ES2897683T3 - Aparato para su uso en el diagnóstico y/o tratamiento de trastornos neurológicos - Google Patents

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Abstract

Un aparato para su uso en el diagnóstico y/o tratamiento de al menos un trastorno neurológico en un sujeto, el aparato que comprende: (a) un primer medio de detección (4) adaptado para sostenerse por una mano del sujeto y para proporcionar al menos una primera señal que contiene un primer dato que representa una fuerza de agarre respectiva aplicada a dicho primer medio de detección (4) por al menos un dedo del sujeto; y (b) un segundo medio de detección (10) adaptado para interactuar con dicho primer medio de detección al ser sostenido por el sujeto, en donde dicho segundo medio de detección es adaptado para proporcionar al menos una segunda señal que contiene un segundo dato que representa una posición de dicho primer medio de detección (4) en relación con dicho segundo medio de detección (10) y dicho primer y/o segundo medio de detección es adaptado adicionalmente para proporcionar al menos una tercera señal que contiene un tercer dato que representa una fuerza de interacción de dicho primer medio de detección (4) con dicho segundo medio de detección (10); (c) un tercer medio de detección (20) adaptado para proporcionar al menos una cuarta señal que contiene un cuarto dato que representa una posición de las articulaciones de una extremidad de un brazo del sujeto que sostiene el primer medio de detección (4); y (d) medios de procesamiento (6) para el procesamiento de (i) dicho primer dato, (ii) dicho segundo dato y/o dicho tercer dato, así como (iii) dicho cuarto dato para determinar la posible presencia de al menos un trastorno neurológico en el sujeto.

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato para su uso en el diagnóstico y/o tratamiento de trastornos neurológicos
La presente invención se refiere a un aparato para su uso en la evaluación del sistema neuromuscular humano, es decir, los procesos que el sistema nervioso utiliza para controlar el movimiento muscular y específicamente diagnosticar al menos un trastorno neurológico u otros tipos de trastornos, p. ej., que se originan de una limitación del movimiento mecánico (p. ej., artritis) y se refiere especialmente a un aparato para su uso en el diagnóstico de la enfermedad de Parkinson.
El parkinsonismo es principalmente una enfermedad de las personas mayores y de mediana edad, pero puede producirse en todos los grupos de edades. Desafortunadamente, las señales de la enfermedad de Parkinson (PD) aún se diagnostican erróneamente con frecuencia al atribuir las señales de la discapacidad a un envejecimiento normal. En particular, los más jóvenes que han desarrollado una forma inicial leve de la enfermedad a menudo son diagnosticados erróneamente, ya que actualmente no existen métodos de diagnóstico o productos adecuados disponibles para los médicos.
Un paciente puede ser diagnosticado como si sufriera de un síndrome parkinsoniano o parkinsonismo, si se observan dos de los tres signos cardinales. Estos signos son: 1) rigidez (rigidez muscular en todo el rango de movimiento pasivo en un segmento de la extremidad); 2) bradicinesia/acinesia (ejecución lenta/sin ejecución de movimiento), que es lo más discapacitante y 3) temblores (postural/durante actividad). No todo el parkinsonismo se origina de la enfermedad idiopática de Parkinson con un defecto subyacente de la dopamina, pero puede ser ocasionado por otras patologías, tales como PSP (Parálisis supranuclear progresiva), MSA (Atrofia multisistémica) y CBGD (Degeneración ganglionar corticobasal) más rara.
Los métodos de diagnóstico actuales se basan en la interpretación subjetiva del médico sobre el desempeño del paciente al escribir, dibujar espirales y llevar a cabo tareas de la vida diaria, tales como sostener una taza, pero esta interpretación no es objetiva. Por lo tanto, no se puede hacer una comparación fiable de las interpretaciones de muestras que se tomaron en momentos distintos. Además, los tres signos prominentes se pueden observar a menudo en el parkinsonismo temprano, pero 7-10 años antes de la manifestación obvia de la enfermedad, la neurodegeneración previa al diagnóstico a menudo ya se ha producido. Debido a esto, el diagnóstico no es posible hasta que la enfermedad haya avanzado a un grado muy significativo; habitualmente, una degeneración severa e irreversible del 60 % de las neuronas nigroestriales ya se ha producido, lo que resulta en un deterioro severo de la función motora y desarrollo de los síntomas no motores. La clave para un diagnóstico temprano, que lleva a una intervención temprana y un mejor resultado general para el paciente yace en la medición y cuantificación de los cambios más temprano en el sistema neuromuscular debido al parkinsonismo.
El diagnóstico temprano del parkinsonismo resulta especialmente útil con el desarrollo de la terapia neuroprotectora y regeneración. Actualmente, la medicación y entrenamiento permite que se supriman los síntomas de PD, pero desafortunadamente, no existe una cura al día de hoy. Sin embargo, es probable que los tratamientos que permiten la neuroprotección y regeneración estén disponibles en un futuro próximo.
Actualmente, 0.5 % de las personas mayores de 60 años de edad y 2 % de las personas mayores de 80 años sufren de PD. En la actualidad hay menos de 400 neurólogos en el Reino Unido y la relación de neurólogos a pacientes es actualmente de 1:177,000, en comparación con 1:26,000 (EE.UU.) y 1:8,000 (IT). Por consiguiente, los pacientes con frecuencia no obtienen el cuidado requerido y se puede concluir que es sumamente importante que el tiempo de los neurólogos se gaste de manera eficiente.
Además, se ha reconocido que los pacientes con PD aún son diagnosticados erróneamente con frecuencia. Se han hallado índices de error de diagnóstico del 47 % y 26 % Se ha reportado un índice de error más bajo en clínicas de práctica neurológica y geriátrica estándar y trastornos del movimiento. Esto indica que el conocimiento experto de trastornos del movimiento permite un diagnóstico diferencial más exacto, que es respaldado por el hecho de que el índice de error de diagnóstico parece ser más bajo en otras partes del mundo, donde hay más médicos disponibles. En 2008 se halló de un estudio en 10 sitios europeos que la PD todavía se sobrediagnostica con frecuencia en Europa.
JP 2000023985 divulga un aparato para simplificar la electromiografía para enfermedades del sistema nervioso central que comprende una tableta y un bolígrafo con sensores de presión. Las presiones en las puntas de los dedos y posición del bolígrafo durante el movimiento son almacenados y analizados por el ordenador. Sin embargo, el arreglo de JP 2000023985 no registra todas las posibles mediciones de la escritura, cuyo resultado es un diagnóstico realizado con exactitud limitada.
M Dose et al: "Towards an Automated Analysis of Neuroleptics' Impact on Human Hand Motor Skills", Proceedings of the 2007 IEEE Symposium on Computational Intelligence in Bioinformatics and Computational Biology, 1 enero 2007, páginas 494-501 divulga un aparato que comprende un bolígrafo equipado con sensores de fuerza e inclinación para medir la dinámica de la escritura. Después se utiliza un modelo de generador de escritura parametrizado para extraer los rasgos característicos de los signos medidos, p. ej., características que describen las desviaciones de la serie temporal medida de la serie temporal del modelo predicho. Estas características posteriormente se utilizan como entradas de máquinas de vectores de apoyo que clasifican si la escritura se ha proporcionado por una persona sana o enferma.
