特定群體手寫運(yùn)動(dòng)定量分析研究.pdf

1、手寫運(yùn)動(dòng)作為人體高級(jí)神經(jīng)系統(tǒng)控制的特有精細(xì)運(yùn)動(dòng)，與人體腦功能、認(rèn)知水平具有密切相關(guān)性。現(xiàn)有的手寫運(yùn)動(dòng)分析方法，存在研究技術(shù)手段單一、對(duì)健康群體關(guān)注度較少、手寫能力評(píng)價(jià)體系不全面等問題。本文重點(diǎn)針對(duì)身體各項(xiàng)機(jī)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)機(jī)能的動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)。本文針對(duì)手寫運(yùn)動(dòng)發(fā)展、手寫運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(xiàng)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(duì)普通兒童的手寫運(yùn)動(dòng)發(fā)展規(guī)律進(jìn)行研究，有助于建立兒童手寫運(yùn)動(dòng)常模數(shù)據(jù)，并為不同年齡段病患兒童的手寫運(yùn)動(dòng)分析提供有效的對(duì)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(yùn)動(dòng)過程中的施力情況，并提出運(yùn)動(dòng)一致性特征參數(shù)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特征對(duì)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(jí)兒童具有更短的運(yùn)動(dòng)時(shí)間、更高的運(yùn)動(dòng)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(jì)的非直接視覺反饋實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證了高年級(jí)兒童具有更強(qiáng)的空間位置感。提出的特征指標(biāo)在衡量手寫運(yùn)動(dòng)熟練度發(fā)展方面具備有效性。
　　(2)手寫運(yùn)動(dòng)損傷特征分析:神經(jīng)退行性疾病會(huì)造成腦功能的持續(xù)損傷，藥物治療對(duì)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(shí)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(duì)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(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)計(jì)了帕金森病患者手寫運(yùn)動(dòng)的定量檢測(cè)指標(biāo)。帕金森病患者在手寫運(yùn)動(dòng)患者在任務(wù)執(zhí)行時(shí)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(yàn)證了手寫任務(wù)的設(shè)計(jì)對(duì)度量指標(biāo)的影響。表明手寫運(yùn)動(dòng)量化檢測(cè)方法，有助于發(fā)現(xiàn)潛在的人體精細(xì)運(yùn)動(dòng)功

5、能異常變化情況，實(shí)現(xiàn)基于手寫運(yùn)動(dòng)的輔助診斷及病情發(fā)展跟蹤。
　　(3)基于手寫運(yùn)動(dòng)特征和機(jī)器學(xué)習(xí)算法的輔助分類診斷:傳統(tǒng)的評(píng)分量表難以便捷量化地監(jiān)測(cè)病情進(jìn)展，基于統(tǒng)計(jì)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(cè)工具有待探索。
　　本文基于手寫運(yùn)動(dòng)特征統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)論，通過特征篩選和組合分類，構(gòu)建手寫運(yùn)動(dòng)特征集，引入機(jī)器學(xué)習(xí)方法實(shí)現(xiàn)群體分類，并分析了機(jī)器學(xué)習(xí)方法、手寫實(shí)驗(yàn)任務(wù)、特征類型對(duì)分類效

6、果的影響。利用手寫運(yùn)動(dòng)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行手寫障礙的自動(dòng)化分類篩查，提高分類識(shí)別的準(zhǔn)確度和有效性，有助于為相關(guān)疾病的診斷評(píng)估尋求新的技術(shù)手段提供思路。
　　綜上所述，本文對(duì)不同群體提出了若干手寫運(yùn)動(dòng)評(píng)價(jià)檢測(cè)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)兒童手寫能力進(jìn)化發(fā)育以及帕金森病患者手寫運(yùn)動(dòng)能力退化的評(píng)估，并構(gòu)建了手寫運(yùn)動(dòng)采集與分析系統(tǒng)。本工作將持續(xù)積累健康群體手寫運(yùn)動(dòng)樣本，促進(jìn)基于計(jì)算機(jī)的量化評(píng)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(píng)估、手寫運(yùn)動(dòng)障礙干預(yù)