異動癥評估設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)療裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可評估異動癥的監(jiān)測設(shè)備及其信號 分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 異動癥（Dyskinesia)是一種異常的不自王運(yùn)動，包括舞蹈病、投擲運(yùn)動、舞蹈手足 徐動癥及運(yùn)動障礙等，常表現(xiàn)為軀干、肢體的不自主的或舞蹈樣多動或肌張力失常，常常出 現(xiàn)在亨廷頓病、長期使用多巴胺類藥物治療的帕金森氏癥及長期使用神經(jīng)制劑治療的延遲 性異動癥等疾病中。這種異常動作無法被患者本身控制，所以為患者帶來很大的不便、甚至 痛苦。
[0003]目前異動癥的臨床評估量表不盡完善，如A頂S評估量表主要評估患者的異動癥 程度，Goetz評估量表主要評估異動癥對患者生活的影響。并且，在臨床評估時不一定出現(xiàn) 異動癥，如帕金森病異動癥只在服藥的峰劑期和藥效的消退期出現(xiàn)，因此主要依靠患者的 記憶進(jìn)行評估，評估結(jié)果受患者和醫(yī)生的主觀影響大。
[0004]目前異動癥評估算法的不足之處在于：在日常生活中，患者進(jìn)行主動運(yùn)動時的評 估準(zhǔn)確率低，如步行；與患者其他癥狀的可分性差，如行動遲緩；評估量表不盡完善，往往 以單一的評估量表為"金標(biāo)準(zhǔn)"建立評估模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于能讓異動癥患者獲得準(zhǔn)確而及時的治療。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種異動癥評估設(shè)備，包括體外傳感裝置，該設(shè) 備被配置為執(zhí)行下述步驟： 采集體外傳感裝置數(shù)據(jù)； 高通濾波與低通濾波去除噪音； 連續(xù)采集時間窗長為S的傳感器數(shù)據(jù)； 以時間窗長S1截取所述時間窗長為S的傳感器數(shù)據(jù)，S1〈S，從截取段中提取運(yùn)動強(qiáng)度、 頻率及運(yùn)動次數(shù)的特征數(shù)據(jù)，或者，對截取段數(shù)據(jù)積分得到速度或角度后再提取運(yùn)動強(qiáng)度、 頻率及運(yùn)動次數(shù)的特征數(shù)據(jù)； 以異動癥評分量表為參照建立評估模型，關(guān)聯(lián)所述特征數(shù)據(jù)與異動癥嚴(yán)重程度； 根據(jù)所述評估模型，將提取的特征數(shù)據(jù)對應(yīng)到異動癥嚴(yán)重等級； 其中，所述體外傳感裝置包括單軸或多軸的加速度計和/或陀螺儀。
[0007] 作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，將提取的特征數(shù)據(jù)對應(yīng)到異動癥嚴(yán)重等級 的步驟包括，以分類器根據(jù)所述評估模型分析特征數(shù)據(jù)。
[0008] 作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，將提取的特征數(shù)據(jù)對應(yīng)到異動癥嚴(yán)重等級 的步驟包括，對特征數(shù)據(jù)進(jìn)行無監(jiān)督的聚類分析，或?qū)μ卣鲾?shù)據(jù)進(jìn)行多變量回歸并設(shè)置固 定閾值或動態(tài)閾值，或?qū)蝹€特征數(shù)據(jù)設(shè)置固定閾值或動態(tài)閾值，然后采用與門、或門、非 門進(jìn)行邏輯判斷。
[0009] 作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，高通濾波的截止頻率為0.05-lHz，所述低 通濾波的截止頻率為3. 5-4Hz。
[0010] 作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，時間窗長S為30秒-10分鐘。
[0011] 作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，運(yùn)動強(qiáng)度特征數(shù)據(jù)包括均方根、希爾伯特 變換包絡(luò)、累積能量、均方和、線長特征或面積特征。
[0012] 作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，運(yùn)動的頻率特征數(shù)據(jù)包括線長特征、半波 特征，或?qū)λ鼋厝?shù)據(jù)段進(jìn)行快速傅里葉變換得到其頻譜信息，提取最大頻譜對應(yīng)的主 頻率或主頻率帶寬Wp。