Otro aparato conocido se divulga en N M Aly at al: "A novel computer-based technique for the assessment of tremor in Parkinson's disease", que describe un estudio en el que los participantes realizaron una tarea de trazado de formas utilizando una tableta gráfica conectada a un ordenador portátil. Para evaluar la presencia de temblores en los datos recolectados, se llevó a cabo un análisis espectral estadístico de las fluctuaciones de momento a momento en la señal de posición de la salida de la tableta digitalizadora.
Las realizaciones preferidas de la presente invención buscan superar una o más de las desventajas anteriores de la técnica previa.
Conforme a la presente invención, se proporciona un aparato para su uso en el diagnóstico y/o tratamiento de al menos un trastorno neurológico en un sujeto, el aparato que comprende las características de la reivindicación 1. Al proporcionar un tercer medio de detección adaptado para proporcionar al menos una cuarta señal que contiene un cuarto dato que representa una posición de al menos una parte de un brazo de
(c) un tercer medio de detección adaptado para proporcionar al menos una cuarta señal que contiene un cuarto dato que representa una posición de al menos una parte de un brazo del sujeto que sostiene el primer medio de detección; y (d) medios de procesamiento para el procesamiento de (i) dicho primer dato, (ii) dicho segundo dato y/o dicho tercer dato, así como (iii) dicho cuarto dato para determinar la posible presencia de al menos un trastorno neurológico en el sujeto. Al proporcionar un tercer medio de detección adaptado para proporcionar al menos una cuarta señal que contiene un cuarto dato que representa una posición de al menos una parte de un brazo del sujeto que sostiene el primer medio de detección, esto proporciona la ventaja de dar un diagnóstico más exacto de trastornos neurológicos tales como enfermedad de Parkinson.
Dicho primer medio de detección puede comprender al menos un primer transductor de fuerza para proporcionar al menos una respectiva dicha primera señal.
Dicho primer medio de detección puede comprender al menos un segundo transductor de fuerza para proporcionar al menos una respectiva dicha tercera señal.
El segundo medio de detección puede tener un área de interacción que tiene al menos un detector de posición para proporcionar al menos una de dicha segunda señal.
El tercer medio de detección puede comprender al menos una cámara.
El medio de procesamiento puede adaptarse para comparar (i) dicho primer dato, (ii) dicho segundo dato y/o dicho tercer dato, así como (iii) dicho cuarto dato con valores almacenados.
Esto proporciona la ventaja de permitir que los valores de datos sean comparados con valores de datos para sujetos sanos habituales y/o sujetos que sufren de uno o más trastornos neurológicos.
El aparato puede comprender además un cuarto medio de detección para proporcionar al menos una quinta señal que contiene un quinto dato que representa una orientación de dicho primer medio de detección.
El medio de procesamiento puede adaptarse para determinar los componentes y/o fase de frecuencia de dicho primer y/o segundo y/o tercer y/o cuarto dato.
Esto proporciona la ventaja de permitir una diferenciación exacta entre las distintas formas de trastornos neurológicos, además de permitir que se proporcione retroalimentación al paciente para fines de entrenamiento /rehabilitación.
El aparato se puede adaptar para mostrar un trazo que el sujeto debe de seguir mediante dicho primer medio de detección. El medio de procesamiento puede adaptarse para determinar una probabilidad de presencia de al menos uno de dicho trastorno neurológico.
Esto proporciona la ventaja de permitir que los recursos médicos especializados se concentren en la investigación adicional de los casos en los que la probabilidad es alta.
Una realización preferida de la invención se describirá a continuación, solo a modo de ejemplo y no en ningún sentido limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es una vista en perspectiva en despiece de un dispositivo de escritura de un aparato que representa la presente invención;
la Figura 2 es una vista lateral del dispositivo de escritura de la Figura 1;
la Figura 3 es una vista en perspectiva transversal lateral y esquemática del dispositivo de escritura de la Figura 1; la Figura 4 es un diagrama de bloques de la electrónica de control de un aparato que representa la presente invención; la Figura 5 es un diagrama esquemático de circuitos electrónicos del dispositivo de escritura de la Figura 1;
la Figura 6 es un diagrama de bloques de los subsistemas del dispositivo sensorial tipo bolígrafo dentro de la unidad principal;
la Figura 7 es una visión general esquemática del sistema de un aparato que representa la presente invención;
la Figura 8 es una vista en perspectiva de una mesa de escritura que cuenta con una tableta de escritura que forma parte del aparato de la Figura 6;
la Figura 9 es un diagrama de flujo que muestra la operación del aparato de análisis de movimiento de la Figura 6; la Figura 10 es un diagrama de flujo que muestra la operación del aparato de la Figura 6;
la Figura 11 es un diagrama de flujo que muestra la operación de un algoritmo de evaluación por el aparato; y la Figura 12 muestra una medición de la punta del bolígrafo y trayectorias conjuntas a lo largo del tiempo.
Antecedentes de la invención
Concepto diagnóstico I: coordinación de dedos discrimina sanos vs. PD
Muchas años antes de que se diagnostique parkinsonismo, la escritura de los pacientes premórbidos ya presenta algunas características espaciales específicas, tales como menos trazos redondos y cambios de dirección más bruscos. Los estudios han reportado sobre los cambios en la escritura debido al envejecimiento y enfermedad de Parkinson. Estos cambios se pueden observar al inspeccionar la escritura de los pacientes. La investigación sobre el agarre de precisión en el parkinsonismo muestra varios deterioros generales en la función, incluyendo una ralentización de la fase de precarga y un desarrollo gradual de la fuerza de agarre. Asimismo, se ha reportado que los pacientes con parkinsonismo tienden a producir fuerzas excesivas en la aplicación tanto de fuerza estática como de fuerza máxima.
La investigación sobre cómo toma decisiones el sistema neuromotor que permite que la escritura se lleve a cabo de manera exacta describe la importancia de las “sinergias de los dedos” en la coordinación bolígrafo-mano. Las sinergias de los dedos se definen como la covariación controlada de las fuerzas de los dedos y la teoría describe cómo los dedos trabajan en conjunto para producir el movimiento planeado. Este concepto se refiere a la organización de la ejecución de movimiento al utilizar el control tanto de las “fuerzas de agarre del bolígrafo” como de los “momentos de agarre del bolígrafo” que son aplicadas por los dedos a un bolígrafo. También es conocido que para recoger objetos y sostener objetos en sujetos sanos las fuerzas aplicadas al objeto por los dedos son controladas de manera controlada por el sistema nervioso, donde todos los dedos trabajan en conjunto. Se anticipa que cualquier deterioro en la capacidad para escribir debido al parkinsonismo resultará en una pérdida específica de dichas sinergias de los dedos normales, la cual se puede medir como la fuerza de agarre del bolígrafo. Esto se ha analizado para recoger y sostener distintos tipos de objetos distintos a un bolígrafo. Se observaron cambios en los patrones de la fuerza de agarre y otras características, tales como amplitud de fuerza y frecuencia de modulación de la fuerza de agarre. Los pacientes con PD mostrarán cambios específicos de sinergias de los dedos.
