Diagnostika pacientů s Parkinsonovou chorobou Jan Doležel Vedoucí práce: Ing. Miroslav Skrbek Ph.D.

Cíle práce Vytvořit aplikaci pro podporu diagnostikování pacientů s Parkinsonovou chorobou Vytvořit aplikaci pro podporu diagnostikování pacientů s Parkinsonovou chorobou Ve spolupráci s neurologií v Motolské nemocnici Ve spolupráci s neurologií v Motolské nemocnici Sledování stavu pacienta po podání léků Sledování stavu pacienta po podání léků Navrhnout sadu testů Navrhnout sadu testů Najít charakteristické příznaky třesu Najít charakteristické příznaky třesu

Výhody navrhovaného řešení Dosavadní praxe lékařů: Dosavadní praxe lékařů: Kreslení na papír (souřadnice x, y) Kreslení na papír (souřadnice x, y) Skladování papírů → ztrácejí se Skladování papírů → ztrácejí se Subjektivní Subjektivní Tablet a aplikace umožňují: Tablet a aplikace umožňují: Zaznamenat souřadnice x, y; ale i tlak a sklon pera Zaznamenat souřadnice x, y; ale i tlak a sklon pera Sledování křivky v čase → dynamika pohybu Sledování křivky v čase → dynamika pohybu Uložení dat v databázi Uložení dat v databázi Vizualizaci a analýzu nasnímaných dat Vizualizaci a analýzu nasnímaných dat Sledování vývoje třesu u pacienta Sledování vývoje třesu u pacienta

Výsledky předchozích prací Analýza spirál (Seth. L. Pullman) Analýza spirál (Seth. L. Pullman) Předpokládá lineární závislost Předpokládá lineární závislost úhlu na poloměru → nevyhovující: citlivé na deformaci spirál Zkoumání vizuomotorických schopností Zkoumání vizuomotorických schopností Nekvantifikují třes Nekvantifikují třes Nebo nezkoumají třes u Parkinsoniků Nebo nezkoumají třes u Parkinsoniků Tradiční metody (akcelerometr) Tradiční metody (akcelerometr) Nelze použít v aplikaci na počítači Nelze použít v aplikaci na počítači

Testy navržené po dohodě s lékaři

Schéma aplikace

GUI aplikace

Analýza dat (spirály) Odstranění artefaktů Odstranění artefaktů Filtrování Filtrování Problém určení délky filtru Problém určení délky filtru Časová oblast Časová oblast x, y funkcí času (dva sousední body vzdálené 5 ms) x, y funkcí času (dva sousední body vzdálené 5 ms) Lepší pro FFT, spektrogram (frekvence třesu) Lepší pro FFT, spektrogram (frekvence třesu) Převzorkování na vzdálenost Převzorkování na vzdálenost x, y funkcí vzdálenosti (dva sousední body vzdálené 0,5 mm) x, y funkcí vzdálenosti (dva sousední body vzdálené 0,5 mm) Najde „ideální průběh“ = vyhlazený = zamýšlená spirála bez třesu Najde „ideální průběh“ = vyhlazený = zamýšlená spirála bez třesu Lepší pro počítání vzdáleností (amplituda třesu) Lepší pro počítání vzdáleností (amplituda třesu)

Nemocný člověk (časová oblast)

Nemocný člověk (převzorkování na vzdálenost)

Hledání zamýšleného průběhu

Vizualizace I Zobrazení lineární regrese a vzdálenosti Zobrazení lineární regrese a vzdálenosti Toleranční pásmo pro rovné čáry Toleranční pásmo pro rovné čáry Zamýšlená čára aproximována přímkou Zamýšlená čára aproximována přímkou Zobrazení tlaku Zobrazení tlaku

Vizualizace II Zobrazení tolerančního pásma Zobrazení tolerančního pásma Vyhlazování adaptivním filtrem Vyhlazování adaptivním filtrem Zobrazení signálu v časové oblasti Zobrazení signálu v časové oblasti Možnost zobrazit: x, y, v x, v y, tlak, θ Možnost zobrazit: x, y, v x, v y, tlak, θ

Vizualizace III Zobrazení rozdílu původního a filtrovaného signálu na čase Zobrazení rozdílu původního a filtrovaného signálu na čase Zobrazení signálu jako funkce délky Zobrazení signálu jako funkce délky

Vizualizace IV Fourierova transformace Fourierova transformace rozdílu původního a filtrovaného signálu rozdílu původního a filtrovaného signálu Spektrogram Spektrogram rozdílu původního a filtrovaného signálu rozdílu původního a filtrovaného signálu

Příznaky (Maximální) vzdálenost kreslené křivky od zamýšlené (Maximální) vzdálenost kreslené křivky od zamýšlené Poměr délky kreslené a zamýšlené křivky Poměr délky kreslené a zamýšlené křivky Maximum FFT, spektrogramu Maximum FFT, spektrogramu Plocha FFT, spektrogramu Plocha FFT, spektrogramu Nespojitosti funkce úhlu (v závislosti na čase) Nespojitosti funkce úhlu (v závislosti na čase) Počet překročení prahu Počet překročení prahu

Závěr Implementoval jsem aplikaci na sběr dat Implementoval jsem aplikaci na sběr dat Nalezl jsem postupy na extrakci příznaků Nalezl jsem postupy na extrakci příznaků Příznaky ověřeny na nasnímaných datech Příznaky ověřeny na nasnímaných datech Potřeba více dat pro důkladné ověření Potřeba více dat pro důkladné ověření Navrhl jsem základní analytické a vizualizační nástroje a implementoval je do aplikace Navrhl jsem základní analytické a vizualizační nástroje a implementoval je do aplikace Aplikace nasazena v Motolské nemocnici Aplikace nasazena v Motolské nemocnici