[发明专利]基于多元多尺度熵的帕金森病患者静态平衡能力评估装置

说明书

本发明提供一种基于多元多尺度熵的帕金森病患者静态平衡能力评估装置，所述装置包括设计模块、选取模块、可穿戴惯性传感器、归一化模块、粗粒化模块、嵌入模块、计算模块以及评估模块。本发明通过可穿戴惯性传感器采集测试对象在不同动作范式下的原始时间序列，选取多元多尺度模糊熵作为评估静态平衡能力的评估指标，通过归一化模块、粗粒化模块、嵌入模块、计算模块以及评估模块给出客观的评估结果，可以对帕金森病患者的静态平衡能力进行客观评估，可作为辅助用于临床诊断帕金森病，增加诊断的准确率，减轻医护人员和患者的负担。

技术领域

本发明属于静态平衡能力评估技术领域，具体涉及一种基于多元多尺度熵的帕金森病患者静态平衡能力评估装置。

背景技术

平衡能力指人体在站立、走路、转弯等日常活动中控制身体重心的能力，而姿势平衡障碍是帕金森病(Parkinson's disease，PD)常见的运动症状。对PD病人的静态平衡能力进行客观评价，不仅有助于PD的临床早期诊断，而且可以对患者的病情进展和药物疗效进行长期动态观察。

目前，临床上主要通过相关平衡量表来评价患者的静态平衡能力，医生凭借自身经验并根据患者自身的表现和反馈对世界运动障碍学会帕金森病综合评分量表(MDS-UPDRS)上的平衡项目进行打分，最终评价患者的平衡能力。该方法不需要任何仪器，简单方便，能对平衡功能障碍进行初步判断，但该方法由于其主观性强、缺乏量化，可信度和敏感性均较低。另一种常见的方法为使用平衡测量仪进行测量。该方法主要通过压力传感器记录人体压力重心的摆动轨迹，反应人体重心的摆动，从而提供直观量化的评估数据和测量数据，但由于平衡测量仪价格过高，且不方便携带，目前临床使用较少。

随着微电子、传感器技术的进步以及计算机技术的广泛应用，使用仪器量化测量运动症状水平，进而对帕金森病病情进行评估的手段和应用也不断增加。可穿戴惯性传感器已经应用于对帕金森病患者静态平衡能力的检测中。

近年来，“熵”这一概念逐渐引入生理医学领域，用于分析生理信号的“复杂度”。目前，已有一些研究采用熵特征分析心电和呼吸信号，人体平衡也已被证明表现出复杂的动力学特性。传统多元多尺度熵具有计算量小、抗野点能力强的优点，但传统算法在处理有限长时间序列的过程中会造成部分数据丢失，致使随机误差增大，并且传统算法关于阈值的选取也会对系统的稳定性有所影响。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于多元多尺度熵的帕金森病患者静态平衡能力评估装置。

本发明提供一种基于多元多尺度熵的帕金森病患者静态平衡能力评估装置，所述装置包括：

设计模块，用于设计评估静态平衡能力的各动作范式，所述动作范式包括睁眼静止站立动作范式和闭眼静止站立动作范式；

选取模块，用于选取多元多尺度模糊熵作为评估静态平衡能力的评估指标；

可穿戴惯性传感器，用于采集测试对象在不同动作范式下的原始时间序列；

归一化模块，用于对所述原始时间序列进行数据归一化处理，以获得归一化后的时间序列；

粗粒化模块，用于在各尺度上采用滑动平均的方法对所述归一化后的时间序列进行粗粒化；

嵌入模块，用于对所述粗粒化后的时间序列进行多元嵌入，嵌入维数为m，生成多变量的多元嵌入向量；

计算模块，用于计算任意两个所述多元嵌入向量之间的切比雪夫距离的最大模；以及，

所述计算模块，还用于根据所述任意两个所述多元嵌入向量之间的切比雪夫距离的最大模不超过预设阈值的数目，计算得到m维空间中任意两个所述多元嵌入向量之间相似度的第一概率；以及，

所述计算模块，还用于将所述多元嵌入向量由m维扩张到m+1维，计算m+1维空间中任意两个所述多元嵌入向量之间相似度的第二概率；