Aunque inicialmente solamente los temblores en reposo se describieron en el parkinsonismo, hoy en día generalmente se acepta que el parkinsonismo puede también estar acompañado de temblores cinéticos. De los análisis de frecuencia de la aplicación de fuerza de agarre, las diferencias se han observado entre los pacientes con PD y un grupo de control, especialmente en los pacientes con PD que muestran temblores de acción (AT) evidentes en una sola frecuencia modal. Estos sujetos han demostrado una interrupción sistemática de los patrones de sincronización de fuerza que habitualmente se observan entre los dedos, un cambio en las diferencias de fases lejos de ~0° (en fase), que normalmente sucedían en o cerca de la frecuencia AT, mientras que en muchas otras frecuencias aún se mantuvieron los patrones de sincronización.
Ya que la interrupción es muy específica y focalizada y los pacientes no hacen ningún intento cuantificable para compensar la falta de sincronización de fuerza en las frecuencias AT, p. ej., aumentando la salida de fuerza total, se cree que esta falta de sincronización de fuerza en los dedos no contribuye a la falta de destreza manual observada con frecuencia en los pacientes con PD. Esto ha dado lugar a la idea de que los cambios en las sinergias de dedos, relacionados con la planificación y coordinación del movimiento, ocurren antes de que se desarrolle el deterioro de la función.
En el pasado, el uso de dibujos de espirales para el diagnóstico de PD era una práctica común. Actualmente existe un interés renovado en las oportunidades para los dibujos de espirales y evaluación computarizada de temblores cinéticos. Hoy en día, los temblores cinéticos en los pacientes apenas se examinan durante la práctica clínica y no se presta atención a estos en las escalas de valoración clínica.
Aunque la AT puede con frecuencia ser evidente para los médicos, los temblores menores y otros cambios menos evidentes en el dominio de la frecuencia en la aplicación de fuerza de agarre pueden no serlo. Las frecuencias de modulación de la fuerza de agarre serán distintas en PD/parkinsonismo. Una alteración en la estructura dependiente de tiempo de la señal también se ha reportado y a esto se le denomina un cambio en la regularidad del rendimiento fisiológico. La regularidad se puede cuantificar mediante un método de análisis en el dominio de tiempo, denominado una entropía aproximada (ApEn). La investigación ha reportado que la estructura dependiente de tiempo de los temblores (ApEn) proporciona información adicional valiosa más allá de la de los análisis de amplitud y frecuencia modal y es útil para diferenciar los temblores en personas sanas de aquellas con PD/parkinsonismo.
Concepto diagnóstico II: análisis de temblores en las extremidades para diagnóstico diferencial
Incluir las mediciones de frecuencia de temblores añade información valiosa a la evaluación. Los pacientes con Pd/parkinsonismo habitualmente muestran temblores de baja frecuencia entre 3-8 Hz y el intervalo con mayor frecuencia se encuentra en 3-5 Hz (T abla 1). La enfermedad de Parkinson a menudo se confunde con temblor esencial (ET). El ET afecta a 2-3 % de la población y es más benigno que la PD. Los pacientes con ET habitualmente muestran temblores en el intervalo de 4-12 Hz (Tabla 1). Los sujetos sanos pueden mostrar temblores fisiológicos, los cuales son la oscilación de una parte del cuerpo que resulta de la interacción de mecanismos de reflejos mecánicos normales y un oscilador central. La frecuencia habitualmente se encuentra entre 8 y 12 Hz, pero se han observado frecuencias de hasta 25 Hz. Se puede concluir que los temblores entre 3-8 Hz además de otras manifestaciones clínicas apunta hacia PD/parkinsonismo.
Tabla 1: Diferenciación de temblores basada en la originación y que muestra la banda de frecuencias.
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Refiriéndose a la Figura 1, un sistema de diagnóstico 2 que representa la presente invención se muestra como una visión general en la Figura 7 y comprende un dispositivo sensor 4 (que se muestra con más detalle en las Figuras 1 y 2) diseñado para parecerse a un bolígrafo y una unidad principal 6 en la forma de un dispositivo informático autónomo, que utiliza tecnología de sistemas integrados para sincronizar y fusionar datos, procesamiento de datos y almacenamiento e incorporación de un programa de secuencia de prueba que está integrado en una mesa de diseño ergonómico 8 (Figura 8) con una superficie integrada para escribir 10 que registra y muestra el dibujo y escritura durante la evaluación al paciente, p. ej., por medio de sensores táctiles en una pantalla. La unidad principal también se proporciona con cámaras digitales 20 (Figura 8, 9) para registrar el movimiento conjunto del bolígrafo, mano y extremidades, p. ej., mediante la implementación de un sistema estereoscópico con dos cámaras idénticas 20 separadas por una distancia corta conocida que están ambas frente al dispositivo de la tableta (Figura 7 y 8) o alternativamente un sistema de sensores de inercia puede implementarse en la extremidad superior del sujeto.
El dispositivo sensor 4 parece y se siente como un bolígrafo ordinario, pero mide las fuerzas de agarre del bolígrafo aplicadas por el dedo pulgar, índice y medio, así como la velocidad y aceleración lineal y angular de la que se puede determinar la orientación del bolígrafo. El dispositivo sensor 4 contiene sensores de fuerza de los dedos 12 que miden la fuerza aplicada por el dedo pulgar, índice y medio, que está instalado entre las almohadillas de presión 14 respectivas en los huecos en el cuerpo en forma de concha 16 y un cuerpo interno 18. Además, el dispositivo sensor 4 incorpora de manera interna una combinación de giroscopios de 3 ejes y acelerómetros de 3 ejes para registrar la velocidad angular y aceleración lineal del bolígrafo, respectivamente, con el tiempo. El dispositivo sensor 4 contiene una placa de circuito impreso electrónicamente (Figura 5) y firmware para acondicionamiento de la señal, procesamiento básico, un módulo de conversión de análogo a digital y un módulo de comunicación para transmitir los datos a través de una conexión inalámbrica a la unidad principal (Figura 6 y 7). El host del bolígrafo en la unidad principal contiene controladores para interactuar con el bolígrafo y permitir el registro y visualización de los datos.
La secuencia de los datos de coordenadas de la punta del bolígrafo que se han registrado de la superficie de escritura 10 es transmitida de manera continua a través de una conexión por cable a la unidad principal. Los datos de las cámaras también se transmiten al ordenador de la unidad principal a través de un cable.
Los sensores de fuerza e inercia 12 dentro del dispositivo sensor 4 miden la fuerza de agarre del bolígrafo aplicada por los dedos, la presión de la punta del bolígrafo aplicada a la punta 22 y movimiento/aceleración del bolígrafo, lo cual revela cómo interactúa el dispositivo sensor 4 y la mano. Las técnicas de procesamiento de señales permiten la extracción de información de la fuerza de agarre y señales de movimiento sobre el funcionamiento del sistema neuromuscular. Más importante, los cambios sutiles de las actividades neuromusculares “normales” (observadas en sujetos sanos) que están específicamente relacionadas con PD temprana pueden detectarse con el sistema propuesto por medio de la evaluación de las mediciones combinadas. Esto se explica a fondo más abajo: los cambios principales de las actividades neuromusculares relacionadas con pacientes con PD y principios básicos del sistema de diagnóstico nuevo que registra estas actividades.
