异动症评估设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于医疗装置技术领域，具体涉及一种可评估异动症的监测设备及其信号 分析方法。
【背景技术】
[0002] 异动症（Dyskinesia)是一种异常的不自王运动，包括舞蹈病、投掷运动、舞蹈手足 徐动症及运动障碍等，常表现为躯干、肢体的不自主的或舞蹈样多动或肌张力失常，常常出 现在亨廷顿病、长期使用多巴胺类药物治疗的帕金森氏症及长期使用神经制剂治疗的延迟 性异动症等疾病中。这种异常动作无法被患者本身控制，所以为患者带来很大的不便、甚至 痛苦。
[0003]目前异动症的临床评估量表不尽完善，如A頂S评估量表主要评估患者的异动症 程度，Goetz评估量表主要评估异动症对患者生活的影响。并且，在临床评估时不一定出现 异动症，如帕金森病异动症只在服药的峰剂期和药效的消退期出现，因此主要依靠患者的 记忆进行评估，评估结果受患者和医生的主观影响大。
[0004]目前异动症评估算法的不足之处在于：在日常生活中，患者进行主动运动时的评 估准确率低，如步行；与患者其他症状的可分性差，如行动迟缓；评估量表不尽完善，往往 以单一的评估量表为"金标准"建立评估模型。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于能让异动症患者获得准确而及时的治疗。
[0006]为实现上述发明目的，本发明提供一种异动症评估设备，包括体外传感装置，该设 备被配置为执行下述步骤： 采集体外传感装置数据； 高通滤波与低通滤波去除噪音； 连续采集时间窗长为S的传感器数据； 以时间窗长S1截取所述时间窗长为S的传感器数据，S1〈S，从截取段中提取运动强度、 频率及运动次数的特征数据，或者，对截取段数据积分得到速度或角度后再提取运动强度、 频率及运动次数的特征数据； 以异动症评分量表为参照建立评估模型，关联所述特征数据与异动症严重程度； 根据所述评估模型，将提取的特征数据对应到异动症严重等级； 其中，所述体外传感装置包括单轴或多轴的加速度计和/或陀螺仪。
[0007] 作为本发明一实施方式的进一步改进，将提取的特征数据对应到异动症严重等级 的步骤包括，以分类器根据所述评估模型分析特征数据。
[0008] 作为本发明一实施方式的进一步改进，将提取的特征数据对应到异动症严重等级 的步骤包括，对特征数据进行无监督的聚类分析，或对特征数据进行多变量回归并设置固 定阈值或动态阈值，或对单个特征数据设置固定阈值或动态阈值，然后采用与门、或门、非 门进行逻辑判断。
[0009] 作为本发明一实施方式的进一步改进，高通滤波的截止频率为0.05-lHz，所述低 通滤波的截止频率为3. 5-4Hz。
[0010] 作为本发明一实施方式的进一步改进，时间窗长S为30秒-10分钟。
[0011] 作为本发明一实施方式的进一步改进，运动强度特征数据包括均方根、希尔伯特 变换包络、累积能量、均方和、线长特征或面积特征。
[0012] 作为本发明一实施方式的进一步改进，运动的频率特征数据包括线长特征、半波 特征，或对所述截取数据段进行快速傅里叶变换得到其频谱信息，提取最大频谱对应的主 频率或主频率带宽Wp。
[0013] 作为本发明一实施方式的进一步改进，滑动时间窗S1内的运动次数特征数据为 所述主频率带宽Wp内的频率能量与总体能量的比值。
[0014] 作为本发明一实施方式的进一步改进，提取滑动时间窗S1内的运动次数特征数 据的步骤包括，将S1点均分为S2点的子数据段，计算各子数据段的均值，然后求取S2子数 据段均值和S1均值的比值或差值。
[0015] 作为本发明一实施方式的进一步改进，异动症评估设备还包括体内植入装置，所 述设备被配置为还可执行另一步骤：根据异动症严重程度评价结果，将刺激参数调整信号 传输至体内植入装置。
[0016] 与现有技术相比，本发明提供的异动症评估设备可提取更加稳定、可分性好的特 征数据以区分异动症与行动迟缓、肌强直、主动运动，可用于评估异动症治疗方案的有效 性，指导医生调整用药，或用于调整体内植入装置的刺激程序。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明异动症评估设备一实施方式的结构示意图； 图2是本发明异动症评估设备的评估流程图； 图3是本发明一实施方式中提取与异动症相关联特征的时间窗示意图； 图4是本发明一实施方式中主频率Fp及主频率带宽Wp的示意图。
【具体实施方式】
[0018] 以下将结合附图所示的【具体实施方式】对本发明进行详细描述。但这些实施方式并 不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的 变换均包含在本发明的保护范围内。
