Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/24649
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: O uso de sensores inerciais para caracterização e classificação do tremor de punho em indivíduos com a doença de Parkinson e correlação com a escala de avaliação subjetiva: UPDRS
Alternate title (s): The use of inertial sensors for the characterization and classification of wrist tremor in individuals with Parkinson disease and correlation with the subjective assessment scale: UPDRS
Author: Silva, Ana Paula Sousa Paixão Barroso da
First Advisor: Andrade, Adriano de Oliveira
First coorientator: Dionísio, Valdeci Carlos
First member of the Committee: Silva, Micena Roberta Miranda e
Second member of the Committee: Vieira, Marcus Fraga
Summary: Introdução: O tremor humano é um distúrbio clínico caracterizado por movimento involuntário decorrente de contrações de músculos antagonistas. O tremor fisiológico está associado a processos naturais e o patológico à diversos fatores, como disfunções neurológicas. Uma possível causa do patológico é a doença de Parkinson (DP). Dentre os sinais clínicos associados a DP, o presente estudo focou no tremor. Para uma compreensão do tremor existem métodos subjetivos e objetivos. Os subjetivos utilizam escalas clínicas de severidade, como a Unified Parkinson’s Disease Rating Scale (UPDRS). Entretanto, esta escala depende da experiência e do conhecimento do avaliador. Sendo assim, estudos sugerem métodos objetivos. Esses usam sensores inerciais, como acelerômetro, magnetômetro e giroscópio, pois, mensuram as atividades do membro avaliado em tempo real. Objetivo: Uso de sensores inerciais para a caracterização e classificação do tremor de punho em indivíduos com a DP e correlação com a UPDRS, exame motor – parte III. Metodologia: Estudo apoiado por pareceres do Comitê de Ética em Pesquisa em Seres Humanos da Universidade Federal de Uberlândia (CEP: 270.782 e CEP: 2.001.535). Vinte e dois indivíduos com a DP participaram do estudo, alocados em apenas um grupo. O membro mais acometido com o tremor foi submetido a atividade. O protocolo foi: (i) leitura e assinatura do termo de consentimento livre e esclarecido (TCLE); preenchimento de uma ficha de identificação e de um questionário que avalia a severidade da doença, UPDRS; (ii) coleta de atividades: punho em repouso e em leve extensão mantida (0o), sem e com carga de 92 g e 184 g. Após a coleta os resultados foram gerados e os itens analisados foram: (i) características do sinal do tremor por meio da amplitude e frequência; (ii) distintas variáveis experimentais; (iii) diferentes sensores inerciais; (iv) em dois momentos do protocolo. Para a análise estatística foi estimado a média e o desvio padrão, e o teste de Spearman´s, para a correlação. As análises, foram realizadas com o auxílio do software R. p < 0,05. Resultados: O equipamento coletou os dados de maneira objetiva e caracterizou e classificou os sinais do tremor de punho. Houve uma forte correlação das características dos sinais entre variáveis experimentais e protocolos distintos. A carga utilizada (92 e 184 g) não obteve um efeito significativo. As características, mediana da RMS e wE4 do sinal foram as que apresentaram uma maior média de correlação para a análise. Os sensores acelerômetro e giroscópio apresentaram uma correlação forte para todas as variáveis experimentais. O magnetômetro obteve uma correlação fraca. Os dois sensores (1 e 2) apresentaram uma correlação forte, assim, como as suas coordenadas (x, y, z). Conclusão: O dispositivo biomédico, caracterizou e classificou o tremor de punho na DP. Forte correlação entre as características do sinal, com os sensores, acelerômetro e giroscópio, e com a escala UPDRS (exame motor, parte III) foi encontrada. Fortes correlações entre as coordenadas e os dois sensores, mostraram que podem ser usados em conjunto, ou separadamente, devido à similaridade e qualquer um são sensíveis para captar informações do tremor. A carga adicionada neste estudo (92 e 184 g) por obter uma correlação fraca, não sensibilizou o sinal. O método em questão pode substituir apenas o exame motor – parte III da UPDRS e reproduzido para outros tremores, e utilizado por pesquisas similares, por permite, uma fácil manipulação de seus aspectos e parâmetros.