Durante la examinación del paciente con el aparato 2, se le solicita al paciente llevar a cabo una serie de actividades de escritura y/o dibujo, que habitualmente toman 20 minutos, que incluye el tiempo de preparación. Se registran los siguientes parámetros biomecánicos:
- Fuerza aplicada por el dedo pulgar, índice y medio al dispositivo sensor 4, que revela la coordinación/movimiento de los músculos de los dedos;
- Presión de la punta del bolígrafo;
- Movimiento conjunto del bolígrafo, dedo, mano y brazo;
- Escritura resultante.
Caso de ejemplo
Un paciente de 65 años de edad es remitido por un médico de cabecera a un neurólogo. Hay un temblor en la mano derecha de la persona tanto durante el reposo como durante la actividad (p. ej., manejando cubiertos al momento de comer). El temblor se notó por primera ve hace 18 meses, pero debido a las listas de espera para ver a un neurólogo, no ha sido posible diagnosticar al paciente ni proporcionar tratamiento alguno. El paciente también muestra los siguientes otros síntomas: rigidez en las extremidades (rigidez) y lentitud del movimiento (acinesia/bradicinesia). No se puede observar ningún deterioro psicológico o mental a primera vista. El médico de cabecera, quien remitió al paciente, cree que el paciente tiene PD.
El problema
Una de las dificultades al momento de diagnosticar las enfermedades de Parkinson en las primeras etapas es que pueden ser imitadas por otras afecciones benignas, especialmente temblor esencial (ET). Muchas personas con ET se preocupan por que puedan tener la enfermedad de Parkinson y esto ocasiona muchas preocupaciones para los pacientes y a sus médicos de cabecera mucho trabajo para los departamentos de neurología al tratar de clasificar a los dos.
Diferenciar entre el parkinsonismo y ET puede ser difícil incluso para médicos con experiencia. Tanto el historial como la triada de los síntomas físicos del parkinsonismo se toman en cuenta para distinguir entre ET y PD. En particular, identificar los distintos tipos de temblores en reposo ocupa un lugar importante. Los pacientes con ET habitualmente han tenido temblores durante mucho tiempo. Los pacientes con PD, por otro lado, tienden a contactar a un médico de atención primaria dentro de 6 meses desde el desarrollo de los primeros síntomas. Si se observa un temblor en reposo de las manos mientras estas se encuentran en reposo sobre el regazo o mientras los sujetos caminan con sus manos a los lados, esto puede apuntar hacia PD. En el temblor esencial, habitualmente, se observa un temblor postural simétrico en pacientes durante reposo y acción, mientras que los pacientes con PD habitualmente muestran un temblor en reposo asimétrico, que desaparece cuando se mantiene una postura. Para concluir, la PD habitualmente se presenta como un temblor en reposo mientras que el ET es un temblor de acción que empeora con el movimiento. Sin embargo, en ocasiones el parkinsonismo se acompaña de un temblor de acción y el ET puede tener otros síntomas que se asemejan al parkinsonismo.
El caso descrito anteriormente es confuso para médicos, ya que se observan temblores en reposo y de acción, lo cual apunta a ET, pero también se ven otros síntomas que se asemejan a la PD. En este caso, los neurólogos consultores se esforzarán en hacer el diagnóstico correcto. Los neurólogos consultores especializados en trastornos del movimiento aún harán diagnósticos erróneos en 5 % de los casos. Todo el otro personal sanitario, quienes tienen menos experiencia, no serán capaces de hacer el diagnóstico correcto. Ya que la disponibilidad de los neurólogos consultores es deficiente en el Reino Unido (400 a nivel nacional), se estima que los diagnósticos erróneos suceden en el 50 % de los casos por aquellos médicos que tienen menos experiencia.
Uso del aparato
Durante la examinación del paciente con el aparato 2, se le solicita al paciente llevar a cabo una serie de actividades de escritura y/o dibujo que pueden incluir todos o algunos de los siguientes:
(i) Agarre del dispositivo sensor 4 sin llevar a cabo ninguna tarea de escritura y sin mantener una postura fija para evaluar los temblores en reposo mientras no se suprimen los temblores.
(ii) Dibujo de una línea del punto A al punto B con el bolígrafo sobre la superficie de dibujo de la mesa, seguido de una línea fija o punto en movimiento que se muestra en la superficie de escritura, para evaluar la acinesia/bradicinesia y bloqueos de la habilidad motriz.
(iii) Dibujo de espirales (dibujo libre o calco) para evaluar los temblores de acción y para ubicar el origen de los temblores.
Además, otros movimientos que no están relacionados con la escritura serán examinados:
(iv) Golpeteo continuo con los dedos;
(v) Movimiento continuo de pronación/supinación de las manos;
(vi) Abrir y cerrar continuo de los brazos.
Los siguientes parámetros se miden y analizan a partir de los registros (i) a (vi):
1) Agarre ligero del bolígrafo durante la prueba:
Los temblores en reposo se miden a partir de las fuerzas de los dedos (agarre) y análisis de frecuencia. Este método revela solamente el temblor en reposo. Se le puede solicitar a un paciente que lleve a cabo de manera simultánea otra tarea, p. ej., hablar mientras sostiene el dispositivo sensor 4, así como garantizar que el paciente no está suprimiendo los temblores. El temblor medido de las fuerzas de los dedos incluye los temblores distales que se originan de los dedos y temblores proximales que se originan del resto de la extremidad. Con otras discapacidades distintas a la PD, la frecuencia de temblores está relacionada con el origen del temblor. Con la PD, el origen del temblor no se puede ubicar. Una base de datos con perfiles de sujetos sanos y sujetos discapacitados se utiliza como una referencia.
2) Dibujo de líneas:
a. Evaluar si ocurre algún retraso/incapacidad (radicinesia/acinesia) para iniciar el movimiento o si ocurre algún bloqueo de la habilidad motriz mientras se lleva a cabo el movimiento. Esto se analiza a partir del tiempo de las actividades de fuerza de los dedos y movimiento de las extremidades. Una base de datos con perfiles de sujetos sanos y sujetos discapacitados se utilizará como una referencia.
b. La coordinación de los dedos y el procesamiento subyacente neuromuscular se evalúa a partir de la medición de fuerza de agarre de los dedos y el análisis que revela cómo trabajan los dedos en conjunto para permitir que el bolígrafo establezca el movimiento del bolígrafo. El sistema proporcionará una salida de si las “sinergias de los dedos” son sanas o deterioradas. Una base de datos con perfiles de sujetos sanos y sujetos discapacitados se utiliza como una referencia.
c. La rigidez se evalúa a partir del análisis de la actividad de los músculos que se mide de las fuerzas de agarre de los dedos y movimiento de las extremidades. Una base de datos con perfiles de sujetos sanos y sujetos discapacitados se utiliza como una referencia.
3) Dibujo de espirales:
El temblor se evalúa de la punta 22 del dispositivo sensor 4, los registros del movimiento conjunto y registros de la fuerza de los dedos en el dispositivo sensor 4. El análisis del temblor incluye los temblores distales que se originan de los dedos y temblores proximales que se originan del resto de la extremidad. Con otras discapacidades distintas a la PD, la frecuencia de temblores está relacionada con el origen del temblor. Con la PD, no existe un origen del temblor localizado evidente (grupos musculares), ya que el temblor es generado en el sistema nervioso central y varios grupos musculares se pueden ver afectados (p. ej., cuello, brazo). Una base de datos con perfiles de sujetos sanos y sujetos discapacitados se utilizará como una referencia.
