-34
• 3.5.3 患者实验数据的存储与管理34-35
• 3.5.4 实验结果的展示35
• 3.6 本章小结35-38
• 第四章 运动功能评价算法的实现38-58
• 4.1 实验范式动作设计38-39
• 4.2 实验数据的预处理39-46
• 4.2.1 传感器数据的校正39-40
• 4.2.2 实验数据的滤波40-44
• 4.2.3 传感器数据的坐标转换44-46
• 4.3 动作分割与识别算法46-48
• 4.3.1 动作信号的分割46-47
• 4.3.2 动作信号的识别47-48
• 4.4 运动功能评价参数的计算48-55
• 4.4.1 平衡参数的计算48-49
• 4.4.2 步行特征参数的计算49-53
• 4.4.3 姿势转换参数的计算53-55
• 4.4.4 四肢活动度参数的计算55
• 4.5 运动功能评价等级的制定55-56
• 4.5.1 评价指标的筛选55-56
• 4.5.2 评价指标的权重分析56
• 4.5.3 评价等级的划分56
• 4.6 本章小结56-58
• 第五章 系统测试和临床实验58-64
• 5.1 系统测试58-61
• 5.1.1 测试目的58
• 5.1.2 测试条件58-59
• 5.1.3 测试内容59
• 5.1.4 测试方案和测试结果59-61
• 5.2 临床实验61-63
• 5.2.1 系统在PD患者运动功能评价中的应用61
• 5.2.2 系统评价结果的分析61-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 总结64
• 6.2 展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 作者简介71

【参考文献】

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本文编号：372906