一种游戏化的帕金森症状等级评估方法及装置

技术领域

本发明涉及帕金森智能诊断领域，具体涉及一种游戏化的帕金森症状等级评估方法及装置。

背景技术

帕金森又叫震颤麻痹，是一种常发生于中老年的以运动障碍为主要表现的疾病，临床上以静止性震颤、运动迟缓、肌强直和姿势平衡障碍为主要特征。帕金森病早期征状并不明显，大众对帕金森的认识也不足，患者往往在产生静止性震颤、肌强直和姿势平衡障碍等运动征状后才意识到需要去医疗机构进行帕金森检测，但此时可能已是帕金森疾病的中、后期，临床上帕金森病的延误治疗率高达60％。常规的帕金森初步检测一般多使用帕金森病统一评定量表(UPDRS)或改进的量表，患者需要在专业医疗人员的指导下，按规定完成调查表，进而得出初步的判定的结果。现有的帕金森评估依赖于专业设备，同时需要专业医疗人员的参与，评估成本高，其评估结果的准确率主要依赖于专业医疗人员的知识水平和诊疗经验，评估过程复杂且难以发现早期征兆，因此，提供一种评估过程简单、准确率高的评估方法成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种游戏化的帕金森检测方法及装置，该方法对被检测者在游戏过程中手部和腿部运动体征数据以及游戏过程中的认知能力评分等游戏数据进行综合分析，从而推断出患病几率，简化了评估过程，提高了判定准确率，并且使帕金森病的早期评估成为可能。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种游戏化的帕金森症状等级评估方法，应用于配置手握智能移动终端和智能穿戴设备，所述评估方法包括以下步骤：

获取游戏逻辑，所述游戏逻辑预先设定；

初始化游戏参数；

实时采集手部运动体征数据和腿部运动体征数据；

根据所述游戏逻辑和游戏参数、对所述手部运动体征数据和所述腿部运动体征数据进行症状特征提取，输出手部症状特征集和腿部症状特征集；

将所述手部症状特征集和所述腿部症状特征集输入到帕金森症状等级评估逻辑回归模型中，输出帕金森症状等级评估分析结果。

进一步地，所述游戏逻辑设定游戏时手部和腿部需要进行的操作以及相关的场景，具体如下：

手部操作：屏幕上出现光亮的轨迹曲线时，手指需要在屏幕上跟随所述轨迹曲线进行滑动；屏幕上出现红、蓝色可点触体时，手指需要在屏幕上点击蓝色可点触体，避开红色可点触体。

腿部操作：屏幕上出现一段路程时，需要进行原地踏步动作，以控制虚拟对象向前行走，直至到达路程终点；屏幕上出现横向滚动障碍物时，需要停止原地踏步动作，以控制所述虚拟对象躲避障碍物。

所述虚拟对象为现实世界中受试者在游戏中的映射，可实时将受试者的原地踏步运动映射为虚拟对象在游戏中的向前行走动作。

进一步地，所述游戏参数包括且不限于：

L

N

N

Step

Avoid

进一步地，所述手部运动体征数据和所述腿部运动体征数据通过实时数据采集获得。手部智能穿戴设备可实时采集手部的九轴数据并通过蓝牙传递给智能移动终端。腿部智能穿戴设备可实时采集腿部的九轴数据并通过蓝牙传递给智能移动终端。

进一步地，所述症状特征提取，具体操作如下：

其中，所述手部症状特征集根据所述游戏参数、所述手部运动体征数据和游戏中手部操作实际产生的数据计算得出，包括手部灵活指数、手部震颤指数和手部关联认知水平得分，具体如下：

计算所述手部灵活指数：

其中，L

计算所述手部震颤指数：

tolerance＝0.1*std(Hand

其中，tolerance为宽容度，std(·)表示标准差，Hand

计算所述手部关联认知水平得分：

N

其中，N

所述腿部症状特征集根据所述游戏参数、所述腿部运动体征数据和游戏中腿部操作实际产生的数据计算得出，包括腿部灵活指数、腿部震颤指数和腿部关联认知水平得分，具体如下：

计算所述腿部灵活指数：

其中，Step

计算所述腿部震颤指数：

tolerance＝0.3*std(Leg

其中，tolerance为宽容度，std(·)表示标准差，Leg

计算所述腿部关联认知能力得分：

其中，Avoid

进一步地，所述帕金森症状等级评估逻辑回归模型输出帕金森症状等级，将所述手部症状特征集和所述腿部症状特征集作为解释变量，帕金森疾病患病与否作为被解释变量，将所述解释变量和所述被解释变量作为训练数据输入到所述帕金森症状等级评估逻辑回归模型中，通过不断自我学习，训练出帕金森症状等级评估模型。

进一步地，一种游戏化的帕金森症状等级评估装置，应用于配置手握智能移动终端和智能穿戴设备，其特征在于，该装置包括：

逻辑和参数获取单元，用于获取所述游戏逻辑和初始化所述游戏参数，所述游戏逻辑预先设定；

数据采集单元，用于实时采集所述手部运动体征数据和所述腿部运动体征数据；

数据处理单元，用于对所述游戏参数、所述手部运动体征数据和所述腿部运动体征数据进行症状特征提取，输出所述手部症状特征集和所述腿部症状特征集；

评估单元，用于将所述手部症状特征集和所述腿部症状特征集输入到所述帕金森症状等级评估逻辑回归模型中，输出帕金森症状等级评估结果。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

