基于体感网的PD病人运动功能评价系统

摘要

随着中国人口老龄化的日趋严重，各种一系列与年龄相关的疾病患者人数也快速增长。其中，与年龄相关的帕金森病的发病率及患病率也进入了前所未有的“黄金期”，如何正确评估帕金森病对患病个体乃至社会、国家的影响，制定出合理的应对措施，将其所带来的种种负面效应控制在最低限度，不仅是掘井止渴的实时之需，更是未雨绸缪的长远之策。
　　目前临床上普遍采用评分量表法对PD患者的运动功能进行评价，但该方法易受医生主观因素的影响，且对于患者运动功能的细微变化不易察觉。为了能够客观高效地对PD患者的运动功能进行评价，本文设计了一套基于体感网技术的运动功能评价系统。该系统主要由硬件部分和软件部分组成。其中，硬件部分即人体运动数据采集系统又包括数据采集端和数据接收端两个部分，数据采集端由五个数据采集子节点组成，分别佩戴于人体的左右手腕部、左右脚踝部和腰部中心，用于采集人体运动产生的三轴加速度和三轴角速度信号。数据接收端通过USB与电脑相连，用于接收并上传实验数据。系统的软件部分采用基于MFC的开发技术来实现，该软件主要用于PD患者信息的维护与管理。该软件不仅能够对患者的个人信息进行增删改查操作，还能对实验采集到的数据进行分析处理，计算出用于评价人体运动功能的平衡性参数、步行特征参数、上下肢的对称性协调性参数和上下肢的关节活动度参数。另外，为了提高系统运动功能评价的效率，经过多次实验测试分析后，本文最终设计出了一套简单高效和具有代表性的实验范式动作。该套范式动作包括摆臂行走、连续翻腕、静坐抬腿、静止站立和反复起坐五个部分。
　　最后，为了验证系统的准确性和可靠性，本文分别采集并分析了健康青年、健康老人和PD患者三组人群的实验数据。实验结果表明，该系统能满足系统的需求，可以用于辅助医生进行PD患者的早期诊断、指导制定康复计划和愈后效果评价的需要，为PD患者的运动功能评价提供了新思路。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 研究现状

1．2．1 运动功能评价的主要应用

1．2．2 PD患者运动功能评价的研究现状

1．2．3 基于穿戴式传感器的运动功能评价

1．3 研究内容

1．4 论文结构安排

第二章 运动数据采集系统的设计

2．1 系统总体结构设计框架

2．1．1 数据采集端的概述

2．1．2 运数据接收端的概述

2．2 数据采集端的设计

2．2．1 控制器模块

2．2．2 传感器模块

2．2．3 电源模块

2．2．4 无线通信模块

2．2．5 存储模块

2．3 数据接收终端模块的设计

2．3．1 无线通信模块

2．3．2 串口转USB模块

2．3．3 电源模块

2．4 下位机软件的开发

2．4．1 数据发送端的程序设计

2．4．2 数据接收端的程序设计

2．5 本章小结

第三章 上位机软件的设计与开发

3．1 上位机软件的功能分析

3．2 上位机软件的开发技术

3．3 串行通信的设计与实现

3．3．1 串行通信的实现方法

3．3．2 自定义CSerialPort类

3．4 数据库的设计与实现

3．4．1 数据库的选择

3．4．2 数据库的连接与操作

3．4．3 数据库表的设计

3．5 上位机软件的功能实现

3．5．1 患者基本信息的维护与管理

3．5．2 采集数据实验的流程控制

3．5．3 患者实验数据的存储与管理

3．5．4 实验结果的展示

3．6 本章小结

第四章 运动功能评价算法的实现

4．1 实验范式动作设计

4．2 实验数据的预处理

4．2．1 传感器数据的校正

4．2．2 实验数据的滤波

4．2．3 传感器数据的坐标转换

4．3 动作分割与识别算法

4．3．1 动作信号的分割

4．3．2 动作信号的识别

4．4 运动功能评价参数的计算

4．4．1 平衡参数的计算

4．4．2 步行特征参数的计算

4．4．3 姿势转换参数的计算

4．4．4 四肢活动度参数的计算

4．5 运动功能评价等级的制定

4．5．1 评价指标的筛选

4．5．2 评价指标的权重分析

4．5．3 评价等级的划分

4．6 本章小结

第五章 系统测试和临床实验

5．1 系统测试

5．1．1 测试目的

5．1．2 测试条件

5．1．3 测试内容

5．1．4 测试方案和测试结果

5．2 临床实验

5．2．1 系统在PD患者运动功能评价中的应用

5．2．2 系统评价结果的分析

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

作者简介