1) Golpeteo con los dedos
Las alteraciones en los patrones de movimiento de los dedos son cuantificadas. El dispositivo sensor no se requiere para esta prueba, pero la tarea se llevará a cabo frente a la mesa de registro 8. La capacidad de llevar a cabo el golpeteo continuo con los dedos es conocido por deteriorarse con el parkinsonismo. Los cambios en el tiempo del movimiento y rango de movimiento con cada repetición se pueden cuantificar. Una base de datos con perfiles de sujetos sanos y sujetos discapacitados se utiliza como una referencia.
2) Movimiento de pronación/supinación de las manos
Las alteraciones en los patrones de movimiento de los dedos son cuantificadas. El bolígrafo no se requiere para esta prueba, pero la tarea se llevará a cabo frente a la mesa de registro. Las alteraciones en los patrones de movimiento de pronación y supinación son cuantificadas. La capacidad de llevar a cabo el movimiento continuo de pronación y supinación de las manos es conocido por deteriorarse con el parkinsonismo. Los cambios en el tiempo del movimiento y rango de movimiento con cada repetición se pueden cuantificar. Una base de datos con perfiles de sujetos sanos y sujetos discapacitados se utiliza como una referencia.
3) Abrir y cerrar de los brazos.
Las alteraciones en los patrones de movimiento al abrir y cerrar los brazos son cuantificadas. Las alteraciones en los patrones de movimiento de los dedos son cuantificadas. El dispositivo sensor 4 no se requiere para esta prueba, pero la tarea se llevará a cabo frente a la mesa de registro 8. La capacidad de llevar a cabo esto de manera continua es conocido por deteriorarse con el parkinsonismo. Los cambios en el tiempo del movimiento y rango de movimiento con cada repetición se pueden cuantificar. Una base de datos con perfiles de sujetos sanos y sujetos discapacitados se utiliza como una referencia.
Algoritmo de diferenciación
Todos los parámetros registrados son analizados. La salida de varios análisis es combinada conforme al diagrama de flujo de datos en la Figura 8. Los datos tanto de las mediciones de fuerza de agarre del bolígrafo como de los registros conjuntos se procesan primero, lo cual incluye la eliminación del término DC, suavización de datos y otras técnicas de filtración dependientes de la calidad de datos. Esto se lleva a cabo para garantizar que las características específicas puedan extraerse de los datos que revelan el control neuromotor detrás de la ejecución del movimiento biomecánico. Un sistema de apoyo a la decisión (DSS), el cual se detalla en la Figura 9, después analiza los siguientes parámetros biomecánicos:
• Frecuencia y origen del temblor (reposo acción)
• Coordinación de fuerza de los dedos
• Acinesia/bradicinesia
• Bloqueos de la habilidad motriz
• Rigidez
• Escritura: micrografía o escritura deteriorada de otro modo
El Sistema de apoyo a la decisión (Fig. 9) toma decisiones con base en las bases de datos con perfiles (intervalos conocidos) de parámetros biomecánicos (coordenadas de movimiento conjunto; fuerzas de los dedos; fuerza de la punta del bolígrafo) de sujetos sanos, pacientes con PD y pacientes que sufren de otras discapacidades. Este conocimiento se adquiere durante extensas pruebas clínicas (pruebas clínicas exploratorias y ensayos clínicos). El resultado final del sistema de apoyo a la decisión es una probabilidad que el sujeto sufra de PD o una serie de otras discapacidades (p. ej., PD, distonía, espasticidad, ET, temblor psicogénico, aumento del temblor fisiológico, etc.). El sistema de apoyo a la decisión se explica con más detalle a continuación.
El DSS sigue los siguientes pasos:
1) Se registran los siguientes parámetros de control del movimiento:
- Movimiento conjunto/velocidad/aceleración;
- Movimiento de la punta del bolígrafo/velocidad/aceleración;
- Fuerzas del dedo pulgar, medio e índice;
- Fuerza de la punta del bolígrafo.
2) Primero, todos los parámetros se presentan gráficamente al operador para obtener retroalimentación inmediata del registro y comprueba la existencia de cualquier señal evidente de deterioro neuromotor y si el procedimiento de la prueba se lleva a cabo de forma correcta. Segundo, se ejecuta un algoritmo de EMD para todos los parámetros, el cual evalúa las frecuencias de oscilación de la fuerza y señales de movimiento. Al utilizar EMD, cualquier dato de la serie temporal determinado se compone, en primer lugar, de un conjunto de funciones oscilatorias simples mediante la aplicación repetida de un procedimiento iterativo no lineal. Después, las amplitudes y frecuencias dependientes de tiempo de las funciones oscilatorias simples son definidas utilizando una transformada de Hilbert. Alternativamente, las ondículas, que con frecuencia son utilizadas en un análisis de imágenes, pueden utilizarse para descomponer y analizar la fuerza de agarre y patrones de movimiento. Otro método útil es la deformación temporal dinámica, la cual se utiliza con frecuencia para alinear las oscilaciones de discurso grabado cuando las palabras se hablan con una velocidad distinta. La técnica también se podría aplicar para descomponer los patrones de fuerza de agarre. Todos los métodos aquí descritos le permitirán al usuario obtener contenido de frecuencia de los parámetros de control registrados, los cuales al momento de combinarse proporcionarán una salida de la presencia del temblor de acción/en reposo y su frecuencia. Tercero, para todos los parámetros, se ejecuta un algoritmo de reconocimiento de patrones, el cual analiza movimientos específicos que se han analizado ampliamente, ya sea que el control de la fuerza de los dedos y el control de movimiento conjunto sigan un patrón normal o si hay una función deteriorada.
3) Los pasos anteriores descritos en el punto 2 proporcionarán para cada uno de los parámetros de control del movimiento, descrito en el punto 1, una indicación de la presencia de los siguientes marcadores que revelan la integridad del sistema neuromuscular y la presencia de discapacidades:
◦ Frecuencia y origen del temblor (reposo acción)
◦ Coordinación de fuerza de los dedos
◦ Acinesia/bradicinesia
◦ Bloqueos de la habilidad motriz
◦ Rigidez
◦ Escritura
Estos marcadores se describen con más detalle a continuación.
Frecuencia y origen del temblor (reposo acción)
Los temblores se evalúan tanto del movimiento conjunto de las extremidades que se registra con el sistema de cámaras como de la coordinación de fuerza de los dedos que se mide de las fuerzas de agarre del bolígrafo. Se analiza tanto el temblor en reposo como el temblor de acción. Las frecuencias de temblor medidas de los dedos reflejan los temblores que se originan de la extremidad y mano, así como los dedos. La frecuencia a menudo se refiere al origen, con las frecuencias más bajas que corresponden a la extremidad y mano y las frecuencias más altas que se originan de los dedos. El movimiento conjunto se presenta en una gráfica en 3D que incluye el tiempo del movimiento y que también revela el origen de los temblores (Fig. 11). Con la PD nunca hay un origen evidente, ya que los temblores se originan en el sistema nervioso central debido al defecto de la dopamina y la frecuencia de temblores que se induce puede ocurrir en distintos segmentos del cuerpo. Los temblores se evalúan por medio de un análisis de la Densidad espectral de potencia de los registros de fuerza y movimiento. Las frecuencias se refieren a distintos perfiles de enfermedades conforme a la tabla 1. Coordinación de fuerza de los dedos
La coordinación de fuerza de los dedos se evalúa de los registros de la aplicación de fuerza de los dedos al dispositivo sensor 4. La fuerza de los dedos habitualmente se deteriora en la PD y refleja el deterioro sutil de la función neuromotora debido a la PD. Por lo tanto, la evaluación de la coordinación de los dedos permite que se revele un deterioro neuromotor temprano.