本发明在游戏过程中采集受试者的肢体动作信号与游戏数据，分别获得受试者手部运动体征数据集和腿部运动体征数据集，并由此得到受试者的手部行为特征和腿部行为特征，进而计算出受试者的帕金森病等级。通过该方法可以客观、准确地对受试者进行帕金森症状等级评估。相较于传统帕金森症状等级评估的方法，本发明不但考虑了帕金森疾病的运动症状，还结合评估认知能力从身、心两方面对帕金森症状等级进行评估，并使用娱乐的方式，以游戏的形式来促进大脑多巴胺分泌，帮助患者康复。

除此之外，本发明还具有以下优点：

1)受试者可以在任何时间段、任何地点，以玩游戏的形式实现患帕金森症状等级的评估；

2)受试者可以通过长期玩游戏的形式达到康复和观察康复效果的目的；

3)本发明可以添加更多参数特征来评估帕金森等级，具有可扩展性和可移植性的特点。

附图说明

图1是本发明的游戏化的帕金森症状等级评估方法流程图；

图2是本发明实施案例流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明说明书中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

该游戏为安装在智能移动终端上的跑酷类游戏软件，游戏软件预设一段虚拟路显示在移动终端的显示屏上，路程设置起点和终点，现实世界中的受试者通过原地踏步控制虚拟世界中的虚拟对象从起点出发走向终点。在这段虚拟路途中，会出现光亮的曲线轨迹，红、蓝色可点触体以及横向滚动障碍物，需要受试者使用手指跟随着光亮的曲线滑动、在有限的时间内点击蓝色可点触体、避免点击红色可点触体、在出现横向障碍物时在停止原地踏步，避免被障碍物碰倒。

在本发明的实施例中，受试者手握智能移动终端，佩戴智能穿戴设备，智能穿戴设备包括手部智能穿戴设备和腿部智能穿戴设备。手部智能穿戴设备佩戴在手腕处，可实时采集手部的九轴数据并通过蓝牙传递给智能移动终端；腿部智能穿戴设备佩戴在大腿处，可实时采集腿部的九轴数据并通过蓝牙传递给智能移动终端。

实施例一

图1是本发明的游戏化的帕金森症状等级评估方法流程图，图2是本发明实施案例流程图。下面结合图2，具体说明游戏化的帕金森症状等级评估方法的应用实例，如图2所示，该评估方法包括下列步骤：

步骤S1：获取游戏逻辑，游戏逻辑为预先设定：

游戏逻辑设定了手握智能移动终端游戏时手部和腿部需要进行的操作以及相关的场景，具体如下：

手部操作：屏幕上出现光亮的轨迹曲线时，手指需在屏幕上按照曲线的轨迹进行滑动；屏幕上出现红、蓝色可点触体时，手指需在屏幕上点击蓝色可点触体，避开红色可点触体；

腿部操作：屏幕上出现一段路程时，需要进行原地踏步动作控制虚拟对象向前行走，直至到达终点；屏幕上出现横向滚动障碍物时，需要停止原地踏步动作，以控制虚拟对象躲避障碍物；

其中，虚拟对象为现实世界中受试者在游戏中的映射，可实时将受试者的原地踏步运动映射为虚拟对象在游戏中的向前行走运动。

步骤S2：初始化游戏参数：

L

N

N

Step

Avoid

步骤S3：采集手部运动体征数据和腿部运动体征数据：

手部运动体征数据为通过手部智能穿戴设备采集的九轴数据，腿部运动体征数据为通过腿部智能穿戴设备采集的九轴数据，九轴数据包括三轴加速度数据Ac

步骤S4：对步骤S1的游戏参数和步骤S2采集的手部、腿部运动体征数据进行症状特征提取，输出手部症状特征集和腿部症状特征集：

手部症状特征集包括手部灵活指数、手部震颤指数和手部关联认知水平得分，具体计算如下所示：

frc＝40

AC

AN

ANG

N

其中，L

frc为智能穿戴设备的采样频率，Ac

N

腿部症状特征集包括腿部灵活指数、腿部震颤指数和腿部关联认知水平得分，计算如下所示：

frc＝40

AC

AN

ANG

其中，Step

frc为智能穿戴设备的采样频率，Ac

Avoid

步骤S5：输出帕金森症状评估等级：

将手部症状特征集、腿部症状特征集和帕金森疾病患病与否标记作为训练数据输入到帕金森症状评估逻辑回归模型中，通过不断自我学习、训练出的帕金森症状评估等级的帕金森症状评估逻辑回归模型。该模型可通过持续性喂入带帕金森疾病患病与否标记的手部症状特征集和腿部症状特征集不断完善，评估时仅需喂入手部症状特征集和腿部症状特征集即可输出帕金森症状等级评估等级。

实施例二

一种游戏化的帕金森疾病评估装置，应用于配置手握移动终端和智能穿戴设备，该装置包括：

逻辑和参数获取单元，用于获取游戏逻辑和设置游戏参数，游戏逻辑预先设定；

数据采集单元，用于实时采集手部运动体征数据和腿部运动体征数据；

数据处理单元，用于对游戏参数、手部运动体征数据和腿部运动体征数据进行症状特征提取，输出手部症状特征集和腿部症状特征集；

评估单元，用于将手部症状特征集和腿部症状特征集输入到所述帕金森症状等级评估逻辑回归模型中，输出帕金森症状评估等级。

值得注意的是，上述装置实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。