基于步态分析的帕金森疾病辅助诊断系统

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenpeng12333
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
帕金森(Parkinson’s disease)是一种常见的神经系统退行性疾病,在老年群体中发病率高且患者群体大。在我国帕金森疾病诊疗仍处于诊断准确率低、延误诊断率高的状态,一方面因为帕金森疾病缺乏特异性标志物导致难以区分,另一方面是现有诊疗手段缺乏客观定量的评判标准,因而有必要通过辅助诊断方式提高诊断准确率。步态分析作为一种定量评估方式在帕金森辅助诊断中逐渐受到关注,原因在于帕金森患者多会出现步态障碍且在各患病阶段都有不同程度体现,所以采用步态分析进行辅助诊断具有较高临床价值。对比现有定量步态分析技术和相关研究发现高精度分析手段设备成本过高,而低成本步态分析研究多采用单一传感器采集步态数据进行分析,评估精度仍然有限。针对前述精度与成本难以平衡的问题,本文设计并实现低成本、精确的帕金森辅助诊断系统,帮助临床医生提高疾病诊断效率和准确率,及时诊疗惠及更多潜在患者。系统从步态分析入手,采用“云端-边缘端-设备端”三层架构设计并实现一体化数据采集、综合分析和管理展示功能。数据采集阶段使用非侵入式方式采集患者多模态步态数据。综合分析阶段通过充分挖掘不同模态数据之间的互补性,来提高步态定量评估精度。管理展示阶段将评估结果可视化展示和在线管理,方便医生参考诊断以及评估患者疾病进展。具体来讲,本文包含三个主要工作:(1)设计结合惯性传感器和单目摄像头进行多模态步态信息采集的方案。对采集得到的数据设计多个算法提取步长等步态障碍特征进行量化用以辅助诊断,步态特征的选择综合了合作方医生临床诊断经验及现有研究成果。(2)为进一步提高系统智能化程度,设计并实现基于多模态深度学习的辅助诊断模型。首先整理了包含行走时四肢运动学数据和人体侧面步态图像两种模态的多模态数据集,然后采用数据集训练模型,最终实现将运动学和图像两种模态的原始数据输入模型中即可自动提取特征并给出辅助诊断结果的功能。(3)设计并开发方便医生可视化查看步态分析结果和管理病人诊疗记录的云平台,将工作1、2中得到的步态特征量化值和模型预测结果通过Web页面进行展示和管理。测试结果表明系统符合预期,能够很好的起到辅助诊断作用。步态量化功能在合作医院试运行时特征提取精确;多模态模型具有较高的帕金森患者步态数据识别性能;云平台功能测试通过、性能测试满足医院场景使用需求。综上所述,帕金森辅助诊断系统具备实用价值和良好应用前景。
其他文献
音乐学习任务是艺术实践的具体化,是学生在现实生活或特定情境中综合运用所学知识、技能等完成的项目、解决的问题。它也是《义务教育艺术课程标准(2022年版)》中罗列的重要条目内容。根据不同学段学生的年龄特点,1~2年级在唱游·音乐课程中设置“趣味唱游”“聆听音乐”“情境表演”“发现身边的音乐”4项学习任务。本文主要研究“趣味唱游”学习任务教学的设计,并列举了相应的对策。首先,本文将对学习任务和趣味唱游
学位
阵型变换问题属于群体控制的一部分,通过对变换过程施加控制,使整个群体能够按照一定的要求从初始阵型变换到目标阵型。通常,阵型变换任务需要明确个体之间或子群体之间的空间邻接关系,以产生有意义的时空转换。一个平滑的视觉转换任务需要同时满足以下三个要求:(1)对于任意的中间帧,代理形成有意义的形状并与轮廓保持对齐;(2)对于任意的中间帧,代理需均匀分布;(3)每个代理的移动轨迹需要尽可能的平滑并且保持完全
学位
