特定群體手寫運動定量分析研究.pdf

1、手寫運動作為人體高級神經(jīng)系統(tǒng)控制的特有精細(xì)運動，與人體腦功能、認(rèn)知水平具有密切相關(guān)性?，F(xiàn)有的手寫運動分析方法，存在研究技術(shù)手段單一、對健康群體關(guān)注度較少、手寫能力評價體系不全面等問題。本文重點針對身體各項機能處于快速發(fā)育的兒童，以及腦功能受到持續(xù)損傷的神經(jīng)退行性疾病患者這兩類群體，探討手寫運動在人體神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育及病變階段的表現(xiàn)特征，以理解手寫運動機能的動態(tài)變化特點。本文針對手寫運動發(fā)展、手寫運動損傷開展特征分析以及量化分類工作，主要研究

2、內(nèi)容如下:
　　(1)兒童手寫運動能力發(fā)展研究:手寫作為兒童進(jìn)行思想表達(dá)、開展學(xué)業(yè)的一項基本方式，在兒童認(rèn)知、心理發(fā)展過程中具有重要地位。對普通兒童的手寫運動發(fā)展規(guī)律進(jìn)行研究，有助于建立兒童手寫運動常模數(shù)據(jù)，并為不同年齡段病患兒童的手寫運動分析提供有效的對比數(shù)據(jù)源。
　　本文基于手寫三維力信息分析了兒童手寫運動過程中的施力情況，并提出運動一致性特征參數(shù)，結(jié)合運動學(xué)、動力學(xué)特征對學(xué)齡期兒童的手寫能力發(fā)展進(jìn)行定量描述。結(jié)果表明高

3、年級兒童具有更短的運動時間、更高的運動速度、速度曲線變化方向變化次數(shù)更少，更傾向于在書寫平面中心附近抄繪圖形、以施加更小的力及更小的能量完成手寫任務(wù)。所設(shè)計的非直接視覺反饋實驗方案，驗證了高年級兒童具有更強的空間位置感。提出的特征指標(biāo)在衡量手寫運動熟練度發(fā)展方面具備有效性。
　　(2)手寫運動損傷特征分析:神經(jīng)退行性疾病會造成腦功能的持續(xù)損傷，藥物治療對病情有一定控制作用但仍然不能阻止病程的發(fā)展，探索新型有效的生物標(biāo)記，實現(xiàn)該類疾

4、病的早期診斷以及病程跟蹤，具有重要意義。
　　本文以神經(jīng)退行性疾病中具有代表性的帕金森病為對象，根據(jù)帕金森病的典型臨床癥狀并結(jié)合傳統(tǒng)量表的評價指標(biāo)，設(shè)計了帕金森病患者手寫運動的定量檢測指標(biāo)。帕金森病患者在手寫運動患者在任務(wù)執(zhí)行時間、速度、加速度、分段寬度及面積、極徑曲線的方向變化次數(shù)NCR、極角頻譜峰值頻率PFA等指標(biāo)上表現(xiàn)出顯著差異，并驗證了手寫任務(wù)的設(shè)計對度量指標(biāo)的影響。表明手寫運動量化檢測方法，有助于發(fā)現(xiàn)潛在的人體精細(xì)運動功

5、能異常變化情況，實現(xiàn)基于手寫運動的輔助診斷及病情發(fā)展跟蹤。
　　(3)基于手寫運動特征和機器學(xué)習(xí)算法的輔助分類診斷:傳統(tǒng)的評分量表難以便捷量化地監(jiān)測病情進(jìn)展，基于統(tǒng)計分析方法的單一性特征指標(biāo)分析也無法準(zhǔn)確地提供組間的有效區(qū)分，更具智能化的篩查檢測工具有待探索。
　　本文基于手寫運動特征統(tǒng)計分析的結(jié)論，通過特征篩選和組合分類，構(gòu)建手寫運動特征集，引入機器學(xué)習(xí)方法實現(xiàn)群體分類，并分析了機器學(xué)習(xí)方法、手寫實驗任務(wù)、特征類型對分類效

6、果的影響。利用手寫運動檢測結(jié)果進(jìn)行手寫障礙的自動化分類篩查，提高分類識別的準(zhǔn)確度和有效性，有助于為相關(guān)疾病的診斷評估尋求新的技術(shù)手段提供思路。
　　綜上所述，本文對不同群體提出了若干手寫運動評價檢測指標(biāo)，實現(xiàn)對兒童手寫能力進(jìn)化發(fā)育以及帕金森病患者手寫運動能力退化的評估，并構(gòu)建了手寫運動采集與分析系統(tǒng)。本工作將持續(xù)積累健康群體手寫運動樣本，促進(jìn)基于計算機的量化評分模型與臨床應(yīng)用相結(jié)合，為相關(guān)病患的輔助診斷及藥效評估、手寫運動障礙干預(yù)