La “hipótesis del colector incontrolado” sobre cómo toma decisiones el sistema neuromotor que permite que la escritura se lleve a cabo de manera exacta describe la importancia de las “sinergias de los dedos” en la coordinación bolígrafomano. La “hipótesis del colector incontrolado” es un fenómeno nuevo, con el cual los médicos especializados en la técnica pueden no estar familiarizados para diagnosticar los trastornos de movimiento. Las sinergias de los dedos se definen como la covariación controlada de las fuerzas de los dedos y la teoría describe cómo los dedos trabajan en conjunto para controlar de manera simultánea las fuerzas y momentos que se aplican a un bolígrafo para producir el movimiento planeado. Este concepto se refiere a la organización de la ejecución del movimiento. Se cree que la presente invención podría permitir que las sinergias de los dedos conforme se describen por esta teoría sean cuantificadas por primera vez: el tiempo y frecuencia de aplicación de fuerza pueden estar relacionadas con la estrategia que se adopta por el sistema nervioso para ejecutar el movimiento.
La coordinación de fuerza de los dedos se evalúa por medio de una serie de técnicas de procesamiento de señales para la extracción de características. Estas incluyen:
- Amplitud de fuerzas y derivadas, tal como valores de media cuadrática (RMS).
- Análisis de la densidad espectral de potencia: una de las herramientas principales utilizadas que permite que los componentes de frecuencia de la forma de onda contenida en una señal fisiológica y la potencia relativa en cada frecuencia por visualizarse. Visualmente, esto puede ser más fácil de seguir que las estructuras en el dominio de tiempo.
- Coherencia: El análisis de coherencia, o análisis espectral cruzado, se utiliza para identificar señales que tienen propiedades espectrales similares si la variabilidad de dos series temporales distintas está interrelacionada en el dominio espectral (p. ej., potencia alta/baja en las mismas bandas de frecuencia espectral).
- Entropía aproximada, la cual proporciona un promedio de series temporales, que representa la frecuencia de ocurrencia de puntos similares. Aprovecha el hecho de que las señales muy regulares de movimientos automatizados tienen un alto grado de autosimilitud, mientras que las señales de los pacientes con PD son menos similares.
- Entropía multiescala: que representa el comportamiento de la entropía debido a distintas escalas de tiempo.
Acinesia/bradicinesia
La bradicinesia (lentitud de movimiento) y acinesia (incapacidad para realizar movimientos) son evaluadas al observar la capacidad del sujeto para iniciar el movimiento tanto de la acción de control del bolígrafo, medida desde las fuerzas de los dedos hacia el dispositivo sensor 4, como el movimiento de las articulaciones de las extremidades y los dedos. La mesa de dibujo 8 muestra una línea o, alternativamente, un punto en movimiento u otra figura, la cual el sujeto intenta trazar. Los análisis comparan la acción de agarre del bolígrafo resultante y movimiento de la extremidad, así como el dibujo resultante con el dibujo que se intentó. La cercanía al intento del movimiento y retrasos en el tiempo del movimiento son cuantificados en una escala que depende del tiempo y espacio que se cuantificó para el experimento. Los resultados de una serie de ensayos son comparados, ya que el deterioro con el movimiento extendido también indica problemas neurológicos.
Bloqueos de la habilidad motriz
Los bloqueos de la habilidad motriz, que son una forma de acinesia/bradicinesia, pueden evaluarse a partir de una actividad de dibujo de una línea de manera análoga de la evaluación de acinesia/bradicinesia y será evidente en el dibujo de una línea conforme a lo descrito para bradicinesia.
Rigidez
La rigidez se ha evaluado recientemente con éxito por medio de electromiografía (EMG) que registra la actividad muscular. La medición de la actividad muscular también es posible a partir de las fuerzas de agarre del bolígrafo, que puede entonces estar relacionada con la rigidez, p. ej., mediante transformadas de ondículas u otras técnicas de análisis para separar el fenómeno de la tubería de plomo y el fenómeno de la rueda dentada que se pueden distinguir en los registros de EMG del paciente con PD para cuantificar la rigidez después de determinar los ajustes óptimos del filtro es fundamental. Una ondícula es una función matemática utilizada para dividir una determinada señal de tiempo continuo en distintos componentes de la escala. Se puede asignar un intevalo de frecuencia a cada componente de escala para analizarlos con una resolución que coincide con su escala. Una transformada de ondícula es la representación de una función mediante ondículas.
El uso de ondículas para representar las fuerzas de los dedos que resultan de las acciones musculares permitirá que el operador evalúe la rigidez y la compare con el movimiento (coordenadas en 3 dimensiones).
Escritura
El análisis de la escritura del sujeto es automatizado con una escritura que evalúa la redondez de los trazos, tamaño de las letras y consistencia de la escritura. Los trazos menos redondos y micrografía, que es la escritura habitual de los pacientes con PD, que es caracterizada por letras pequeñas y a menudo la incapacidad de los pacientes para escribir de manera continua, puede evaluarse y almacenarse para el seguimiento del progreso de la enfermedad y utilidad del tratamiento.
4) Los marcadores anteriores que revelan la integridad del sistema neuromuscular que se obtuvieron de distintos parámetros de análisis de movimiento, descritos en el punto (1), se combinarán para las distintas pruebas que se llevaron a cabo. Esto llevará a una conclusión combinada respecto a la presencia de los marcadores descritos en el punto 3 en perfiles de:
◦ Análisis de patrones de movimiento;
◦ Análisis de temblores;
◦ Análisis de patrones de fuerzas.
5) Conclusión: ¿Los patrones de movimiento se asemejan a los sujetos sanos o a los pacientes que sufren de PD, distonía, espasticidad, ET, temblores psicogénicos, aumento del temblor fisiológico u otra discapacidad? La conclusión se reporta como un porcentaje de probabilidad de que el paciente sufra de cada una de estas discapacidades.
Mejora de la atención médica de diagnóstico a través del concepto
Se espera que, al poner a disposición de cada departamento de neurología el sistema propuesto para el diagnóstico rápido y fiable y seguimiento de la enfermedad, se pueda mejorar la eficiencia de manera significativa del cuidado del paciente en neurología, lo que también puede resultar en una eficiencia económica mejorada, por los siguientes motivos.
El diagnóstico es clave para hacer un juicio acertado del tratamiento médico o quirúrgico más adecuado. El seguimiento de la enfermedad se requiere para el tratamiento adicional de la enfermedad y se requiere un nuevo diagnóstico con el desarrollo de síntomas atípicos. Un diagnóstico tardío o erróneo definitivamente resultará en el avance de la enfermedad. En ese punto, las complicaciones secundarias y costos elevados para la atención diaria, fisioterapia y terapia ocupacional, tratamiento con medicamento y, a veces, cirugía, ya no se pueden evitar. Aunque la tendencia actual para algunas formas de parkinsonismo es no iniciar inmediatamente el tratamiento con medicamento, los resultados de la investigación sugieren que el diagnóstico y tratamiento tempranos son requeridos para mejorar la salud y calidad de vida del paciente. En todos los casos, el diagnóstico temprano permitirá, al menos, la terapia física y resultará en un mejor entendimiento de la enfermedad y respuesta al tratamiento.