随着生活水平的提高,人们对服装的需求已经从基本的遮体避寒转为时尚得体的套装搭配。然而,并非所有人都有较好的时尚敏感度,能够从海量的服装单品中挑选并搭配出合理时尚的套装。因此,套装兼容性建模,即为套装的搭配程度进行自动评估,逐渐成为科研人员的研究热点。套装通常是由若干件互补的服装单品组成,而套装是否搭配取决于这些单品之间的兼容程度。传统基于成对单品的套装兼容性建模方法将套装解耦成若干成对单品的集合,
学位
当今社会对能源需求的急剧增长导致了传统化石能源的加速枯竭,造成了严重的能源和环境问题。为了可持续发展以及缓解环境问题,综合能源系统因其在消纳可再生能源和综合能源梯级利用优势成为当下研究的热点。在众多的能源系统中,以电力和天然气系统为主体的电-气互联系统因耦合设备技术、管网系统的相对成熟而得到广泛的研究。针对电-气互联系统的优化调度,目前对于电转气环节的建模精细程度不够,但在实际运行中电转气环节不仅
学位
短文本聚类作为一种无监督处理技术,能够对大量的无标记短文本进行初步筛选,从中挖掘出潜在的语义信息,为短文本的进一步处理提供了极大的便利。目前,主题模型仍然是一种解决短文本聚类的常用算法,它能够通过文档间的词共现信息去挖掘潜在的主题结构,但这种特征提取方式往往无法考虑到词语之间的上下文关系。因此,有研究者提出将文本向量引入到主题模型中,以弥补主题模型无法挖掘上下文语义信息的缺陷。大部分工作在将预训练
学位
随着交通运输业的不断发展,机动车保有量迅速增长,燃油消耗的增多也带来了能源短缺与环境污染等问题。对于承担较多道路运输任务的商用车而言,油耗开销始终占据经营者成本支出的较大比例。商用车燃油成本问题若得不到改善,不仅会增加能源需求压力、加剧空气污染,而且会增加交通运输经营者的支出,抑制行业的发展。因此,探索影响燃油消耗的因素,建立合理的油耗分析与预测模型对提高燃油利用率、节省油耗具有重要的意义。随着车
学位
随着我国交通运输业的快速发展,废旧轮胎数量激增。废旧轮胎作为一种“黑色污染”,有滋生细菌、引发火灾、占用土地等危害,对社会公众安全造成了严重的影响,亟需进行资源化利用。国内外学者研究表明,废旧轮胎条带/格室作为一种加筋材料具有良好的界面摩擦特性与耐久性,适用作粗粒料、细粒土及腐蚀性土质的加筋改良。同时,研究表明在对于粉土等细粒土路基的土工加筋工程中,由于粉土自身强度较低,易液化,压实困难等问题,土
学位
随着.经济社会的发展,我国公路交通行业迅速发展,公路交通基础设施的规模在国际位居前列。由于施工条件、环境等影响,已投入运营的公路隧道普遍存在局部衬砌厚度不足的问题,易引发隧道衬砌裂损,导致衬砌承载能力衰减,给隧道运营与养护带来了巨大的安全隐患。本文以衬砌厚度不足条件下的公路隧道为研究对象,采用模型试验和数值模拟相结合的研究手段,对衬砌厚度不足条件下衬砌的开裂机制及对衬砌结构承载能力影响进行了系统研
学位
生态补偿是一种基于生态指标在政府之间进行财政资金转移的制度,是解决环境保护效益与经济成本不匹配、进而形成环保激励的有效措施。该政策近年来受到了党和政府的高度重视,《十四五规划纲要》中重申了“完善市场化、多元化生态补偿”的战略方针。其中,流域生态补偿是我国推进生态补偿战略的重要组成部分,本质上是一种同级政府之间的“对赌协议”,即上游地方政府加强环保监管以使省界断面处的水质达到考核标准,从而获得下游地
学位
混合励磁同步电机(Hybrid Excited Synchronous Machine,HESM)在电励磁同步电机结构的基础上加入永磁体,结合了电励磁同步电机调速范围宽和永磁同步电机转矩密度大的优点,在新能源发电、航空航天、汽车驱动、国防军工等领域具有广阔的应用前景。传统的HESM往往将电励磁绕组与永磁体一同放置在电机的直轴磁路上,在增加了气隙调节能力的同时,也相对降低了电机的转矩输出能力,导致电
学位