[0013] 作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，滑動時間窗S1內(nèi)的運(yùn)動次數(shù)特征數(shù)據(jù)為 所述主頻率帶寬Wp內(nèi)的頻率能量與總體能量的比值。
[0014] 作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，提取滑動時間窗S1內(nèi)的運(yùn)動次數(shù)特征數(shù) 據(jù)的步驟包括，將S1點(diǎn)均分為S2點(diǎn)的子數(shù)據(jù)段，計算各子數(shù)據(jù)段的均值，然后求取S2子數(shù) 據(jù)段均值和S1均值的比值或差值。
[0015] 作為本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)一步改進(jìn)，異動癥評估設(shè)備還包括體內(nèi)植入裝置，所 述設(shè)備被配置為還可執(zhí)行另一步驟：根據(jù)異動癥嚴(yán)重程度評價結(jié)果，將刺激參數(shù)調(diào)整信號 傳輸至體內(nèi)植入裝置。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的異動癥評估設(shè)備可提取更加穩(wěn)定、可分性好的特 征數(shù)據(jù)以區(qū)分異動癥與行動遲緩、肌強(qiáng)直、主動運(yùn)動，可用于評估異動癥治療方案的有效 性，指導(dǎo)醫(yī)生調(diào)整用藥，或用于調(diào)整體內(nèi)植入裝置的刺激程序。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明異動癥評估設(shè)備一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明異動癥評估設(shè)備的評估流程圖； 圖3是本發(fā)明一實(shí)施方式中提取與異動癥相關(guān)聯(lián)特征的時間窗示意圖； 圖4是本發(fā)明一實(shí)施方式中主頻率Fp及主頻率帶寬Wp的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下將結(jié)合附圖所示的【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并 不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的 變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0019] 異動癥評估的難點(diǎn)在于，其運(yùn)動頻率范圍與行動遲緩、肌強(qiáng)直及主動運(yùn)動有所重 疊，難以簡單地通過濾波進(jìn)行判別，而且異動癥和主動運(yùn)動的運(yùn)動幅度差異較小，因此需 要提取穩(wěn)定、可分性好的特征進(jìn)行分析。本發(fā)明的依據(jù)在于異動癥與行動遲緩、肌強(qiáng)直及 主動運(yùn)動的主要頻率范圍有所差異，因此對不同的頻率范圍的數(shù)據(jù)可以分別提取特征，如 1-1. 5Hz，1. 5-2Hz，2-2. 5Hz等，可以采用但不局限于兩個頻率范圍內(nèi)能量的比值。在固定時 間窗范圍內(nèi)異動癥的運(yùn)動次數(shù)比正常運(yùn)動多，比如主動運(yùn)動在2min內(nèi)運(yùn)動5次，而異動癥 不受控制，可能會出現(xiàn)10次甚至更多次。
[0020] 具體的，本發(fā)明提供一種異動癥評估設(shè)備，其包括體外傳感裝置。體外傳感裝置可 以佩戴于但不限于手腕、腳踝、軀干或肩部。根據(jù)主要出現(xiàn)異動癥的部位，可以佩戴單個或 多個體外傳感裝置。
[0021] 為有效區(qū)分異動癥和行動遲緩、肌強(qiáng)直及主動運(yùn)動，本發(fā)明所采集的運(yùn)動數(shù)據(jù)包 括以下四類：在日常生活的常見動作中，如坐、步行、吃飯和喝水等，不同嚴(yán)重程度異動癥的 運(yùn)動數(shù)據(jù)，不出現(xiàn)異動癥而出現(xiàn)行動遲緩、肌強(qiáng)直等的運(yùn)動數(shù)據(jù)，正常對照組的運(yùn)動數(shù)據(jù)， 及在安靜休息時不同嚴(yán)重程度異動癥的運(yùn)動數(shù)據(jù)。
[0022] 如圖1所示，體外傳感裝置包括依次電連接的傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、處理器、存儲器 及通信模塊。其中，存儲器可以是非易失性存儲器，也可以是易失性存儲器。處理器優(yōu)選與 傳感器耦合以監(jiān)測患者狀態(tài)并根據(jù)存儲器中存儲的編程程序進(jìn)行信號采集與處理的電路。