Mejora de la UPDRS
La herramienta de calificación estándar más utilizada para diagnosticar y seguir el curso longitudinal de la PD es la Escala unificada de valoración de la enfermedad de Parkinson (UPDRS). Sin embargo, la UPDRS no es una escala objetiva para los síntomas motrices y es altamente inexacta. La UPDRS está conformada por 1) marcha, comportamiento y humor; 2) actividades de la vida cotidiana y 3) secciones motrices. Habitualmente, se toma una lista corta de mediciones de síntomas motrices claves a través de una entrevista. Las mediciones claves incluyen los tres signos cardinales (bradicinesia, temblores y rigidez) más inestabilidad postural y trastornos de la marcha (PIGd ). La cuantificación de los temblores cumple una función importante en la evaluación de la función motriz, como se describe en la sección anterior titulada “Concepto diagnóstico II: análisis de temblores en las extremidades para diagnóstico diferencial”. Ya que la UPDRS actualmente no es una escala objetiva para los síntomas motrices y es altamente inexacta, la presente invención proporciona un método alternativo para llevar a cabo las pruebas de la UPDRS con la ventaja de la recolección de datos electrónicos. La presente invención le permite a los médicos evaluar de manera objetiva las actividades durante la vida cotidiana y secciones motrices de la UPDRS junto con la parte 1 de la UPDRS (marcha, comportamiento y humor).
Una serie de pruebas rápidas y simples con el sistema pueden definirse por también estar incorporadas con la UPDRS, pero con la ventaja de registros altamente exactos y objetivos. Una característica importante es evaluar la congelación o bloqueo de la habilidad motriz (MB), ya que es la interrupción repentina no voluntaria de la actividad motora. Se ha observado MD en movimientos indicados y repetitivos, tales como el habla, golpeteo con los dedos, marcha, escritura y movimientos de punto a punto. Se halló que los periodos de MD pueden identificarse claramente y estaban relacionados con la congelación de las manos en la parte motriz de la UPDRS. Para todos los pacientes analizados, los resultados concordaban con el puntaje de la valoración clínica con UPDRS (Escala unificada de valoración de la enfermedad de Parkinson), parte motriz, pregunta núm. 24, parte III (congelación >2 predominante). Se cree que la presente invención también le permite a los neurólogos evaluar movimientos repetitivos, tales como la escritura, golpeteo con los dedos y movimiento de punto a punto mediante la medición de la aplicación de fuerza, punta del bolígrafo y cinemática de las articulaciones de la extremidad, así como cuantificar las distintas fases.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato para su uso en el diagnóstico y/o tratamiento de al menos un trastorno neurológico en un sujeto, el aparato que comprende:
(a) un primer medio de detección (4) adaptado para sostenerse por una mano del sujeto y para proporcionar al menos una primera señal que contiene un primer dato que representa una fuerza de agarre respectiva aplicada a dicho primer medio de detección (4) por al menos un dedo del sujeto; y
(b) un segundo medio de detección (10) adaptado para interactuar con dicho primer medio de detección al ser sostenido por el sujeto, en donde dicho segundo medio de detección es adaptado para proporcionar al menos una segunda señal que contiene un segundo dato que representa una posición de dicho primer medio de detección (4) en relación con dicho segundo medio de detección (10) y dicho primer y/o segundo medio de detección es adaptado adicionalmente para proporcionar al menos una tercera señal que contiene un tercer dato que representa una fuerza de interacción de dicho primer medio de detección (4) con dicho segundo medio de detección (10);
(c) un tercer medio de detección (20) adaptado para proporcionar al menos una cuarta señal que contiene un cuarto dato que representa una posición de las articulaciones de una extremidad de un brazo del sujeto que sostiene el primer medio de detección (4); y
(d) medios de procesamiento (6) para el procesamiento de (i) dicho primer dato, (ii) dicho segundo dato y/o dicho tercer dato, así como (iii) dicho cuarto dato para determinar la posible presencia de al menos un trastorno neurológico en el sujeto.
2. Un aparato de conformidad con la reivindicación 1, en donde dicho primer medio de detección (4) comprende al menos un primer transductor de fuerza (12) para proporcionar al menos una respectiva dicha primera señal.
3. Un aparato de conformidad con la reivindicación 2, en donde dicho primer medio de detección (4) comprende sensores de fuerza de los dedos (12) para proporcionar tres respectivas dichas primeras señales que contienen el primer dato respectivo que representa la fuerza de agarre aplicada a cada uno de los dichos sensores de fuerza de los dedos (12) por cada uno del dedo índice, un dedo medio y un pulgar de dicho sujeto.
4. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicho primer medio de detección (4) comprende al menos un segundo transductor de fuerza para proporcionar al menos una respectiva dicha tercera señal.
5. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el segundo medio de detección (10) tiene un área de interacción que tiene al menos un detector de posición para proporcionar al menos una de dicha segunda señal.
6. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el tercer medio de detección (20) comprende al menos una cámara (20).
7. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde dicho tercer medio de detección (20) comprende al menos un sistema de sensores de inercia adaptado para estar ubicado, en el uso, en dicho brazo de dicho sujeto.
8. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el medio de procesamiento está adaptado para comparar (i) dicho primer dato, (ii) dicho segundo dato y/o dicho tercer dato, así como (iii) dicho cuarto dato con valores almacenados.
9. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un cuarto medio de detección para proporcionar al menos una quinta señal que contiene un quinto dato que representa una orientación de dicho primer medio de detección (4).
10. Un aparato de conformidad con la reivindicación 9, en donde el primer medio de detección comprende una combinación de giroscopios de tres ejes y acelerómetros de 3 ejes para proporcionar al menos una de dicha quinta señal.
11. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el medio de procesamiento (6) es adaptado para determinar los componentes y/o fase de frecuencia de dicho primer y/o segundo y/o tercer y/o cuarto dato.
12. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el aparato es adaptado para mostrar un trazo que el sujeto debe seguir mediante dicho primer medio de detección (4).
13. Un aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el medio de procesamiento (6) es adaptado para determinar una probabilidad de presencia de al menos uno de dicho trastorno neurológico.
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Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201008089D0 (en) * 2010-05-14 2010-06-30 Manus Neurodynamica Ltd Apparatus for use in diagnosing neurological disorder
US9925034B2 (en) 2011-09-30 2018-03-27 Verily Life Sciences Llc Stabilizing unintentional muscle movements
US10368669B2 (en) 2011-09-30 2019-08-06 Verily Life Sciences Llc System and method for stabilizing unintentional muscle movements
CL2012002230A1 (es) * 2012-08-10 2013-04-26 Infratec Bioingenieria Limitada Un sistema de cuantificacion del grado de enfermedaes neurodegenerativas.