[0019] 异动症评估的难点在于，其运动频率范围与行动迟缓、肌强直及主动运动有所重 叠，难以简单地通过滤波进行判别，而且异动症和主动运动的运动幅度差异较小，因此需 要提取稳定、可分性好的特征进行分析。本发明的依据在于异动症与行动迟缓、肌强直及 主动运动的主要频率范围有所差异，因此对不同的频率范围的数据可以分别提取特征，如 1-1. 5Hz，1. 5-2Hz，2-2. 5Hz等，可以采用但不局限于两个频率范围内能量的比值。在固定时 间窗范围内异动症的运动次数比正常运动多，比如主动运动在2min内运动5次，而异动症 不受控制，可能会出现10次甚至更多次。
[0020] 具体的，本发明提供一种异动症评估设备，其包括体外传感装置。体外传感装置可 以佩戴于但不限于手腕、脚踝、躯干或肩部。根据主要出现异动症的部位，可以佩戴单个或 多个体外传感装置。
[0021] 为有效区分异动症和行动迟缓、肌强直及主动运动，本发明所采集的运动数据包 括以下四类：在日常生活的常见动作中，如坐、步行、吃饭和喝水等，不同严重程度异动症的 运动数据，不出现异动症而出现行动迟缓、肌强直等的运动数据，正常对照组的运动数据， 及在安静休息时不同严重程度异动症的运动数据。
[0022] 如图1所示，体外传感装置包括依次电连接的传感器、A/D转换器、处理器、存储器 及通信模块。其中，存储器可以是非易失性存储器，也可以是易失性存储器。处理器优选与 传感器耦合以监测患者状态并根据存储器中存储的编程程序进行信号采集与处理的电路。
[0023] 通信模块用于体外传感装置与电脑、病人控制器、体内植入装置或其他外部设备 的信息传输。信息传输可以为单向的，也可以为双向的。通信模块包括无线通信模块和/ 或有线通信模块。无线通信模块可以用来与体内植入装置进行信息传输，也可通过无线网 络与其他外部设备连接。有线通信模块通过有线网络与电脑或其他载体连接。
[0024] 本发明采用内置或外置电源为体外传感装置供电。内置电源为电池组或电池，可 以是干电池或充电电池。优选使用锂电池（例如锂离子或锂聚合物）。如果可充电，则将电 池与充电电路耦合，从而使得电池与外部电源周期性地耦合进行充电。
[0025] 传感器为单轴或多轴的加速度计和/或陀螺仪。
[0026] 异动症评估设备还包括体内植入装置。体内植入装置包括刺激模块，可通过电极 对患者发送电刺激以治疗或缓解异动症。体内植入装置还包括处理器，负责数据处理。例 如，分类器可设置于体内植入装置的程序中，以根据分析数据对异动症严重程度进行定性。 该处理器还可根据数据处理的结果对刺激模块发送指令。体内植入装置还设置无线通信模 块，用于与体外传感装置进行双向的信号传输。
[0027] 必要时，异动症评估设备还可以包括数据处理装置，例如PC机。虽然体外传感装 置和体内植入装置可以完成数据的采集和分析过程，但设置单独的数据处理装置进行分析 和运算的优势在于，可以减少体外传感装置和体内植入装置的耗电，延长电池续航时间，也 便于医护人员进行监测和调整操作。
[0028] 本发明异动症评估设备还包括滤波器，其可选择性地设置于体外传感装置或体内 植入装置或数据处理装置中，或者作为单独的外部设备与体外传感装置电连接。优选的，滤 波器为成对配置的高通滤波器和低通滤波器，或者为带通滤波器。
[0029] 图2示意性示出本发明异动症评估设备评估异动症的流程图。该方法使用体外传 感装置采集传感器数据，包括单个或多个单轴或多轴加速度数据和/或陀螺仪数据。
[0030] 传感器数据中可能包括线性漂移或其他直流分量，通过高通滤波滤除。而对于帕 金森氏症，静息性震颤的频率范围为4-6Hz，而异动症运动频率较低，因此还需对传感器数 据进行低通滤波以去除静息性震颤成分。可以采用高通滤波器和低通滤波器，也可以采用 带通滤波器替代，以提取异动症频率范围内的运动数据。滤波器类型包括但不局限于切比 雪夫滤波器、巴特沃斯滤波器、椭圆滤波器、经验模态分解或小波变换等。
[0031] 如图3所示，连续采集观察时间窗S的传感器数据进行分析。其中，若窗长过短则 包含的与症状相关的信息较少，会导致假阳性率升高；另一方面，由于主动运动的影响，若 窗长过长则会降低检测精度和准确率。
[0032] 采用滑动时间窗S1对观察时间窗S的数据进行截取。提取截取后数据段中与运动 强度、频率及特定时间内的运动次数等相关的特征数据，或者对截取段数据积分得到速度 或角度后再提取与运动强度、频率及特定时间内的运动次数等相关的特征数据。特征数据 可以选用但不局限于均方根、主频率、主频率能量与总体能量的比值，可以采用半波算法、 面积算法、线长算法等。如果采用多个传感器，还可对各传感器进行互相关分析，计算不同 频率范围内的能量或速度比值，或进行相干分析等。
[0033] 然后，将采集的特征数据关联到疾病状态，评价