[0023] 通信模塊用于體外傳感裝置與電腦、病人控制器、體內(nèi)植入裝置或其他外部設(shè)備 的信息傳輸。信息傳輸可以為單向的，也可以為雙向的。通信模塊包括無線通信模塊和/ 或有線通信模塊。無線通信模塊可以用來與體內(nèi)植入裝置進(jìn)行信息傳輸，也可通過無線網(wǎng) 絡(luò)與其他外部設(shè)備連接。有線通信模塊通過有線網(wǎng)絡(luò)與電腦或其他載體連接。
[0024] 本發(fā)明采用內(nèi)置或外置電源為體外傳感裝置供電。內(nèi)置電源為電池組或電池，可 以是干電池或充電電池。優(yōu)選使用鋰電池（例如鋰離子或鋰聚合物）。如果可充電，則將電 池與充電電路耦合，從而使得電池與外部電源周期性地耦合進(jìn)行充電。
[0025] 傳感器為單軸或多軸的加速度計和/或陀螺儀。
[0026] 異動癥評估設(shè)備還包括體內(nèi)植入裝置。體內(nèi)植入裝置包括刺激模塊，可通過電極 對患者發(fā)送電刺激以治療或緩解異動癥。體內(nèi)植入裝置還包括處理器，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理。例 如，分類器可設(shè)置于體內(nèi)植入裝置的程序中，以根據(jù)分析數(shù)據(jù)對異動癥嚴(yán)重程度進(jìn)行定性。 該處理器還可根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果對刺激模塊發(fā)送指令。體內(nèi)植入裝置還設(shè)置無線通信模 塊，用于與體外傳感裝置進(jìn)行雙向的信號傳輸。
[0027] 必要時，異動癥評估設(shè)備還可以包括數(shù)據(jù)處理裝置，例如PC機(jī)。雖然體外傳感裝 置和體內(nèi)植入裝置可以完成數(shù)據(jù)的采集和分析過程，但設(shè)置單獨(dú)的數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行分析 和運(yùn)算的優(yōu)勢在于，可以減少體外傳感裝置和體內(nèi)植入裝置的耗電，延長電池續(xù)航時間，也 便于醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)整操作。
[0028] 本發(fā)明異動癥評估設(shè)備還包括濾波器，其可選擇性地設(shè)置于體外傳感裝置或體內(nèi) 植入裝置或數(shù)據(jù)處理裝置中，或者作為單獨(dú)的外部設(shè)備與體外傳感裝置電連接。優(yōu)選的，濾 波器為成對配置的高通濾波器和低通濾波器，或者為帶通濾波器。
[0029] 圖2示意性示出本發(fā)明異動癥評估設(shè)備評估異動癥的流程圖。該方法使用體外傳 感裝置采集傳感器數(shù)據(jù)，包括單個或多個單軸或多軸加速度數(shù)據(jù)和/或陀螺儀數(shù)據(jù)。
[0030] 傳感器數(shù)據(jù)中可能包括線性漂移或其他直流分量，通過高通濾波濾除。而對于帕 金森氏癥，靜息性震顫的頻率范圍為4-6Hz，而異動癥運(yùn)動頻率較低，因此還需對傳感器數(shù) 據(jù)進(jìn)行低通濾波以去除靜息性震顫成分?？梢圆捎酶咄V波器和低通濾波器，也可以采用 帶通濾波器替代，以提取異動癥頻率范圍內(nèi)的運(yùn)動數(shù)據(jù)。濾波器類型包括但不局限于切比 雪夫?yàn)V波器、巴特沃斯濾波器、橢圓濾波器、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解或小波變換等。
[0031] 如圖3所示，連續(xù)采集觀察時間窗S的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。其中，若窗長過短則 包含的與癥狀相關(guān)的信息較少，會導(dǎo)致假陽性率升高；另一方面，由于主動運(yùn)動的影響，若 窗長過長則會降低檢測精度和準(zhǔn)確率。
[0032] 采用滑動時間窗S1對觀察時間窗S的數(shù)據(jù)進(jìn)行截取。提取截取后數(shù)據(jù)段中與運(yùn)動 強(qiáng)度、頻率及特定時間內(nèi)的運(yùn)動次數(shù)等相關(guān)的特征數(shù)據(jù)，或者對截取段數(shù)據(jù)積分得到速度 或角度后再提取與運(yùn)動強(qiáng)度、頻率及特定時間內(nèi)的運(yùn)動次數(shù)等相關(guān)的特征數(shù)據(jù)。特征數(shù)據(jù) 可以選用但不局限于均方根、主頻率、主頻率能量與總體能量的比值，可以采用半波算法、 面積算法、線長算法等。如果采用多個傳感器，還可對各傳感器進(jìn)行互相關(guān)分析，計算不同 頻率范圍內(nèi)的能量或速度比值，或進(jìn)行相干分析等。
[0033] 然后，將采集的特征數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)到疾病狀態(tài)，評價