Abstract: Introduction: Human tremor is a clinical disorder characterized by involuntary movement resulting from contractions of antagonistic muscles. The physiological tremor is associated with natural processes and the pathological tremor associated with several factors, such as neurological dysfunctions. One possible cause of the disease is Parkinson's disease (DP). Among the clinical signs associated with DP, the present study focused on tremor. For an understanding of the tremor, there are subjective and objective methods. Subjective use clinical scales of severity, such as the Unified Parkinson's Disease Rating Scale (UPDRS). However, this scale depends on the experience and knowledge of the evaluator. Thus, studies suggest objective methods. These use inertial sensors, such as accelerometer, magnetometer and gyroscope, as they measure the activities of the evaluated member in real time. Objective: Use of inertial sensors for the characterization and classification of hand tremor in individuals with DP and correlation with the UPDRS, motor examination - part III. Methodology: This study was supported by the Ethics Committee on Research in Human Beings of the Federal University of Uberlândia (CEP: 270,782 and CEP: 2,001,535). Twenty-two subjects with DP participated in the study, allocated to only one group. The limb most affected by the tremor was submitted to activity. The protocol was: (i) reading and signing the informed consent form; completing an identification form, and a questionnaire assessing the severity of the disease, UPDRS; (ii) collection of activities: wrist at rest and in mild extension maintained (0o), without and with load of 92 g and 184 g. After the collection, the results were generated and the analyzed items were: (i) characteristics of the tremor signal by amplitude and frequency; (ii) different variables of the experimental protocol; (iii) different inertial sensors; (iv) at different times of the protocol. Statistical analysis was used to estimate the mean and standard deviation, and the Spearman's test, for the correlation. The analyses were performed using software R. p <0.05. Results: the equipment collected data objectively, characterized, and classified the tremor signs. There was a strong correlation between the characteristics of the signals between experimental variables and different protocols. The load used (92 and 184 g) did not have a significant effect. The characteristics, median of RMS and wE4 of the signal were those that presented a higher mean of correlation for the analysis. The accelerometer and gyroscope sensors presented a strong correlation for all the experimental variables. The magnetometer had a weak correlation. The two sensors (1 and 2) presented a strong correlation, thus, as their coordinates (x, y, z). Conclusion: The biomedical device, characterized and classified the cuff tremor in PD. Strong correlation between the characteristics of the signal, with the sensors, accelerometer and gyroscope, and with the UPDRS scale (motor examination, part III) was found. Strong correlations between the coordinates and the two sensors have shown that they can be used together, or separately, due to similarity and any are sensitive to capture information from the tremor. The charge added in this study (92 and 184 g) to obtain a weak correlation did not sensitize the signal. The method in question can replace only the motor examination - part III of the UPDRS and reproduced for other tremors, and used by similar research, by allows, easy manipulation of its aspects and parameters. Keywords: Inertial sensors. Biomedical signal processing. Tremor. Parkinson’s Disease. UPDRS.
Keywords: Sensores inerciais
Inertial sensors
Processamento de sinais biomédicos
Tremor
Doença de Parkinson
UPDRS
Biomedical signal processing
Parkinson’s Disease
Parkinson, Doença de
Processamento de sinais
Tremor (Medicina)
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Quote: SILVA, Ana Paula Sousa Paixão Barroso da. O uso de sensores inerciais para caracterização e classificação do tremor de punho em indivíduos com a doença de Parkinson e correlação com a escala de avaliação subjetiva: UPDRS. 2018. 103 f. Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. Disponível em: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.312.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.312
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/24649
Date of defense: 18-Dec-2018
Appears in Collections:TESE - Engenharia Elétrica

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
UsoSensoresInerciais.pdfTese3.04 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.