Застосування алгоритму ортогонального пошуку відповідності для аналізу періодичних рухів верхньої кінцівки людини

Abstract

У роботі розглядається застосування алгоритму ортогонального пошуку відповідності (ОМР) для кількісного аналізу періодичних рухів верхньої кінцівки людини в контексті післяінсультної реабілітації. Актуальність дослідження обумовлена високою частотою розвитку моторних порушень після інсульту, які вимагають об’єктивних методів оцінювання динаміки відновлення рухових функцій. Метою роботи є розробка та реалізація процедур аналізу рухових сигналів на основі ОМР із подальшою верифікацією отриманих параметрів за клінічними шкалами. Об’єктом дослідження є періодичні рухи верхньої кінцівки пацієнтів, які перенесли інсульт, а також контрольної групи здорових осіб. Предметом дослідження виступають спектральні характеристики рухових сигналів (середня частота, показники тремору та плавності), отримані шляхом розкладання сигналу за допомогою ОМР. У роботі застосовано інструментарій R Studio для обробки вихідних кінематичних даних: сегментації рухів на окремі цикли, побудови словника гармонічних атомів, виконання жадібного відбору компонентів з урахуванням ортогоналізації та розрахунку енергетичних показників тремору (> 4 Гц) і плавності (1–3 Гц). Методика включає такі етапи: збір і валідація даних за допомогою апаратних засобів реєстрації рухів; попередню обробку сигналів; застосування ОМР для виділення домінантних частотних складових; обчислення числових характеристик кожного рухового циклу; класифікацію типів руху та кореляційний аналіз із клінічними показниками (зокрема з оцінкою за шкалою FMA-UE). Виконано порівняння показників між контрольною групою та групою після інсульту, що дало змогу оцінити ступінь порушення моторної функції та ефективність реабілітаційних заходів. Наукова новизна роботи полягає в інтеграції алгоритму ОМР із клінічно орієнтованою методикою оцінки рухів після інсульту, що дозволяє отримати об’єктивні цифрові біомаркери тремору й плавності. Практичне значення полягає в тому, що розроблений підхід може бути використаний для моніторингу прогресу реабілітації й персоналізації терапевтичних програм. Результати дослідження можуть бути впроваджені в якості базису для створення програмного забезпечення наступного покоління, яке автоматизує процес оцінювання рухових розладів у пацієнтів після інсульту.