WO2014043239A2 (en) 2012-09-11 2014-03-20 The Cleveland Clinic Foundation Evaluation of movement disorders
BR112015017042B1 (pt) 2013-01-21 2022-03-03 Cala Health, Inc Dispositivo para tratar tremor
WO2015073368A1 (en) 2013-11-12 2015-05-21 Highland Instruments, Inc. Analysis suite
US10600596B2 (en) 2014-04-21 2020-03-24 Verily Life Sciences Llc Adapter to attach implements to an actively controlled human tremor cancellation platform
EP4360697A1 (en) 2014-06-02 2024-05-01 Cala Health, Inc. Systems and methods for peripheral nerve stimulation to treat tremor
AT515976B1 (de) * 2014-06-26 2016-03-15 Forschungsgesellschaft Der Fachhochschule Kärnten Mbh Vorrichtung zum Erfassen von Tremor
TWI480770B (zh) * 2014-06-27 2015-04-11 Waltop Int Corp 電容式指標裝置
JP6470562B2 (ja) * 2014-12-24 2019-02-13 学校法人 東洋大学 運動能力評価装置、運動能力評価システム及び運動能力評価方法
US10271770B2 (en) 2015-02-20 2019-04-30 Verily Life Sciences Llc Measurement and collection of human tremors through a handheld tool
US9943430B2 (en) 2015-03-25 2018-04-17 Verily Life Sciences Llc Handheld tool for leveling uncoordinated motion
AU2016275135C1 (en) 2015-06-10 2021-09-30 Cala Health, Inc. Systems and methods for peripheral nerve stimulation to treat tremor with detachable therapy and monitoring units
US10545686B2 (en) 2015-07-31 2020-01-28 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Prioritizing tasks for copying to nonvolatile memory
US10070807B2 (en) * 2015-09-01 2018-09-11 Verily Life Sciences Llc Detection and evaluation of user grip with a handheld tool
US10603482B2 (en) 2015-09-23 2020-03-31 Cala Health, Inc. Systems and methods for peripheral nerve stimulation in the finger or hand to treat hand tremors
IL286747B2 (en) 2016-01-21 2024-05-01 Cala Health Inc A wearable device for the treatment of symptoms related to the urinary system
AU2017293799B2 (en) 2016-07-08 2022-10-20 Cala Health, Inc. Systems and methods for stimulating n nerves with exactly n electrodes and improved dry electrodes
CN108201477B (zh) * 2016-12-16 2020-07-17 威里利生命科学有限责任公司 用于调平不协调动作的手持工具
IT201700035240A1 (it) * 2017-03-30 2018-09-30 Luigi Battista Un dispositivo e relativo metodo per valutare i sintomi extra-piramidali, in particolare i sintomi motori della malattia di parkinson
US11331480B2 (en) 2017-04-03 2022-05-17 Cala Health, Inc. Systems, methods and devices for peripheral neuromodulation for treating diseases related to overactive bladder
US10420663B2 (en) 2017-05-01 2019-09-24 Verily Life Sciences Llc Handheld articulated user-assistive device with behavior control modes
DE202017002718U1 (de) * 2017-05-22 2018-08-23 Stabilo International Gmbh Stift
TW201927241A (zh) * 2017-12-21 2019-07-16 瑞士商赫孚孟拉羅股份公司 用於肌肉失能之數位生物標記
US11857778B2 (en) 2018-01-17 2024-01-02 Cala Health, Inc. Systems and methods for treating inflammatory bowel disease through peripheral nerve stimulation
AT520751B1 (de) * 2018-02-22 2019-07-15 Tremitas Gmbh Vorrichtung zum Erfassen und Auswerten von Tremor
GB2577135B (en) 2018-11-02 2020-12-02 Head Instr Oy Apparatus for and method of monitoring movement
CN109445599A (zh) * 2018-11-13 2019-03-08 宁波视睿迪光电有限公司 交互笔检测方法及3d交互系统
EP3672484B1 (de) 2019-06-03 2021-04-21 Tremitas GmbH Vorrichtung zum erfassen, auswerten und differenzieren von tremor und bradykinese und verfahren zum erfassen, auswerten und differenzieren von tremor
CN114007495A (zh) * 2019-06-19 2022-02-01 豪夫迈·罗氏有限公司 数字生物标志物
WO2020254343A1 (en) * 2019-06-19 2020-12-24 F. Hoffmann-La Roche Ag Digital biomarker
CN114173640A (zh) * 2019-06-19 2022-03-11 豪夫迈·罗氏有限公司 数字生物标志物
CN114007504A (zh) * 2019-06-19 2022-02-01 豪夫迈·罗氏有限公司 数字生物标志物
WO2020254347A1 (en) * 2019-06-19 2020-12-24 F. Hoffmann-La Roche Ag Digital biomarker
US11890468B1 (en) 2019-10-03 2024-02-06 Cala Health, Inc. Neurostimulation systems with event pattern detection and classification
IT202000006793A1 (it) 2020-03-31 2021-10-01 Milano Politecnico Strumento di scrittura, sistema e metodo per il monitoraggio e l'analisi trasparente della scrittura
EP3910454A1 (en) * 2020-05-04 2021-11-17 Société BIC System and method for detecting handwriting problems
WO2021253094A1 (en) * 2020-06-19 2021-12-23 The Florey Institute Of Neuroscience And Mental Health System and device for quantifying motor control disorder
US11771344B2 (en) * 2020-10-27 2023-10-03 Medtronic Navigation, Inc. Sensor measurement for motor control
CN112826504B (zh) * 2021-01-07 2024-03-26 中新国际联合研究院 一种游戏化的帕金森症状等级评估方法及装置
CN113040760B (zh) * 2021-03-17 2022-05-17 山东大学 一种用于评估精细手功能的抓握指力记录分析笔
WO2023055924A1 (en) * 2021-09-29 2023-04-06 Linus Health, Inc. Computational approaches to assessing central nervous system functionality using a digital tablet and stylus
NL2029559B1 (en) * 2021-10-29 2023-05-26 Univ Eindhoven Tech Drawing instrument for biofeedback relating to stress
EP4349251A1 (en) * 2022-10-07 2024-04-10 BIC Violex Single Member S.A. Writing instrument

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR890000890A (ko) * 1987-06-22 1989-03-17 미타 가츠시게 토크검출장치
JPH09230997A (ja) * 1996-02-20 1997-09-05 Ricoh Co Ltd ペン型入力装置
JP2000023985A (ja) * 1998-07-15 2000-01-25 Union Ika Kogyo Kk 書字及び描画時指先圧力分析による中枢神経疾患診断装置
US6475161B2 (en) * 2001-03-29 2002-11-05 The Mclean Hospital Corporation Methods for diagnosing Alzheimer's disease and other forms of dementia
JP4524054B2 (ja) * 2001-06-14 2010-08-11 株式会社ユニメック 脳・神経系疾患の病状診断、投薬処方及び機能回復訓練のための支援システム
JP2004113644A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Konica Minolta Holdings Inc 診断支援装置、診断支援方法、プログラム及び記憶媒体
DE102005017936B4 (de) 2005-04-18 2017-03-30 Semsotec Gmbh Fluidisches Peripherie-Eingabegerät für eine elektronische Datenverarbeitungsvorrichtung sowie Verfahren zur Erzeugung eines Eingabe-Steuersignals für eine Datenverarbeitungsvorrichtung
JP2007287122A (ja) * 2006-03-20 2007-11-01 Fujitsu Ltd 電子機器およびプログラム
GB201008089D0 (en) * 2010-05-14 2010-06-30 Manus Neurodynamica Ltd Apparatus for use in diagnosing neurological disorder

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